CN102246575A - 用于针对无线通信系统中设备对设备通信的动态通信资源分配的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种装置、系统和方法，用于动态地管理对用于无线通信系统中多个无线通信设备之间的直接设备对设备通信的通信资源的分配。在一种实施方式中，装置(410)包括通信资源分配器(420)，配置用于：(1)选择形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备，(2)为设备对设备群组提供对促进其间的直接设备对设备通信的通信资源的分配。装置(410)还包括消息生成器(430)，配置用于组装包含对通信资源的分配的消息。

Description

用于针对无线通信系统中设备对设备通信的动态通信资源分配的装置和方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年10月29日提交的、标题为“Apparatus andMethod for Dynamic Communication Resource Allocation forDevice-To-Device Communications in a Wireless CommunicationSystem”的第61/109,442号美国临时申请的优先权，其通过参考而引入于此。
技术领域
本发明总体上涉及无线通信系统中通信资源的管理，并且具体涉及针对无线通信系统中多个无线通信设备之间的直接设备对设备通信的通信资源分配的管理。
背景技术
LTE或者长期演进，亦称3G，指的是涉及第三代合作伙伴计划(“3GPP”)的研发，该名称一般用于描述旨在识别出能够改善诸如通用移动电信系统(“UMTS”)之类系统的技术和能力的，在整个行业中正在进行的努力。这一基础广泛的计划的目标包括提高通信效率、降低成本、改善服务、使用新的频谱机会以及实现与其他开放标准的更好的整合。3GPP LTE计划本身并不是一种产生标准的努力，而是其会产生针对用于UMTS的标准的新建议。
3GPP中的演进通用陆地无线接入网络(“E-UTRAN”)包括基站，所述基站提供用户面(包括分组数据会聚协议/无线链路控制/媒体访问控制/物理(“PDCP/RLC/MAC/PHY”)子层)和面向诸如蜂窝电话、移动台等之类的无线通信设备的控制面(包括无线资源控制(“RRC”)子层)协议终结。无线通信设备一般也被称为用户设备(“UE”)。基站是通信网络的实体，通常被称为节点B或者NB。特别是在E-UTRAN中，将“演进”基站称为eNB。有关E-UTRAN的总体架构的详情，请见通过参考并入本文的3GPP技术规范(“TS”)36.300v1.0.0(2007-03)。
由于诸如蜂窝电话、卫星和微波通信系统之类的无线通信系统得到广泛部署并且持续吸引数目不断增加的用户，因此存在以固定的资源来容纳传输不断增加的数据量的、数目庞大且可变的通信设备的迫切需求。鉴于迅速增长的客户群以及不断扩大的服务水平，采用固定的通信资源(例如，针对每个通信设备的固定数据速率)的传统通信系统设计已受到要提供高而灵活的数据传输速率的挑战。
蜂窝通信系统中的常规通信模式利用基站来建立和控制由用户所携带的诸如移动台之类的无线通信设备之间的通信。因此，基站充当无线通信设备之间的中间中继链路。在这种常规通信模式中，每个无线通信设备使用各通信设备与基站之间的通信路径与另一无线通信设备进行通信(即，每个无线通信设备间接地与其他无线通信设备进行通信)。更高效的通信模式支持无线通信设备之间的直接通信路径或者链路。这样的直接通信路径或链路被称为设备对设备(“D2D”)通信路径或链路，其需要对进行直接通信的无线通信设备授权通信资源。
然而，如果针对D2D通信的通信资源授权是由诸如eNB之类的基站以集中的方式进行的，则可能显著增加信令开销。一种减少开销的方法是以固定的方式为请求D2D连接的所有通信设备分配通信资源。持久性通信资源分配在频谱上是低效的，这是因为通信设备在诸如语音呼叫的静默期中的间断传输、游戏期间的突发型分组传输或者即时消息收发等之类的情况下对通信资源的需求可能随时间而改变。此外，固定通信资源分配不适于同网络负载的变化或者通信路径特性的变化相适应。举例而言，当随时间变化建立起新的服务或者完成服务时，系统可能需要重新配置频率资源或者时隙资源，或者可能需要重新分配现有服务来改善频谱利用率。因此，需要以动态的方式为D2D通信分配通信资源，但同时又需要在对基站信令开销产生减少的影响的情况下提供通信资源分配的灵活性。这些问题在时分双工(“TDD”)通信系统中尤为重要，这是因为各种发射/接收通信量时隙配置能够显著增加信令开销。
在过去已经有过处理通信系统中用户设备之间的点对点(“P2P”)通信的尝试。例如，D.Shang等人的、于2006年6月29日公开的标题为“Method and Apparatus for Eliminating P2PInterference in P2P-Enabled Communication Systems”的第WO2006/067683号国际专利申请公开文本描述了用于针对用户设备之间的P2P通信的初始资源分配的方法，但其并未提供任何关于对这些通信资源的高效利用的描述，其通过参考而引入于此。
