CN102204392B

CN102204392B - 将drx的间歇时段用于小区中的直接对等通信的方法和设备

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Publication number: CN102204392B
Application number: CN200880131848.0A
Authority: CN
Inventors: K·霍内曼; V·范法恩; L·俞
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: WO2010025774A1; CN102204392A; US9661683B2; US20110237231A1; EP2345299B1; EP2345299A1

Abstract

本发明提供一种用于在蜂窝网络中进行数据处理的方法和设备，其包括以下步骤：利用各移动终端的DRX模式调度所述各移动终端之间的数据传输。此外还提出一种包括所述设备的通信系统。

Description

将DRX的间歇时段用于小区中的直接对等通信的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于在蜂窝网络中进行数据处理的方法和设备，并且涉及一种包括这种设备的通信系统。

背景技术

移动无线电行业和技术中的趋势特别地针对以下各项：

－灵活频谱利用（FSU）技术；

－灵活动态频谱接入（FDSA）和认知无线电（CR）方法；

－可重新配置的无线电解决方案；

－提供增强覆盖范围和容量的富有前景的移动方法的中继和协作多输入多输出（MIMO）；

－作为未来无线系统的一部分的网状拓扑、无线自组织（ad-hoc）联网和对等通信。

预期这些趋势连同移动互联网服务和应用的快速发展会在即将到来的无线接入网系统中提供廉价、灵活并且高效的高数据速率移动互联网连接和多媒体服务。这一点特别地可以通过与智能用户设备（UE）相组合而得到促进，所述智能用户设备通过蜂窝网络系统将可靠的移动蜂窝接入能力与CR个人助理设备和多模式操作相组合。

朝向未来无线联网的趋势意味着根据例如用户、信道和通信量状况的需求而在各处共享无线电和网络资源的相当异构的环境。

将要解决的问题特别是按照高效且鲁棒的方式获得且从而利用关于无线联网环境的正确知识，以便特别提供移动终端的设备对设备通信。

所述问题可以根据本发明来解决。

发明内容

为了克服所述问题，提供一种用于在蜂窝网络中进行数据处理的方法，其包括以下步骤：

－利用各移动终端的DRX模式调度所述各移动终端之间的数据传输。

所提到的移动终端可以是提供到所述蜂窝网络的接口的任何设备或装置或者与所述设备或装置相关联。所述移动终端可以是包括到蜂窝网络的这种接口的计算机、膝上型计算机、个人数字助理（PDA）等等。所述移动终端也可以是任何用户终端或用户设备。

所给出的方法特别针对包括并且特别利用现有的以及即将到来的3GPP长期演进（LTE）技术（例如第9版及以后版本）的高级移动通信网络。所给出的方法基本上可以应用于或者适用于未来的ITU高级国际移动电信（IMT-A）系统。这样的系统可以支持UE之间的CR机会性设备对设备（D2D）通信，以用于朝向（中央）基站或节点B（NB）的中继目的或者用于任何种类的端对端（E2E）通信目的。

因此，本方法特别允许知晓邻近无线网络（或者若干个这种无线网络），并且例如允许按照集中式或分布式方式决定关于如何探究及利用（分布式）移动资源库。其特别有助于优化所涉及的控制信令的数量。

在一个实施例中，所述移动终端是具有设备对设备能力的成对移动终端。

举例来说，具有设备对设备能力的移动终端可以被允许至少部分地按照相当直接的方式或者经由中继通信节点来互相交换信息（例如用户数据、信令信息等等）。

在另一个实施例中，在每一个移动终端与基站之间提供配置和/或信令规程。

所述基站可以是蜂窝网络的中央基站、节点B（NB）或者家庭基站（家庭NB）。

在另一个实施例中，基站在源UE和给定UE二者的DRX周期的间歇（OFF）持续时间期间调度所述源UE与给定UE之间的数据传输。

所述源UE基本上指的是任何第一移动终端，并且所述给定UE基本上指的是任何第二移动终端。所述移动终端在这里被称作使用设备。

所述DRX周期包括“间歇持续时间”和“工作（ON）持续时间”。所述间歇持续时间可以被用于设备对设备通信的目的。

在下一个实施例中，所述调度是经由由基站提供的持久性分配和配置而进行的半静态调度或者动态调度。

可以借助于显式或隐式信令来提供每个DRX周期的调度指示。

另一个实施例是，在半静态调度的情况下，特别地当把具有设备对设备能力的给定UE与适当的源UE配对时，基站重新配置用于所述源UE和给定UE的DRX参数以便耦合其DRX周期的工作－间歇（ON-OFF）模式。

