CN103384364B - 配置用于压缩邻居发现的发现周期以及签名序列的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在蜂窝网中配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法以及一种配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法。采用本发明提供的优选的技术方案，使得发送/接收时隙结构利用了原有的处于上行/下行或下行/上行切换点处的保护间隔，节省了由切换所引起的资源开销，并使得发送/接收时隙结构与当前的帧结构匹配，减小了对系统的影响。基于该配置发现周期的方法而提出的一种配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法设置了两个不同的码本，由此能够将不同的码本中的码元结合使用以构成适合的签名序列。因此该方法在能够提供各种签名序列段以确保压缩邻居发现正常实施的同时，仅需要较小的存储码本的空间，并且对信令的开销也较小。

Description

配置用于压缩邻居发现的发现周期以及签名序列的方法

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及一种在蜂窝网中配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法以及一种配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法。

背景技术

近些年来，终端至终端的通信(device-to-devicecommunication)得到了广泛的研究。对于没有中心控制的网络结构，例如AdHoc，这通常是必要的通信模式。如今，在中心控制的网络结构中，例如蜂窝网，终端至终端的直接通信也变得越来越重要。研究者普遍认为，终端至终端直接通信将成为现有蜂窝网络的重要补充和增强，成为未来移动网的重要技术特征。

相邻移动终端间的直接通信能够增加蜂窝通信系统频谱效率，降低移动终端发射功率，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。通常是在基站的控制下进行该通信。图1a和图1b中分别示出了相邻移动终端间进行直接通信的典型应用，即数据共享和数据转发，其都利用了相邻移动终端间具有较高质量的无线链路，以取得例如，较高的数据传输率、较低的功率损耗以及更好的覆盖率等增益。

此外，除了相邻移动终端间的通信的要求的增加，具有微微蜂窝(picocell)和毫微微蜂窝(femtocell)的异类结构(heterogeneousstructure)的发展更是增加了蜂窝系统中的终端至终端的通信的重要性。

而对终端至终端的通信而言，邻居发现(neighbordiscovery)是一个关键性问题。在有效地实现终端间的各种操作，例如数据共享、路由数据等之前，移动终端必须发现并且识别它们的邻居的标识信息，来确定周围潜在的邻居，以为该移动终端服务。为了实施邻居发现，节点(例如，移动终端)利用某些资源块来发送包含其ID的消息，这些资源块也称为“发现周期”。而这些节点在发现周期期间也同时侦听无线信道以解码其邻居的ID。在实际中，网络中的节点需要同时发现其各自的邻居，即，节点在发现周期中发送包含其ID的消息，以便该消息能够被其邻居发现并且识别，而同时，该节点也需要在发现周期中侦听消息，以便识别其自身的邻居。

实现这种多节点的邻居发现受到了半双工的节点的限制，即当一个节点在一个子载波上发送消息时，其不能够在这一符号上的其他的子载波上接收消息。

为了解决上述问题，在申请号为201210100477.8申请中，公开了一种压缩邻居发现方法，其用于为移动终端寻找并确定其邻居。在该申请文件中，将发现周期(例如由F个子载波和T个OFDM符合组成的资源)划分成多个时隙。每个节点能够独立地选择在一个时隙中是发送消息还是接收消息，以此节点能够在其不发送消息时侦听信道，并且能够从其他节点接收消息。当节点选择在一个时隙中发送消息时，该时隙被称为该节点的发送时隙，当节点选择在一个时隙中接收消息时，该时隙被称为该节点的接收时隙。在图2中示出了用于多节点的同时邻居发现的发送/接收时隙(on/offslot)结构图。在其中，每个节点可以根据某个规则在一个时隙中选择发送或接收消息，这对于不同的邻居发现技术是不同的。所有的节点利用相同的发现周期来实现两个目标：1.发送包含其ID的消息，以便其能够被其他的节点发现。2.侦听(部分的)来自其他节点的消息，以便发现邻居。此外，在该申请文件中，对压缩邻居发现方法的各种参数设置及原理进行了详细的介绍，在此不再详述。

在当前的帧结构条件下，该发送/接收时隙结构引起了如下问题。由于当前的帧结构是由下行和上行子帧组成的。一个终端仅能够在上行子帧中发送消息，并且仅能够在下行子帧中接收消息。在当其他终端在接收消息时，一些移动终端必须发送消息的情况下，这将出现问题。由此可见，具有发送/接收时隙结构的发现周期并不与当前的帧结构相匹配。此外，取决于移动终端在子周期中的发送模式或接收模式，一些移动终端需要在发送/接收时隙之前实施切换，一些移动终端需要在发送/接收时隙之后实施切换，所以对于切换需要两个时间间隔，这就引起了切换负载的增加。发送/接收时隙的过多的切换将对系统产生很大的影响，而由切换所引起的保护间隔也将使得资源利用率下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在蜂窝网中配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法，并基于该配置发现周期的方法，提供了一种配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法，该方法在设计签名序列时考虑到了发现周期与现有帧结构的匹配问题，并且提供了一种能够在蜂窝网环境中取得较高性能、具有较小的信令负载、并且仅需要较小的存储空间的码本设计方式。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种在蜂窝网中配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法，其中，在蜂窝网中用于传输信息的帧包括上行子帧和下行子帧，所述方法包括：将发现周期划分为多个子周期，其中在每一个子周期中，移动终端仅实施发送模式或接收模式中的一种，并且每个子周期位于上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中。

