CN102334370B - 调度用于设备到设备通信的资源的装置和方法 - Google Patents

调度用于设备到设备通信的资源的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于调度用于设备到设备通信的资源的方法。网络的资源被授权给指定用于设备到设备通信的群组。该群组接下来确定资源分配如何被用于支持通信会话，并且独立于基站而在群组内的用户设备间分配资源。此外，群组中的用户设备配对确定传送/接收(Tx/Rx)时隙配置以允许TDD模式操作，并且独立于群组通过控制信令来配置用于设备到设备连接的调制和编码，以及用于配对的误差控制方案。

Description

调度用于设备到设备通信的资源的装置和方法
背景技术
诸如无线数据网络之类的无线电通信系统向用户提供移动便利性以及多组服务和特性，无线数据网络例如是第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)系统、扩频系统(诸如码分多址网络)、时分多址(TDMA)网络、正交频分多路复用(OFDMA)网络、空间多路复用网络、WiMAX(全球微波接入互通)等。这种便利性已被数目不断增加的用户显著采用以作为用于商业用途和个人用途的所接受的通信模式。为了促进更多的采用，从制造商到服务提供商的电信产业已达成一致以巨大的成本和努力来开发为各种服务和特性奠基的用于通信协议的标准。一个领域的努力涉及通信链路中的资源的调度。就在网络环境内的直接的设备到设备(D2D)通信期间并行执行的许多进程而言，这种调度过程尤其具有挑战性。这些进程可以降低用于设备到设备通信的资源分配过程的效率。 
发明内容
因此，需要一种用于调度用于设备到设备通信的资源的方法，该方法可以与已开发出的标准和协议共存。 
根据一个实施方式，一种方法包括指定两个用户设备作为用于设备到设备通信的配对，每个用户设备被配置成与另一用户设备直接通信。该方法还包括指定该配对中的用户设备之一为配对头。该方法还包括分配网络的正交资源给该配对，其中该配对头被配置为确定分配给该配对的资源的传送／接收(Tx／Rx)时隙配置。 
根据一个实施方式，所述方法还包括：估算所述用户设备的传输功率和邻近程度，其中用户设备至少部分地基于所估算的传输功率和邻近程度而包括在所述群组中；分配最低级别的资源给所述群 组；以及至少部分地基于所述群组内的用户设备的资源需求来增加所述资源分配。 
根据另一实施方式，一种装置包括被配置成指定两个用户设备作为用于设备到设备通信的配对的逻辑，每个用户设备被配置成与另一用户设备直接通信。该逻辑还被配置成指定该配对中的用户设备之一为配对头。该逻辑还被配置成分配网络的正交资源给该配对，该配对头确定分配给该配对的资源的传送／接收(Tx／Rx)时隙配置。 
根据另一实施方式，一种装置包括：用于指定两个用户设备作为用于设备到设备通信的对的装置，每个用户设备被配置成与另一用户设备直接通信。该装置还包括用于指定该配对内的用户设备之一为配对头。该装置还包括用于分配网络的正交资源给该配对的装置，其中该配对头被配置成确定分配给该配对的资源的传送／接收(Tx／Rx)时隙配置。 
根据另一实施方式，一种方法包括从基站接收用于在用户设备群组之间进行设备到设备通信的正交网络资源的分配。该方法还包括接收用以充当用于设备到设备通信的群组头的指示。该方法还包括至少部分地基于来自该配对头以及该配对中另一用户设备的缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量(QoS)级别中的一个或多个来分配资源给群组内的其他用户设备。 
根据另一实施方式，一种装置包括配置用于从基站接收用于在用户设备群组之间进行设备到设备通信的正交网络资源的分配的逻辑。该逻辑还配置成接收用以充当用于设备到设备的通信的群组头的指示。该逻辑还被配置成至少部分地基于来自该配对头以及该配对中另一用户设备的缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量(QoS)级别中的一个或多个来分配资源给群组内其他用户设备。 
根据另一实施方式，一种装置包括：用于从基站接收用于在用户设备的群组之间进行设备到设备的通信的正交网络资源的分配的装置。该装置还包括用于接收用以充当用于设备到设备通信的群组 头的指示。该装置还包括用于至少部分地基于来自该配对头以及该配对中另一用户设备的缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量(QoS)级别中的一个或多个来分配资源给群组内其他用户设备的装置。 
根据另一实施方式，一种方法包括接收用于在用户设备配对之间进行设备到设备的通信的正交网络资源的分配。该方法还包括接收用以充当用于设备到设备通信的群组头的指示。发起D2D连接请求的设备可以被指定为设备配对头。该方法还包括至少部分地基于来自该配对头以及该配对中另一用户设备的缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量(QoS)级别中的一个或多个，通过改变允许时域双工(TDD)模式操作的传送／接收(Tx／Rx)时隙配置来分配资源给该配对内的其他用户设备。 
根据又一实施方式，装置包括配置成接收用于在用户设备配对之间进行设备到设备通信的正交网络资源的分配的逻辑。该逻辑还被配置成接收用以充当用于设备到设备通信的配对头的指示。该逻辑还被配置成至少部分地基于来自该配对头以及该配对中另一用户设备的缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量(QoS)级别中的一个或多个，通过改变允许时域双工(TDD)模式操作的传送／接收(Tx／Rx)时隙配置来分配资源给该配对内的其他用户设备。 
根据通过简单地示出许多具体实施方式和实现方式的下面的具体描述，本发明的又一些其他方面、特征和优势将显而易见，该具体实施方式和实现方式包括构思用于执行本发明的最佳模式。本发明还能够执行其他或不同实施方式，并且可以在各种显然的方面修改其若干细节，而全部都不偏离本发明的精神和范围。因此，附图和描述被认为在本质上是说明性的而非限制性的。 
附图说明
本发明的实施方式仅通过示例而非限制性地示出，在所附附图 中： 
图1是根据示例实施方式的能够调度用于设备到设备通信的资源的通信系统的图； 
