CN103249176B - Td-lte中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法 - Google Patents

Abstract

TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，涉及一种脱网直通下基于群组通信的中继通信方法。它是为了在无基站区域实现群组内点到多点的会话通知的多跳传输；以及群组内点到多点的信息多跳传输。其方法：发起信息用户A向PRACH信道发送前导信息；Z个第一级中继用户均监听PRACH信道，并均接收该前导信息，同步解码后转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；Z个下一级的中继用户均监听PRACH信道，并均接收Z个第一级中继用户转发的前导信息，同步解码后转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；重复执行上述转发过程直至所有目标用户收到该待发送信息。本发明适用于TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信。

Description

TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法

技术领域

本发明涉及一种脱网直通下基于群组通信的中继通信方法。

背景技术

目前，在一个无基站区域存在的群组(集团)，由于群组中不是所有节点均在通信范围内，因此还无法实现下述通信：1：群组内点到多点的会话通知的多跳传输；2、群组内点到多点的信息多跳传输。

发明内容

本发明是为了在无基站区域实现群组内点到多点的会话通知的多跳传输；以及群组内点到多点的信息多跳传输，从而提供一种TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法。

TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，

每个群组中包括N级用户组，N为正整数；第i+1级用户组与第i级用户组之间存在5ms的延迟；i为正整数且i小于N；第一级用户组中包括发起信息用户A；

每个用户组中包括M个用户，每个用户组中的用户之间能够互相通信；M为大于2的整数；

相邻两级用户组之间存在Z个中继用户；Z为正整数；

TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法由以下步骤实现：

步骤A1、发起信息用户A监听PSCH信道，寻找空闲的连续带宽；

步骤A2、发起信息用户A判断是否找到空闲的连续带宽，如果判断结果为是，则执行步骤A3；如果判断结果为否，则返回执行步骤A1；

步骤A3、发起信息用户A向PRACH信道发送前导信息；所述发送前导信息的时长为5ms，然后转入静默状态，所述静默状态的时长为5ms；

步骤A4、发起信息用户A将全部待发送信息发送到要占用的连续带宽上；并执行步骤A5；

所述该信息发送过程按以下过程进行方式进行：

步骤A41、发起信息用户A转入发送状态，时长为5ms；

步骤A42、发起信息用户A转入静默状态，时长为10ms；然后返回执行步骤A41，直至发起信息用户A的待发送信息全部发送完毕；

步骤A5、Z个第一级中继用户均监听PRACH信道，并均接收步骤A3中发起信息用户A发送的前导信息，并进行同步解码，然后均将发起信息用户A发送的前导信息转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；并执行步骤A6；

每个第一级中继用户转到要占用的连续带宽上后均按以下周期变化：

步骤A51、该中继用户转为监听状态，时长5ms；

步骤A52、该中继用户转为发送状态，时长5ms；

步骤A53、该中继用户转为静默状态，时长5ms；然后返回执行步骤A51，直至将发起信息用户A的待发送信息全部转发完毕；

步骤A6、Z个第i+1级的中继用户均监听PRACH信道，并均接收Z个第i级中继用户转发的前导信息，并进行同步解码，然后将Z个第i级中继用户发送的前导信息转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；并执行步骤A7；i的初始值为1；

每个第二级中继用户执行该过程均按以下周期变化：

步骤A61、该中继用户转为监听状态，时长5ms；

步骤A62、该中继用户转为发送状态，时长5ms；

步骤A63、该中继用户转为静默状态，时长5ms；然后返回执行步骤A61，直至将发起信息用户A的待发送信息全部转发完毕；

步骤A7、判断i的值是否为预设的级别最大值，如果判断结果为否，则令i的值加1，并返回执行步骤A6；如果判断结果为是，则完成一次TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信；