根据本发明的一个优选的实施例，所述多个子周期位于多个帧中。通过该实施例，发现周期能够在多个帧上延展开来。

根据本发明的一个优选的实施例，在一个帧中具有一个或多个所述子周期。

根据本发明的一个优选的实施例，所述子周期在时域中由两个保护间隔以及发送时隙或接收时隙组成，其中所述两个保护间隔位于所述子周期的两端。

根据本发明的一个优选的实施例，所述两个保护间隔长度可以相同或可以不同。

根据本发明的一个优选的实施例，所述子周期在时域中由一个保护间隔以及发送时隙或接收时隙组成，其中所述保护间隔位于所述子周期的一端。

根据本发明的一个优选的实施例，根据移动终端间的传输时延和在发送和接收之间切换所需的时间确定所述保护间隔的长度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在蜂窝网的基站中配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法，其中，所述基站管辖多个移动终端，所述签名序列具有全零签名序列段和非零签名序列段，其中，全零签名序列段由全零元素组成，非零签名序列段包含非零元素，换而言之，非零签名序列段可以有非零和零元素组成，也可以全部由非零元素组成。所述移动终端的发送模式和接收模式分别对应于非零签名序列段和全零签名序列段，并且在蜂窝网中用于传输信息的帧包括上行子帧和下行子帧，所述方法包括：B.将发现周期划分为第一数量的子周期，其中在每一个子周期中，移动终端仅实施发送模式或接收模式中的一种，并且每个子周期位于上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中；C.选取第一数量的签名序列段，并且确定该些签名序列段中非零签名序列段的数量以及签名序列段的长度，其中每个签名序列段被映射至每个子周期上；D.生成第一码本和第二码本，其中所述第一码本由多个不同的第一信息以及标识所述第一信息的序列号组成，所述第一信息指示签名序列中的非零签名序列段的位置，所述第二码本由在该些位置上可使用的非零签名序列段以及标识该非零签名序列段的序列号组成；E.与所述移动终端共享所述第一码本和所述第二码本；G.为所述移动终端分配所述第一信息和至少一个所述非零签名序列段；以及H.向所述移动终端发送指示信息，所述指示信息指示对应于分配给所述移动终端的所述第一信息的序列号和对应于分配给所述移动终端的至少一个所述非零签名序列段的至少一个序列号。

根据本发明的一个优选的实施例，在步骤G与H中，分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的数量为一个，并且向所述移动终端发送的指示信息中的对应于分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的序列号的数量为一个。通过该实施例，无需为移动终端的不同子周期中设置不同的非零签名序列段，移动终端在不同的子周期中使用的非零签名序列段可以相同。因此，仅需要发送一个相应于第二码本中所使用的非零签名序列段的序列号，移动终端就可以设置在不同的子周期上所使用的非零签名序列段，因而明显地减少了信令的开销。

根据本发明的一个优选的实施例，所述方法还包括步骤A：确定基站所管辖的移动终端的最大可能数量，并基于移动终端的最大可能数量实施后续步骤。由于在实践中，移动终端数量会不断变化，所以签名序列段的长度也需要相应的不断变化。为了保证成功地恢复出各个移动终端之间的信号衰减，通过该实施例，可以为移动终端的数量设置最大可能数量，并根据该数量来选择签名序列段的长度。

根据本发明的一个优选的实施例，所述方法在步骤E与G之间还包括步骤F：如果当前所述基站管辖的移动终端的数量与移动终端的所述最大可能数量具有偏差时，重新确定的签名序列段的长度，并将其发送至移动终端；以及根据重新确定的签名序列段的长度，基站对所述第二码本中的非零签名序列段进行截短。通过该优选的实施例，基站可以根据当前其所管辖的移动终端的数量来确定当前所需要的签名序列段长度(该重新确定过程例如可以通过重新实施步骤C完成)，当该数量与移动终端的最大可能数量具有较大的偏差时，可以对第二码本中的非零签名序列段进行相应的截短，并将重新确定的签名序列段的长度发送至移动终端。由此缩短了所需要的签名序列段的长度，并改善了由过大的移动终端的数量所引起的较低的资源利用率。

根据本发明的一个优选的实施例，所述非零签名序列段由哈达玛矩阵和傅里叶矩阵生成。

根据本发明的又一发明，提供了一种在蜂窝网的移动终端中配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法，其中，基站管辖多个移动终端，所述签名序列具有全零签名序列段和非零签名序列段，所述移动终端的发送模式和接收模式分别对应于非零签名序列段和全零签名序列段，并且在蜂窝网中用于传输信息的帧包括上行子帧和下行子帧，所述方法包括：a.与所述基站共享第一码本和第二码本，其中所述第一码本由多个不同的第一信息以及标识所述第一信息的序列号组成，所述第一信息指示签名序列中的非零签名序列段的位置，所述第二码本由在该些位置上可使用的非零签名序列段以及标识该非零签名序列段的序列号组成；以及c.从所述基站接收指示信息，所述指示信息指示对应于分配给所述移动终端的所述第一信息的序列号和对应于分配给所述移动终端的至少一个所述非零签名序列段的至少一个序列号，并根据所述指示信息，生成签名序列。

根据本发明的一个优选的实施例，在步骤c中，分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的数量为一个，并且所述移动终端接收的指示信息中的对应于分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的序列号的数量为一个。

根据本发明的一个优选的实施例，在步骤a与步骤c之间还包括步骤b：从基站接收签名序列段的长度，该签名序列段的长度由所述基站根据当前管辖的移动终端的数量重新确定；根据重新确定的签名序列段的长度，所述移动终端对所述第二码本中的签名序列段进行截短。

采用本发明提供的优选的技术方案，将发现周期的各个子周期设置在上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中，由此使得发送/接收时隙结构利用了原有的处于上行/下行或下行/上行切换点处的保护间隔，节省了由切换所引起的资源开销，并使得发送/接收时隙结构与当前的帧结构匹配，实现了一种能够用于当前的蜂窝系统的发现周期结构。基于该配置发现周期的方法而提出的一种配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法设置了两个不同的码本，由此能够将不同的码本中的码元结合使用以构成适合的签名序列。因此根据本发明的方法在能够提供各种签名序列段以确保压缩邻居发现正常实施的同时，相比于先前仅使用单个码本的情况，需要较小的存储码本的空间，并且对信令的开销也较小。