图2A至图2C是根据各种示例实施方式的分别从基站、群组头和设备配对头的角度调度用于设备到设备通信的资源的过程的流程图； 
图3是根据示例实施方式的用于设备到设备通信的无线电帧格式的图； 
图4是根据示例实施方式的组织为用于设备到设备通信的群组的设备配对的图； 
图5是根据示例实施方式的针对设备配对群组的半永久分配过程的图； 
图6A和图6B是根据各种示例实施方式的半永久和动态调度交互的图，该半永久和动态调度用于分别调度用于在下行链路和上行链路中的设备到设备通信的资源； 
图7是描绘了根据示例实施方式的用于时隙配置的背包(piggyback)信号传输方案； 
图8A至图8D是根据本发明的各种示例实施方式的具有示例长期演进(LTE)架构的通信系统的图，图1的系统可以在该架构中操作； 
图9是可以被用于实现本发明的实施方式的硬件的图；以及 
图10是根据本发明的实施方式的被配置成在图8A至图8D的系统中操作的LTE终端的示例组件的图。 
具体实施方式
公开了调度用于设备到设备(D2D)通信的资源的装置、方法和软件。在下文的描述中，出于说明的目的，阐述了许多具体的细节以便提供对本发明的实施方式的完整理解。然而，对于本领域技术人员显然的是在可以在不具有这些具体细节或等同布置的情形下实 践本发明的实施方式。在其他一些情形中，以框图的形式显示众所周知的结构和设备以避免不必要地模糊本发明的实施方式。 
虽然参照遵循第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)或EUTRAN(增强型UMTS(通用移动电信系统)陆地无线电接入网络)架构的无线网络来论述本发明的一些实施方式，但是本领域技术人员可以意识到本发明的一些实施方式可应用到任何类型的通信系统(例如WiMAX(全球微波接入互通))和等同的功能性能力。此外，虽然在设备配对的上下文中说明了用于自适应地改变传送／接收(Tx／Rx)时隙配置的方案，但是还构思了可以参与D2D通信会话的任何数目的设备。 
图1是根据示例实施方式的能够调度用于设备到设备通信的资源的通信系统的图。如图所示，通信系统100(例如无线网络)包括组织为用于D2D通信的群组103的一个或多个用户设备(UE)(例如UE101a、101b、102a、102b)。在该示例实施方式中，UE101a和UE101b形成设备配对101，而UE102a和UE102b形成另一设备配对102。因而，群组103包括两个设备配对101和102。还构思了一些示例实施方式可以包括包含任何数目设备配对的群组。UE101a、101b、102a、102b与基站105通信，基站105是具有集成D2D通信的接入网络(例如3GPP LTE或E-UTRAN等)(图中未示)的一部分。集成意味着设备配对101内的UE101a和101b以及设备配对102内的UE102a和102b(其在它们对应的配对内具有直接的物理通信链路)与具有到基站105的传统连接的其他设备共享网络资源。注意到当与传统网络操作相比时，D2D通信具有降低发射器功耗和增加网络容量的潜能。 
例如，在3GPP LTE架构(如图8A至图8D所示)之下，基站105被标示为增强型节点B(eNB)。UE101a、101b、102a和102b可以是任何类型的移动台，诸如手持设备、终端、站点、单元、设备、多媒体平板设备、因特网节点、通信设备、个人数字助理(PDA)或者对用户的任何类型的接口(诸如“可佩带”电路等)。UE101a、 101b、102a和102b还可以是固定终端、移动终端或便携式终端。使用3GPP的频分双工(FDD)模式以及时域双工(TDD)模式操作根据一个实施方式的系统。 
在TDD模式的操作中，认识到对于TDD配置(其中上行链路资源多于下行链路资源)而言，通常在单个下行链路时隙内为用户执行更多的上行链路分配(分组数据控制信道(PDCCH))。该控制信道用于向UE101a、101b、102a和102b传送调度信息。 
根据某些实施方式，系统100使得能够使用分级方案将用于D2D通信的网络资源调度给群组103。例如，在第一步骤中，eNB105向群组103分配用于D2D通信的网络资源。这种分配可以被授予给已由eNB105指定以充当群组头并代表群组103接收分配的UE。群组头UE101a可以随后独立地在群组103内的设备配对101和102之间分配资源。每个设备配对继而可以具有指定的设备配对头以接收来自群组头UE101a的分配。例如，UE101a(除充当群组头之外还)可以充当设备配对101的设备配对头并且可以响应于例如改变业务负载来改变用于从属UE101b的资源分配时隙配置(例如传送／接收(Tx／Rx)时隙配置或上行链路／下行链路时隙配置)。类似地，UE102a可以充当设备配对102的设备配对头，并且可以自适应地改变用于从属UE102b的资源分配时隙配置(例如传送／接收(Tx／Rx)时隙配置或上行链路／下行链路时隙配置)。 
传统地，TDD模式操作的优势之一在于响应于改变通信业务负载来分配资源的灵活性。然而，eNB105难于自适应地针对时隙配置来配置D2D切换点，这是因为eNB103可能要求eNB105和D2D群组103内的UE之间的大量信号传输以用于有效切换。例如，尽管UE101a、101b、102a和102b非常清楚地知晓相应设备配对101和102之间的D2D业务负载，但设备将需要将业务报告给eNB105以用于在其中eNB105负责设置时隙配置的系统中进行自适应切换。eNB105随后将确定适当的Tx／Rx切换点并且向成组的UE101a、101b、102a和102b授予Tx／Rx切换点。eNB105与设备配对101和 102之间的信令传输可以引入显著的延迟和资源需求。因此，由eNB105控制的D2D Tx／Rx切换可能不是高效的，这是因为eNB105需要针对群组103中的所有设备配对(即在该示例中是设备配对101和102)如此操作。 
系统100通过提供针对设备配对101中的UE101a和101b或设备配对102中的UE102a和102b的方案来解决这个问题，设备配对101或设备配对102参与D2D通信会话以在它们之间自适应地分配资源而无需eNB105的直接介入。 