依据另一个实施例，针对每个DRX周期的耦合间歇持续时间的至少一个时间间隔为所述源UE和给定UE指定资源，以用于设备对设备通信的目的。

根据一个实施例，Td2d参数指定DRX周期内的起始子帧的时间间隔的半静态持续时间。

根据另一个实施例，基站通知所述源UE和给定UE进入DRX周期的所述间歇持续时间以便开始设备对设备数据传输。

在另一个实施例中，基站向所述源UE和给定UE传送对于后续设备对设备调度间隔的持续时间和/或对于所述调度间隔的起始时间和/或上行链路调度信息。

根据下一个实施例，所述给定UE被配置成监测PDCCH达预定时间段（其也被称作Tcch时间段）。

依据另一个实施例，所述源UE和给定UE被配置成在所调度的设备对设备时间间隔的开头处提供预定时间偏移量。

该时间偏移量可以被用于检查例如是否可以在所涉及的各UE之间实施握手以及是否需要实际的设备对设备数据传输。

根据一个实施例，如果不需要实际的设备对设备数据传输，则所述源UE和/或给定UE进入功率节省模式。

在另一个实施例中，基站在源UE的DRX周期的工作持续时间期间调度所述源UE与该基站之间的数据传输。

根据另一个实施例，基站在DRX周期的所述工作持续时间期间向所述源UE和给定UE二者提供调度指示。

前面提到的问题还可以通过一种设备来解决，所述设备包括处理器单元和/或硬连线电路和/或逻辑设备以及/或者与处理器单元和/或硬连线电路和/或逻辑设备相关联，所述设备被设置成使得可以在所述处理器单元上执行这里所描述的方法。

根据一个实施例，所述设备是通信设备，特别地所述设备是基站或移动终端或者与基站或移动终端相关联。

前面提到的问题还可以通过一种包括这里所描述的设备的通信系统来解决。

附图说明

在下面的附图中示出及说明本发明的实施例：

图1示出了包括由若干个移动终端围绕的基站NB的普通系统；

图2示出了一个DRX周期，其包括工作持续时间时段和构成用于DRX的机会的时间段；

图3示出了包括对于利用E-UTRAN的示例性DRX参数的设定的值的表格；

图4A显现出利用半静态或动态调度的对于具有D2D能力的成对UE的集成DRX-D2D配置和操作，其中指示D2D通信的起始时刻；以及

图4B显现出利用动态调度的对于具有D2D能力的成对UE的集成DRX-D2D配置和操作，其中没有D2D通信的起始时刻。

具体实施方式

图1示出了包括由若干个移动终端UE#1到UE#8围绕的基站NB的普通系统。举例来说，可以通过高级蜂窝系统来提供具有移动性支持的无线接入覆盖，所述高级蜂窝系统比如3GPP LTE E-UTRAN或者基于3GPP LTE E-UTRAN。可以增强该系统以便支持并且同时利用具有CR能力的UE的D2D通信能力，以用于高效且成本高效的内容递送、网络操作和性能。在图1中，移动终端UE#3向/从基站NB中继移动终端UE#1和移动终端UE#2的分组。作为图1中示出的另一个例子，移动终端UE#4和移动终端UE#5彼此直接通信（即共享文件和/或交换信息）。

所给出的方法特别考虑到如图1中所描绘的情形，其中包括认知无线电（CR）设备和设备对设备（D2D）通信以便提供针对蜂窝接入系统的高级扩展。

因此，可以把UE的CR D2D通信模式（其被称作“D2D模式”）嵌入到驻留（camping）在感兴趣的蜂窝系统的小区内的UE的RRC_IDLE（RRC空闲）和RRC_CONNECTED（RRC已连接）状态当中。该D2D模式的操作和应用可以由所述蜂窝系统的无线电网络控制器（RNC）（例如由所述中央NB）利用诸如RRC_IDLE或RRC_CONNECTED规程或者诸如L1信令之类的无线电接口控制机制来控制。

