BR122016024992B1 - Aparelho de equipamento de usuário, meio de armazenamento legível por computador não transitório e método para operar um equipamento de usuário - Google Patents

Abstract

ESQUEMA MULTIACESSO E ESTRUTURA DE SINAIS PARA COMUNICAÇÕES D2D Uma estrutura de sinal para uso na comunicação D2D é descrita. Em uma modalidade, um preâmbulo de controle automático de ganho na ponta do receptor está incluso no sinal transmitido. Técnicas de programação de transmissões D2D usando acesso múltiplo com verificação de portadora (CSMA) e esquemas de controle de potência para o gerenciamento de interferência também são descritos.

Description

APLICAÇÕES RELACIONADAS

[001] Este pedido de patente reivindica prioridade para o Pedido de Patente dos EUA n.° 13/729.164, protocolado em 28 de dezembro de 2012, que reivindica o benefício de prioridade sobre o Pedido de Patente Provisório dos EUA n.° 61/624.185 submetido em 13 de abril de 2012, ambos os quais são aqui incorporados por referência na sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] A comunicação entre dispositivos (D2D, ou device-to- device) é um meio de melhorar o desempenho de LTE (Evolução de Longo Prazo) e outras redes celulares. Nas comunicações D2D, os terminais (chamados de equipamentos do usuário ou EUs no LTE) comunicam-se uns com os outros diretamente, em vez de estarem conectados através da estação base (denominado nó B evoluído ou eNB no LTE). A comunicação D2D entre dois ou mais dispositivos D2D geralmente é bastante local, devido à curta distância entre os dispositivos D2D e utiliza potência de transmissão muito baixa. A comunicação D2D também é uma forma poderosa de aumentar a reutilização espacial em sistemas celulares de maior velocidade de processamento.

[003] Uma abordagem para a comunicação D2D como base para uma infraestrutura de rede LTE é uma solução fora de faixa, em que o tráfego D2D é descarregado para uma banda não licenciada (por exemplo, Wi-Fi, como definido pelas normas IEEE 802.11) na modalidade de aplicativo. Uma outra abordagem é uma solução na banda, em que as transmissões D2D ocorrem na mesma banda licenciada usada pela rede LTE. A presente divulgação lida com aspectos da abordagem na banda para a comunicação D2D. Em particular, o foco está em uma estrutura de sinal para suportar a comunicação D2D na banda, programação de transmissões D2D e controle de energia para o gerenciamento de interferências.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[004] A Fig. 1 mostra exemplos de dispositivos EU para a comu nicação D2D e um eNB.

[005] A Fig. 2 ilustra uma estrutura de sinal para a comunicação D2D em uma modalidade.

[006] A Fig. 3 mostra a operação um AGC num receptor D2D em uma modalidade.

[007] A Fig. 4 mostra um exemplo de algoritmo executado pelo receptor D2D no acesso ao canal via CSMA.

[008] A Fig. 5 ilustra um exemplo de designações de numeração usadas para slots D2D distribuídos em tempo e frequência.

[009] A Fig. 6 é um diagrama que ilustra um problema com o CSMA quando as potências de transmissão variam entre dispositivos D2D.

[0010] A Fig. 7 mostra o funcionamento de um banco de autocor- relacionador para a detecção da potência de transmissão do preâmbulo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] A descrição e os desenhos a seguir ilustram suficientemen te modalidades específicas para permitir que os especialistas na técnica possam executá-las. Outras modalidades podem incorporar modificações estruturais, lógicas, elétricas, de processo ou de outro tipo. Porções e características de algumas modalidades podem ser incluídas, ou substituídas por aquelas de outras modalidades. As modalida- des definidas nas reivindicações compreendem todos os equivalentes disponíveis dessas reivindicações.

[0012] A Fig. 1 mostra um exemplo de um EU 10 e um EU 20, cada um incorpora um processador 21 em interface com um circuito de transmissão e recepção de radiofrequência (RF) 22, que está conectado uma ou mais antenas 23. Uma estação base ou eNB 40 é mostrado com um processador 41 em interface com um circuito de transmissão e recepção RF 42 que está conectado a uma pluralidade de antenas 43. Os componentes ilustrados servem para representar qualquer tipo de configuração de hardware/software para permitir as interfaces aéreas de ambas as comunicações LTE e D2D e para executar as funções de processamento tal como aqui descrito. Na modalidade mostrada na figura, as EUs 10 e 20 comunicam-se com o eNB 40 através de links LTE e uma com a outra através de um link D2D.

[0013] A camada física do LTE baseia-se a multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM) para o downlink e uma técnica relacionada, a multiplexação por divisão de frequência de portadora única (SC-FDM), para o uplink. No OFDM/SC-FDM, os símbolos de modulação complexos de acordo com um esquema de modulação, tal como QAM (modulação de amplitude em quadratura) são individualmente mapeados para uma subportadora OFDM/SC-FDM particular, transmitidos durante um símbolo OFDM/SC-FDM, referido como um elemento de recurso (RE). Um RE é o menor recurso de tempo- frequência no LTE. O LTE também proporciona a operação MIMO (entradas múltiplas, saídas múltiplas), onde as várias camadas de dados são transmitidas e recebidas por múltiplas antenas, e onde cada símbolo de modulação complexo é mapeado para uma das camadas múltiplas de transmissão, e depois, mapeados para uma porta de antena especial. Cada RE é exclusivamente identificado pela porta de antena, posição de subportadora e o índice de símbolo OFDM/SC-FDM dentro de uma estrutura de rádio. As transmissões LTE no domínio de tempo são organizadas em estruturas de rádio, cada uma com duração de 10 ms. Cada estrutura de rádio consiste em 10 subestruturas, e cada su- bestrutura consiste em dois slots consecutivos de 0,5 ms. Cada slot é composto por seis símbolos OFDM indexados para um prefixo cíclico prolongado e sete símbolos OFDM indexados para um prefixo cíclico normal. Um grupo de elementos de recursos correspondente a doze subportadoras consecutivos dentro de um único slot é denominado bloco de recursos (RB) ou, com referência à camada física, um bloco de recursos físicos (PRB). Cada par de PRB consiste em dois slots sequenciais no tempo.