在示例实施方式中，eNB105采用收发器(未示)以经由传送和接收电磁信号的一个或多个天线来与UE101a、101b、102a和102b交换信息。例如，eNB105可以利用用于支持独立数据流并行传输的多输入多输出(MIMO)天线系统以实现与UE101a、101b、102a和102b的高数据速率。eNB105可以使用正交频分复用(OFDM)作为下行链路(DL)传输方案和用于上行链路(UL)的传输方案的具有循环前缀的单载波传输(例如单载波频分多址(SC-FDMA))。还可以使用DFT-S-OFDM原理来实现SC-FDMA，DFT-S-OFDM原理在3GPP TR25.814中有详细描述，其题为“Physical Layer Aspects for Evo1ved UTRA，”v.1.5.0,2006年5月(该文献在此通过引用整体并入本文)。还被称为多用户SC-FDMA的SC-FDMA允许多个用户在不同的子带上同时传送。 
在示例实施方式中，系统100使用前向纠错(FEC)编码和通常称为混合ARQ(H-ARQ)的自动重传请求(ARQ)协议的级联。自动重传请求(ARQ)是在链路层上使用的检错机制。该方案允许接收器向发射器指示分组或子分组被非正确地接收，并且因此请求发射器重新发送特定分组；注意到UE101a、101b、102a和102b能够充当接收器或发射器中的任一者。这可以使用停止和等待(SAW)过程来完成，其中发射器在发送或重新发送分组之前等待来自接收器的响应。即，混合ARQ(H-ARQ)提供链路自适应机制，并且是ARQ和前向纠错(FEC)技术的组合。错误分组与重新传送的分组 联合使用。两种常规技术包括例如同步H-ARQ机制以及异步自适应递增冗佘(AAIR)。 
通过示例，在传统的LTE模式中，eNB105控制针对包括设备配对101和102的群组103的上行链路资源(例如资源分配模块107)的分配；即，由eNB105授予以及撤销对上行链路资源的所有控制。在LTE架构下，可以使用快速混合自动重传请求(H-ARQ)以增加频谱效率。针对动态调度的上行链路数据的常规H-ARQ操作是这样的：对于每个上行链路资源授权而言(在下行链路控制信道(例如物理下行链路控制信道(PDCCH))上传输信号)，具有相关联的H-ARQ反馈信道以用于肯定和否定确认(ACK/NACK)。认识到，在(PDCCH上的)上行链路授予的时间到例如设备配对101中UE101a或101b使用上行链路资源实际传输数据给彼此的时间之间存在延迟，到UE101a或101b在例如PUCCH(物理上行链路控制信道)上发送对应的ACK/NACK的时间之间存在进一步的延迟。 
在示例实施方式中，eNB105使用传统的分配方法分配资源给作为整体的D2D群组103。然而，上行链路和下行连接分配时隙的传统概念并不用于D2D通信(例如对于D2D链路而言，并不需要LTE TDD共享的和共用控制信令以及特殊时隙)。而是，D2D群组103自身可以(例如使用D2D通信逻辑109)决定如何使用由eNB105以分布式和动态的方式动态地分配给群组103的上行链路资源(即，Tx／Rx时隙配置、链路自适应性(LA)、自适应调制编码(AMC)以及H-ARQ重新传输)。 
图2A至图2C是根据各种示例实施方式的分别从基站、群组头和设备配对头的角度来看的用于调度用于设备到设备通信的资源的过程的流程图。在图2A的步骤201中，eNB105指定UE101a、101b、102a和102b的群组103用于D2D通信。在示例实施方式中，例如当一个UE(例如UE101a)发起与另一UE(例如UE101b)的D2D通信链路时，可以发起对群组103的指定。此外，群组还可以被组织成设备配对，其中每个设备配对(例如设备配对101和102)内的 UE(例如UE101a、101b、102a和102b)独立地参与与其对应的成对UE的D2D通信会话。在指定包含配对101和配对102的群组103之后，eNB105分配上行链路资源给群组103以用于群组103的每个设备配对(例如设备配对101和102)内的UE之间的设备到设备通信。eNB105可以动态地(即，根据群组的需要或请求来分配资源)或者半永久地(即，分配设定级别的资源)进行该分配(步骤203)。在示例实施方式中，eNB105例如可以使用公共D2D无线电网络临时标识符(RNTI)动态地授予资源分配给群组103。资源分配例如可以针对正交资源以将干扰的可能最小化。 
为了便于将资源分配给群组103，eNB105指定群组103内的UE之一(例如101a)作为群组头。构思了eNB105可以使用任何过程来指定群组头(例如最邻近eNB103或关于eNB105具有最大传输功率的UE)。如前所述，群组头负责代表群组接收来自eNB105的资源分配。群组头随后可以独立地分配由eNB105授予的资源给群组内的其他UE(参见图2B的过程)。如果群组包含设备配对，则eNB105还指定每个配对内的UE之一作为设备配对头。设备配对头随后将负责进一步分配由群组头授予的资源给配对内的其他UE(例如参见图2B的过程)。 
在某些实施方式中，eNB105可以(例如使用半永久资源分配)发起将最低级别的资源的半永久分配给群组103(步骤207)。例如，最低资源分配可以包括隐式调度用于启用误差控制方案(例如同步H-ARQ方案)的资源。随着群组103继续进行其D2D会话，eNB105至少部分地基于每个群组的资源请求来动态地分配附加资源(步骤209)。例如，当群组103需要附加的资源(例如当群组是重FTP下载)时或当执行异步误差控制方案(例如异步H-ARQ)时，每个群组的群组头可以从eNB105直接请求附加资源。eNB自身还可以决定在无线电承载配置期间动态地分配附加的资源给群组103，在无线电承载配置期间可以指定服务质量(QoS)或数据要求。还可以至少部分地基于例如来自设备配对头的缓冲器状态报告或D2D链路质量的其他确定来分配附加的资源。 
图2B描述了根据示例实施方式的从已被指定为群组头的UE(例如UE 101a)角度来看的调度用于D2D通信的资源的过程。在步骤221中，UE 101a从eNB 105接收用于在群组的UE之间(例如在设备配对101的UE 101a和101b之间以及在设备配对102的UE 102a和102b之间)进行D2D通信的上行链路资源分配。UE 101a随后从eNB接收指定UE 101a作为针对具体D2D通信会话的群组头的指示(步骤223)。注意到，UE 101a可以充当关于整个群组103的群组头以及关于设备配对101的设备配对头。在示例实施方式中，这种指定持续了D2D通信会话的持续时间。构思了eNB 105可以在通信期间指定另一群组头(例如当群组头终止该群组头参与在D2D会话中仍然活跃的UE时)。 