这不同于利用预定义频谱内的特定无线接入技术（RAT）比如ISM频带内的蓝牙技术的D2D通信的任何人工操作。

这里所提出的解决方案特别协调及调度与蜂窝系统中的活动UE的不连续接收和发送（DRX）模式相组合的具有D2D能力的成对UE（即给定UE和源UE）的数据传输。

所述给定UE可以是利用所嵌入的D2D模式被切换到源UE的移动终端。作为一种替换方案，所述源UE可以为所述给定UE提供调解或中继服务，同时这两个UE都保持在RRC_CONNECTED状态中。

在诸如3GPP LTE E-UTRAN之类的高级蜂窝系统中，（处于所述RRC_CONNECTED状态中的）活动UE的所述DRX模式可以被指定并用来确保例如对于所述UE的高效功率节省和及时移交测量的可能性。该DRX操作基于由3GPP TS 36.321提供的规范。

图2示出了一个DRX周期，其包括“工作持续时间”时间段和“用于DRX的机会”时间段。所述“用于DRX的机会”的时间段基本上可以被用于DRX操作和其他操作，例如这里所描述的操作。

DRX功能包括：

－长DRX周期；

－DRX不活动定时器；

－DRX重传定时器；

－可选的短DRX周期；以及

－DRX短周期定时器。

所述时间、周期和定时器可以被如下定义：

活动时间：

该活动时间定义UE处于“醒着”的时间。当DRX由更高层配置时，这种配置包括“工作持续时间”，即UE持续监测PDCCH同时DRX不活动定时器尚未到期的时间，以及UE持续监测PDCCH同时任何一个DRX重传定时器正在运行的时间。

争用解决定时器：

其指定在传送了包含C-RNTI MAC控制元素的上行链路消息或者与提交自更高层的UE争用解决身份相关联的上行链路消息之后由UE在其期间监测PDCCH的（多个）连续下行链路子帧的数目。

DRX周期：

其指定所述工作持续时间及其后所跟随的可选不活动时间段的周期性重复。

DRX不活动定时器：

其指定在成功解码了表明对于UE的初始UL或DL用户数据传输的PDCCH之后由该UE在其期间监测PDCCH的（多个）后续下行链路子帧的数目。

DRX重传定时器：

其指定（多个）后续下行链路子帧的最大数目，一旦UE预期DL重传就应当由该UE监测PDCCH。

DRX短周期定时器：

该参数指定（多个）后续子帧的数目，在DRX不活动定时器到期之后应当由UE监测短DRX周期。

工作持续时间定时器：

其指定由UE在其期间针对可能的分配监测PDCCH的（多个）后续下行链路子帧的数目。所述工作持续时间定时器是DRX周期的一部分。

图3示出了包括用于设定E-UTRAN中的DRX参数的示例性值的表格。

这里给出的方法允许通过利用UE的DRX模式以及有关的配置和控制信令规程来调度具有D2D能力的成对UE的数据传输。

该方法特别地通过探究具有D2D能力的UE的经过适当配置及控制的DRX模式的间歇持续时间提出一种用于所述具有D2D能力的UE（例如其中两个UE都处于RRC_CONNECTED状态中）的数据传输的集成调度机制。

该方法可以由所述中央NB来协调及控制，并且可以由包括所述给定UE（参见图1中的移动终端UE#7）的所涉及的各组件来处理。所述源UE（例如图1中的移动终端UE#6）可以提供所述给定UE与中央NB之间的调解和中继服务。

所述方法可以考虑以下方面和/或选项，并且特别地可以被用于成为3GPP LTE-A的一部分或者被用来扩展3GPP LTE-A。

（1）NB在源UE和给定UE二者的DRX周期的间歇持续时间中调度所述源UE和给定UE之间的数据传输，其中通过成对UE之间的适当协调来控制以及预先配置所述源UE和给定UE二者以用于支持D2D通信。