本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1a和图1b分别示出了相邻移动终端间直接通信的应用示例的示意图；

图2示出了用于多节点的邻居发现的发送/接收时隙结构图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法；

图4a和图4b分别示出了根据本发明的一个实施例的下行子帧至上行子帧(D2U)切换点处的子周期示意图和上行子帧至下行子帧(U2D)切换点处的子周期示意图；

图5a和图5b分别示出了根据本发明的另一个实施例的下行子帧至上行子帧(D2U)切换点处的子周期示意图和上行子帧至下行子帧(U2D)切换点处的子周期示意图；

图6示出了根据本发明的又一个实施例的在LTE-A帧结构下的配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法；

图7示出了根据本发明的一个实施例的基站与移动终端配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法流程图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的在LTE-A帧结构下的签名序列段的配置示意图；以及

图9中示出了基于配置的参数和码本的压缩邻居发现的MD(漏检概率)和FA(误警概率)性能，并将该性能与使用生日协议(birthdayprotocol)的情况进行了比较。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。

具体实施方式

本发明中所称的移动终端，涵盖任何可通过某一种或多种无线协议或标准与其他设备通信的便携式或手持式的可移动设备，例如但不限于手机、智能手机、个人数字助理(PDA)、便携式电脑、便携式GPS终端等。

图3示出了根据本发明的一个实施例的配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法。如图3所示，“D”表示下行子帧，“U”表示上行子帧。发现周期被划分为多个子周期，发现周期可以在多个连续的帧上延展，并且可以具有在不同的帧中的子周期。发现周期中的子周期能够出现在上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中。每个帧可以包括一个或多个子周期。本领域的技术人员应当理解，在本发明的其他实施例中，子周期也可以设置在上行/下行或下行/上行切换点处的下行子帧中。

在该实施例中，每个子周期可以包括相应的上行子帧中的Ks个子载波和Ts个OFDM符号。每个子周期在时域中被分为三部分，第一部分和最后部分为保护间隔，在其中不传输消息，这两个位于子周期的两端的保护间隔用于确保移动终端具有足够的时间在发送模式和接收模式之间切换，并且可以根据移动终端间的传输时延和在发送和接收之间切换所需的时间确定所述保护间隔的长度。另一方面，移动终端使用子周期的第二部分来发送或接收包含ID的消息。

此外，在每个子周期中，移动终端仅采用发送模式或接收模式中的一种。不同的子周期中的移动终端的模式可以根据某个规则而改变，而在一个子周期中，发送模式或接收模式是固定的，不会进行切换。

如图3所示，例如在上行子帧至下行子帧的切换点的最后一个上行子帧中的子周期对应于移动终端的发送模式的情况下，由于此时位于上行子帧中，所以仍将按照先前的切换时间进行上下行的切换。而例如在上行子帧至下行子帧的切换点的最后一个上行子帧中的子周期对应于移动终端的接收模式的情况下，切换的时间将稍稍提前。

图4a和图4b分别示出了根据本发明的一个实施例的下行子帧至上行子帧(D2U)切换点处的子周期示意图和上行子帧至下行子帧(U2D)切换点处的子周期示意图。

此外，在图4a和图4b中分别示出了基站的帧结构、参与邻居发现的移动终端1和移动终端2的帧结构以及不参与邻居发现的移动终端3的帧结构。移动终端1在子周期中具有发送时隙，即移动终端1在子周期中处于发送模式，而移动终端2在子周期中具有接收时隙，即移动终端2在子周期中处于接收模式。

如图4a和图4b所示，在传统的帧结构中，所有的移动终端同时切换发送/接收模式，所以在UL(上行)和DL(下行)子帧之间存在一个保护间隔，以用于保护切换。依据本发明设置的子周期能够利用上行和下行子帧之间的原有的保护间隔。如图所示，通过将子周期插入在上行和下行子帧之间的切换点处，能够利用传统的帧结构中原有的保护间隔，从而减小所需要的保护间隔，由此减小了由背景技术中所提及的切换负载的增加，并改善了带宽效率。

如图4a和图4b所示，上行子帧中的子周期将占用上行子帧中的一部分(频域及时域)资源，然而仍能够以传统的方式使用剩余的资源并且将其分配给不参与邻居发现的移动终端的上行传输。例如，在图4a和图4b中，移动终端3不参与邻居发现，其能够使用剩余的资源，以用于传统的上行传输，并且移动终端3的帧结构并不变化。此外，由于发现周期所占用的资源与剩余的资源在频域及时域互相正交，所以在两者之间不存在干扰。优选地，仅当需要实施邻居发现时，将子周期插入至帧中的相应位置。

图4a和图4b中的配置实现了对当前帧结构中的上下行子帧之间的原有的保护间隔的利用。此外，由图4a和图4b可见，在该实施例中，子周期的结构可以不同。例如，在图4a和图4b中，一些子周期仅在一端具有保护间隔，而在另一端完全利用原有的存在于上行子帧与下行子帧之间的保护间隔。另一方面，如图4a和图4b所示，子周期在两端可以具有不同长度的保护间隔。

图5a和图5b分别示出了根据本发明的另一个实施例的下行子帧至上行子帧(D2U)切换点处的子周期示意图和上行子帧至下行子帧(U2D)切换点处的子周期示意图。与图4a和图4b中的实施例不同，为了简化地配置子周期，可以在子周期的两端均设置有相同长度的保护间隔。每个保护间隔的长度能够足以覆盖移动终端间的传输时延和在发送和接收之间切换所需的时间。

