CN107438258A - 一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置。所述方法包括：S1，基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；S2，检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决；S3，基于所述切换判决，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D‑蜂窝通信模式的切换。本发明实现D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的无缝切换，降低用户间的干扰，提高通信质量。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置。
背景技术
D2D(Device to Device，设备到设备)通信技术在研究之初，其主要目的就是实现在设备与设备之间可以通过直联链路来实现近距离通信。在面向5G的研究场景中，D2D主要针对的性能指标之一就是100Mbps～1Gbps的用户体验速率、数十Gbps的峰值速率。
由于目前基站与基站之间的信息/信令交互，不足以保证小区中各个用户的公平性：位于小区中心与位于小区边缘的用户、小区内快速移动与慢速移动的用户这些因素无疑会带来较大的用户体验上的差距，所以0.1-1Gbps的速率在密集小区连续覆盖的场景中，对处于各种状态下的用户的无缝连接会起到关键的作用。
D2D的另一个较为重要的性能指标就是1百万/km2的连接数密度、数十Tbps/km2的流量密度。这两个属性是直接相关的，在一些城市中心区域、科技创新热点区域，以笔记本电脑为代表的传统电器和以可穿戴设备为代表的新兴智能终端的数量的极速上升，直接带来了流量密度的攀升，随之而来的则是更加复杂的用户间干扰机制和更大的通信网络承载负担，这也对网络的并发处理能力以及更加高效的数据路由协议提出了前所未有的挑战。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法，包括：
S1，基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；
S2，检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决；
S3，基于所述切换判决，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D-蜂窝通信模式的切换。
根据本发明的另一个方面，还提供一种基于用户移动性管理的通信模式切换装置，包括：
相对距离模块，用于基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；
切换检测模块，用于检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决；以及
模式切换模块，用于基于所述切换判决，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D-蜂窝通信模式的切换
本发明提出一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置，在D2D及蜂窝通信混合网络中，在通信双方的相对距离和信号质量不断变化时，根据变化趋势来判断是否满足切换触发条件；当条件满足时，进一步通过测量报告和基站的切换判决来决定最终的切换或维持，可在通信双方之间进行D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的互相切换，解决网络环境变化或通信双方移动过程中造成的通信中断或信号质量劣化的问题。本发明可通过检测不同通信场景下的切换触发条件实现D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的无缝切换，降低用户间的干扰，提高通信质量。
附图说明
图1为现有技术中D2D网络架构示意图；
图2为现有技术中D2D模式与传统蜂窝模式的切换示意图；
图3为现有技术中灾区D2D模式切换与信息卸载示意图；
图4为本发明实施例一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法流程图；
图5为本发明实施例单小区通信模式切换场景示意图；
图6为本发明实施例跨区通信模式切换场景示意图；
图7为本发明实施例D2D UE移动性管理描述场景示意图；
图8为本发明实施例单小区D2D模式下相对距离增大时的判决和切换流程图；
图9为本发明实施例单小区D2D模式下相对距离减小时的判决和切换流程图；
图10为本发明实施例单小区蜂窝模式下基于运动趋势的判决和切换流程图；
图11为本发明实施例单小区切换判决方案流程示意图；
图12为本发明实施例跨区D2D模式下相对距离增大时的跨区切换流程图；
图13为本发明实施例跨区D2D模式下相对距离减小时的跨区切换流程图；