群组头(例如UE 101a)随后可以例如使用半永久调度器或动态调度器中任一者来经由设备配对头分配由eNB 105授予的资源给群组103内的其他UE(步骤225)。从群组头到设备配对头的分配可以例如基于设备配对头的缓冲器状态报告、D2D链路质量测量和/或所需要的QoS级别。群组头UE101a还可以代表群组103从eNB 105动态地请求附加资源(例如当UE102a不具有足够的资源以满足来自UE102b的请求并且没有更多的资源可供群组103使用)(步骤227)。 
图2C描述了根据示例实施方式的从已被指定为设备配对头的UE(例如UE 102a)的来看的调度用于D2D通信的资源的过程。在步骤241中，作为D2D设备配对头的UE从eNB 105接收指示以充当设备配对103的配对头。作为配对头，UE 102a代表用于D2D通信的设备配对102从群组头UE 101a接收资源分配(步骤243)。在某些实施方式中，配对头UE 102a还可以直接从eNB 105接收资源分配。随着D2D会话的进行，设备配对头在当前帧中的指定的Tx时隙中从设备配对102内的另一UE 102b接收资源分配请求(例如用以改变Tx/Rx切换点的请求)(步骤245)。可以例如至少部分地 基于配对中的另一用户设备的缓冲器状态报告及其自身的缓冲器的状态、设备到设备的链路质量和／或所请求的QoS级别来请求更多或更少的资源。该请求可以是针对特定数目的时隙的相对请求(例如UE102b可以请求多一个或少一个的时隙)或绝对请求。 
在示例实施方式中，可以使用背包信息来信号传输资源分配请求。例如，相对请求可以包括单个背包比特，其中值为1指示针对多一个时隙的请求，而值为-1则指示针对少一个的时隙的请求。类似地，还可以使用背包信息(例如N比特，其中N=log2(TotalTxRxSlotNum)并且TotalTxRxSlotNum表示可用于传送和接收的时隙的总数目)来信号传输针对特定数目的时隙的绝对请求。 
响应于该请求，设备配对头(例如UE102a)在下一帧中的指定的Rx时隙中分配资源给请求从属设备UE102b(步骤247)。注意到设备配对头可以至少部分地基于其自身的业务负载改变资源分配。在示例实施方式中，通过设定适当的时隙配置以支持资源请求来进行资源分配。例如，设备配对头UE102a指示针对上行链路授权的时隙配置给UE102b。如前所述，用于D2D资源分配的信号传输可以比传统的资源分配过程简单。例如，在示例实施方式中，设备配对头(例如UE101a或UE102a)可以通过背包信号传输(例如在D2D物理下行链路控制信道(PDCCH)上)将资源分配信号传输给设备配对内的另一UE(例如分别为UE101b或UE102b)。此外，设备配对头可以使用来自群组103的由群组头UE101a分配的资源来配置Tx／Rx时隙以用于与从属UE102b之间的HARQ重新传输。一旦分配了资源，群组103可以进行D2D通信。注意到，群组103内的每个设备配对(例如设备配对101和102)可以使用上述过程来设定不同的时隙配置。 
图3是根据示例实施方式的用于设备到设备通信的无线电帧格式的图。用于传输的D2D帧结构例如可以与LTE FDD／TDD结构相同。如图3所示，D2D无线电帧301包含10个子帧，其编号从0至9。在示例实施方式中，每个子帧的长度是1ms并且可以预留用于 下行链路“D”传输或上行链路“U”传输，或者每个子帧可以被指定为特殊时隙“S”。“S”时隙通常被保留用于允许UE将其上行链路定时传输与eNB105对准。然而，注意到在D2D通信中，典型的传输范围可以在数百米的级别并且传播延迟在数微秒的级别。在此情形下，多数定时延迟可以忽略，从而使得用于定时对准的传输间隙大不必要。因此，示例实施方式可以例如仅使用传输帧的传送和接收时隙并且不需要特殊时隙或子帧以维持定时对准。 
在某些实施方式中，第一时隙(例如D2D无线电帧301的子帧#0)被预先确定为设备配对头UE102a的Tx，从而在D2D PDCCH上指示由设备配对102中的UE102a和102b针对当前帧使用的调制编码方案(MCS)、HARQ参数、MIMO配置以及时隙配置信息。假定D2D PDCCH和D2D PDSCH是时域多路复用(如同蜂窝接入链路上的PDCCH和PDSCH的情形)，则设备配对头102a还可以传送第一时隙上的D2D物理下行链路共享信道(PDSCH)。 
在其他一些实施方式中，D2D无线电帧301中的最后时隙(例如子帧#9)可以被预先确定为针对设备配对头102a的Rx，从而侦听D2D PUCCH上的设备配对102中的UE102b的反馈或时隙请求信息。D2D PDCCH可以包括针对由从属设备UE102b在先前的TDD帧上传送的分组的ACK/NACK消息。类似地，D2D PUCCH可以包括由设备配对头102a在先前的TDD帧上传送的分组的ACK／NACK消息以及至少部分地基于配对头-从属链路测量的信道质量信息(CQI)。假定D2D PUCCH和D2D PUSCH是频域多路复用(如同蜂窝接入链路上的PDCCH和PDSCH的情形)，则设备配对102中的UE102b还可以在帧301的最后时隙上传送D2D物理上行链路共享信道。 
在另一些实施方式中，假定设备配对102中的UE102b在D2D PUSCH上传送，则设备配对102中的UE102b还可以在任何其他的由配对头调度的Tx子帧上传送D2D PUSCH。这使得实现更短的D2D HARQ延迟，这是因为设备配对头UE102a可以从从属UE102b 获取ACK/NACK并且将分组重新传送给UE102b而不需等待为UE102b保留的最后时隙。实际上，在配对头UE102a能够重新传送分组给从属UE102b之前，可以期望在设备配对头102a(以及UE102b)中的用于处理D2D PDCCH／PUCCH和／或D2D PDSCH／PUSCH的3ms的处理延迟(例如3个子帧)。 
在另一实施方式中，D2D PUCCH可以包括针对由设备配对头102a在先前的TDD帧上传送的分组的ACK/NACK消息。其还可以包括至少部分地基于通过UE102b的设备配对102链路测量的CQI。如果可以假定信道互惠，则仅由设备配对头UE102a来进行链路测量可以是足够的。 