因此，本领域中需要一种系统和方法，其提供对无线通信系统中通信资源的高效和动态管理，这避免了常规系统的缺陷。
发明内容
本发明的实施方式总体上解决或规避了这些问题和其他问题，并且总体上实现了技术优点，这些实施方式包括用于对针对无线通信系统中多个无线通信设备之间的直接设备对设备通信的通信资源分配进行动态管理的方法、装置和系统。在一种实施方式中，所述装置包括包含有通信资源分配器的装置(例如，控制器)，该通信资源分配器配置成：(1)选择形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备；(2)为设备对设备群组提供促进其间的直接设备对设备通信的通信资源分配。所述装置还包括消息生成器，该消息生成器配置用于组装包含对通信资源的分配的消息。
在另一实施方式中，本发明提供一种可协同形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备使用的装置(例如，控制器)。该装置包含通信资源分配器，所述通信资源分配器配置用于(1)为所述设备对设备群组中至少一个设备提供促进该群组中设备之间的直接设备对设备通信的通信资源分配。所述装置还包括消息生成器，该消息生成器配置用于组装包含对通信资源的分配的消息。
前文已相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，以使接下来对本发明的详细描述可被更好地理解。以下将会描述本发明的附加特征和优点，这些附加特征和优点形成本发明权利要求的主体。本领域中技术人员应当明白，可以很容易地将所公开的概念和特定实施方式利用作为修改或者设计用于实现本发明的相同目的的其他结构或过程的基础。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在结合附图对以下描述做出参考，在附图中：
图1示出了为本发明的原理的应用提供环境的、包括基站和无线通信设备的通信系统的实施方式的系统级示图；
图2示出了为本发明的原理的应用提供环境的、包括无线通信设备的通信系统的实施方式的系统级示图；
图3示出了根据本发明原理的、与通信系统内的无线通信设备进行通信的基站的实施方式的系统级示图；
图4示出了为本发明的原理的应用提供环境的无线通信系统的通信单元的实施方式的框图；以及
图5示出了根据本发明原理的、操作通信系统的方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
以下将详细讨论目前优选实施方式的构建和使用。然而应当明白，本发明提供许多可在多种具体背景中实施的可用发明概念。所讨论的特定实施方式仅仅示例说明构建和使用本发明的特定方式，而并不限制本发明的范围。
本发明涉及整合在包括但不限于诸如3GPP中所规定的LTE/先进LTE(“LTE-A”)蜂窝网络之类的蜂窝网络的通信系统之中的直接设备对设备(“D2D”)、移动对移动(“M2M”)、终端对终端(“T2T”)、点对点(“P2P”)通信模式。通信模式的整合产生无线通信设备(例如，移动台、终端、点或者机器)的群组，这些群组在其间具有直接通信路径或链路并且同时使用诸如蜂窝网络之类的覆盖通信网的无线资源。以这种方式，D2D通信设备与其他同时操作的通信设备(其具有到诸如eNB之类基站的常规连接)共享通信资源。
本发明的一个方面特别涉及以频分双工(“FDD”)模式操作的通信系统，在该通信系统中D2D连接使用由受控于一个或更多个基站的通信网络上行链路(“UL”)或下行链路(“DL”)通信资源或者上行链路和下行链路通信资源的组合来利用时分双工(“TDD”)模式。在S.McLaughlin等人的、于2005年6月30日公开的、标题为“Cellular Communications System”的第WO2005/060182号国际专利申请公开文件中描述了对在其中通信设备之间的直接通信连接使用FDD或者TDD的通信系统的使用的总体概念，其通过参考引入于此。在Y.Du等人的、于2007年12月11日授权的、标题为“Method and System for Peer-to-Peer CommunicationManagement in Wireless Communication Networks”的第7,308,266号美国专利中描述了在通信系统中、特别是在时分双工-码分多址/时分双工-同步码分多址(“TDD-CDMA/TD-SCDMA”)中对P2P通信的使用的更进一步描述，其通过参考引入于此。并且，在X.Zhang等人的、于2008年2月19日授权的、标题为“Method and Apparatusfor Supporting P2P Communication in TDD CDMA CommunicationSystems”的第7，333，824号美国专利中，基站对与来自小区中P2P对的其他用户设备的干扰进行管理，但该文件并未描述对所分配的P2P通信资源的高效利用，其通过参考引入于此。
在无线通信系统中诸如移动台之类的无线通信设备之间提供直接通信的通信系统带来了这样的机会：降低在通信设备和基站二者中的发射器功耗，增加通信网络容量，以及建立针对无线通信设备的进一步服务和经济。如本文所介绍，为有能力以TDD通信模式进行直接D2D连接的无线通信设备提供了动态通信资源分配和网络无线通信资源共享。