图6示出了根据本发明的又一个实施例的在LTE-A帧结构下的配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法。在其中示出了基于TDD模式的LTE-A帧结构的本发明的一个实施方式。LTE-A定义了三种子帧：下行子帧、上行子帧以及特殊子帧。特殊子帧包括三种域：DwPTS(下行导频时隙)、间隔以及UpPTS(上行导频时隙)。在表1中示出了LTE-A所支持的多个不同的UL-DL配置。

表1LTE-A中的UL-DL配置

由于特殊子帧中的DwPTS和UpPTS具有用于下行和上行的同步的信号，所以需要保留这两个域以减小对原有的帧结构的影响。注意到，特殊子帧在下行至上行的转换点处出现。所以，仅在上行至下行的转换点处插入发现周期的子周期。从而可以根据上行至下行的转换点的出现频率来确定1帧中所包含的子周期数。在图6的上方示出了使用了表1中的第一个子帧配置时的情况，其中采用了图5a及5b中所述的在子周期两端均设置有保护间隔的形式。

此外，在LTE-A中，资源分配的最小粒度是资源块。在上行子帧中，资源块被定义为时域中的个连续符号和频域中的个连续子载波。在一般循环前缀的情况下，为7，为12。

在图6下方示例性地示出了子周期将占用上行子帧中的1个资源块，即12个子载波及7个SC-FDMA符号的情形。在该情形中，使用资源块中间的三个符号来发送或接收包含ID的消息。而位于资源块两端的四个符号将被用于保护间隔，以覆盖移动终端间的传输时延和在发送和接收之间切换所需的时间。此外，将以传统的方式使用上行子帧中的其他资源块，例如可以将该些资源块分配给不参与邻居发现的的移动终端的上行传输。

下面将对在该配置用于压缩邻居发现的发现周期情况下的信道模型进行探讨，并对该模型下的码本设计及签名序列的配置进行了论述。

在该配置签名序列的方法中，一个签名序列具有全零签名序列段和非零签名序列段，其中全零签名序列段由全零元素组成，非零签名序列段包含非零元素，换而言之，非零签名序列段可以有非零和零元素组成，也可以全部由非零元素组成。根据该方法，将签名序列也划分为了多个签名序列段，每个签名序列段被一一对应地映射至发现周期上的每个子周期。移动终端的发送模式和接收模式分别对应于非零签名序列段和全零签名序列段。

因此，签名序列的全零签名序列段被映射至移动终端处于接收模式的子周期，而签名序列的非全零签名序列段被映射至移动终端处于发送模式的子周期。以L表示发现周期中的子周期的数量，即签名序列中的签名序列段的数量，并且以L^(T)表示移动终端处于发送状态的子周期的数量，即签名序列中非零签名序列段的数量，以L^(R)表示移动终端处于接收状态的子周期的数量，即签名序列中全零签名序列段的数量，其中，L＝L^(T)+L^(R)。

由于此时发现周期的子周期可以分布在不同的帧上，即每个子周期可以分布在较大的时间范围内，而移动终端的发送或接收模式都是体现在各个子周期中的，所以此时的信道模型不再是时不变的，而每个子周期内的信道模型可以视为时不变。

因为子周期是由连续的资源元素组成的，而每个子周期内的信道模型可以视为时不变，所以在相同的子周期上的衰减系数能够视为不变。另一方面，由于各个子周期上的信道模式是时变的，所以每个子周期上的衰减系数是不同的，因此，在该配置用于压缩邻居发现的发现周期情况下的信道模型将不同于申请号为201210100477.8申请中的信道模型。

以表示移动终端n与观察的移动终端m之间的信道衰减系数，其中表示移动终端n与观察的移动终端m在第l个子周期中的衰减系数，其中l＝1～L，L为发现周期中的子周期的数量。如下式所示，每个由长时的路径损耗以及短时的快衰落组成：

${\mathrm{\α}}_{m,n}^{\left(l\right)}={\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{m,n}{\mathrm{\β}}_{m,n}^{\left(l\right)}$ 式1

其中，路径损耗对于是相同的，而快衰落在不同的子周期中是不同的。

考虑到由快衰落引起的衰落系数的波动，将移动终端m的邻居定义为下式：

式2

在该式中，平均了不同的子周期上的衰落系数，来消除由快衰落所引起的波动。

此外，还给出了如下定义：

其表示移动终端n处于发送模式时的子周期的序号的集合，L^(T)为该集合的大小。

其表示移动终端n处于接收模式时的子周期的序号的集合，L^(R)为该集合的大小。

其表示在第l个子周期中处于发送模式的移动终端序号的集合，为该集合的大小。

其表示在第l个子周期中处于接收模式的移动终端序号的集合，为该集合的大小。

由此，得出了如下的信道模型：

式3

式中， ${\tilde{S}}_m^{\left(i\right)}=\[s_{0,{\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}}\mathrm{...}{s}_{m-1,{\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}}{s}_{m+1,{\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}}\mathrm{...}{s}_{N,{\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}}\],$ s_n,l是s_n的第l段，s_n是移动终端n的签名序列。y_m是移动终端m接收到来自其他各个移动终端的信号，P_T是每个移动终端的传输功率，关于该信道模型中的参数的详情及原理可以参照申请文件201210100477.8。

可以通过下式确定对的估计，

$\left\{{\widehat{\mathrm{\α}}}_m^{\left({\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}\right)}\right\}=\underset{\left\{{\widehat{\mathrm{\α}}}_m^{\left({\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}\right)}\right\}}{\arg \min }(\underset{n}{\Σ}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{L^{\left(R\right)}}{\Σ}}|{\mathrm{\α}}_{m,n}^{\left({\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}\right)}{|}^2}+\mathrm{\λ}\underset{i=1}{\overset{L^{\left(R\right)}}{\Σ}}||\sqrt{P_T}{\tilde{S}}_m^{\left(i\right)}{\mathrm{\α}}_m^{\left({\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}\right)}-y_m^{\left(i\right)}|{|}_{l_2})$ 式4