图14为本发明实施例跨区蜂窝模式下相对距离大于门限时的跨区切换流程图；
图15为本发明实施例跨区蜂窝模式下相对距离小于门限时的跨区切换流程图；
图16为本发明实施例跨区切换判决方案流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，为D2D网络架构示意图。标准化组织于2014年2月确立了D2D研究的WI(工作研究)，研究任务为在网络覆盖范围内、网络部分覆盖范围内和网络覆盖范围外D2D的设备发现和数据通信，并确立了研究的会议议程。
模式切换是D2D研究领域中的重要课题之一，若进行D2D通信的两个用户之间是处于相对移动状态的，那么当移动速度大到一定程度时，用户之间的通信链路很难维持，导致用户之间的通信质量无法得到保证；若用户移动到蜂窝网络的覆盖边缘或者移出覆盖范围，导致无法与基站进行正常有效的信息交互，且周围恰好有可以提供D2D连接的其他用户时，可以将该用户的通信模式切换到D2D通信模式下。
如图2所示，当信道情况由于相对移动或者网络环境的变化而急剧恶化时，将UE(User Equipment，用户设备)从D2D模式切换成传统的基站中继的模式；同理，当处于蜂窝模式的UE之间的通信由于前述几大原因而无法满足要求时，可以再将通信模式切换回D2D。
灾区的D2D数据卸载和跨区中转就是很好的应用场景之一，如图3所示，灾区的基站无法工作，UE2储存着有关灾区的资料信息，跨区到正常蜂窝网络覆盖区域后，将资料信息上报给基站，基站就可以通过广播将消息下发给小区内所有用户。即便灾区紧急部署了一些临时用作通信的低功率基站结点，采用D2D信息卸载存储的方法也可以在一定程度上减轻低功率通信结点的负担。
如图4所示，为解决用户设备移动及周围网络环境的大幅变换而导致的通信问题，本发明提出了一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法，包括：
S1，基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；
S2，检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决；
S3，基于所述切换判决，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D-蜂窝通信模式的切换。
本实施例可在D2D及蜂窝通信混合网络中，在通信双方的相对距离和信号质量不断变化时，根据变化趋势来判断是否满足切换触发条件；当条件满足时，进一步通过测量报告和基站的切换判决来决定最终的切换或维持，可在通信双方之间进行D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的互相切换，解决网络环境变化或通信双方移动过程中造成的通信中断或信号质量劣化的问题。本发明可通过检测不同通信场景下的切换触发条件实现D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的无缝切换，从而降低用户间的干扰，提高通信质量。
本实施例使用以下术语：
DMS(Device to Mode Selection)：待切换用户设备。用户设备由于移动或者感知到周围网络环境的大幅变化，从而需要采取一定的切换措施。
SSC(Special Selection Condition)：特殊切换条件。所述特殊切换条件等同于本实施例S2中所述切换触发条件。本实施例在具体实施时有两个切换条件，即用户设备之间的相对距离和信号质量。
本实施例所述切换触发条件包括单小区切换触发条件和跨小区切换触发条件。
所述单小区切换触发条件的应用场景为单个蜂窝小区，不涉及多个蜂窝小区，如图5所示，具体包括：
(1)由于UE移动导致通信双方距离变大而无法继续进行D2D通信。
(2)由于UE移动导致双方之间出现障碍物和阴影区从而导致通信性能大幅下降，需要选择系统增益更大的通信模式。
(3)由于网络环境不稳定而引起的信号质量锐减，需要选择系统增益更大的通信模式。如图5所示，相对D-pair1而言，干扰主要来自D-pair2以及蜂窝用户(Cellular UserEquipment，CUE)。
(4)由于当前通信模式的信号质量低于相应的预设门限值。
以上所述单小区切换触发条件中(1)为相对距离条件，(2)(3)和(4)为信号质量条件。
所述跨小区切换触发条件应用场景为多个蜂窝小区，如图6所示，具体包括：
(1)由于UE移动出离网络覆盖范围而引起的通信中断；
(2)由于UE移动导致通信双方距离变大而无法继续进行D2D通信；
(3)由于UE移动导致双方之间出现障碍物和阴影区从而导致通信性能大幅下降，需要选择系统增益更大的通信模式；
(4)由于网络环境不稳定而引起的信号质量锐减，需要选择系统增益更大的通信模式；
(5)由于通信的一方移动到了另外的小区，需要重新做出信号质量的判断和切换。
以上所述跨小区切换触发条件中(1)和(2)为相对距离条件，(3)(4)和(5)为信号质量条件。
在一个实施例中，所述S1进一步包括：