[0014] No caso de operação FDD (dúplex de divisão de frequên cia), onde as frequências portadoras separadas são fornecidas para a transmissão de uplink e de downlink, a estrutura acima descrita é aplicável tanto ao uplink como ao downlink, sem modificação. Na operação TDD (dúplex de divisão de tempo), as subestruturas são alocadas tanto para uplink como downlink com uma subestrutura especial que ocorre na transição de transmissão de downlink para uplink (mas não na transição de transmissão de uplink para downlink). O eNB gerencia a alocação de subestrutura de uplink e downlink dentro de cada estrutura de rádio durante a operação TDD.

Estrutura do sinal D2D

[0015] Com a comunicação D2D na banda, EUs atuando como dispositivos D2D podem se comunicar usando os recursos de tempo- frequência atribuídos para o link D2D pelo eNB. O tempo e sincronização são feitos como no link LTE convencional, onde cada dispositivo D2D sincroniza seu relógio e símbolo/limite de slot com o eNB como o EU convencional. Visto que as comunicações D2D geralmente estão dentro de uma curta distância, o tempo de propagação do mesmo eNB para os dispositivos D2D em comunicação deve ser aproximadamente o mesmo. Mais precisamente, a diferença entre os dois intervalos (por exemplo, os limites do símbolo) do par D2D em comunicação deverá ser de cerca de 0,2-1 μs, o que está dentro do prefixo cíclico de OFDM ou SC-FDM, evitando a necessidade de mecanismos adicionais de sincronização. Embora o tempo e a frequência de sincronização possam ser obtidos como no sistema convencional, há ainda aspectos adicionais para a comunicação D2D. Pode haver eNBs diferentes, tais como eNB de macro e eNB pico dispostos na área dos dispositivos D2D. Os eNBs de diferentes operadoras podem não sincronizar entre si ou ter a mesma duração de símbolo OFDM. Portanto, o tempo e/ou frequência de referência para os dispositivos D2D em comunicação precisam ser especificados. Por exemplo, os dispositivos D2D em comunicação podem associar-se ao mesmo eNB e esse eNB especifica um eNB, p.ex., um eNB de macro ou de pico para a sincronização. Além do tempo e frequência de sincronização, outros parâmetros da camada física e MAC, tais como frequência de portadora, largura de banda, comprimento de prefixo cíclico, ID de grupo e recurso de tempo-frequência D2D são necessários para ser especificados por um eNB ou um coordenador D2D ou proprietário de grupo D2D. Usando os recursos de tempo-frequência conforme reservados pelo eNB, há duas opções de modulação para a modulação de dados D2D, OFDM e SC-FDM, que são usadas para o downlink e uplink em um dispositivo LTE convencional, respectivamente. Os dois regimes compartilham a maioria dos componentes de hardware, tais como aqueles executando o FFT (fast Fourier transform, ou transformada rápida de Fourier) e IFFT (inverse fast Fourier transform, transformada rápida inversa de Fourier). Embora o SC-FDM sofra menos com um PAPR alto (razão entre a potência de pico e a potência média) do que o OFDM, pode ser desejável usar o OFDM par D2D. Primeiro, uma vez que a comunicação D2D é para curto alcance, e sua potência de pico deve ser muito menor do que a transmissão de uplink convencional. Segundo, o SC- FDM sofre da interferência entre símbolos (ISI), enquanto OFDM não sofre. Terceiro, a sobrecarga de treinamento de canal é menor para o OFDM do que para o SC-FDM.

[0016] Para que um receptor D2D desmodule um sinal recebido, é necessário um sinal de treinamento de canais. Para diminuir a complexidade de um EU que também está configurado para operações D2D, os padrões do sinal de referência (RS) existente utilizados no LTE como o EU-RS ou DM-RS podem ser empregados também para o D2D. No entanto, as características do canal, tais como atraso de mul- ticaminhos e variação de tempo são um tanto diferentes para um link D2D em comparação com um link LTE convencional. Os dispositivos D2D geralmente estão em local fechado e experimentam menos mobilidade e propagação de atraso do que EUs convencionais. Portanto a densidade de RS para o link D2D pode ser feita menor do que a de um link celular convencional, e reduzir a densidade RS melhora a velocidade de processamento. Uma vez que ambos OFDMA ou SC-FDM podem ser utilizados para a comunicação D2D, modelos um pouco diferentes de treinamento de canal podem ser usados para cada um. Para o OFDM, o sinal de treinamento de canal deve ser um conjunto de subportadoras de referência, que podem ser um subconjunto do padrão RS existente. Por exemplo, com relação a um RB de LTE convencional, apenas os RSs existentes do primeiro slot de um par de PRB podem ser usados para o treinamento de canal com os RSs no segundo slot usados para dados. Além de adotar um subconjunto dos RSs existentes, um padrão de RS diferente pode ser usado. Por exemplo, a subportadora RS só pode ser localizada no primeiro símbolo OFDM do par PRB para reduzir a latência de estimativa de canal e sobrecarga de treinamento de canal. Para o SC-FDM, o sinal de treinamento de canal deve ser um ou vários símbolos de referência ape- nas ocupando a faixa de frequência ou a sub-banda do PRB pela duração do símbolo. Mais uma vez, menos RSs podem ser utilizados para o link D2D do que em um RB de uplink LTE convencional, por exemplo, o segundo símbolo RS no RB pode ser substituído por um símbolo de dados.