其中，包括在第个子周期中接收的y_m中的元素。

在第个子周期中，移动终端m仅接收来自在该子周期中处于发送模式的移动终端的信号。因此，仅具有相应于序号属于中端m的邻居将被进一步定义为：

式5

其中，T_Thred为阈值，K_m,n是的大小，即移动终端m处于接收模式而移动终端n处于发送模式下的子周期的数量(即，给定一对移动终端m和n，移动终端m能够侦听到移动终端n的子周期的数量)。在这些子周期中，移动终端m能够侦听到移动终端n并且能够使用式4来获取对于在移动终端n与其自身之间的衰落系数的估计。

此外，也可以采用下式来进行对衰落系数的估计，

$\begin{array}{cc}{\widehat{\mathrm{\α}}}_m^{\left({\tilde{l}}_{m,i}^{\left(R\right)}\right)}=\underset{\mathrm{\α}}{\arg \min }\left(\right|\left|\mathrm{\α}\right|{|}_{l_1}+\mathrm{\λ}\left|\right|\sqrt{P_T}{\tilde{S}}_m^{\left(i\right)}\mathrm{\α}-y_m^{\left(i\right)}\left|{|}_{l_2}\right)& i=1~L^{\left(R\right)}.\end{array}$ 式6

由于式4相对复杂，并且由于在使用式6和式4情况下的漏检概率(miss-detection，MD)(即，在每个移动终端没有识别出来的邻居的平均数量/每个移动终端所具有的邻居的平均数量)和误警概率(falsealarm，FA)(每个移动终端错误地识别为其邻居的非邻居节点的平均数量/每个移动终端所具有的非邻居节点的平均数量)极为相近，所以一般采用式6来进行对衰落系数的估计。

下文将基于上述信道模型，并利用式6来进行对签名序列进行配置。

图7示出了根据本发明的一个实施例的基站与移动终端配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法流程图。

在步骤S701中，基站将发现周期划分为第一数量的子周期，其中在每一个子周期中，移动终端仅实施发送模式或接收模式中的一种，并且每个子周期位于上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中。

在步骤S702中，基站选取第一数量的签名序列段，并且确定该些签名序列段中非零签名序列段的数量以及签名序列段的长度，其中每个签名序列段被映射至每个子周期上。

具体地，下面将对步骤S701和S702中的参数的选择和设定进行探讨。

以D表示签名序列段的长度，以L表示签名序列段的数量，L^(T)表示签名序列段中非零签名序列段的数量，以及N表示移动终端的数量。

以M_min表示成功地进行邻居发现所需要的最小的签名序列的长度。由此，在D、L和M_min之间存在下述关系：D·L≥M_min。

其中，M_min取决于基站所管辖的移动终端的数量、噪声水平、邻居的平均数、信道质量等参数。通常，随着N的增长，M_min也将线性增长。在实际中，通常需要避免L的过大，因为其将引起子周期的数量的增加，由此会引起邻居发现的较大的时延。因此，在给定M_min的情况下，选取上述参数时，通常将优选选择较大的D，而不是较大的L。

在基于式6和式5进行衰落系数的获取，并将其与阈值进行比较的过程中，为了确保邻居发现正确的进行，必须满足下述条件：

1.使用式6能够进行准确地确定衰减系数。

2.对于给定的一对移动终端m和n，移动终端m能够侦听到移动终端n的子周期的数量足够大。

可以通过选择足够大的签名序列段的长度D来满足第一个条件。由式6得出的能够被视为具有噪声的

${\widehat{\mathrm{\α}}}_m^{\left(\tilde{l}\right)}={\mathrm{\α}}_{m,n}^{\left(\tilde{l}\right)}+{\mathrm{\η}}_{m,n}^{\left(\tilde{l}\right)},$ 其中式7

式中，是均值为零，方差为的噪声变量，对于 是相同的，其随着D的增加而下降。为了达到目标方差而需要的最小的D取决于中的非零列的数量。如上所述，中的非零列的数量是在第个子周期中处于发送模式的移动终端的数量，其由表示。而在不同的子周期上呈独立同分布，并且其概率分布函数可以由L、L^(T)、以及N确定：

$p(N_l^{\left(T\right)}=a)={\left(\frac{\left(\begin{array}{c}L-1\\ L^{\left(T\right)}-1\end{array}\right)}{\left(\begin{array}{c}L\\ L^{\left(T\right)}\end{array}\right)}\right)}^a{\left(1-\frac{\left(\begin{array}{c}L-1\\ L^{\left(T\right)}-1\end{array}\right)}{\left(\begin{array}{c}L\\ L^{\left(T\right)}\end{array}\right)}\right)}^{(N-a)}\left(\begin{array}{c}N\\ a\end{array}\right).$ 式8

一旦L、L^(T)、以及N确定，则可以确定的概率分布。

为了满足第2个条件，需要保证移动终端n能够被移动终端m侦听到足够多的次数。换而言之，K_m,n(即移动终端m处于接收模式而移动终端n处于发送模式下的子周期的数量)以较高的概率足够大。显然，也是独立同分布的随机变量，其概率分布函数能够由L、L^(T)确定：

$p(K_{m,n}=a)=\frac{\left(\begin{array}{c}{L}^{\left(T\right)}\\ L^{\left(T\right)}-a\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}L-L^{\left(T\right)}\\ a\end{array}\right)}{\left(\begin{array}{c}L\\ L^{\left(T\right)}\end{array}\right)}$ 式9