S1.1，当所述第一用户设备和第二用户设备发生相对移动时，基于其他用户设备和本小区基站到用户设备的距离，分别获取所述第一用户设备的第一坐标位置及所述第二用户设备的第二坐标位置；
S1.2，基于所述第一坐标位置和第二坐标位置，检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离。
本实施例基于用户移动性管理机制获取通信双方的相对距离。如图7所示为D2DUE移动性管理描述场景示意图，定义D2D通信簇头为chief UE，假设簇头不涉及切换事件(如果簇头由于移动而对簇的拓扑结构和网络信息共享带来影响，则按照一定的方法选择新的簇头)。
本实施例中所述第一坐标位置和所述第二坐标位置分别表示通信双方的坐标位置，其获取方法是相同的；由于通信双方的坐标位置，即可通过数学方法计算出通信双方的相对距离。
在一个实施例中，所述S1.1中所述第一坐标位置或所述第二坐标位置通过以下步骤获取：
D2D通信簇头将至少3个其他用户设备的坐标，及所述至少3个用户设备到待切换用户设备的距离发送给所述待切换用户设备，所述待切换用户设备指所述第一用户设备或所述第二用户设备，表示为：
{(xi,yi),di,i∈{1,2......n}}，
其中，i代表其他用户设备，(xi,yi)为第i个用户设备的坐标，di为第i个用户设备到所述待切换用户设备的距离；
利用距离定位法获取所述待切换用户设备的坐标(x0,y0)，满足：
基于本小区基站给出的所述待切换用户设备的位置(x1,y1)，利用下式获取所述待切换用户设备的精确坐标位置(x,y)：
本实施例在DMS移动时发生，即簇头或基站通过一定测量间隙进行通信双方之间相对距离的测量。本实施例中，D2D测量间隙配置与传统蜂窝模式在测量间隙上略有不同，优选的D2D测量间隙的重复周期为120ms，在移动性的研究中，这个加长了的周期更是减小了乒乓切换的可能性。
利用本实施例计算的所述第一坐标位置、第二坐标位置和相对距离，还可以计算出DMS的绝对速度(所述绝对速度的参照物为本小区基站)，以及DMS1和DMS2即所述第一用户设备和所述第二用户设备的相对速度。
所述绝对速度v1通过下式获取：
其中，n为从开始统计到当前时刻坐标统计的次数，△t为两次坐标统计的时间间隔。xi和yi为i时刻DMS的坐标位置，xi-1和yi-1为i-1时刻DMS的坐标位置。
所述相对速度v2通过下式获取：
其中，di是i时刻通信双方的距离。
在一个实施例中，所述S2进一步包括：
S2.11，基于单小区D2D通信模式，确认满足第一切换触发条件或满足第二切换触发条件；
所述第一切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离增大且满足单小区切换触发条件；
所述第二切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小，且所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于D2D质量门限SD2D；
S2.12，向所述第一用户设备的本小区基站发送第一测量报告；
S2.13，所述第一用户设备、第二用户设备及接收切换的邻区基站分别获取本小区基站发送的第一切换判决，所述第一切换判决是针对所述第一测量报告的切换指示。
本实施例所述单小区D2D通信模式为：单小区场景下，所述第一用户设备和第二用户设备当前通过D2D通信模式进行通信。通过判断切换条件，实现D2D通信模式向蜂窝通信模式的切换或者维持原D2D通信模式。
本实施例所述第一切换触发条件下的判决和切换流程如图8所示，所述第二切换触发条件下的判决和切换流程如图9所示。
在一个实施例中，所述S2进一步包括：
S2.21，基于单小区蜂窝通信模式，确认满足第三切换触发条件或满足第四切换触发条件；
所述第三切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于蜂窝质量门限SCellular，且所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离小于D2D距离门限dThreshold；
所述第四切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于蜂窝质量门限SCellular，所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小且满足单小区切换触发条件；
S2.22，向所述第一用户设备的本小区基站发送第二测量报告；
S2.23，所述第一用户设备和第二用户设备分别获取本小区基站发送的第二切换判决及第二预配置信令，所述第二切换判决是针对所述第二测量报告的切换指示。
本实施例所述单小区蜂窝通信模式为：单小区场景下，所述第一用户设备和第二用户设备当前通过蜂窝通信模式进行通信。通过判断切换条件，实现蜂窝通信模式向D2D通信模式的切换或者维持原蜂窝通信模式。所述第三切换触发条件和第四切换触发条件下的判决和切换流程如图10所示。