步骤A3中的前导信息中均包括同步信息和会话所要占用的带宽信息；

所述同步信息为：主同步信号和辅同步信号；

会话所要占用的带宽信息为：默认占用带宽的前2个资源块和最后2个资源块用于PCCH信道；其余的资源块用于PSCH信道；

PRACH信道表示随机接入信道、PSCH信道表示数据信道、PCCH信道表示控制信道。

在于发起信息用户A的待发送信息为能够以子帧形式发送的信息。

在于发起信息用户A的待发送信息为语音信息。

所有用户均为双模手机，用户间的通信方式采用SC-FDMA的多址方式实现。

所有用户均能实现实时的信号的接收和解调。

本发明在无基站区域实现群组内点到多点的会话通知的多跳传输，以及群组内点到多点的信息多跳传输。

附图说明

图1是具体实施方式二中N级用户组的通信范围示意图；其中用户A、B、C、D、E互相在通信范围内，B、C、F、G互相在通信范围内，E、H、I互相在通信范围内，F、J、K、L互相在通信范围内；

图2是具体实施方式二中各级节点子帧在时间上的对应状态示意图；图中长竖线表示信道的切换(由PRACH转到PCCH和PSCH上)；监听态(N)表明该时段信道上无信息，终端监听但没有得到信息；监听态(Y)表明该时段信道上有信息，终端监听并接收到了信息。

具体实施方式

具体实施方式一、TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，其特征是：

每个群组中包括N级用户组，N为正整数；第i+1级用户组与第i级用户组之间存在5ms的延迟；i为正整数且i小于N；第一级用户组中包括发起信息用户A；

每个用户组中包括M个用户，每个用户组中的用户之间能够互相通信；M为大于2的整数；

相邻两级用户组之间存在Z个中继用户；Z为正整数；

TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法由以下步骤实现：

步骤A1、发起信息用户A监听PSCH信道，寻找空闲的连续带宽；

步骤A2、发起信息用户A判断是否找到空闲的连续带宽，如果判断结果为是，则执行步骤A3；如果判断结果为否，则返回执行步骤A1；

步骤A3、发起信息用户A向PRACH信道发送前导信息；所述发送前导信息的时长为5ms，然后转入静默状态，所述静默状态的时长为5ms；

步骤A4、发起信息用户A将全部待发送信息发送到要占用的连续带宽上；并执行步骤A5；

所述该信息发送过程按以下过程进行方式进行：

步骤A41、发起信息用户A转入发送状态，时长为5ms；

步骤A42、发起信息用户A转入静默状态，时长为10ms；然后返回执行步骤A41，直至发起信息用户A的待发送信息全部发送完毕；

步骤A5、Z个第一级中继用户均监听PRACH信道，并均接收步骤A3中发起信息用户A发送的前导信息，并进行同步解码，然后均将发起信息用户A发送的前导信息转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；并执行步骤A6；

每个第一级中继用户转到要占用的连续带宽上后均按以下周期变化：

步骤A51、该中继用户转为监听状态，时长5ms；

步骤A52、该中继用户转为发送状态，时长5ms；

步骤A53、该中继用户转为静默状态，时长5ms；然后返回执行步骤A51，直至将发起信息用户A的待发送信息全部转发完毕；

步骤A6、Z个第i+1级的中继用户均监听PRACH信道，并均接收Z个第一级中继用户转发的前导信息，并进行同步解码，然后将Z个第一级中继用户发送的前导信息转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；并执行步骤A7；i的初始值为1；

每个第二级中继用户执行该过程均按以下周期变化：

步骤A61、该中继用户转为监听状态，时长5ms；

步骤A62、该中继用户转为发送状态，时长5ms；

步骤A63、该中继用户转为静默状态，时长5ms；然后返回执行步骤A61，直至将发起信息用户A的待发送信息全部转发完毕；

步骤A7、判断i的值是否为预设的级别最大值，如果判断结果为否，则令i的值加1，并返回执行步骤A6；如果判断结果为是，则完成一次TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信；