所以必须选择合适的L、L^(T)来确保K_m,n以较高的概率足够大，从而可以满足条件2。而此时，L的值也应该是相对较小的，从而可以最小化邻居发现的时延。

在本发明的一个实施例中，通过如下两个步骤来确定D、L以及L^(T)。

步骤1：先确定目标方差和式9中的目标a值。以及根据式9中的目标a值，选择L和L^(T)来满足第2个条件，其中L^(T)的选择必须使得L相对较小，从而可以最小化邻居发现的时延。

步骤2：在设定的目标方差的情形下，基于在步骤1中的所选择的L和L^(T)，选择适合的D，以便在移动终端的数量为N的情况下能够实现设定的目标方差从而满足第1个条件。

例如可以通过穷搜索的方法，并借助于仿真来实现步骤1和步骤2中的选取参数的过程。

利用经过以上示例性的过程选取的参数，基站可以选取适合的L、L^(T)以及D。从而在步骤S701中，基站将发现周期划分为适合的L个子周期。而在步骤S702中，基站将签名序列段的数量确定为适合的L，并且将L个签名序列段中非零签名序列段的数量确定为适合的L^(T)(即，对应于移动终端处于发送模式下的签名序列段的数量)，将签名序列段的长度确定为适合的D。综上所述，基站确定出了适合的签名序列的基本参数L、L^(T)以及D。

然而应当理解，步骤S701与S702的实施并不确定的顺序。替代地，可以同时实施这两个步骤，或先实施步骤S702再实施步骤S701。

优选地，在步骤S701与S702之前，还包括下述步骤S700，基站确定其所管辖的移动终端的最大可能数量N_max，并基于移动终端的最大可能数量N_max实施后续步骤。从而在后续步骤S701与S702中，可以确定出最大的签名序列段的长度D_max，以使得在移动终端数量不断变化的情况下，签名序列段的长度D_max一直可以满足相应的要求。换而言之，移动终端数量的不断变化不会再影响签名序列段的长度的选取。所以通过该步骤，可以固定签名序列段的长度等参数，而不管移动终端数量的变化。

在步骤S703中，基站将生成第一码本和第二码本，其中：

第一码本由多个不同的第一信息以及标识第一信息的序列号组成，该第一信息指示签名序列中的非零签名序列段的位置。即，对于前述步骤中所确定的L、L^(T)，其可以指示出L^(T)个非零签名序列段位于L个签名序列段中的哪些位置上。例如，在具有15个签名序列段和4个非零签名序列段的情况下，码本中的不同的第一信息相应于这4个非零签名序列段位于15个签名序列段中的4个段中的不同情况。例如，一个第一信息可以指示这4个非零签名序列段位于15个签名序列段中的第1段、第2段、第3段及第4段中。另一个第一信息可以指示这4个非零签名序列段位于15个签名序列段中的第1段、第3段、第5段及第7段中。此外，还可以通过L、L^(T)的组合数来确定出该码本中的所具有的码元的数量，即最大的序列号的大小。

第二码本由在该些位置上可使用的非零签名序列段以及标识该非零签名序列段的序列号组成。例如，第二码本由Z＝{z_i}，以及标识z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T的序列号组成，其中z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T表示长度为D、在L^(T)个非零签名序列段上可使用的非零序列。例如，在具有4个非零签名序列段的情况下，可以为这4个非零签名序列段从第二码本中选出相应的4个z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T。优选地，z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T由哈达玛矩阵和傅里叶矩阵生成。

在步骤S704中，基站与其管辖的移动终端共享第一码本和所述第二码本。该共享码本过程例如可以在移动终端完成切换，进入基站覆盖区域时实施，或在该终端刚开机时实施。

在步骤S706中，基站为移动终端分配第一信息和至少一个非零签名序列段。与先前仅具有包括了所有码元的单个码本相比，通过从两个码本中选取相应的码元，能够更灵活地将不同的码本中的码元相结合，以构成不同的签名序列，同时也降低了码本的存储空间。例如，为了实现100种不同的签名序列，先前需要存储具有100个码元的单个码本，而如今仅需例如使用各具有10个码元的两个码本，由此显著地节省了空间。

在步骤S707中，基站向移动终端发送指示信息，该指示信息指示对应于分配给移动终端的第一信息的序列号和对应于分配给移动终端的至少一个非零签名序列段的至少一个序列号。

在步骤S708中，移动终端可以根据所接收的指示信息来确定基站分配给其的签名序列。

具体地，基于该指示信息，移动终端可以根据第一信息的序列号，从第一码本中确定相应的一个码元(即，一个第一信息)，其指示数量为L的签名序列段中的数量为L^(T)的非零签名序列段的位置。例如，在具有15个签名序列段和4个非零签名序列段的情况下，移动终端可以根据所接收到的序号所对应的第一信息，获知将使用15个签名序列段和4个非零签名序列段，并且该4个非零签名序列段位于15个签名序列段中的哪4个段上，由此进一步确定出剩余的11个全零签名序列段的位置，从而构建出了该移动终端所对应的签名序列的结构。

另一方面，移动终端可以根据接收到的对应于至少一个非零签名序列段的至少一个序列号，确定出分配给其的、在非零签名序列段位置上使用的非零序列，例如z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T。例如，在具有15个签名序列段和4个非零签名序列段的情况下，移动终端可以通过接收到的第二码本中的4个序列号，确定其可使用的4个非零签名序列段上的非零序列，例如z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T。然后移动终端按接收z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T的序列号的先后顺序，并按非零签名序列段所处位置的顺序，将4个非零签名序列段分别应用至15个签名序列段中的4个非零签名序列段位置上。