现在转至图1，该图示出了为本发明原理的应用提供环境的、包括基站115和无线通信设备135、140、145的通信系统的实施方式的系统级示图。基站115与公共交换电话网(未示出)耦合。基站115配置具有多个天线，用于在包括各自通常跨越120度的第一扇区120、第二扇区125和第三扇区130的多个扇区中发射和接收信号。通过对从基站天线辐射和接收的信号进行聚焦和调相而形成所述扇区。多个扇区增加了可以同时与基站115进行通信的用户台(例如无线通信设备135，140，145)的数量，而无需通过降低由于对基站天线进行聚焦和调相而产生的干扰来增加使用带宽。图1中所示通信系统所利用的辐射和接收频率通常将会为2千兆赫兹，以提供非视线通信。
现在转至图2，该图示出了为本发明原理的应用提供环境的、包括无线通信设备的通信系统的实施方式的系统级示图。该通信系统包括通过通信路径或链路220(例如，通过光纤通信路径)而与诸如公共交换电话网(“PSTN”)230之类的核心电信网耦合的基站210。基站210通过无线通信路径或链路240、250分别耦合至无线通信设备260、270。
在图2中所示通信系统的操作中，基站210通过由基站210分配在通信路径240、250上的控制及数据通信资源而分别与各无线通信设备260、270进行通信。控制及数据通信资源可以包括FDD和TDD通信模式中的频率和时隙通信资源。
如本文所介绍，基站210可以建立D2D群组，诸如包括无线通信设备260、270的D2D群组290，其中向其分配了通信资源，以适应其间的直接通信路径或链路280。通信路径或链路280可以包括控制及数据资源。基站210可以选择无线通信设备中之一，比如无线通信设备260，来作为群组中的主通信设备进行操作。另一无线通信设备，无线通信设备270，作为群组中的隶属通信设备进行操作。基站210不断地评估(例如，定期评估)这些路径或链路280的服务质量或者另一特性，以动态地重新分配用于无线通信设备260、270的通信资源。服务质量或者另一特性可由基站210通过D2D群组290中的无线通信设备260、270中之一或者在基站210或附近基站的通信区域内的其他位置处被不断地评估。举非限制性示例，基站210可以估计群组中无线通信设备260、270到可以位于基站210的蜂窝通信区域内或者可以位于另一基站的蜂窝通信区域内的其他无线通信设备之间的距离，以就所分配的通信资源来评估对分配给另一无线通信设备的通信资源的干扰的潜在可能性。
现在转至图3，该图示出了依据本发明原理的、与通信系统的蜂窝通信区域320内的无线通信设备进行通信的基站310的实施方式的系统级示图。在这一示例中，示出了6个D2D群组位于基站(标示为“eNB”)310的蜂窝通信区域320内。诸如通信设备D1、D2、D3、D4的通信设备分入诸如D2D群组1的D2D群组中。基本上物理分离的D2D群组1和4可以使用物理资源块(“PRB”)的相同子集。基本上也物理分离的D2D群组2和5可以使用物理资源块的相同子集，但与D2D群组1和4所使用的子集不同的子集。类似地，D2D群组3和6可以使用物理资源块的相同子集，但与通信区域320中其他D2D群组所使用的子集不同的子集。这允许了对D2D通信资源的“空间再用3”，即三个分离的群组使用共用的通信资源。这假定典型的D2D传输是用于短程距离的，并因此可操作于低发射器功率水平。这一示例可以泛化至在其中用户处于不同小区或扇区中的多小区景况。
一般而言，基站向群组中的每个通信设备广播该群组中通信设备的列表。每个群组中的一个通信设备可以被基站指定作为主通信设备来管理D2D通信资源，以为其他通信设备对(其可以称为隶属通信设备)分配或释放物理资源块。主通信设备还可以选择及动态地重新选择将由群组中通信设备遵从的发射/接收空隙配置以用于常规的TDD通信模式操作。基站向群组中的通信设备告知主角色和隶属角色。基站可以基于诸如如下所列的各种可能的规则来选择具有D2D能力的通信设备作为主通信设备，这些规则有：通信设备与基站的距离、到基站的最强链路、已经处于在其中已执行对D2D信令的广播和传输的D2D活动状态之中的通信设备。主通信设备责任可随着时间的推移而在群组中的通信设备之间或者通信设备的子集之间轮换，以避免电池过度消耗或者防止一个隶属通信设备不成比例地遭受通向主通信设备的相对较差的链路。基站向群组中的通信设备告知被指派至该群组的新通信设备。在另一实施方式中，可以向群组中的通信设备标识出邻近群组中通信设备的列表，以允许在来自不同或邻近群组的通信设备之间进行群组间D2D通信。为此，来自邻近群组的主通信设备可能需要针对常规TDD通信模式而对其发射/接收空隙配置进行对准。可以采用各种技术用于群组间D2D通信的对准。
由于群组中的通信设备在地理上靠近，因此隶属通信设备可能能够与主通信设备保持同步以及读取主通信设备所广播的D2D控制信令。由主通信设备对各通信设备的D2D通信资源分配可以通过根据隶属通信设备需求以及群组中通信设备数目而利用公平性考虑来进行。在对群组内通信设备的通信资源分配中无需牵涉到基站。因此，可以通过分布式的方式来进行通信资源的分配。基站的角色是在任何给定时间向通信设备的群组授权通信资源。主通信设备的角色是向群组中的隶属通信设备授权这些由基站所指派的通信资源。可以采用各种技术来在群组内共享D2D通信资源。