图4是根据示例实施方式的组织成用于设备到设备通信的簇的群组的图。如图所示，网络400包括组织用于D2D通信的三个群组。群组401包括由UE101a和101b构成的设备配对403；群组405包括两个设备配对(由UE101c和101d构成的设备配对407；以及由UE101e和UE101f构成的设备配对409)；以及群组411包括由UE101g和101h构成的设备配对413。如前所述，示例实施方式将D2D设备组织为群组以例如最小化干扰的可能。例如，eNB105可以使用空间正交性(定时超前和到达方向)以及时间正交性(分离的子帧)以避免簇间的远近干扰。如果空间和时间正交性并不可行，则可以采用频率正交性(分离的物理资源块)。注意到，通常频率正交性本身无法有效地处理在D2D通信中通常经历的远近干扰。 
例如可以将空间重复使用应用到彼此远离的D2D群组(例如群组401和群组405)以减小干扰。对于干扰设备配对(例如群组405内的设备配对407和409)而言，eNB105可以分配在时间和频率上正交的资源。对于不同服务小区中的群组(例如群组405和群组411)可以执行通过服务的eNB之间的接口(例如以及X2接口)的资源分配的协调以确保设备配对以及相应小区内的群组的正交资源分配。此外，还可以因群组内UE之间的相对短的距离而最小化干扰，从而提供机会针对不同的设备配对应用不同的时隙配置(例如切换 点)。 
图5是根据示例实施方式的针对设备群组的半永久分配过程的图。如前所述，示例实施方式可以半永久地分配最少资源给群组。示例分配方案可以例如在两个D2D设备配对之间每10个子帧调度资源，每个设备配对获得每三个交替的分配。具体而言，设备配对501在子帧(sfx)10、20和30处接收分配；设备配对503在sfx40、50和60处接收分配；并且设备配对501在70、80和90处再次接收分配。由于半永久调度由10个子帧分隔开，所以该方案使得能够实现如关于图6A和图6B论述的半永久分配之间的资源的动态调度。 
图6A和图6B是根据各种示例实施方式分别在上行链路和下行链路中半永久和动态调度用于调度用于设备到设备通信的资源的交互的图。在下行链路601上，以规则时间间隔(例如每10子帧)调度半永久分配603(例如针对H-ARQ传输)。这允许针对诸如H-ARQ重新传输或异步H-ARQ传输之类的附加传输的动态分配605。类似地，图6B描述了针对上行链路621的类似方案。以规则间隔隐式地分配半永久分配623和625(例如针对H-ARQ传输)。半永久分配623和625与显示调度的动态分配627交替。在示例实施方式中，可以例如在物理下行链路控制信道(PDCCH)上信号传输半永久和动态分配这两者。 
图7是根据示例实施方式描绘用于时隙配置的背包信号传输方案的图。包括UE101a和UE101b的设备配对参与与被指定为设备配对头的UE101a的D2D通信会话。在具有时隙配置(该时隙配置在子帧7指定Tx／Rx切换点)的帧中将初始资源分配从UE101a信号传输给UE101b。对于时隙配置703而言，UE101b已使用为1的比特发送背包相对请求以指示需要附加的时隙。因此，设备配对头UE101a通过移动Tx／Rx切换点到子帧6来分配附加的时隙。对于时隙配置705而言，UE101b已使用为-1的比特值来发送背包相对请求，从而指示需要少一个的时隙。相应地，UE101a响应于该请求而改变Tx／Rx切换点到子帧8。虽然示例描绘了包含10个子帧的帧，但是 构思了该背包方案可应用到包括任何数目帧的帧中。 
如下所述，通过示例，图1的通信系统利用了符合3GPP中UMTS陆地无线点接入网络(UTRAN)或演进UTRAN(E-UTRAN)的架构。 
图8A至图8D是根据本发明的各种示例实施方式的具有示例LTE架构的通信系统的图，图1的系统100可以在其中进行操作。通过示例(如参照图1所论述地)，基站103和UE101可以使用任何接入方案在系统800中通信，该任何接入方案诸如时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、正交频分多址(OFDMA)或单载波频分多址(SC-FDMA)或其组合。在示例实施方式中，上行链路和下行链路这两者都可以利用WCDMA。在另一示例实施方式中，上行链路利用SC-FDMA，而下行链路利用OFDMA。 
通信系统800遵循题为“Long Term Evo1ution of the3GPP Radio Technology”的3GPP LTE，其在此通过引用整体并入本文。如图8A所示，一个或多个用户设备(UE)101与诸如基站105之类的网络设备通信，该网络设备是接入网络(例如WiMax(全球微波接入互通)、3GPP LTE(或E-UTRAN)等)的一部分。在3GPP LTE架构之下，基站105被表示为增强型节点B(eNB)。 
MME(移动管理实体)／服务网关(GW)801使用在分组传送网络(例如因特网协议(IP)网络)803上的隧穿在完全或部分网状配置中连接至eNB105。MME／服务网关801的示例功能包括向eNB105的寻呼消息的分发、IP报头压缩、用于寻呼理由的U平面分组的终止以及用于对UE移动性支持的U平面的切换。由于GW801充当对外部网络(例如因特网或私有网络803)的网关，所以GW801包括接入、授权和计账系统(AAA)805以安全地确定用户的身份和特权并且追踪每个用户的活动。即，MME服务网关801是LTE接入网络的关键的控制节点并且负责包括重新传输的追踪和寻呼过程的空闲模式UE。此外，MME801参与承载激活／失效过程并且负 责在初始连接时和在涉及核心网络(CN)节点重新定位的LTE内部切换时为UE选择SGW(服务网关)。 
在题为“E-UTRA和E-UTRAN：Radio Interface Protocol Aspects”的3GPP TR25.813中提供了对LTE接口的更为具体的描述，其在此通过引用整体并入本文。 
在图8B中，通信系统802支持GERAN(GSM／EDGE无线电接入)804以及基于UTRAN806的接入网络、基于E-UTRAN812和非3GPP(未示出)的接入网，并且在TR23.882中对通信系统802有更为全面的描述，TR23.882在此通过引用整体并入本文。该系统的关键特征是使用在将执行控制平面功能(MME808)的网络实体与执行承载平面功能(服务网关810)的网络实体之间明确定义的开放式接口S11将这两个网络实体分开。由于E-UTRAN812提供更高的带宽以启用新服务以及改进现有的服务，所以将MME808与服务网关810分开意味着服务网关810可以基于针对信令事务而优化的平台。这种方案使得能够针对这两个元素中每一个选择更为经济的平台以及独立地缩放这两个元素中的每一个。服务提供商还可以独立于MME808的位置而为网络内的服务网关810选择经优化的拓扑位置，以便减小经优化的带宽延迟以及避免故障的集中点。 
