[发明专利]簇头辅助用户终端从D2D通信转换到蜂窝通信的方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种簇头辅助用户终端从D2D通信转换到蜂窝通信的方法。

背景技术

D2D簇(D2D cluster)通信是指通过直接链路在一群相邻终端间直接交互信息，并不需要传统的网络(如基站)中转。由于终端具有移动性，簇通信技术有必要为终端提供移动性支持。其中最基本的是D2D通信与蜂窝通信的移动切换/转换。对D2D簇通信而言，移动管理尤为重要，这是因为，除移动切换外，还存在终端加入簇、离开簇等有关簇更新、重建的问题。作为常规无线通信的有利补充，D2D簇通信不需要网络中转。这里的网络包括基站收发信机(BTS)，NodeB，eNodeB，站址控制器等任意的接入点。

D2D簇通信有两种运行方式，一种是基站集中式控制的簇通信，另一种是簇头分布式控制的簇通信。在第一种运行方式的通信过程中，基站控制和管理D2D簇通信，每个D2D成员终端与基站保持蜂窝链路连接，完成控制信令的交互，各成员终端通过D2D链路完成数据的交互；在第二种运行方式的通信过程中，簇头控制和管理簇通信的簇内信令和数据交互，这种方式下，如果处于通信连接状态，簇头与基站保持蜂窝链路连接，交互诸如同步，接入和资源(再)分配等必要的控制信令；簇内成员终端与簇头保持D2D链路连接，受簇头的管理控制，没有与基站连接的蜂窝链路。然而，终端的移动性可能导致簇通信不得不进行更新，重建，甚至转换到蜂窝网络才能继续通信。这对分布式、半分布式的簇通信而言，无疑是一种极大的挑战。

如图1所示，在基站集中式控制的D2D对(D2D pair)通信中，一旦D2D链路质量不再满足通信要求，D2D通信模式下的UE1和UE2将借助基站转换到蜂窝通信模式，流程如下：起初UE1、UE2通过D2D链路直接进行通信。UE1，UE2周期检测和测量D2D链路质量，一旦链路质量在一段时间内低于某个预定义的门限值(THRD1)，UE1与UE2分别向基站发送请求，希望转换到蜂窝通信模式；基站接收到转换请求后，向UE1，UE2分配无线资源；然后基站发送转换应答消息给UE1和UE2；其次，UE1和UE2分别测量和计算蜂窝链路质量；如果蜂窝链路质量高于某个预定义的门限值(THRD2)，UE1和UE2均请求释放D2D资源；此后，基站发送释放D2D资源应答消息给UE1和UE2；最后，UE1和UE2释放D2D资源，转换到蜂窝通信模式。至此，D2D通信转换到蜂窝通信的过程结束。此转换过程假定两个D2D终端位于同一基站内，同时，每个D2D终端都能够与基站交互控制信令。然而，如果不是D2D对通信，而是一群用户终端组成的D2D簇通信，此方法将耗费大量的无线资源和控制信令。而且，该方法也不适用于分布式控制的D2D簇通信。

图2是LTE系统S1切换的简化流程。首先，如果两个基站间没有X2接口，或者源基站已通过S1接口向一特定的基站发起切换，将触发S1切换。接着，源基站向源移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)发送切换请求信息(步骤2)，源MME转发重定位请求给目标MME(步骤3)。然后，目标MME发送“切换请求”给目标基站(步骤4)，目标基站建立资源(步骤5)，反馈“切换请求应答”给目标MME(步骤6)，目标MME响应重定位请求给源MME(步骤7)。此后，源MME发送“切换命令”给源基站(步骤8)，源基站将切换命令转发给终端(步骤9)。接下来，源基站发送“基站状态转移”给源MME(步骤10)。当目标基站从目标MME接收到“MME状态转移”后(步骤11)，目标基站将收到终端发来的“切换确认”信息(步骤12)。随后，目标基站发送“切换通告”信息给目标MME(步骤13)。紧接着，源MME与目标MME完成重定位(步骤14)，源MME通知源基站释放资源(步骤15)。最后，更新跟踪域，完成切换(步骤16)。在LTE实际切换流程中，源基站还需要将数据转发给目标基站实现无缝切换。

在图2的蜂窝网络切换中，源基站为用户终端选择目标基站作切换。然而，在簇头分布式控制的D2D通信网络里，因为基站只有簇头的通信连接信息，不了解簇内其它成员终端的状态信息，因此上述切换方法不适用D2D簇成员从D2D链路无缝转换到蜂窝链路。