开始D2D通信的一个或更多个隶属通信设备可以请求主通信设备指定通信资源。由主通信设备所分配的物理资源块的量可以根据公平性、优先级、服务质量(“QoS”)等考虑来设置。每次当新的通信设备针对D2D通信而请求或释放通信资源时，主通信设备可以改变针对群组中隶属通信设备的通信资源分配。这支持了针对隶属通信设备的动态通信资源分配。主通信设备也参与到D2D通信之中，并且从这一意义上而言，由其自身来遵从相同的规则分配通信资源。主通信设备还可以接收来自基站的命令，以提供通信资源信息。举例而言，当蜂窝通信资源被释放时，基站可以向主通信设备发送经更新的D2D通信资源信息。继而，主通信设备可在其自己的群组内重新配置或者重新分配通信资源。另一方面，如果需要更多的通信资源，则基站可以重新分配用于通信系统使用的D2D通信资源并告知主通信设备。如果主通信设备是基于到基站的最小路径损耗而选择的，则其可以促进基站命令的正确解码以及功率节省。
主通信设备和隶属通信设备尝试相互同步。主通信设备在D2D物理广播信道(“P-BCH”)上广播关于同步的隶属通信设备的信息，以允许隶属通信系统被告知相同群组中的邻近通信设备。隶属通信设备继而可以尝试通过各种同步技术与另一个或者若干个隶属通信设备进行同步。
用于各通信设备的发射或接收时隙也由主通信设备进行传送，并且对于群组中的通信设备而言是相同的，以允许TDD通信模式来降低远近干扰。发射和接收时隙的切换点可动态变化。在群组内，一个或若干个通信设备可以同时在D2D物理下行链路共享信道(“D2D PDSCH”)上接收D2D分组，或者在D2D物理上行链路共享信道(“D2D PUSCH”)上发送D2D分组。信号传输可在空间上充分分离，或者可以考虑另一提供非干扰或正交性的方法(例如，通过为每个正在进行发送的通信设备分配不同的副载波分组而在频域上分离)。依据由基站设置的空间再用规则，群组中的通信设备可以与邻近群组中的另一通信设备进行同步和通信。可以通过各种同步技术，比如通过选择特定载波调制方案，来建立用于D2D同步的过程。
主通信设备和隶属通信设备通常形成控制面中的资源群组。在控制面中，资源管理包括三个组成部分，亦即，基站操作、对主通信设备的控制以及D2D配对。基站通过不时的更新，将有关可用群组通信资源的信息半静态地通知给主通信设备。主通信设备通过不时地更新，半静态地在群组内分配通信资源，这是因为群组中的对共享相同的群组通信资源。D2D对通过以分布式的方式使用所分配的频率通信资源而选择不同的调制编码方案(“MCS”)(并且在TDD的情况中选择切换点)。在用户面(即，服务群组)中可以采用另一信息共享方法。
在用户面中，可以考虑服务主通信设备。这可能不同于控制面中的控制主通信设备。服务主通信设备会与D2D群组中的其他通信设备共享通信资源。服务群组可以在跨若干小区或扇区的同一小区或者扇区中包括一个或更多个资源群组。这是一个架构设计原则(即，服务不依赖于接入技术)。举例而言，如果两个通信设备处于小区中的不同群组，或者处于不同小区或者扇区中，则可以构建处理以选择主通信设备来进行通信资源调度。
在其中不采用群组主机来对用于群组中通信设备的D2D通信资源进行调度的情况下，基站可以自己来调度这些通信资源。举例而言，基站可以使用如在通信设备之间的任何连接中的LTE第8版控制信令向用户设备发送单独的配置及调度命令。FDD UL和FDD DL通信资源可以用于数据传输和控制信令。一旦基站指派通信设备使用蜂窝接入模式进行通信，通信设备之间的通信就将如同在LTE R8中一样。在另一示例中，基站可以使用在物理下行链路控制信道(“PDCCH”)上的新D2D配置来向无线通信设备发送公共调度命令(即，针对D2D对的命令)。这一选项可以很容易地以进一步的规范来描述。
在群组中参与与另一通信设备的D2D通信的通信设备可以以分布方式就接收到的分组向另一通信设备发送确认/非确认(ACK/NACK)信号(没有基站或主通信设备信令支持)，并且可以进行混合自动重传请求(“HARQ”)过程。可以基于NACK率或者另一度量(例如，接收信号测量等)来进行自适应调制与编码(“AMC”)。D2D功率传输在任何给定时刻在基站所设定的D2D发射机功率水平的上限中执行，或者可能在基于D2D通信量的下限内。通信设备可以在给定的功率限度内动态地设置其自己的功率发射器水平，以实现可靠的传输。这是具有由基站或者由主通信设备所设置的上限发射器功率水平的分布式发射器功率控制的一种形式。可以根据各种设计技术来构建用以支持D2D HARQ、AMC和功率控制操作的D2D信令。对于参与D2D通信的通信设备而言，不需要在物理上行链路控制信道(PUCCH)上向基站发送ACK/NACK消息，或者对于基站而言，不需要在物理混合自动重传请求指示符信道(PHICH)上向通信设备转发ACK/NACK。同样地，不必在(下行链路上的)物理下行链路控制信道(“PDCCH”)上或者在(上行链路上的)PUCCH上指示传输格式、调制或编码。如本文所公开，通信设备以更为高效的方式针对D2D信令使用D2D通信资源，这是因为对这些通信资源的空间再用是可能的。这样节省了通信设备对基站的直接路径或链路上的信令，因为PDCCH、(下行链路上的)PHICH和(上行链路上的)PUCCH上的信号跨整个小区或扇区传输并且通常不使用空间再用。