以上两个实施例，基于单小区场景下的切换判决方案如图11所示，具体描述如下：
1.当用户双方相对速度过高(超过3km/h)时，它们之间信道质量变化较快，能维持某一种通信模式的时间较短，且切换意义不大，故这里不做考虑；
2.用户中的一方相对基站速度过高(超过60km/h)时，理由同上，并且其能停留在基站覆盖范围内的时间都很短，故这里不做考虑；
3.若用户当前处于D2D通信模式，且根据前述移动管理办法，检测到通信双方间距在逐渐增大，此时以双方是否满足SSC事件为依据，选择是否进行下一步的动作。若满足，则向基站发起测量上报过程，为接下来的切换做准备；若不满足，则继续保持双方之间相对距离的监听状态；
4.若处于D2D模式的用户之间距离在减小，这时就需要检测第二个条件——信号质量。若信号质量良好(接收功率高于-112dBm)，则维持当前状态；否则发起从D2D向蜂窝通信模式的切换；
5.若用户当前处于蜂窝通信模式，则优先考虑信号质量问题。若检测到通信双方信号质量低于门限值，根据双方间距进一步分析。若距离小于D2D门限，则发起切换；但是若双方不支持D2D通信，保持原来状态即可；
6.前置条件同5，但双方距离大于D2D门限，则根据双方运动趋势来进一步判断。若双方运动趋势远离，则无法构成D2D通信，保持原状态即可；
7.前置条件同6，但双方的运动趋势在接近，则以双方是否满足SSC为依据，来进一步判断。满足则向基站发起测量上报，对D2D和蜂窝的信号质量进行选择；
8.若用户处于蜂窝模式，且信号质量良好(未低于预设门限)，则无需切换。
本实施例基于用户移动性管理的通信模式切换方法，对图11中所示的“相对速度”、速度的“高”、“中”和“低”的定义如表1。
表1UE速度指标定义
图11中出现的“门限”包括多个门限值，由于本方案涉及设备相对距离和信号质量两个判决条件，故预设距离门限为dThreshold,预设信号蜂窝模式与D2D模式的信号质量门限为SCellular与SD2D。在一般情况下，D2D通信由于距离近以及链路质量相对稳定等原因，其通信质量要优于蜂窝通信，故SCellular应配置为小于SD2D的值。
在一个实施例中，所述S2进一步包括：
S2.31，基于跨区D2D通信模式，确认满足第五切换触发条件或满足第六切换触发条件；
所述第五切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离增大且满足跨小区切换触发条件；
所述第六切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小，且所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于D2D质量门限SD2D；
S2.32，基于所述第五切换触发条件，向所述第一用户设备的所有邻区基站发送第三测量报告；或者
基于所述第六切换触发条件，向所述第一用户设备的本小区基站发送第三测量报告；
S2.33，所述第一用户设备和第二用户设备分别获取本小区基站发送的第三切换判决，所述第三切换判决是针对所述第三测量报告的切换指示。
本实施例所述跨区D2D通信模式为：跨小区场景下，所述第一用户设备和第二用户设备当前通过D2D通信模式进行通信。通过判断切换条件，实现D2D通信模式向跨区蜂窝通信模式的切换或者维持原D2D通信模式。
本实施例所述第五切换触发条件下的判决和切换流程如图12所示，所述第六切换触发条件下的判决和切换流程如图13所示。
在一个实施例中，所述S2进一步包括：
S2.41，基于跨区蜂窝通信模式，确认满足第七切换触发条件或满足第八切换触发条件；
所述第七切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小，且满足跨小区切换触发条件；
所述第八切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离小于D2D距离门限dThreshold；
S2.42，基于所述第七切换触发条件，向所述第一用户设备的本小区基站发送第四测量报告；或者
基于所述第八切换触发条件，向所述第一用户设备的所有邻区基站发送第四测量报告；
S2.43，所述第二用户设备及邻区基站分别获取本小区基站发送的第四预配置信令；所述第一用户设备和第二用户设备分别获取本小区基站发送的第四切换判决，所述第四切换判决是针对所述第四测量报告的切换指示。
本实施例所述跨区蜂窝通信模式为：跨小区场景下，所述第一用户设备和第二用户设备当前通过跨区蜂窝通信模式进行通信。通过判断切换条件，实现跨区蜂窝通信模式向D2D通信模式的切换或者维持原跨区蜂窝通信模式。
本实施例所述第七切换触发条件下的判决和切换流程如图14所示，所述第八切换触发条件下的判决和切换流程如图15所示。
以上两个实施例，基于跨小区场景下的切换，要涉及与邻区基站的交互。以DMS1(因为移动而跨区的通信对中的一个)做出跨区动作开始，以设备相对距离及其趋势、信号质量等为指标作为判决条件，其判决方案如图16所示，具体描述如下：
1和2与单小区方案中的分析一致，这里不再赘述；