所述调度可以是经由NB持久性分配和配置的半静态调度，或者可以是动态调度；因此，可以通过隐式或显式信令来提供每一个DRX周期的调度指示。

（a）在半静态D2D调度或持久性分配的情况下，当把具有D2D能力的给定UE与适当的源UE配对时，NB重新配置对于所述源UE和给定UE二者的DRX参数以耦合其DRX周期的工作－间歇模式。

为了减少对于重新配置所需要的信令开销，潜在的源UE的DRX配置可以是一种选择标准。因此可以以高优先级选择与所述给定UE相比具有类似DRX模式的源UE候选。从而可以为所述源UE和给定UE指定（足够的）资源，包括用于D2D通信目的的每个DRX周期的耦合间歇持续时间的（多个）特定时间间隔（特别在带内D2D通信的情况下还可以传送功率约束和频率资源）。

应当提到的是，例如可以通过利用指定D2D调度时间间隔的半静态持续时间的Td2d参数连同由DRX周期内的起始子帧的预先定义的序号（ordering number）给出的所述时间间隔的起始时间来实现所述D2D调度间隔的指定（为了说明目的参见图4A）。

为了便于NB中的调度控制以及UE和NB二者中的数据处理，如前面所建议的集成了DRX-D2D的重新配置可以包括预先定义的格式，比如对于所述给定UE所能使用的相关的L2协议数据单元（PDU）或者传输块（TB）的（多个）大小。

此外，为了对所述源UE和给定UE以及NB之间的数据传输进行流控制，可以在（多个）字节或数目的具有预定义大小的L2 PDU中提供对于每个指定的D2D间隔由所述给定UE发送给源UE的最大数据量；传输块（TB）也可以被利用和/或配置以用于该目的。

（b）在具有显式调度指示的更加动态的D2D调度的情况下，NB可以强制所述源UE和给定UE二者进入DRX周期的间歇持续时间，以便在该NB的要求下开始它们之间的D2D数据传输。

一则调度指示消息可以包括对于后续D2D调度间隔的持续时间（如果其没有被预先固定成所述间歇持续时间的剩余部分的话）、所述调度间隔的起始时刻（例如由DRX周期内的起始子帧的序号给出）以及到所述给定UE的UL调度信息。

所述UL调度信息可以包括所述给定UE在后续D2D调度间隔内可以向源UE发送的（用L2 PDU或TB的字节或数目表示的）最大数据量（特别在带内D2D通信的情况下还可以传送功率约束和频率资源）。

aa）为了减少信令开销，当把源UE与给定UE配对时，可以在集成了DRX-D2D重新配置消息中预先定义所述给定UE所能使用的L2 PDU大小或TB大小以及/或者D2D下一个调度间隔的持续时间（没有起始时刻）并且将其配置给受到影响的UE。

在这种情况下，所述源UE和给定UE还可以被配置成使用常规的DRX控制机制，所述常规DRX控制机制基于监测物理下行链路控制信道（PDCCH）和DRX不活动定时器以进入用于D2D通信的间歇持续时间，而不需要NB提供显式调度指示。

另一种替换方案是如前面的包括边界约束的半静态D2D调度情况那样将所述给定UE配置用于完全半静态操作，而利用被约束成所述给定UE的半静态配置参数的显式调度指示按照更加动态的方式来控制源UE。这例如可以通过使用如图4A中所示的Ton和Toff参数来实现。这还可以通过监测PDCCH和DRX不活动定时器来实现。

bb）在当前D2D会话期间的任何给定DRX周期中没有接收到调度指示的情况下，为了确保所述源UE和给定UE至少能够对于每一个DRX周期检查其D2D连接状况（例如是否保持了足够的同步），NB可以为所述源UE和给定UE提供至少一个D2D时间间隔，这特别与如前所述的半静态D2D调度的机制类似。

这一点例如可以通过利用指定所述偏移时间间隔的持续时间的Td2d偏移参数连同由DRX周期内的起始子帧的序号给出的所述偏移间隔的起始时刻来实现，正如图4B中所示出的那样。