现在转至图4，该图示出了为本发明原理的应用提供环境的无线通信系统的通信单元的实施方式的框图。所述无线通信系统例如可以包括蜂窝网络。所述通信单元可以非限制性地代表基站、用户台(比如无线通信设备)、网络控制单元等。
通信单元包括控制器410、存储暂时性或者更加永久性程序和数据的存储器450、天线460以及与天线460和控制器410耦合用于双向无线通信的射频收发器470。通信单元可以提供点对点以及/或者点对多点通信服务。
通信单元可以耦合至通信网络单元，比如耦合至公共交换电信网的网络控制单元。网络控制单元一般提供到诸如公共交换电信网(“PSTN”)之类的核心通信网络的接入。可以使用与适当的终端单元(未示出)耦合的光纤、同轴线、双绞线、微波通信或者类似的链路，在诸如基站之类的固定设施中提供到通信网络的接入。形成为诸如移动台之类的无线通信设备的通信单元一般为拟由最终用户携带的自包含通信设备。
通信单元中的控制器410可以使用一个或者多个处理设备来实现，该控制器410执行与其操作相关的下列功能，这些功能包括但不限于：对形成通信消息的单独比特的编码与解码；对信息的格式化；以及对通信单元的全面控制，包括与资源管理有关的过程。与资源管理有关的示例功能包括但不限于：硬件安装、通信量管理、性能数据分析、最终用户与设备追踪、配置管理、最终用户监管、用户台管理、费则管理、订制以及安全等。对有关资源管理的所有或者部分特定功能或过程的执行可以在与通信单元分离以及/或者与其耦合的设备中进行，且这些功能或过程的结果传送至通信单元用于执行。通信单元的控制器410可以是任何适合于本地应用环境的类型，并且可以包括作为非限制性例子的一个或更多个通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(“DSP”)以及基于多核处理器架构的处理器。
依据存储器450，控制器410包括通信资源分配器420，该通信资源分配器420配置用于提供对通信资源的分配，以促进无线通信设备之间的直接设备对设备通信。通信资源包括用以对形成设备对设备群组的无线通信设备进行同步的信息，在群组中可以有无线通信设备中的一个设备作为主通信设备进行操作。控制器410可以评估直接设备对设备通信的操作特性，以使通信资源分配器420能够重新分配通信资源。控制器的消息生成器430组装用于由收发器470传输的包括对通信资源的分配及重新分配的消息。
通信资源分配器420还可以：将一系列副载波或者时隙划分成物理资源块；将物理资源块聚集成(例如，统一尺寸的)资源群组；基于物理资源块来置换资源群组；通过从经置换的资源群组中选择资源块而形成信道；以及选择一组信道来形成通信资源分配。同样，消息生成器430组装携带用于由收发器470传输的关于通信资源分配及信道化的信息的消息。在执行如本文所述的通信资源分配的过程中，总体而言，通信资源分配器420和控制器410作为无线通信设备(例如，主无线通信设备)、基站或者其他网络实体的一部分而执行如本文所述的功能。
通信单元的收发器470将信息调制到载波波形上，用于由通信单元经由天线460向另一通信单元传输。收发器470解调经由天线470接收的信息，用于由其他通信单元进行进一步处理。
如上文所介绍，通信单元的存储器450可以是任何适合于本地应用环境的类型，并且可以使用任何合适的易失性或非易失性数据存储技术来实现，这些存储技术例如有：基于半导体的存储设备、磁存储设备及系统、光存储设备及系统、固定式存储器以及移动式存储器等。在存储器450中存储的程序可以包括这样的程序指令：其在由相关的处理器执行时，使通信单元能够执行如本文所述的任务。如本文所述的系统、子系统及模块的示例性实施方式可以至少部分地通过可由例如移动台和基站的处理器执行的计算机软件，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合来实现。如在后面将变得更加清晰的那样，系统、子系统及模块可以在如上文所说明和描述的通信单元中实施。
现在转至图5，该图示出了演示出根据本发明原理的、对通信系统进行操作的方法的实施方式的流程图。多个无线通信设备在FDD通信模式中的成对频带上操作，用于在上行链路中向基站的发送以及在下行链路中从基站的接收。D2D通信路径或链路使用TDD通信模式中上行链路频带上的专用频谱。基站向具有使用上行链路频带上的时间和频率通信资源(例如，经由物理资源块(“PRB”))的D2D连接的无线通信设备指派通信资源。在步骤510中，基站初步分配用于诸如具有D2D能力的通信设备之类的无线通信设备的上行链路频带上的通信资源。在步骤520中，基站形成D2D群组，并且继而在步骤530中，基站为每个群组指定主通信设备并且对群组的通信设备列表进行广播。在步骤540中，基站设置上限D2D发射功率水平，并且向每个群组分配D2D可用通信资源的子集。在步骤550中，群组中的主通信设备向其他通信设备(例如，该群组中的隶属通信设备)重新分配通信资源的子集。在步骤560中，D2D传输以分布式的方式进行，并且继而在步骤570中，D2D报告使用诸如蜂窝接入资源之类的通信资源向基站提供质量数据。在决策步骤580处，基站检查对于改变D2D编组、发射功率水平或者其他通信资源的需要。如果基站判定需要改变D2D资源或编组，则如返回到步骤510的路径所指示的那样，基站进一步为具有D2D能力的通信设备分配通信资源或编组；否则，该过程在步骤590中结束。