如图8B所示，E-UTRAN(例如eNB)812经由LTE-Uu与UE对接。E-UTRAN812支持LTE空中接口并且包括用于对应于控制平面MME808的无线电资源控制(RRC)功能的功能。E-UTRAN812还执行各种功能，其包括无线电资源管理、准入控制、调度、经协商的上行链路(UL)QoS(服务质量)的增强、小区信息广播、用户的加密／解密、上行链路和下行链路用户平面分组报头的压缩／解压缩以及分组数据汇聚协议(PDCP)。 
作为关键控制节点的MME808负责管理移动性UE标识符和安全性参数以及包括重新传输的寻呼过程。MME608参与承载激活／失效过程并且还负责为UE101选择服务网关810。MME808功能包括非接入层(NAS)信令和相关的安全性。MME608核查UE101 的认证以预占服务提供商的公用陆地移动网络(PLMN)并加强UE101漫游限制。MME808还通过从SGSN(服务GPRS支持节点)814终止在MME808处的S3接口来提供针对LTE和2G／3G接入网络之间移动性的控制平面功能。 
SGSN814负责在移动站点的地理服务区域内递送数据分组至数据站点和从数据站点递送出数据分组。SGSN814的任务包括分组路由和传送、移动性管理、逻辑链路管理、以及授权和计费功能。S6a接口使得能够传送订制和认证数据，以认证／授权用户对MME808和HSS(家庭订户服务)816之间的演进系统(AAA接口)的访问。在MME808之间的S10接口提供MME重新定位和MME808到MME808的信息传送。服务网关810是终止经由S1-U朝向E-UTRAN812的接口的节点。 
S1-U接口在E-UTRAN812和服务网关810之间提供每承载用户平面隧穿。其包含对在eNB812之间切换期间的路径切换的支持。S4接口向用户平面提供相关的控制和SGSN814之间的移动性支持以及服务网关810的3GPP固定功能。 
S12是UTRAN806和服务网关810之间的接口。分组数据网络(PDN)网关818通过充当针对UE的业务的出口和入口点来向外部分组数据网络提供对UE的连接性。PDN网关818执行策略实施、针对每个用户的分组过滤、计费支持、合法监听以及分组筛选。PDN网关818的另一作用是充当3GPP技术和非3GPP技术(诸如WiMAX和3GPP2(CDMA1X和EvDO(仅数据演进)))之间的移动性的锚点。 
S7接口提供QoS策略和计费规则从PCRF(策略和计费作用功能)820到PDN网关818中策略和计费实施功能(PCEF)的传送。SGi接口是PDN网关和包括分组数据网络822的运营商IP服务之间的接口。分组数据网络822可以是运营商外部公有或私有分组数据网络或内部的运营商分组数据网络(例如用于提供IMS(IP多媒体子系统)服务)。Rx+是PCRF和分组数据网络822之间的接口。 
如图8C所示，eNB利用E-UTRA(演进通用陆地无线电接入)(用户平面，例如RLC(无线电链路控制)815、MAC(介质访问控制)817以及PHY(物理层)819以及控制平面(例如RRC821))。eNB还包括如下功能：小区间RRM(无线电资源管理)823、连接移动性控制825、RB(无线电承载)控制827、无线电准入控制829、eNB测量配置和供应831以及动态资源分配(调度器)833。 
eNB经由S1接口与aGW801(接入网关)通信。aGW801包括用户平面801a和控制平面801b。控制平面801b提供下列组件：SAE(系统架构演进)承载控制835和MM(移动管理)实体837。用户平面801b包括PDCP(分组数据汇聚协议)839和用户平面功能841。注意到aGW201的功能性还可以由服务网关(SGW)和分组数据网络(PDN)GW的组合来提供。aGW801还可以与诸如因特网843之类的分组网络对接。 
在备选实施方式中，如图8D所示，PDCP(分组数据汇聚协议)功能性可以驻留在eNB中而非GW801中。除了该PDCP能力之外，图8C的eNB功能还可以在该架构中提供。 
在图8D的系统中，提供在E-UTRAN和EPC(演进分组核心)之间的功能划分。在该示例中，针对用户平面和控制平面提供E-UTRAN的无线电协议架构。在3GPP TS36.300中提供了对该架构更为具体的描述。 
eNB105经由S1对接到包括移动性锚定功能847的服务网关845。根据该架构，MME(移动性管理实体)849提供SAE(系统架构演进)承载控制851、空闲状态移动性处理853和NAS(非接入层)安全性855。 
本领域技术人员将意识到可以经由软件、硬件(例如通用处理器、数字信号处理(DSP)芯片、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)、固件或其组合来实施用于设备到设备通信的资源的调度过程。下面详述用于执行所述功能的这样的示例性硬件。 
图9示出了示例性硬件，本发明的各种实施方式可以在该硬件上实施。计算系统900包括用于传输信息的总线901或其他通信机构以及耦合到总线901以用于处理信息的处理器903。计算系统900还包括耦合到总线901以用于存储信息和存储待由处理器903执行的指令的主存储器905，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储器设备。主存储器905还可以用于存储暂时的变量或在由处理器903执行指令期间的其他中间信息。计算系统900还可以包括耦合到总线901以用于存储静态信息和存储供处理器903使用的指令的只读存储器(ROM)907或其他静态存储器设备。诸如磁盘或光盘之类的存储设备909耦合到总线901以用于永久地存储信息和指令。 
计算系统900可以经由总线901耦合到用于将信息显示给用户的显示器911，诸如液晶显示器、有源矩阵显示器。诸如键盘之类的包括字母与数字键或其他键的输入设备913可以耦合到总线901以用于传输信息和命令选择给处理器903。输入设备913可以包括用于传输方向信息和命令选择给处理器903和用于在显示器911上控制光标移动的光标控制，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键。 