[0017] Nas comunicações LTE convencionais, apenas um EU co munica-se com o eNB sobre ambos downlink e uplink. Isso permite que tanto o tempo e o nível de potência sejam controlados através de vários sinais de controle de canal entre o eNB e o EU, como oscilação e feedback de controle de potência. A situação é diferente no caso do D2D distribuído. Uma vez que um dispositivo D2D pode receber sinais de diferentes dispositivos D2D, a potência recebida tipicamente irá variar de dispositivo para dispositivo. Quando um EU recebe um sinal através de uma portadora de radiofrequência (RF), o sinal é convertido para a banda de base, amplificado, e então digitalizado com um conversor analógico-digital (ADC), antes de ser demodulado. A digitaliza-ção precisa do sinal recebido, no entanto, exige que o ganho de amplificação sejam tal, de modo que o sinal amplificado resultante caia dentro de uma faixa apropriada do ADC. Para definir o AGC, um curto preâmbulo pode ser colocado no início da transmissão. Este preâmbulo deve estar localizado na mesma banda ou sub-banda de frequência que o sinal de dados subsequente. O preâmbulo curto pode compreender vários períodos do mesmo sinal no domínio do tempo, onde a repetição do mesmo sinal permite a detecção do preâmbulo através de autocorrelação. A duração do preâmbulo curto pode ser, por exemplo, entre 0,5 e 20 μs.

[0018] Devido ao tamanho pequeno da carga dos sensores, que podem ser a parte principal de dispositivos D2D, 1 slot x 1 RB pode ser definido como a unidade de alocação de recurso básica, aqui referida como um slot D2D ou pacote D2D. Para um tamanho grande da carga, a unidade de alocação de recursos básica pode ser 2 slots x 1 RB. Um exemplo de uma estrutura de sinal para um pacote D2D 200 incorporando as características acima descritas para o SC-FDM é como aquela mostrada na Fig. 2. Após o preâmbulo curto SP e um sinal de referência RS, há os símbolos SC-FDM para transportar informações de controle ou dados, que são transportados pelos elementos de recursos mapeados em um canal de controle D2D físico (PDCCH) ou um canal compartilhado D2D físico (PDSCH), respectivamente. Um pacote D2D para OFDM seria semelhante, exceto que os sinais de referência seriam elementos de recursos específicos distribuídos em tempo e frequência. Os prefixos cíclicos dos símbolos OFDM ou SC- FDM podem ser mais curtos do que aqueles utilizados no link LTE celular. A Fig. 3 ilustra a operação de um receptor D2D utilizando o preâmbulo curto do pacote D2D. Após a recepção do sinal da portadora RF pelo transmissor de RF 301, o sinal resultante é convertido para a banda de base pelo conversor 302, amplificado pelo amplificador 303, amostrado e digitalizado pelo ADC 305, e então, demodulado pelo demodulador OFDM/SC-FDM 306 para extrair o símbolos transmitidos. Antes da digitalização, o módulo de controle automático de ganho 304 detecta o preâmbulo curto no início de um pacote D2D e, com base na potência do sinal, ajusta o ganho do amplificador 303.

Controle de escalonamento distribuído

[0019] Dentro da abordagem na banda para a comunicação D2D, há basicamente duas técnicas alternativas para o escalonamento das transmissões. Uma depende da estação base, o eNB, para escalonar e coordenar as transmissões D2D usando os recursos alocados de tempo-frequência. A outras técnicas baseiam-se principalmente nos próprios dispositivos D2D para disputar as transmissões que utilizam esses recursos alocados de tempo-frequência, bem como para gerenciar qualquer interferência. A segunda técnica é a mais adequada para redes de sensores, que geralmente têm pacotes de tamanho pequeno, porém, uma grande sobrecarga de controle. Para esses pacotes pequenos, a programação e controle de interferência pelo eNB pode ser ineficaz por, pelo menos, dois motivos. Em primeiro lugar, haverá um número alto de dispositivos e links D2D, e o eNB não pode ser totalmente consciente do estado de interferência entre dois links D2D quaisquer. E mesmo que o eNB possa solicitar que os dispositivos D2D reportem as medições de interferência, o sistema pode não ser capaz de suportar a grande sobrecarga de retorno desses relatórios ou a grande sobrecarga de controle no escalonamento de tantas transmissões D2D.