（c）可以对于给定UE明确地或者通过使用Ton/Toff比率来确定及配置对于Ton和Toff参数的适当值，其中参数Toff等于DRX周期的持续时间减去持续时间Ton。

参数Ton可以是所述给定UE可以被配置成在其间监测NB相关的直接蜂窝接入事件并且与之通信的DRX周期的一部分，所述给定UE例如在其间针对其分配侦听PDCCH、向NB发送上行链路信号等等，或者出于功率节省的原因什么也不执行。

因此，作为功率节省以及在Ton时间段期间不遗漏重要的直接蜂窝接入事件之间的折衷，所述给定UE可以进一步被配置成使其可以在预定时间段（即如图4A和图4B中所示的时间段Tcch）内监测PDCCH至少一次。Toff是DRX周期的剩余部分，在其间可以发生与源UE的D2D通信。

（d）为了进一步改进功率节省效率，所述源UE和给定UE可以被配置成在与所调度的D2D时间间隔的开头相距特定时间偏移量处检查例如是否可以在所涉及UE之间实施握手以及是否需要实际的D2D数据传输。

如果在该偏移量内可以实施握手但是不需要实际的D2D数据传输，则所涉及的UE可以对于当前调度的D2D时间间隔的剩余部分重新进入功率节省模式。

如果在该偏移量内无法对于所需的D2D数据传输实施握手，则所涉及的UE可以：（i）立即尝试向NB发送调度请求信号，以便尽可能快地解决问题；或者（ii）其可以对于当前调度的D2D时间间隔的剩余部分重新进入功率节省模式，并且然后在当前调度的D2D时间间隔（或者甚至是所配置的DRX周期）足够短的情况下尝试解决问题。

例如可以通过使用指定所述偏移时间间隔的持续时间的Ts-offset参数来实现该时间偏移量，正如图4A和4B中所示出的那样。

用于开始所述源UE与给定UE之间的数据传输的同步和握手协议取决于针对D2D通信所使用的RAT。

（e）L2（例如MAC）或L3（例如RRC）信令可以在动态选项中被用于调度指示目的，或者被用作通过动态或半静态选项实现的重新配置消息。但是，在提供用于调度指示的快速操作以及可靠的重新配置消息的情况下，L2信令可以被用于调度指示的目的，并且L3信令可以被用于重新配置消息的目的。

应当提到的是，在3GPP LTE E-UTRAN中，RRC信令被用来配置DRX参数以及用于UE的操作。L2 MAC DRX命令可以被用来强制UE进入DRX周期内的所述间歇持续时间。这些RRC信令和MAC DRX命令可以被扩展并且被用来如这里所阐述的那样合并以及集成D2D参数和配置。

（f）可以特别考虑到以下各项中的至少一个来确定前面提到的配置和调度消息的内容及其配置参数的适当的值：

－至少一个UE的用户通信量特性；

－至少一个UE的移动电池电量状态；

－至少一个UE的信道状况；

－被用于所涉及的UE之间的D2D通信的（多个）RAT的（多个）帧结构和（多个）帧持续时间；

－关于蜂窝频带的带内D2D或带外D2D；

－D2D通信路径上的跳数。

应当提到的是，对于带内D2D通信的调度可能需要指定除了（多个）时间间隔、最大数据量以及相关的L2 PDU或TB的大小之外的其他资源。举例来说，特别根据所涉及的UE的高级CR能力，还可以利用传送功率约束和频率资源的半静态或动态指定。

（2）NB在源UE的DRX周期的工作持续时间期间调度所述源UE与NB之间的实际数据传输。去往和/或来自源UE的数据以及被递送和/或转发到给定UE的数据二者是在所述源UE的DRX周期的工作持续时间期间被传送到NB和/或自NB传送。