根据本发明的各种实施方式，可以通过计算系统900响应于执行包含在主存储器905中的指令的布置的处理器而提供在此描述的过程。该指令可以从诸如存储器设备909之类的计算机可读介质读入另一主存储器905。对包含在主存储器905中的指令的布置的执行导致处理器903执行在此描述的过程步骤。在多处理布置中的一个或多个处理器还可以被用于执行包含在主存储器905中的指令。在备选的实施方式中，可以使用硬接线的电路以取代软件指令或与软件指令组合以实施本发明的实施方式。在另一示例中，可以使用诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可配置的硬件，其中硬件的逻辑门的功能和连接拓扑在运行时可定制，这通常是通过编程存储器查找表来定制的。因此，本发明的实施方式并不限于硬件电路和软件的任何特定组合。 
计算系统900还包括耦合到总线901的至少一个通信接口915。通信接口915提供耦合到网络链路(未示)的双向数据通信。通信接口915发送和接收载有代表各种类型信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。此外，通信接口915可以包括外围电路设备，诸如通用串行总线(USB)接口、PCMCIA(个人计算机存储器卡国际协会)接口等。 
处理器903可以在接收经传送的代码的同时执行该代码和／或在存储器设备909或其他非易失性存储器中存储代码以供后续执行。以此方式，计算系统900可以获得形式为载波的应用代码。 
在此使用的术语“计算机可读介质”指参与提供指令给处理器903以供执行的任何介质。这样的介质可以采取许多形式，其包括但不限于非易失性媒体、易失性媒体以及传输媒体。非易失性媒体包括例如光盘或磁盘，诸如存储器设备909。易失性媒体包括动态存储器，诸如主存储器905。传输媒体包括同轴线缆、铜线和光纤光学器件、包括总线901的线路。传输媒体还可以采取声波、光波或电磁波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信器件产生的那些形式。计算机可读媒体的通常形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、CDRW、DVD、任何其他光学介质、打孔卡、纸带、光标记片、具有孔图案或其他光学可标识标记的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其他的存储器芯片或磁带、载波、或计算机可以读取的任何其他介质。 
提供指令给处理器以供执行可以涉及各种形式的计算机可读媒体。例如，用于执行本发明至少一部分的指令可以初始承载于远程计算机的磁盘上。在此情形中，远程计算机将指令加载进入主存储器并且使用调制解调器通过电话线或经由无线链路发送指令。本地系统的调制解调器接收电话线上的数据，并且使用红外发射器将数据转换成红外信号并将该红外信号传送给便携式计算设备，诸如个人数字助理(PDA)或膝上型笔记本。便携式计算设备上的红外探 测器接收由红外信号承载的信息和指令并且将该数据置于总线上。总线传送数据给主存储器，处理器从该主存储器获取指令并且执行该指令。由主存储器接收的指令可以可选地在由处理器执行之前或之后存储在存储器设备上。 
图10是根据本发明实施方式的配置成在图8A至图8D的系统中操作的用户终端的示例组件的图。用户终端1000包括天线系统1001(其可以利用多个天线)以接收和发射信号。天线系统1001耦合至包括多个发射器1005和接收器1007的无线电电路1003。无线电电路包括射频(RF)电路以及基带处理系统中的全部。如图所示，分别由单元1009和单元1011提供层-1(L1)处理和层-2(L2)处理。可选地，可以提供层-3功能(未示出)。模块1013执行所有的介质访问控制(MAC)层功能。定时和校准模块1015通过对接例如外部定时参考(未示)来维持适当的定时。此外，包括处理器1017。在此情形下，用户终端1000与计算设备1019通信，该计算设备1019可以是个人计算机、工作站、个人数字助理(PDA)、web工具、蜂窝电话等。 
虽然结合多个实施方式和实现方式描述了本发明，但是本发明不限制于此，而是涵盖了落入所附权利要求范围内的各种显然的修改和等同布置。虽然在权利要求的某些组合中表述了本发明的特征，但是构思了这些特征可以布置在任何组合中或以任何次序布置。 

Claims (21)

1.一种用于通信的方法，包括：
指定两个用户设备作为用于设备到设备通信的配对，每个所述用户设备被配置成与另一用户设备直接通信；
指定所述配对中的用户设备之一为配对头；以及
分配网络的正交资源给所述配对，
其中所述配对头被配置成确定分配给所述配对的资源的传送/接收时隙配置。
2.根据权利要求1的方法，其中所述配对位于多个配对中，所述方法还包括：
将一个或多个所述配对组织成群组；
指定所述群组内的用户设备之一作为群组头；以及
分配网络的正交资源给所述群组，
其中所述群组头被配置成进一步分配所述资源给所述群组内的所述一个或多个配对以用于设备到设备通信。
3.根据权利要求1的方法，还包括：
从所述两个用户设备中的一个用户设备接收设备到设备连接请求，发送设备到设备连接请求的所述一个用户设备被指定为所述配对头。
4.根据权利要求2的方法，其中所述群组头被配置成至少部分地基于配对头缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量级别中的一个或多个来分配所述资源给所述配对头。
5.根据权利要求2的方法，其中所述群组头被配置成至少部分地基于配对头缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量级别中的一个或多个来从网络请求更少或附加的资源，并且其中通过半永久调度或动态调度来分配来自所述网络的附加资源。
6.根据权利要求2、4和5中任一项的方法，还包括：
估算所述用户设备的传输功率和邻近程度，
其中用户设备至少部分地基于所估算的传输功率和邻近程度而包括在所述群组中；
分配最低级别的资源给所述群组；以及