[0020] Na técnica de controle de escalonamento distribuído aqui descrita, o acesso múltiplo com verificação de portadora (CSMA) é usado para a comunicação D2D na banda. O CSMA não só alcança a alta reutilização espacial, como também reduz a sobrecarga de controle entre o dispositivo D2D e o eNB. Como discutido anteriormente, os recursos para a comunicação D2D são atribuídos pelo eNB. O eNB transmite a alocação de recursos para um grupo de dispositivos D2D. O agrupamento de dispositivos pode ser feito de acordo com as qualidades dos canais entre eles. Como descrito acima, os recursos podem ser divididos em slots D2D ou pares PRB, onde um grupo de slots D2D ou pares PRB alocados podem ser localizados no tempo e/ou frequência, ou podem ser distribuídos em frequência e tempo. Em uma modalidade, cada slot D2D é usado como um slot de tempo para CSMA do tipo "aloha" em slot, incorporando um mecanismo de retorno para reduzir a frequência de colisão. Os passos envolvidos em um algoritmo de exemplo são como aqueles mostrados na Fig. 4 para um dispositivo D2D que deseja transmitir. Na etapa 401, o dispositivo seleciona aleatoriamente um número N para iniciar uma contagem regressiva. Na etapa 402, o dispositivo detecta o início do próximo slot D2D. Se o slot estiver ocupado, a contagem regressiva será suspensa na etapa 403 e a etapa 402 é repetida. Se o slot não está ocupado, N é diminuído na etapa 404. Se for determinado que N foi reduzido até zero na etapa 405, o dispositivo transmite no próximo slot na etapa 406. Caso contrário, o dispositivo retorna para a etapa 402. Os slots D2D podem ser rotulados de modo sequencial, tal como ilustrado na Fig. 5 para que a contagem de slots dentro da janela de fendas dentro da janela de recuo possa ser conduzida. A ordem dos slots na Fig. 5 é primeiro a frequência para reduzir o atraso, tendo em conta a operação de meio-duplex de um dispositivo D2D.

[0021] Em uma outra modalidade, um dispositivo de transmissão D2D pode especificar um tempo de reserva no PdCCH de um pacote transmitido para indicar por quanto tempo o dispositivo deve transmitir. Ao detectar o tempo de reserva especificado no PdCCH, os dispositivos D2D podem ignorar a operação de verificação de portadora e entrar em um estado de suspensão até que o tempo de reserva se esgote. Isto reduz o consumo de energia dos dispositivos D2D. Além disso, uma vez que o atraso do CSMA tipo aloha é ilimitado, outra modalidade envolve o uso do eNBm, se necessário, para cumprir os requisitos de latência. Por exemplo, o dispositivo D2D pode pedir ao eNB para transmitir os dados D2D ao dispositivo D2D de destino se o link D2D não puder enviar os dados a tempo. Isso melhora a latência do tráfego D2D usando o eNB como um backup.

Detecção de potência e controle de gerenciamento de interferência

[0022] No sistema D2D, como descrito acima, vários dispositivos D2D podem disputar o acesso do canal e enviar dados para outros dispositivos D2D. Uma vez que um dispositivo D2D pode transmitir dados para diferentes dispositivos D2D em diferentes distâncias, a potência de transmissão deve ser variada de acordo com a distância de transmissão para fins de redução da interferência, aumentando a reuti lização do espaço e otimizando a eficiência de energia. Em uma rede D2D com um grande número de nós, o acesso múltiplo com verificação de portadora (CSMA) tal como descrito acima, é a forma mais eficiente de controle de acesso de canal. No entanto, o CSMA por si só não pode suportar o acesso justo entre nós com diferentes potências de transmissão. O motivo é que, um dispositivo já não pode prever o seu nível de interferência em outro dispositivo usando o sinal recebido da verificação de portadora convencional. Por exemplo, como ilustrado na Fig. 6, o nó C gostaria de transmitir e não quer interferir com as transmissão existentes no ar. O nó C faz a verificação de portadora e detecta a transmissão existente entre o nó A para o nó B. No CSMA convencional, se a potência do sinal recebido detectado a partir da ve-rificação de portadora estiver abaixo de determinado limite, o nó C deve considerar o canal como ocioso e poderá acessá-lo. O pressuposto aqui, no entanto, é que o nível de interferência é recíproco entre qualquer par de transmissor-receptor. Se um receptor experimenta um nível de interferência de um transmissor, o transmissor deve ter o mesmo nível de interferência quando o transmissor original ouve o transmissor do receptor original. Isto se baseia no fato de que o canal sem fio é recíproco e a potência de transmissão é constante entre todos os nós. No entanto, quando a potência de transmissão varia entre os nós, essa suposição não é mais verdadeira. No exemplo da Fig. 6, o nó A e o nó B estão perto um do outro, o nó A utiliza baixa potência para conversar para o nó B. A interferência resultante do nó A para o nó C é pequena devido à potência de transmissão reduzida. Portanto, se o nó C não sabe que o nó A reduziu sua potência de transmissão, o nó C pode começar a transmitir com plena potência para conversar com o nó B.