基站不时地为每个通信设备或者通信设备的群组分配和重新分配用于D2D通信的专用通信资源，并且设置上限D2D发射器功率水平。对于低功率D2D传输而言，对位于彼此的直接通信范围内的通信设备进行编组(即，为拟进行相互通信的间隔较近的无线通信设备指派直接通信模式)是有利的解决方案。为了提高频谱效率，专用物理资源块可以同时由足够遥远以至于不会在活动通信设备之间造成显著干扰的另一通信设备或者一组通信设备进行再用，从而提供对通信资源的空间再用。
基站以根据D2D和通信设备对基站通信量负载的动态方式来指定D2D通信资源和发射器功率设置。活动地参与D2D通信的通信设备在同步中，在诸如小区更新之类的通信资源更新中，以及在基站间切换期间保持附接。基站将每个通信设备指派至可以直接相互同步和通信的通信设备的群组。群组中的通信设备可以自主调节它们的D2D传输功率水平，以通过高效的方式实现可靠的通信，从而降低与共享类似的通信资源的其他群组中的通信设备的D2D干扰。
群组内的通信设备可以决定在它们自身之间如何以分布式和动态的方式使用基站所指派的通信资源(例如，发射/接收空隙配置、链路适配(“LA”)、自适应调制与编码(“AMC”)以及混合自动重传请求(“HARQ”)重新传输)。举非限制性示例，群组内的无线通信设备可以决定例如通过修改编码字的洞穿而修改编码布置。基站可以指定群组中的无线通信设备充当主通信设备，以动态地管理针对群组中隶属通信设备的授权信令以及针对群组中所有通信设备的发射/接收空隙(例如，时隙)配置，从而支持TDD通信模式操作。这种布置允许隶属通信设备共享用于D2D通信的专用物理资源块，以及确定隶属通信设备可于何时处于发射模式中或者处于接收模式中。备选地，基站可以通过集中的方式在任何特定时刻为通信设备对授权D2D通信资源。
操作于D2D通信中的无线通信设备可以使用在诸如利用指派的或者随机的接入通信资源的蜂窝接入之类的通信网络接入中的控制信令资源，向基站报告在指派的通信资源上接收到的干扰。这允许基站通过授权群组中D2D通信设备之间的更低或更高的发射器功率而对空间再用的资源进行控制。对基站的各种D2D通信路径或链路质量报告的构建可以适应于特定应用的情况。
基站可以基于通信设备的物理间隔和通信特性(诸如介入型通信障碍存在与否)而将通信设备布置成群组。将通信设备布置成群组可以通过很多种方式来确定，诸如根据处于相同天线扇区中的通信设备，具有相似的定时提前(“TA”)参数值的通信设备，并且可以使用多天线处理能力在基站处执行粗略到达方向(“DoA”)估计，等等。根据群组间隔或者其中的改变，通信资源可以通过动态资源分配而在群组之间得以再用。
因此，如本文所介绍，由于在减少基站信令的情况下以分布式的方式进行D2D通信资源分配，因此D2D通信的延迟应当会被显著降低。分布式D2D通信资源分配及分组调度减少了通信设备到基站信令的影响，并且可使延迟更小。此外，通信系统中的低功率D2D连接通过不要求发往或者来自基站的潜在的高功率传输而使相对较低的干扰水平得以实现。上文所述的D2D通信增强需要针对控制信令的一致性的规范支持。如果以采用本文所介绍的主通信设备概念的分布式方式进行D2D通信资源调度和链路适配，则对标准化的影响或者在其他方面的影响可能是合理的。提供一种系统，用于在通信系统的实体中使用，以对来自与该实体连接的通信设备的、对于通信资源分配的请求做出回应。所述实体包括控制器，该控制器用于针对与该实体连接的一个或更多个无线通信设备的上行链路传输通信资源分配。包括用于向无线通信设备授权通信资源分配的指令的计算机程序产品可以形成如本文所述的系统并且成为其一部分。如本文所述的功能可以由无线通信设备、基站或者其他网络实体中的控制器(例如，包括通信资源分配器)来执行。
在一种实施方式中，一种装置(例如，形成无线通信设备或基站的一部分的控制器)包括通信资源分配器，该通信资源分配器被配置用于提供通信资源，以促进无线通信设备之间的直接设备对设备通信，对形成设备对设备群组的无线通信设备进行同步，以及对直接设备对设备群组的操作特性(例如，所述无线通信设备之间的间隔距离)进行评估，从而使通信资源的重新分配能够得以实现。该装置还包括消息生成器，该消息生成器配置用于组装包含通信资源的消息。所述装置还包括收发器，该收发器配置用于向无线通信设备发送包含通信资源的消息。
在一种示例性实施方式中，通信资源分配器被配置用于为无线通信设备之间的直接设备对设备通信做出通信资源分配，其中分配取决于直接设备对设备通信的操作特性。通信资源分配器还可以配置用于在无线通信设备之间形成设备对设备群组。据此，通信资源分配器还配置用于选择无线通信设备中的一个设备作为主通信设备，以及选择无线通信设备中的另一个设备作为隶属通信设备，并随时间推移而轮换对其的选择。在另一实施方式中，通信资源分配器配置用于定期地评估操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配通信资源。此外，通信资源可以包括：用于直接设备对设备通信的发射器功率水平的上限；在用于直接设备对设备通信的时分双工通信模式中的一个或更多个时隙；以及用于直接设备对设备通信的调制或编码特性。
在另一实施方式中，通信资源分配器可以形成通信设备群组中主通信设备的一部分，以充当群组通信资源分配器，从而定期地评估操作特性以及根据所述操作特性而定期地向隶属通信设备重新分配通信资源。此外，通信资源可以包括：用于通信设备群组内的直接设备对设备通信的发射器功率水平的上限；用于直接设备对设备通信的时分双工同通信模式中的一个或更多个时隙；以及用于直接设备对设备通信的调制或编码特性。