具体地，例如基站为移动终端先后分配了序列号5，4，8，6的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T，而4个非零签名序列段位于15个签名序列段中的第1段、第3段、第5段及第7段中，则移动终端将序列号5的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T应用至第1段，序列号4的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T应用至第3段，序列号8的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T应用至第5段，序列号6的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T应用至第7段。

由此，结合剩余的全零签名序列段的位置，移动终端可以确定出基站分配给其的签名序列。然而，本领域的技术人员应当理解，上述预定义的规则仅是示例性的，移动终端可以采用任何其他的适合的规则来确定第一码本中的码元与第二码本中的码元的对应关系，即其可以确定出将哪个非零序列段应用在哪个非零序列段位置上。

另一方面，如式6所示，在不同的子周期中单独地实施邻居发现，所以在非零签名序列段位置使用相同的非零签名序列段并不会影响性能。

因此，优选地，在步骤S706及S707中，基站可以仅从第二码本中选取一个码元，即一个非零签名序列段z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T，并将该码元所对应的序列号发送至移动终端。由此，非零签名序列段位置上所使用的非零签名序列段都将相同。从而，在步骤S705及S706中，对于一个移动终端，基站仅需要从第一码本中挑选出一个第一信息，以及从第一码本中挑选出一个非零签名序列段，并将上述两者所对应的序列号发送给移动终端。由此显著地节省了信令的开销

此外，结合上述例子，本领域的技术人员应当理解，在从第二码本中选取多个码元的情况下，这些码元中的一些也可以是相同的。例如，可以为4个非零签名序列的位置选取2个相同的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T，2个不同的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T。

优选地，在实施步骤S700的情况下，在步骤S704与S706之间还可以具有步骤S705。即如果当前所述基站管辖的移动终端的数量与移动终端的最大可能数量具有较大的偏差时，则重新确定的签名序列段的长度D_curr，并将其发送至移动终端。该重新确定的签名序列段的长度D_curr的过程，例如可以通过重新实施步骤S702来完成。在此，为了简单起见，假定签名序列段的数量L及该些签名序列段中非零签名序列段的数量L_T不变。此外，在步骤S705中，基站根据重新确定的签名序列段的长度D_curr，对第二码本中的非零签名序列段进行截短。例如原有第二码本中的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T的长度为10，而现在确定出D_curr的值为6，则可以将第二码本中的所有z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T都截短为长度为6的非零签名序列段。

另一方面，移动终端接收到D_curr之后，也将第二码本中的所有z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T进行相应的截短。例如，移动终端接收到的D_curr值为6，则其将第二码本中原有的长度为10的z_i＝[z_i,1…z_i,D]^T截短至6。然后，在步骤S706、S707及S708中，基站和移动终端将利用该截短后的第二码本来实施相应的操作，在此不再详述。

图8示出了根据本发明的一个实施例的在LTE-A帧结构下的签名序列段的配置示意图。该配置利用表1中的第一个子帧配置时的情形，并以图6的结构作为基础。本图中未描述或未详细描述的各个特征、参数与图6中对应的所描述的相同的或相类似的特征、参数一致，在此不再赘述。

在L＝15、L^(T)＝4、目标方差以及N＝256的条件下，经过仿真来确定能够实现目标方差的D的大小。仿真结果显示在假定由于切换时间和移动终端间的传输延迟所需要的设置在子周期的两端的两个保护间隔分别需要占用两个SC-FDMA符号的情况下，一个资源块(包括7个符号和12个子载波)就能够满足目标方差即在此时，该子周期中可用的资源元素为12×3＝36，即可使用的子周期的长度为36。在该情况下，该签名序列段的长度D为36。

根据上述参数L＝15、L^(T)＝4、D＝36，对第一和第二码本进行如下设计。

第一码本包括了从15个子周期中确定4个处于发送状态的子周期的位置的所有或部分可能性。

第二码本包括的码元，即非零签名序列中的各个元素的绝对值为1且相位是随机的。在不同的非零签名序列中的不同的元素的相位是根据在0至2π之间的均匀分布而独立地生成的变量。

在图9中显示了基于上述配置的参数和码本的压缩邻居发现的MD和FA性能示意图，并将该性能与使用生日协议的情况进行了比较。

在该实施例中，进行了如下设置：

1.256个移动终端均匀地分布在半径为200米的区域中。观察的移动终端位于圆心。如果两个移动终端之间的距离小于R₀＝20米，则其互为邻居。

2.路径损耗为其中r是移动终端m和n之间的距离，α＝2.6是路径衰落指数。

3.签名序列的长度为540，其被划分成15个签名序列段，并被映射至15个子周期上，每个子周期具有12个子载波和3个SC-FDMA符号的可用资源(不包括用作保护间隔的4个符号)。

4.每个移动终端在L^(T)＝4个子周期中处于发送状态，而在剩余的子周期中处于接收状态。

5.使用Jake模型来生成不同的子周期中的衰落系数，将速度设为3kmph。

而在作为比较对象的生日协议中，发行周期被划分为多个相互不重叠的时间间隔。在每个时间间隔中，移动终端可以随机地选择进行发送还是接收。如果一个移动终端选择发送，则其发送包含其ID的消息。如果多个移动终端在同一时间间隔中发送消息，则它们的信号将相互干扰。当不发送消息时，移动终端接收并侦听来自其他移动终端的消息，以识别其邻居。移动终端a能够将移动终端b视为其邻居，如果满足以下条件：1)移动终端a接收到至少一个来自移动终端b的包含其ID的消息，并将其顺利地解码(这会受到AWGN和其他的移动终端的干扰)；2)侦听到的消息的信号强度大于某个设定的阈值。

由图9可见，依据本发明的压缩邻居发现方法相对于传统的生日协议取得了明显的增益。特别地，当误警率为0.01时，依据本发明的压缩邻居发现方法能够取得的漏检率为0.03，而生日协议取得的漏检率大于0.1。