[0023] Uma solução para este problema envolve especificar o ní vel de potência de transmissão antes da transmissão, de modo que os outros nós possam prever o nível de interferência. O nível de potência de transmissão podem ser enviado ou transmitido em um canal de controle (D2D) pelo nó transmissor ou um nó coordenador. Em vez de utilizar um canal de controle, que pode ser capaz de conter vários tipos de informação de controle, o nível de potência de transmissão pode ser simplesmente especificado por um indicador de potência de transmissão adicionado aos pacotes D2D. A especificação de avanço da potência de transmissão antes da transmissão real pode ser aplicada ao CSMA e outros tipos de acesso a mídia, tais como a programação distribuída. Visto que o nível de potência de transmissão serve para outros nós façam a previsão do nível de interferência, caso venham a causar problemas, esta especificação de avanço precisa ser enviada de forma confiável. Por exemplo, a transmissão de alta potência ou codificação confiável, como a repetição, propagação e código de canal podem ser aplicados para a divulgação do nível de potência de transmissão. Em um tipo de verificação de portadora de acesso ao meio, um receptor D2D que deseja transmitir pode usar a informação da potência de transmissão para a estimativa de potência de transmissão durante a verificação de portadora. Em uma modalidade, o nível de potência de transmissão é sinalizado no início de cada rajada de transmissão. Depois de o nível de potência de transmissão ser detectado ou estimado, as perdas no caminho podem ser calculadas subtraindo-se a potência do sinal recebido da potência de transmissão. Usando as perdas no caminho estimadas, o receptor D2D pode decidir se ele pode transmitir e qual nível de potência de transmissão deve ser usado. Abaixo são descritos exemplos de técnicas para a transmissão do indicador de potência de transmissão.

[0024] Em uma modalidade, os pacotes D2D com diferentes po tências de transmissão podem ser enviados com diferentes sequências de preâmbulo, onde a sequência pode ser detectada durante a verificação de portadora ou durante a estimativa do canal. Como descrito acima, o preâmbulo de pacotes D2D também pode ser utilizado para o ajuste de controle de ganho adaptativo (AGC) ou para a estimativa do canal. Por exemplo, preâmbulos curtos com diferentes períodos (por exemplo, 2 μs, 3 μs ou 5 μs) podem ser usados para sinalizar o nível de potência de transmissão e a configuração do AGC. O receptor pode ter um banco de autocorrelacionadores com diferentes durações de correlação (p.ex., 2 μs, 3 μs ou 5 μs) para detectar a chegada do sinal e o nível de transmissão de energia. Um exemplo de um banco de autocorrelacionador em um receptor D2D usado para fazer a distinção entre os períodos de preâmbulo de 2 μs e 3 μs é mostrado na Fig. 7. Após a recepção do transceptor de RF 301 e conversão descendente para banda de base pelo conversor 302, as versões do sinal atrasado por 2 μs e 3 μs são produzidas por elementos de atraso 320 e 330, respectivamente. As versões atrasadas do sinal são então correlacio-nadas com o sinal sem atraso pelos dispositivos de correlação 310 e 311. As saídas dos dispositivos de correlação são então comparadas pelo comparador 312 para detectar a periodicidade do preâmbulo.

[0025] Em outra modalidade, em vez de colocar o indicador de potência de transmissão na sequência preâmbulo, o indicador de potência de transmissão (TPI) pode ser colocado nos sinais de treinamento canal, se for preferível usar amostras digitais. Por exemplo, o TPI pode ser colocado nos sinais de referência, tais como um símbolo SC-FDM único utilizado como RS no SC-FDM ou nos diferentes elementos de recursos utilizados como sinais de referência no OFDM. Uma sequência de treinamento canal diferente pode ser aplicada para cada nível de potência de transmissão diferente. Visto que o número de níveis de potência pode estar entre quatro e oito, apenas algumas sequências serão necessárias, e o erro de detecção de sequência seria insignificante no SNR operacional da estrutura de dados. Para os sinais de referência distribuídos, tais como no OFDM, a potência de transmissão pode ser detectada durante o todo o pacote D2D, em comparação com as outras opções. Se o ouvinte do canal perder o início do pacote D2D, ele ainda pode aprender a potência de transmissão mais tarde, utilizando os sinais de referência distribuídos.

[0026] Se o número de níveis de potência de transmissão for rela tivamente grande, as abordagens anteriores podem incorrer em uma alta taxa de erro na detecção de sequência. Em uma outra modalidade para lidar com este problema, o nível de potência de transmissão pode ser sinalizado pelos bits no cabeçalho da camada física. O cabeçalho da camada física pode seguir a sequência para definir o AGC, tal como o preâmbulo curto. Isto reduz a latência de verificação de portadora e o consumo de energia do receptor. O receptor deve decodificar os bits de TPI do cabeçalho. O cabeçalho pode ter bits de verificação CRC para verificar os bits TPI detectados. Como discutido acima, além da potência de transmissão, o receptor também pode estar interessado na transmissão para permitir a prevenção de colisões. Tal informação de duração ou o tempo de reserva de canal, também pode estar no cabeçalho ou ser implicitamente especificado pelo sistema. Em um exemplo de uma especificação implícita, a duração pode ser sempre uma subestrutura de algum sistema.

[0027] Em uma outra modalidade, o nível de potência de transmis são é sinalizado pela troca de reserva de canal antes da transmissão do bloco de dados. Isso seria similar à reserva de canal RTS/CTS usado no Wi-Fi. No D2D celular, a reserva de canal pode ser feita pelo transmissor e receptor com um nível de potência padrão (alto), de tal modo que outros dispositivos D2D nas proximidades possam saber sobre a duração reservada e a potência de transmissão dentro da duração. Como alternativa, a estação base pode transmitir a reserva de canal e nível de potência de transmissão para os dispositivos D2D nas proximidades para um par de transmissão.