步骤A3中的前导信息中均包括同步信息和会话所要占用的带宽信息；

所述同步信息为：主同步信号和辅同步信号；

会话所要占用的带宽信息为：默认占用带宽的前2个资源块和最后2个资源块用于PCCH信道；其余的资源块用于PSCH信道。

名词解释：

资源单元：一个资源单元由频域上一个子载波(15KHZ)和时域上一个0.5/7ms的时隙组成(拓展CP时为0.5/6ms)。

SC-FDMA符号：一个SC-FDMA符号由频域上纵向的多个连续的子载波和时域上0.5/7ms组成(使用拓展CP时时域上的长度为0.5/6ms)；一个时隙(0.5ms)包括7个或6个SC-FDMA符号。

PRB：一个PRB块由频域上12个连续的子载波和时域上的0.5ms组成(12╳7(6)个资源单元)，同时一个最小带宽需要72个子载波(共1.08MHZ)。

在本发明中控制信道信息(PCCH)和数据信道信息(PSCH)不同时发送。

同步过程：通过主同步信号(Zadoff-Chu序列，PSS)和辅同步信号(m序列，SSS)，首先由终端本身生成的序列与PSS相关，取得时间同步；接着通过SSS和PSS位置之间固定的关系找到SSS进行频率同步，至此同步结束。

子帧：一个子帧由两个0.5ms的时隙组成，长度为1ms。

无线子帧：一个无线子帧由5个长度为1ms的子帧组成，长度为5ms。

无线帧：一个无线帧由2个长度为5ms的无线子帧组成，长度为10ms。

所有用户均为双模手机，用户间的通信方式采用SC-FDMA的多址方式实现。

所有用户均能实现实时的信号的接收和解调。

信道划分：将信道分为下面三类：

随机接入信道PRACH(一个)：处于整个带宽中央1.08MHZ(6个PRB块)，用于发送接收、通话发起通知、通话占用的数据信道和控制信道位置。

数据信道PSCH(多个，取决于群组数和语音数据量)：位于控制信道中间，占用多个带宽，用于发送接收数据。

控制信道PCCH(多个，每个数据信道有两个控制信道)：位于数据信道的前方和后方，各占半个带宽(前半个可用于发送主同步信号，后半个用于发送辅同步信号)，从PSCH中划分出来，用于传输接收同步信息。

用户状态：将用户状态分为以下两类：

发送态：用户为发话或转发方；

监听态：用户为监听信道态；

静默态：用户不监听信道，并且不向信道上发送或转发信息。

子帧状态：将子帧状态划分为以下三类：

监听子帧：用户监听信道接受信息；

发送子帧：用户在信道上发送或转发信息；

静默子帧：用户不监听信道，并且不向信道上发送或转发信息。

具体实施方式二、以下选定具体的参数说明本发明：

区域信息：在无基站区域存在一个群组，由A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K，L组成，节点之间的通信范围如图1所示：

如图1所示，在该区域中，ABCDE互相在通信范围内，BCFG互相在通信范围内，EHI互相在通信范围内，FJKL互相在通信范围内。

方案流程：通信及中继工作流程见下文，A发起通知到发送语音信息(关键：其他信息也可，因为均是以子帧的形式发送的)，各级节点的子帧在时间上的对应的状态如图2所示：

在上述情况中(A发送语音信息)，ABCDE属于第一级，FGHI属于第二级，JKL属于第三级，级与级之间信息获得存在5ms的延后，类似的还可以添加更多级，这里不再赘述。

工作流程如下：

1、开始为监听态，监听PSCH信道寻找空闲的连续带宽。

2、找到足够的连续带宽后，转为发送态，向PRACH发送前导信息(会话开始的通知)，时长5ms(5个发送子帧)；

前导信息内容如下：

前导信息的同步信息：包括主同步信号(Zadoff-Chu序列)和辅同步信号(m序列)，接收端通过解码同步信息可以得到A所要发起的群组信息以及A的终端信息(解码过程：时间同步，频率同步)；

会话所要占用的带宽信息：默认占用的带宽的前2个资源块(36个子载波，0.5MHZ)和最后2个资源块用于PCCH信道，中间为PSCH信道，该信息也可包含到前导信息的同步信息中；