此外，构成本发明各种实施方式的程序或代码段可以存储在计算机可读介质中，或者通过实施在载波中的计算机数据信号或者通过经载波调制的信号，在传输介质上进行传输。“计算机可读介质”可包括任何能够存储或传送信息的介质。计算机可读介质的例子包括电子电路、半导体存储设备、ROM、快闪存储器、可擦写ROM(“EROM”)、软盘、压缩盘CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(“RF”)链路等。计算机数据信号可包括任何能够在诸如电子通信网络信道、光纤、空气、电磁链路、RF链路等之类的传输介质上传播的信号。代码段可经由诸如因特网、内部网等之类的计算机网络来下载。
如上所述，示例性实施方式同时提供了一种方法以及包含提供用于执行该方法的步骤的功能性的各种模块的相应装置。所述模块可以实现为硬件(在一个或更多个包括诸如专用集成电路之类的集成电路的芯片中实施)，或者可以实现为用于由计算机处理器执行的软件或固件。特别是，在固件或软件的情况中，可将示例性实施方式提供为计算机程序产品，该计算机程序产品包括在其上实施用于由计算机处理器执行的计算机程序代码(例如，软件或固件)的计算机可读存储结构。
虽然本发明及其优点已经得到详细的描述，但是应当理解，在不背离如所附权利要求书所限定的本发明精髓与范围的情况下可以在此做出各种改变、替代和修改。举例而言，以上所讨论的许多特征及功能可以在软件、硬件或固件或者其组合中实现。并且，可以将许多特征、功能及其操作步骤重新排序或者省略等等，而仍然落入本发明的广阔范围之内。
另外，本申请的范围并不旨在仅限于在说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施方式。如本领域中一般技术人员将从本发明的公开内容中很容易地明白的那样，根据本发明，可以利用目前存在的或者在将来开发的、执行与本文所述的对应实施方式基本上相同的功能或者实现基本上相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求书旨在将这样的过程、及其、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种装置，包括：
通信资源分配器，配置用于：
选择形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备，
为所述设备对设备群组提供促进其间的直接设备对设备通信的通信资源的分配，以及
消息生成器，配置用于组装包含对所述通信资源的所述分配的消息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信资源分配器配置用于定期地评估所述操作特性，以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信资源分配器配置用于轮换对形成所述设备对设备群组的所述多个无线通信设备的所述主通信设备的选择。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括收发器，该收发器配置用于传输包含对所述通信资源的所述分配和所述重新分配的所述消息。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信资源选自包括如下所列各项的组：
针对所述直接设备对设备通信的发射器功率水平上限，
在用于所述直接设备对设备通信的时分双工通信模式中的时隙，
用于同步所述多个无线通信设备的信息，以及
针对所述直接设备对设备通信的调制或编码特性。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述操作特性包括所述多个无线通信设备之间的间隔距离。
7.一种设备，包括：
用于选择形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备的装置；
用于为所述多个无线通信设备提供促进其间的直接设备对设备通信的通信资源的分配的装置；以及
用于组装包含对所述通信资源的所述分配的消息的装置。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括用于定期地评估所述操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源的装置。
9.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质中的程序代码，所述程序代码配置用于：
选择形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备；
为所述设备对设备群组提供促进其间的直接设备对设备通信的通信资源的分配；以及
组装包含对所述通信资源的所述分配的消息。
10.根据权利要求9所述的计算机程序产品，其中存储在所述计算机可读介质中的所述程序代码配置用于定期地评估所述操作特性并且根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源。