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

[0028] Em uma modalidade, um EU consiste em um transceptor de rádio para proporcionar uma interface aérea para comunicação com um eNB e para a comunicação D2D e circuitos de processamento conectados ao transceptor de rádio para: receber alocações de recursos de tempo-frequência para a comunicação D2D do eNB e estabelecer uma sessão de comunicação D2D com um segundo EU. Onde houver vários eNBs, o circuito de processamento pode ser para determinar a sincronização de tempo e frequência com o mesmo eNB como segundo EU. Os recursos ou transmissões D2D de/para o segundo EU podem ser as mesmas estruturas de recurso utilizadas como em um link LTE celular ou podem ser organizadas em slots D2D, com cada slot D2D começando com um preâmbulo e contendo uma pluralidade de símbolos OFDM/SC-FDM. O comprimento de prefixo cíclico dos símbolos OFDM/SC-FDM podem ser mais curtos do que aqueles utilizados no link LTE celular. O circuito de processamento pode ser convertido e amplificar os preâmbulos dos slots D2D recebidos antes da conversão de analógico para digital, em que os preâmbulos dos slots D2D recebidos são utilizados para o controle automático de ganho (AGC). O circuito de processamento pode ser para utilizar o preâmbulo para AGC no início da rajada de dados, se o tempo decorrido desde a última transmissão para o segundo EU foi tão longo que a configuração do AGC pode estar fora de faixa. O preâmbulo pode ser uma sequência de sinal de repetição no domínio do tempo, e cada slot D2D pode incluir um ou mais símbolos de referência. Os sinais de treinamento de canal ou sinais de referência de um slot D2D pode ter uma densidade mais baixa do que a utilizada no link LTE celular. O circuito de processamento pode ainda detectar o preâmbulo dos slots D2D recebidos via autocorrelação. O circuito de processamento pode ser usado para iniciar uma sessão de comunicação com o segundo EU utilizando o acesso múltiplo com verificação de portadora (CSMA) com relação ao um slot D2D ao: detectar um slot D2D atual para para determinar se a atividade de transmissão está presente; e, se o slot D2D atual não estiver ocupado, enviar uma transmissão D2D para o segundo EU no início de um slot D2D subsequente. O circuito de processamento pode ser utilizado para iniciar uma sessão de comunicação com o segundo EU: se o slot D2D atual não estiver ocupado, iniciando uma contagem regressiva com um número selecionado; redução da contagem regressiva depois que cada slot D2D não ocupado é detectado e suspensão da contagem regressiva quando um slot D2D é detectado; e o envio da transmissão D2D para um segundo EU no início do próximo slot D2D depois que a contagem regressiva chega a zero. O número especificado para a contagem regressiva pode ser aleatório ou selecionado de forma pseudo aleatória. Um slot D2D pode incluir ainda um tempo de reserva codificado em um canal de controle que especifica quantos slots D2D devem ser consecutivamente transmitidos por um dispositivo de transmissão. Os slots D2D podem ser numerados consecutivamente no domínio de tempo e/ou frequência. O circuito de processamento pode ser utilizado ainda para, quando um tempo de reserva é detectado em um slot D2D, descontinuar a detecção de slots D2D até que o tempo de reserva expire. O circuito de processamento pode ser utilizado ainda para quando um tempo de reserva é detectado em um slot D2D, entrar em um estado de suspensão até que o tempo de reserva expire. O circuito de processamento pode ser utilizado ainda para transmitir uma indicação de um nível de potência de transmissão em cada slot D2D. O preâmbulo pode ser uma sequência de sinal de repetição no domínio do tempo com uma periodicidade indicando o nível de potência de transmissão. O circuito de processamento pode compreender ainda um banco de correlacionadores com diferentes durações de correlação para detectar a chegada do preâmbulo e o nível de potência de transmissão.

[0029] Em outra modalidade, um EU consiste em um transceptor de rádio para proporcionar uma interface aérea de comunicação com um eNB e para a comunicação D2D e circuitos de processamento conectados ao transceptor de rádio para: receber alocações de recursos de tempo-frequência para a comunicação D2D do eNB e estabelecer uma sessão de comunicação D2D com um segundo EU. O circuito de processamento pode ser utilizado ainda para transmitir a indicação do nível de potência de transmissão em um ou mais símbolos de referência, em que um símbolo de referência especificado ou a sequência especificada de símbolos de referência indicam o nível de potência de transmissão. O nível de potência de transmissão pode ser especificado antes da transmissão de dados real para permitir a previsão de interferência quando coexistirem vários níveis de potência de transmissão. O circuito de processamento pode ainda transmitir uma indicação do nível de potência de transmissão na forma de bits codificados em um cabeçalho da camada física após um preâmbulo. O cabeçalho de camada física pode compreender ainda uma indicação do número de slots D2D que compõem um bloco de transporte e que devem ser enviados consecutivamente. O circuito de processamento pode ainda receber alocações de recursos de tempo-frequência para a comunicação D2D do eNB, em resposta a um pedido de reserva de canal, e em que uma indicação do nível de potência de transmissão da comunicação D2D e a duração da reserva estejam contidas no pedido de reserva de canal. O pedido de reserva de canal pode ser transmitido em potência suficientemente alta para que outros EUs nas proximidades do dispositivo possam conhecer a reserva de canal e o nível de potência de transmissão.