A转为静默态，时长5ms(5个静默子帧)。

3、A转到所要占用的带宽上开始按以下过程进行周期变化：

转为发送态，发送5ms的语音信息(5个发送子帧)，语音信息内容包括语音信息本身以及语音信息的同步信息(同步信息包括主同步信号(Zadoff-Chu序列)和辅同步信号(m序列))。

转为静默态，时长10ms(10个静默子帧)。

再转为发送态，以此类推周而复始直至A的语音信息全部发送完毕。

4、B、C、D、E(第一级)监听PRACH上的信息，接收到A发来的前导信息，进行同步解码，变为转发态，转发A的前导信息，时长5ms(5个发送子帧)，转到会话所要占用的带宽上开始按以下过程进行周期变化：

转为监听态，监听A发送的语音信息，时长5ms(5个监听子帧)。

转为发送态，转发A发送的语音信息，时长5ms(5个发送子帧)。

转为静默态，时长5ms(5个静默子帧)。

再转为监听态，以此类推周而复始直至将A的语音信息全部转发完毕。

5、F、G(第二级)监听PRACH上的信息，接收到B,C转发来的A的前导信息，进行同步解码，变为转发态，转发A的前导信息，时长5ms(5个发送子帧)，转到会话所要占用的带宽上开始按以下过程进行周期变化：

转为监听态，监听B,C转发的A的语音信息，时长5ms(5个监听子帧)。

转为发送态，转发A的语音信息，时长5ms(5个发送子帧)。

转为静默态，时长5ms(5个静默子帧)。

再转为监听态，以此类推周而复始直至将A的语音信息全部转发完毕。

6、H、I(第二级)监听PRACH上的信息，接收到E转发来的A的前导信息，进行同步解码，变为转发态，转发A的前导信息，时长5ms(5个发送子帧)，转到会话所要占用的带宽上开始按以下过程进行周期变化：

转为监听态，监听E转发的A的语音信息，时长5ms(5个监听子帧)。

转为发送态，转发A的语音信息，时长5ms(5个发送子帧)。

转为静默态，时长5ms(5个静默子帧)。

再转为监听态，以此类推周而复始直至将A的语音信息全部转发完毕。

7、J、K、L(第三级)监听PRACH上的信息，接收到F转发来的A的前导信息，进行同步解码，变为转发态，转发A的前导信息，时长5ms(5个发送子帧)，转到会话所要占用的带宽上开始按以下过程进行周期变化：

转为监听态，监听F转发的A的语音信息，时长5ms(5个监听子帧)。

转为发送态，转发A的语音信息，时长5ms(5个发送子帧)。

转为静默态，时长5ms(5个静默子帧)。

再转为监听态，以此类推周而复始直至将A的语音信息全部转发完毕。

8、束语音信息的发送后，在跳数(级数)不多的情况下，信息的转发会在数十毫秒内完成，所有节点变为监听态，任意节点可以像上述的A一样开始在带宽上发送语音信息，其他节点进行相应的一级一级的转发，完成信息的多跳传输。

9、话者定期(几百毫秒或几秒)向PRACH上发送前导信息。同时各终端在转发会话者的语音信息同时也监听PRACH信道，以随时转发前导信息通知更多没联系上的点加入会话。

本实施方式中，有可能出现的问题及相应解决方法为：

1、节点可能在信道上出现冲突：

解决方法：因为任意节点说完话后等待一段时间才能有新的节点说话，两个节点同时说话的可能性不大，因此不宜发生冲突，即使冲突也可等几秒再建立。

2、多节点同时向某一节点转发同一信息存在路径上的多径效应：

解决方法：适当增加CP(循环前缀)的长度以解决多径效应。

3、所有的非发话节点均转发信息是否必要：

解决方法：这是必要的，因为节点是移动的，处于一个通信范围内的节点是会变化的，只有除发话节点外所有节点均转发信息方可做到最大可能性的所有节点都能收到信息。

4、5ms的发送时间不够同步信息和语音信息的同时发送：

解决方法：可以增长周期内的每段状态的时间，变为10ms即可。

5、节点处理信息时间不同导致的时间轴上的偏移。

解决方法：可以适当改变每段状态的时间以保证时间轴在周期尺度上的对齐。

Claims (5)