需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本发明的限制。任何不背离本发明精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内，这包括使用在不同实施例中出现的不同技术特征，装置方法可以进行组合，以取得有益效果。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其他权利要求或说明书中未列出的装置或步骤。

Claims (17)

1.一种在蜂窝网中配置用于压缩邻居发现的发现周期的方法，其中，在蜂窝网中用于传输信息的帧包括上行子帧和下行子帧，在所述发现周期中每个移动终端发送包含其标识信息的消息并且侦听其他的移动终端的消息，所述方法包括：

将发现周期划分为多个子周期，其中在每一个子周期中，移动终端仅实施发送模式或接收模式中的一种，并且每个子周期位于上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中；并且其中

当所述每个子周期位于所述上行子帧至所述下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中时，

在所述移动终端实施所述发送模式的情况下，仍按照所述上行子帧至所述下行子帧的切换时间；

在所述移动终端实施所述接收模式的情况下，将所述上行子帧至所述下行子帧的切换时间提前；

当所述每个子周期位于所述下行子帧至所述上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中时，

在所述移动终端实施所述发送模式的情况下，仍按照所述下行子帧至所述上行子帧的切换时间；

在所述移动终端实施所述接收模式的情况下，将所述下行子帧至所述上行子帧的切换时间延迟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个子周期位于多个帧中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在一个帧中具有一个或多个所述子周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子周期在时域中由两个保护间隔以及发送时隙或接收时隙组成，其中所述两个保护间隔位于所述子周期的两端。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两个保护间隔长度不同。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两个保护间隔长度相同。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子周期在时域中由一个保护间隔以及发送时隙或接收时隙组成，其中所述保护间隔位于所述子周期的一端。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述保护间隔的长度是根据移动终端间的传输时延和在发送和接收之间切换所需的时间确定的。

9.一种在蜂窝网的基站中配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法，其中，所述基站管辖多个移动终端，所述签名序列具有非零签名序列段和全零签名序列段，所述移动终端的发送模式和接收模式分别对应于非零签名序列段和全零签名序列段，并且在蜂窝网中用于传输信息的帧包括上行子帧和下行子帧，所述方法包括：

B.将发现周期划分为第一数量的子周期，其中在每一个子周期中，移动终端仅实施发送模式或接收模式中的一种，并且每个子周期位于上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中，在所述发现周期中每个移动终端发送包含其标识信息的消息并且侦听其他的移动终端的消息；

C.选取第一数量的签名序列段，并且确定该些签名序列段中非零签名序列段的数量以及签名序列段的长度，其中每个签名序列段被映射至每个子周期上；

D.生成第一码本和第二码本，其中所述第一码本由多个不同的第一信息以及标识所述第一信息的序列号组成，所述第一信息指示签名序列中的非零签名序列段的位置，所述第二码本由在该些位置上可使用的非零签名序列段以及标识该非零签名序列段的序列号组成；

E.与所述移动终端共享所述第一码本和所述第二码本；

G.为所述移动终端分配所述第一信息和至少一个所述非零签名序列段；以及

H.向所述移动终端发送指示信息，所述指示信息指示对应于分配给所述移动终端的所述第一信息的序列号和对应于分配给所述移动终端的至少一个所述非零签名序列段的至少一个序列号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤G与H中，分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的数量为一个，并且向所述移动终端发送的指示信息中的对应于分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的序列号的数量为一个。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤A：

确定基站所管辖的移动终端的最大可能数量，并基于移动终端的最大可能数量实施后续步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤E与G之间还包括步骤F：

如果当前所述基站管辖的移动终端的数量与移动终端的所述最大可能数量具有偏差时，则重新确定的签名序列段的长度，并将其发送至移动终端；以及

根据重新确定的签名序列段的长度，基站对所述第二码本中的非零签名序列段进行截短。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述非零签名序列段由哈达玛矩阵和傅里叶矩阵生成。

14.一种在蜂窝网的移动终端中配置用于压缩邻居发现的签名序列的方法，其中，基站管辖多个移动终端，所述签名序列具有非零签名序列段和全零签名序列段，所述移动终端的发送模式和接收模式分别对应于非零签名序列段和全零签名序列段，并且在蜂窝网中用于传输信息的帧包括上行子帧和下行子帧，并且其中发现周期被划分为多个子周期，其中在每一个子周期中，每个移动终端仅实施发送模式或接收模式中的一种，并且每个子周期位于上行子帧至下行子帧的切换点前的最后一个上行子帧中或下行子帧至上行子帧的切换点后的第一个上行子帧中，在所述发现周期中每个移动终端发送包含其标识信息的消息并且侦听其他的移动终端的消息，所述方法包括：

a.与所述基站共享第一码本和第二码本，其中所述第一码本由多个不同的第一信息以及标识所述第一信息的序列号组成，所述第一信息指示签名序列中的非零签名序列段的位置，所述第二码本由在该些位置上可使用的非零签名序列段以及标识该非零签名序列段的序列号组成；以及

c.从所述基站接收指示信息，所述指示信息指示对应于分配给所述移动终端的所述第一信息的序列号和对应于分配给所述移动终端的至少一个所述非零签名序列段的至少一个序列号，并根据所述指示信息，生成签名序列。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在步骤c中，分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的数量为一个，并且所述移动终端接收的指示信息中的对应于分配给所述移动终端的所述非零签名序列段的序列号的数量为一个。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在步骤a与步骤c之间还包括步骤b：

从基站接收签名序列段的长度，该签名序列段的长度由所述基站根据当前管辖的移动终端的数量重新确定；

根据重新确定的签名序列段的长度，所述移动终端对所述第二码本中的签名序列段进行截短。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述非零签名序列段由哈达玛矩阵和傅里叶矩阵生成。