[0030] Em uma outra modalidade, um EU compreende um trans- ceptor de rádio para proporcionar uma interface aérea para a comunicação com um eNB e para a comunicação D2D e os circuitos de processamento conectados ao transceptor de rádio para: receber as alocações de recursos de tempo-frequência para a comunicação D2D do eNB; estabelecer uma sessão de comunicação D2D com um segundo EU, em que as transmissões D2D de e para o segundo EU estão or-ganizadas em slots D2D, com cada slot D2D contendo uma pluralidade de símbolos OFDM/SC-FDM, ao iniciar uma sessão de comunicação com o segundo EU utilizando o acesso múltiplo de verificação de portadora (CSMA) com relação a um slot D2D ao: detectar um slot D2D atual para determinar se a atividade de transmissão está presente; e, se o slot D2D atual não estiver ocupado, enviar uma transmissão D2D para o segundo EU, no início de um slot D2D subsequente. O circuito de processamento pode ser utilizado para iniciar uma sessão de comunicação com o segundo EU: se o slot D2D atual não estiver ocupado, iniciando uma contagem regressiva com um número selecionado; redução da contagem regressiva depois que cada slot D2D não ocupado é detectado e suspensão da contagem regressiva quando um slot D2D é detectado; e o envio da transmissão D2D para um segundo EU no início do próximo slot D2D depois que a contagem regressiva chega a zero. O número especificado para a contagem regressiva pode ser aleatório ou selecionado de forma pseudo aleatória. Um slot D2D pode incluir ainda um tempo de reserva codificado em um canal de controle que especifica quantos slots D2D devem ser consecutivamente transmitidos por um dispositivo de transmissão. O circuito de processamento pode ser utilizado ainda para, quando um tempo de reserva é detectado em um slot D2D, descontinuar a detecção de slots D2D até que o tempo de reserva expire. O circuito de processamento pode ser utilizado ainda para quando um tempo de reserva é detectado em um slot D2D, entrar em um estado de suspensão até que o tempo de reserva expire.

[0031] As modalidades descritas acima podem ser implementadas como os métodos de operação e/ou em várias configurações de hardware, que podem incluir um processador para executar instruções que executam os métodos. Tais instruções podem ser contidas em um meio de armazenamento adequado, do qual são transferidas para uma memória ou outro meio executável por processador.

[0032] O assunto foi descrito no contexto de uma rede LTE. Exce to nos casos em que surjam inconsistências, o assunto pode ser usado em outros tipos de redes celulares com referências a um EU e eNB substituídos por referências para um terminal e estação base, respectivamente.

[0033] O assunto foi descrito em conjunto com as modalidades específicas supracitadas. Deve-se entender que estas modalidades também podem ser combinadas e qualquer maneira considerada vantajosa. Além disso, muitas alternativas, variações e modificações ficarão evidentes para conhecedores da técnica. Tais alternativas, variações e modificações deverão enquadrar-se no escopo das seguintes reivindicações em anexo.

[0034] O resumo é fornecido em cumprimento ao capítulo 37 da C.F.R. (Código de Regulamentação Federal), Seção 1.72(b), que requer um resumo que permita ao leitor verificar a natureza e a essência da divulgação técnica. É submetido com a compreensão que tal resumo não poderá ser utilizado para limitar ou interpretar o escopo ou o significado das reivindicações. As seguintes reivindicações são aqui incorporadas à descrição detalhada, com cada reivindicação sendo estabelecida como uma modalidade separada.

Claims (20)

1. Aparelho de equipamento de usuário (EU) configurado para comunicação dispositivo-a-dispositivo (D2D) direto com um ou mais outros EUs, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de circuitos transceptor; e um conjunto de circuitos de processamento, configurado para: receber, a partir de um nó B evoluído (eNB), alocações de recursos de tempo-frequência para comunicação D2D; estabelecer uma sessão de comunicação D2D com um segundo EU, sendo que transmissões D2D de e para o segundo EU são organizadas em slots D2D, sendo que cada transmissão D2D inicia com um preâmbulo; realizar controle automático de ganho (AGC), usando um preâmbulo de transmissão D2D recebido; modular informação de controle, para uma transmissão D2D dentro de elementos de recursos (REs) de um canal de controle D2D físico, de acordo com uma técnica de multiplexação de divisão de frequência de portadora única (SC-FDM) ou multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM); modular dados, para uma transmissão D2D dentro de REs de um canal compartilhado físico D2D, de acordo com a técnica SC- FDM ou OFDM; gerar um sinal de referência de demodulação (DMRS) para transmissão dentro dos recursos alocados pelo eNB para comunicação D2D, o DMRS configurado para a demodulação de pelo menos um dentre o canal de controle D2D físico ou o canal compartilhado físico D2D; em que os REs do canal de controle físico D2D e os REs do canal compartilhado físico D2D estão dentro dos recursos alocados pelo eNB para comunicação D2D.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando o salto de frequência é ativado, os REs do canal compartilhado físico D2D são determinados conforme um padrão de salto pré-definido.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o EU está configurado para incluir um prefixo cíclico para as transmissões D2D, e em que um comprimento do prefixo cíclico para as transmissões D2D é diferente de um comprimento de um prefixo cíclico usado para transmissões de enlace ascendente para o eNB.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o comprimento do prefixo cíclico para as transmissões D2D é mais curto do que o comprimento do prefixo cíclico para as transmissões de enlace ascendente.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a técnica SC-FDM compreende modulação de símbolos de uma frequência de portadora única.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto de circuitos transceptor é configurável para transmissão em frequências de portadoras múltiplas, conforme uma técnica de multiplexação de divisão de frequência ortogonal e é configurável para transmitir em uma frequência de portadora única, conforme a técnica SC-FDM, e em que o conjunto de circuitos de processamento é para configurar o conjunto de circuitos transceptor para transmissões de frequência de portadora única para as transmissões D2D, e é para configurar o conjunto de circuitos transceptor para transmissão de mul- ti-portadoras para a comunicação com o eNB.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o EU está ainda configurado para receber informações de comunicação D2D do eNB, e em que a informação de sincronização é baseada na informação de comunicação D2D recebida do eNB.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a informação de sincronização é derivada a partir de sinais recebidos a partir do eNB.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a informação de sincronização é baseada na sinalização recebida de outro EU.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o EU está ainda configurado para transmitir um preâmbulo que precede as transmissões D2D.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma ou mais antenas.