1.TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，其特征是：

每个群组中包括N级用户组，N为正整数；第i+1级用户组与第i级用户组之间存在5ms的延迟；i为正整数且i小于N；第一级用户组中包括发起信息用户A；

每个用户组中包括M个用户，每个用户组中的用户之间能够互相通信；M为大于2的整数；

相邻两级用户组之间存在Z个中继用户；Z为正整数；

TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法由以下步骤实现：

步骤A1、发起信息用户A监听PSCH信道，寻找空闲的连续带宽；

步骤A2、发起信息用户A判断是否找到空闲的连续带宽，如果判断结果为是，则执行步骤A3；如果判断结果为否，则返回执行步骤A1；

步骤A3、发起信息用户A向PRACH信道发送前导信息；所述发送前导信息的时长为5ms，然后转入静默状态，所述静默状态的时长为5ms；

步骤A4、发起信息用户A将全部待发送信息发送到要占用的连续带宽上；并执行步骤A5；

所述信息发送过程按以下过程进行方式进行：

步骤A41、发起信息用户A转入发送状态，时长为5ms；

步骤A42、发起信息用户A转入静默状态，时长为10ms；然后返回执行步骤A41，直至发起信息用户A的待发送信息全部发送完毕；

步骤A5、Z个第一级中继用户均监听PRACH信道，并均接收步骤A3中发起信息用户A发送的前导信息，并进行同步解码，然后均将发起信息用户A发送的前导信息转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；并执行步骤A6；

每个第一级中继用户转到要占用的连续带宽上后均按以下周期变化：

步骤A51、该中继用户转为监听状态，时长5ms；

步骤A52、该中继用户转为发送状态，时长5ms；

步骤A53、该中继用户转为静默状态，时长5ms；然后返回执行步骤A51，直至将发起信息用户A的待发送信息全部转发完毕；

步骤A6、Z个第i+1级的中继用户均监听PRACH信道，并均接收Z个第i级中继用户转发的前导信息，并进行同步解码，然后将Z个第i级中继用户发送的前导信息转发至PRACH信道上，然后转到要占用的连续带宽上；并执行步骤A7；i的初始值为1；

每个第二级中继用户执行该过程均按以下周期变化：

步骤A61、该中继用户转为监听状态，时长5ms；

步骤A62、该中继用户转为发送状态，时长5ms；

步骤A63、该中继用户转为静默状态，时长5ms；然后返回执行步骤A61，直至将发起信息用户A的待发送信息全部转发完毕；

步骤A7、判断i的值是否为预设的级别最大值，如果判断结果为否，则令i的值加1，并返回执行步骤A6；如果判断结果为是，则完成一次TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信；

步骤A3中的前导信息中均包括同步信息和会话所要占用的带宽信息；

所述同步信息为：主同步信号和辅同步信号；

会话所要占用的带宽信息为：默认占用带宽的前2个资源块和最后2个资源块用于PCCH信道；其余的资源块用于PSCH信道；

PRACH信道表示随机接入信道、PSCH信道表示数据信道、PCCH信道表示控制信道。

2.根据权利要求1所述的TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，其特征在于发起信息用户A的待发送信息为能够以子帧形式发送的信息。

3.根据权利要求1所述的TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，其特征在于发起信息用户A的待发送信息为语音信息。

4.根据权利要求1所述的TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，其特征在于所有用户均为双模手机，用户间的通信方式采用SC-FDMA的多址方式实现。

5.根据权利要求1所述的TD-LTE中脱网直通下基于群组通信的中继通信方法，其特征在于所有用户均能实现实时的信号的接收和解调。