3.若用户当前是D2D通信模式，当DMS1触发跨区事件(进入了两个或更多个小区的覆盖重叠范围内)，并且检测到两者间距在逐渐增大时，则向邻区发起测量上报过程，在判决过程中，DMS2要对所有邻区的信号质量进行测量与对比，并将判决结果下发给通信双方，为接下来的切换做准备；
4.若处于D2D模式的用户之间距离在减小，且仍然保持正常的D2D之间的优势(接收功率仍在门限以上)，则无需切换；
5.相对于4，若双方检测到明显的通信质量下降，甚至不足以继续维持D2D通信，则向DMS1所在的小区(有可能处于几个小区的覆盖重叠范围之内)发起测量上报过程，基站根据D2D参考信号接收功率和选出来的邻区最佳接收功率做比较，并将结果下发给通信双方；
6.若用户当前是蜂窝通信模式，相对距离超过D2D门限，并且在逐渐增大，则无法进行D2D连接，保持原来的蜂窝跨区通信状态即可；
7.前置条件与6相同，但通信双方距离在减小，若双方满足SSC事件，则向DMS1的服务基站发起测量，若双方支持D2D模式且通信质量优于蜂窝通信，则切换至D2D通信模式；否则，继续保持双方之间相对距离的监听；
8.若用户当前是蜂窝模式，且距离满足D2D门限要求，则请求向邻区发起测量过程，将DMS1和DMS2跨区蜂窝通信的信号质量与DMS1和DMS2直连通信的信号质量做对比，并给出判决指示。
具体的，所述S3中所述D2D-蜂窝通信模式的切换包括：
基于单小区D2D通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由D2D通信模式切换为蜂窝通信模式；
基于单小区蜂窝通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由蜂窝通信模式切换为D2D通信模式；
基于跨区D2D通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由D2D通信模式切换为跨区蜂窝模式；以及
基于跨区蜂窝通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由蜂窝通信模式切换为D2D通信模式。
具体的，所述第二预配置信令包括：蜂窝用户与D2D用户的参考信号的时频资源信息、所述第一用户设备和第二用户设备的距离和速度、以及所述第一用户设备的设备ID。所述第四预配置信令与所述第二预配置信令所包括的内容相同。
本实施例中，基站下发的预配置信令大是多在通信双方的移动状态在满足SSC事件之后下发。由于为切换的信令交互预留出距离门限的20％的空间，这样可以更加灵活敏捷地执行切换动作。在从蜂窝通信切换成D2D通信场景中，设置预配置信令preConfig，其中包含蜂窝用户与D2D用户的参考信号的时频资源信息、通信双方的距离和速度等信息以及DMS1的设备ID等内容。
对本发明单小区场景和跨小区场景下的所有切换触发条件及判决结果进步汇总分析如表2。
表2
通过表2进一步分析，在单小区D2D通信模式下，没有考虑预配置的问题，因为双方可以直接交互有关距离以及参考信号的相关信息，只需在DMS2发来参考信号的时候，DMS1将测量结果上报基站，基站只负责判决和相应切换动作的执行指示。
参考图12和图13，跨区D2D通信模式与单小区D2D通信模式不同之处在于：
由于DMS1的跨区动作，DMS2发起测量时，要检测DMS1所处的所有小区基站的参考信号，因为基站之间处于无缝覆盖的考虑，总会有相当一部分的覆盖重叠。
RS_d代表设备的参考信号，即触发跨区的DMS1的参考信号；RS_e代表相邻小区基站的参考信号。这样的参考信号传递，有助于DMS2对周围小区的信号质量做出更加准确的判断。
参考图14和图15，跨区蜂窝通信模式中，源eNB即本小区基站不仅向DMS2发送preConfig，也向邻区eNB即邻区基站发送，因为此时DMS1可能已切换到该邻区之中。
总体来讲，在判决条件优先级的选择上，D2D模式优先选择相对距离，因为超出距离之后该模式就无法维持了，所以此时距离成为首选因素；蜂窝模式优先选择信号质量，这作为切换的第一判断依据，可以减少切换的频率，也可以在通信资源上有更高的效率。
本发明还提供一种基于用户移动性管理的通信模式切换装置，包括：
相对距离模块，用于基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；
切换检测模块，用于检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决和/或预配置信令；以及
模式切换模块，用于基于所述切换判决和/或预配置信令，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D-蜂窝通信模式的切换。