（3）出于显式调度的目的，NB在DRX周期的耦合工作持续时间期间向所述源UE和给定UE二者提供调度指示。

图4A和图4B示出了考虑到和/或基于LTE E-UTRAN的可能实现方式的一个例子。初始的集成DRX-D2D的配置包括由NB把源UE与给定UE配对（即把所述给定UE移交到源UE以利用D2D通信），利用定时偏移量Tdrx-offset同步所述源UE和给定UE的DRX周期，正如图4A和图4B中所示出的那样。用于所述Tdrx-offset的值可以是所述蜂窝系统的0个、1个或多个子帧。如果Tdrx被设定成0则可以省略Tdrx-offset的显式配置。

缩写列表

CR－认知无线电

D2D－设备对设备

DL－下行链路

DRX－不连续接收和发送

FSU－灵活频谱利用

IE－信息元素

ISM－工业、科学和医疗

L2－第2层

L3－第3层

MAC－介质访问控制

PDCCH－物理下行链路控制信道

PDU－协议数据单元

RAT－无线接入技术

RRC－无线电资源控制

TB－传输块

UE－用户设备

UL－上行链路

Claims

1.一种用于在蜂窝网络中进行数据处理的方法，其包括以下步骤：

在蜂窝网络中由基站调度移动终端的DRX周期；

其中所述DRX周期包括由所述移动终端针对可能的分配监测蜂窝网络的控制信道的阶段；

其中移动终端利用DRX周期的间歇持续时间用于以设备对设备通信模式与第二移动终端通信；

其中，所述调度是通过隐式信令或通过显式信令的半静态调度或者动态调度，所述半静态调度是经由由基站提供的持久性分配和配置而进行的。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述移动终端和第二移动终端是具有设备对设备能力的成对移动终端。

3.根据权利要求1的方法，其中，在基站和每个移动终端之间提供配置和/或信令规程。

4.根据前述任一项权利要求的方法，其中，基站在所述移动终端和第二移动终端之间在所述移动终端和第二移动终端的DRX周期的间歇持续时间期间调度数据传输。

5.根据权利要求1的方法，其中，在半静态调度的情况下，基站重新配置用于所述移动终端和第二移动终端的DRX参数以便耦合它们的DRX周期的工作－间歇模式。

6.根据权利要求5的方法，其中，针对每个DRX周期的耦合间歇持续时间的至少一个时间间隔为所述移动终端和第二移动终端分配资源，以用于设备对设备通信的目的。

7.根据权利要求4的方法，其中，基站通知所述移动终端和第二移动终端进入DRX周期的间歇持续时间以便开始设备对设备数据传输。

8.根据权利要求4的方法，其中，基站向所述移动终端和第二移动终端传送对于后续设备对设备调度间隔的持续时间和/或对于所述调度间隔的起始时间和/或上行链路调度信息。

9.根据权利要求4的方法，其中，所述移动终端和第二移动终端被配置成在所调度的设备对设备时间间隔的开头提供预定时间偏移量。

10.根据权利要求4的方法，其中，如果不需要实际的设备对设备数据传输，则所述移动终端和/或第二移动终端进入功率节省模式。

11.根据权利要求4的方法，其中，基站在移动终端的DRX周期的工作持续时间期间调度所述移动终端与所述基站之间的数据传输。

12.一种移动终端，包括处理器单元和/或硬连线电路和/或逻辑设备，其被设置在通过隐式信令或通过显式信令的半静态调度或者动态调度中从蜂窝网络的基站接收用于DRX周期的调度信息，所述半静态调度是经由由基站提供的持久性分配和配置而进行的；

其中所述移动终端被设置利用DRX周期的间歇持续时间用于以设备对设备通信模式与第二移动终端通信。

13.根据权利要求12的移动终端，其中在所述移动终端的DRX周期的间歇持续时间期间在所述移动终端和所述第二移动终端之间传送数据。

14.包括蜂窝网络的基站、移动终端和第二移动终端的通信系统，

其中在通过隐式信令或通过显式信令的半静态调度或者动态调度中所述基站将用于DRX周期的调度信息传送到移动终端，所述半静态调度是经由由基站提供的持久性分配和配置而进行的；

其中所述DRX周期包括由所述移动终端针对可能的分配监测蜂窝网络的控制信道的阶段；以及

其中所述移动终端被设置利用DRX周期的间歇持续时间用于以设备对设备通信模式与第二移动设备通信。