至少部分地基于所述群组内的用户设备的资源需求来增加所述资源分配。
7.一种用于通信的设备，包括：
用于指定两个用户设备作为用于设备到设备通信的配对的装置，每个所述用户设备被配置成与另一用户设备直接通信；
用于指定所述配对中的用户设备之一为配对头的装置；以及
用于分配网络的正交资源给所述配对的装置，
其中所述配对头被配置成确定分配给所述配对的资源的传送/接收时隙配置。
8.根据权利要求7的设备，其中所述配对位于多个配对中，所述设备还包括：
用于将一个或多个所述配对组织成群组的装置；
用于指定所述群组内的用户设备之一作为群组头的装置；以及
用于分配网络的正交资源给所述群组的装置，
其中所述群组头被配置成进一步分配所述资源给所述群组内的所述一个或多个配对以用于设备到设备通信。
9.根据权利要求7的设备，还包括：
用于从所述两个用户设备中的一个用户设备接收设备到设备连接请求的装置，发送设备到设备连接请求的所述一个用户设备被指定为所述配对头。
10.根据权利要求8的设备，其中所述群组头被配置成至少部分地基于配对头缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量级别中的一个或多个来分配所述资源给所述配对头。
11.根据权利要求8的设备，其中所述群组头被配置成至少部分地基于配对头缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量级别中的一个或多个来从网络请求更少或附加的资源，并且其中通过半永久调度或动态调度来分配来自所述网络的附加资源。
12.根据权利要求8、10和11中任一项的设备，还包括：
用于估算所述用户设备的传输功率和邻近程度的装置，
其中用户设备至少部分地基于所估算的传输功率和邻近程度而包括在所述群组中；
用于分配最低级别的资源给所述群组的装置；以及
用于至少部分地基于所述群组内的用户设备的资源需求来增加所述资源分配的装置。
13.一种用于通信的设备，包括：
用于从基站接收用于在用户设备群组中的用户设备之间进行设备到设备通信的上行链路资源分配的装置；
用于接收充当用于所述设备到设备通信的群组头的指示的装置；以及
用于使用半永久调度器或动态调度器来经由设备配对头分配由所述基站授予的资源给所述群组内的其他用户设备的装置，其中经由所述设备配对头的所述分配基于所述设备配对头的缓冲器状态报告、设备到设备链路质量测量和/或所需要的服务质量级别。
14.一种用于通信的方法，包括：
接收对正交网络资源的分配以用于用户设备配对之间的设备到设备通信；
接收充当所述设备到设备通信的配对头的指示；以及
至少部分地基于来自所述配对中另一用户设备的缓冲器状态报告以及其自身的缓冲器状态、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量级别，通过改变允许时域双工模式操作的传送/接收时隙配置，来将资源分配给所述配对中的另一用户设备。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
从所述配对中的另一用户设备接收传送/接收时隙配置改变请求，所述请求包括使用背包信息的、针对传送/接收时隙配置改变的相对或绝对请求，其中所述相对请求表示针对多一个或少一个时隙的请求，所述绝对请求表示针对可用于传送/接收的时隙的总数目的请求；以及
基于所述请求将所述传送/接收时隙配置分配给所述另一用户设备。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述相对请求的背包信息通过比特来指定：
比特值为1指示对用于配对中另一用户设备的多一个传送时隙以及用于配对头的少一个传送时隙的请求，并且比特值为-1指示对用于配对中另一用户设备的少一个传送时隙以及用于配对头的更多传送时隙的请求；
或者，比特值为1指示对用于配对中另一用户设备的多一个接收时隙以及用于配对头的少一个接收时隙的请求，并且比特值为-1指示对用于配对中另一用户设备的少一个接收时隙以及用于配对头的更多接收时隙的请求。
17.根据权利要求14-16中任意一项所述的方法，进一步包括：
传送/接收时隙配置改变请求处于来自所述配对中另一用户设备的当前帧中的指定传送时隙中；以及
通过下一帧中的指定接收时隙中的请求确认来将传送/接收时隙配置分配给另一用户设备。
18.一种用于通信的设备，包括：
用于接收对正交网络资源的分配以用于用户设备配对之间的设备到设备通信的装置；
用于接收充当所述设备到设备通信的配对头的指示的装置；以及
用于至少部分地基于来自所述配对中另一用户设备的缓冲器状态报告以及其自身的缓冲器状态、设备到设备链路质量测量、以及所请求的服务质量级别中的一个或多个，通过改变允许时域双工模式操作的传送/接收时隙配置，来将资源分配给所述配对中的另一用户设备的装置。
19.根据权利要求18所述的设备，进一步包括：
用于从所述配对中的另一用户设备接收传送/接收时隙配置改变请求的装置，所述请求包括使用背包信息的、针对传送/接收时隙配置改变的相对或绝对请求，其中所述相对请求表示针对多一个或少一个时隙的请求，所述绝对请求表示针对可用于传送/接收的时隙的总数目的请求；以及
用于基于所述请求将所述传送/接收时隙配置分配给所述另一用户设备的装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述相对请求的背包信息通过比特来指定：
比特值为1指示对用于配对中另一用户设备的多一个传送时隙以及用于配对头的少一个传送时隙的请求，并且比特值为-1指示对用于配对中另一用户设备的少一个传送时隙以及用于配对头的更多传送时隙的请求；
或者，比特值为1指示对用于配对中另一用户设备的多一个接收时隙以及用于配对头的少一个接收时隙的请求，并且比特值为-1指示对用于配对中另一用户设备的少一个接收时隙以及用于配对头的更多接收时隙的请求。
21.根据权利要求18-20中任意一项所述的设备，
其中传送/接收时隙配置改变请求处于来自所述配对中另一用户设备的当前帧中的指定传送时隙中；并且
其中用于基于所述请求将所述传送/接收时隙配置分配给所述另一用户设备的所述装置被配置成通过下一帧中的指定接收时隙中的请求确认来将传送/接收时隙配置分配给另一用户设备。
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