本发明可在D2D及蜂窝通信混合网络中，在通信双方的相对距离和信号质量不断变化时，根据变化趋势来判断是否满足切换触发条件；当条件满足时，进一步通过测量报告和基站的切换判决来决定最终的切换或维持，可在通信双方之间进行D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的互相切换，解决网络环境变化或通信双方移动过程中造成的通信中断或信号质量劣化的问题。本发明可通过检测不同通信场景下的切换触发条件实现D2D通信模式和蜂窝通信模式之间的无缝切换，从而降低用户间的干扰，提高通信质量。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法，其特征在于，包括：
S1，基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；
S2，检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决；
S3，基于所述切换判决，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D-蜂窝通信模式的切换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1进一步包括：
S1.1，当所述第一用户设备和第二用户设备发生相对移动时，基于其他用户设备和本小区基站到用户设备的距离，分别获取所述第一用户设备的第一坐标位置及所述第二用户设备的第二坐标位置；
S1.2，基于所述第一坐标位置和第二坐标位置，检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2进一步包括：
S2.11，基于单小区D2D通信模式，确认满足第一切换触发条件或满足第二切换触发条件；
所述第一切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离增大且满足单小区切换触发条件；
所述第二切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小，且所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于D2D质量门限SD2D；
S2.12，向所述第一用户设备的本小区基站发送第一测量报告；
S2.13，所述第一用户设备、第二用户设备及接收切换的邻区基站分别获取本小区基站发送的第一切换判决，所述第一切换判决是针对所述第一测量报告的切换指示。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2进一步包括：
S2.21，基于单小区蜂窝通信模式，确认满足第三切换触发条件或满足第四切换触发条件；
所述第三切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于蜂窝质量门限SCellular，且所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离小于D2D距离门限dThreshold；
所述第四切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于蜂窝质量门限SCellular，所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小且满足单小区切换触发条件；
S2.22，向所述第一用户设备的本小区基站发送第二测量报告；
S2.23，所述第一用户设备和第二用户设备分别获取本小区基站发送的第二切换判决及第二预配置信令，所述第二切换判决是针对所述第二测量报告的切换指示。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2进一步包括：
S2.31，基于跨区D2D通信模式，确认满足第五切换触发条件或满足第六切换触发条件；
所述第五切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离增大且满足跨小区切换触发条件；
所述第六切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小，且所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量劣于D2D质量门限SD2D；
S2.32，基于所述第五切换触发条件，向所述第一用户设备的所有邻区基站发送第三测量报告；或者
基于所述第六切换触发条件，向所述第一用户设备的本小区基站发送第三测量报告；
S2.33，所述第一用户设备和第二用户设备分别获取本小区基站发送的第三切换判决，所述第三切换判决是针对所述第三测量报告的切换指示。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2进一步包括：
S2.41，基于跨区蜂窝通信模式，确认满足第七切换触发条件或满足第八切换触发条件；
所述第七切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离减小，且满足跨小区切换触发条件；
所述第八切换触发条件为：所述第一用户设备和第二用户设备的相对距离小于D2D距离门限dThreshold；
S2.42，基于所述第七切换触发条件，向所述第一用户设备的本小区基站发送第四测量报告；或者