11.一种方法，包括：
选择形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备；
为所述设备对设备群组提供促进其间的直接设备对设备通信的通信资源的分配；以及
组装包含对所述通信资源的所述分配的消息。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括定期地评估所述操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括轮换对形成所述设备对设备群组的所述多个无线通信设备的所述主通信设备的选择。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括传输包含对所述通信资源的所述分配的所述消息。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述通信资源选自包括如下所列各项的组：
针对所述直接设备对设备通信的发射器功率水平上限，
在用于所述直接设备对设备通信的时分双工通信模式中的时隙，
用于同步所述多个无线通信设备的信息，以及
针对所述直接设备对设备通信的调制或编码特性。
16.一种可伴随形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备使用的装置，包括：
通信资源分配器，配置用于：
为所述设备对设备群组中至少一个设备提供对促进该群组中设备间直接设备对设备通信的通信资源的分配，以及
消息生成器，配置用于组装包含对所述通信资源的所述分配的消息。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述通信资源分配器配置用于定期地评估所述操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源。
18.根据权利要求16所述的装置，其中由基站在形成所述设备对设备群组的所述多个无线通信设备内轮换所述主通信设备。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置包括收发器，配置用于接收对用于所述设备对设备群组的通信资源的所述分配，以及发送包含对用于所述设备对设备群组中至少一个设备的通信资源的所述分配的所述消息。
20.根据权利要求16所述的装置，其中所述通信资源选自包括如下所列各项的组：
针对所述直接设备对设备通信的发射器功率水平上限，
在用于所述直接设备对设备通信的时分双工通信模式中的时隙，
用于同步所述多个无线通信设备的信息，以及
针对所述直接设备对设备通信的调制或编码特性。
21.根据权利要求16所述的装置，其中所述操作特性包括所述多个无线通信设备之间的间隔距离。
22.一种可伴随形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备使用的装置，包括：
用于为所述设备对设备群组中至少一个设备提供促进所述群组中设备之间的直接设备对设备通信的通信资源的分配的装置；以及
用于组装包含对所述通信资源的所述分配的消息的装置。
23.根据权利要求22所述的装置，还包括用于定期地评估所述操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源的装置。
24.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质中的程序代码，所述程序代码配置用于：
为所述设备对设备群组中至少一个设备提供对促进所述群组中设备之间的直接设备对设备通信的通信资源的分配；以及
组装包含对所述通信资源的所述分配的消息。
25.根据权利要求24所述的计算机程序产品，其中存储在所述计算机可读介质中的所述程序代码配置用于定期地评估所述操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源。
26.一种可伴随形成设备对设备群组的多个无线通信设备的主通信设备使用的方法，包括：
为所述设备对设备群组中至少一个设备提供对促进所述群组中设备之间的直接设备对设备通信的通信资源的分配；以及
组装包含所述对通信资源的所述分配的消息。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括定期地评估所述操作特性以及根据所述操作特性而定期地重新分配所述通信资源。
28.根据权利要求26所述的方法，还包括由基站在形成所述设备对设备群组的所述多个无线通信设备内轮换所述主通信设备。
29.根据权利要求26所述的方法，还包括接收对用于所述设备对设备群组的通信资源的所述分配，以及发送包含对用于所述设备对设备群组中至少一个设备的通信资源的所述分配的所述消息。
30.根据权利要求26所述的方法，其中所述通信资源选自包括如下所列各项的组：
针对所述直接设备对设备通信的发射器功率水平上限，
在用于所述直接设备对设备通信的时分双工通信模式中的时隙，
用于同步所述多个无线通信设备的信息，以及
针对所述直接设备对设备通信的调制或编码特性。
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