12. Meio de armazenamento legível por computador não transitório, que armazena instruções para execução por um conjunto de circuitos de processamento de um equipamento de usuário (EU) para configurar o EU para comunicação dispositivo-a-dispositivo (D2D) direta com um ou mais outros EUs, caracterizado pelo fato de que o conjunto de circuitos de processamento é configurado para: receber, a partir de um nó B evoluído (eNB), alocações de recursos de tempo-frequência para comunicação D2D; estabelecer uma sessão de comunicação D2D com um segundo EU, sendo que transmissões D2D de e para o segundo EU são organizadas em slots D2D, sendo que cada transmissão D2D inicia com um preâmbulo; realizar controle automático de ganho (AGC), usando um preâmbulo de transmissão D2D recebido; modular informação de controle, para uma transmissão D2D dentro de elementos de recursos (REs) de um canal de controle D2D físico, de acordo com uma técnica de multiplexação de divisão de frequência de portadora única (SC-FDM) ou multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM); modular dados, para uma transmissão D2D dentro de REs de um canal compartilhado físico D2D, conforme a técnica SC-FDM; determinar os REs do canal compartilhado físico D2D, conforme um padrão de salto quando a frequência de salto é ativada; e gerar um sinal de referência de demodulação (DMRS) para transmissão dentro dos recursos alocados pelo eNB para comunicação D2D, o DMRS configurado para a demodulação de pelo menos um dentre o canal de controle D2D físico ou o canal compartilhado físico D2D; em que os REs do canal de controle físico D2D e os REs do canal compartilhado físico D2D estão dentro dos recursos alocados pelo nó aperfeiçoado B (eNB) para comunicação D2D.

13. Meio de armazenamento legível por computador não transitório, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, quando o salto de frequência é ativado, os REs do canal compartilhado físico D2D são determinados conforme um padrão de salto pré-definido.

14. Meio de armazenamento legível por computador não transitório, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o EU está configurado para incluir um prefixo cíclico para as transmissões D2D, e em que um comprimento do prefixo cíclico para as transmissões D2D é diferente do comprimento de um prefixo cíclico usado para transmissões de enlace ascendente para o eNB.

15. Meio de armazenamento legível por computador não transitório, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o comprimento do prefixo cíclico para as transmissões D2D é menor do que o comprimento do prefixo cíclico para transmissões de enlace ascendente para o eNB.

16. Método para operar um equipamento de usuário (EU), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: receber, a partir de um nó B evoluído (eNB), alocações de recursos de tempo-frequência para comunicação D2D; estabelecer uma sessão de comunicação D2D com um segundo EU, sendo que transmissões D2D de e para o segundo EU são organizadas em slots D2D, sendo que cada transmissão D2D inicia com um preâmbulo; realizar controle automático de ganho (AGC), usando um preâmbulo de transmissão D2D recebido; modular informação de controle, para uma transmissão D2D dentro de elementos de recursos (REs) de um canal de controle D2D físico, de acordo com uma técnica de multiplexação de divisão de frequência de portadora única (SC-FDM) ou multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM); modular dados, para uma transmissão D2D dentro de REs de um canal compartilhado físico D2D, conforme a técnica SC-FDM; gerar um sinal de referência de demodulação (DMRS) para transmissão dentro dos recursos alocados pelo eNB para comunicação D2D, o DMRS configurado para a demodulação de pelo menos um dentre o canal de controle D2D físico ou o canal compartilhado físico D2D; em que os REs do canal de controle físico D2D e os REs do canal compartilhado físico D2D estão dentro dos recursos alocados pelo nó aperfeiçoado B (eNB) para comunicação D2D.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que, quando o salto de frequência é ativado, ele-mentos de recursos (REs) do canal compartilhado físico D2D são determinados de acordo com um padrão pré-definido de salto.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o EU está configurado para decodificar um prefixo cíclico que faz parte das transmissões D2D, e em que um comprimento do prefixo cíclico é diferente de um comprimento de um prefixo cíclico usado para transmissões de enlace ascendente para o eNB.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que é ainda configurado para receber transmissões do eNB conforme uma técnica de comunicação de múltiplas portadoras.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o conjunto de circuitos transceptor é configurá- vel para a recepção em frequências de múltiplas portadora de acordo com uma técnica de multiplexação de divisão de frequência ortogonal e é configurável para recepção em uma única portadora de acordo com a técnica SC-FDM, e em que o conjunto de circuitos de processamento configura o conjunto de circuitos de transceptor para a recepção de frequência de portadora única para as transmissões D2D, e é para configurar o conjunto de circuitos transceptor para recepção de múltiplas portadoras para comunicações com o eNB.

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