基于所述第八切换触发条件，向所述第一用户设备的所有邻区基站发送第四测量报告；
S2.43，所述第二用户设备及邻区基站分别获取本小区基站发送的第四预配置信令；所述第一用户设备和第二用户设备分别获取本小区基站发送的第四切换判决，所述第四切换判决是针对所述第四测量报告的切换指示。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中所述D2D-蜂窝通信模式的切换包括：
基于单小区D2D通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由D2D通信模式切换为蜂窝通信模式；
基于单小区蜂窝通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由蜂窝通信模式切换为D2D通信模式；
基于跨区D2D通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由D2D通信模式切换为跨区蜂窝模式；以及
基于跨区蜂窝通信模式，将所述第一用户设备和第二用户设备的通信模式由蜂窝通信模式切换为D2D通信模式。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S1.1中所述第一坐标位置或所述第二坐标位置通过以下步骤获取：
D2D通信簇头将至少3个其他用户设备的坐标，及所述至少3个用户设备到待切换用户设备的距离发送给所述待切换用户设备，所述待切换用户设备指所述第一用户设备或所述第二用户设备，表示为：
{(xi,yi),di,i∈{1,2......n}}，
其中，i代表其他用户设备，(xi,yi)为第i个用户设备的坐标，di为第i个用户设备到所述待切换用户设备的距离；
利用距离定位法获取所述待切换用户设备的坐标(x0,y0)，满足：
<mrow>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
<mo>=</mo>
<msup>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>;</mo>
</mrow>
基于本小区基站给出的所述待切换用户设备的位置(x1,y1)，利用下式获取所述待切换用户设备的精确坐标位置(x,y)：
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>,</mo>
<mi>y</mi>
<mo>)</mo>
<mo>=</mo>
<mo>(</mo>
<msub>
<msqrt>
<mrow>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msqrt>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<msub>
<msqrt>
<mrow>
<msub>
<mi>y</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msqrt>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
<mo>.</mo>
</mrow>
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二预配置信令包括：蜂窝用户与D2D用户的参考信号的时频资源信息、所述第一用户设备和第二用户设备的距离和速度、以及所述第一用户设备的设备ID。
10.一种基于用户移动性管理的通信模式切换装置，其特征在于，包括：
相对距离模块，用于基于D2D及蜂窝通信混合网络，检测正在通信的第一用户设备和第二用户设备之间的相对距离；
切换检测模块，用于检测所述第一用户设备和第二用户设备之间的信号质量，当所述相对距离及信号质量满足切换触发条件时，向所述第一用户设备的本小区基站或者所述第一用户设备的邻区基站发送测量报告，并获取所述本小区基站或者所述邻区基站的切换判决；以及
模式切换模块，用于基于所述切换判决，进行所述第一用户设备和第二用户设备之间的D2D-蜂窝通信模式的切换。
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| CN201710414243.3A CN107438258A (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置 |
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| CN201710414243.3A CN107438258A (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种基于用户移动性管理的通信模式切换方法及装置 |
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