CN104488336B - 在无线通信网络中使用的终端同步方法和装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种在无线通信系统中使用的终端同步方法和装置。同步方法包括:在终端处取决于在与至少两个帧一样长的初始观察周期中是否接收同步信号来配置同步信号基准时间;进行监视以在发送周期和接收周期的交替周期中接收同步信号,所述交替周期在初始观察周期之后;取决于在接收周期中是否接收同步信号来更新基准时间;在发送周期的更新的基准时间处发送同步信号;以及取决于在交替周期之后的专用观察周期中是否接收同步信号来更新基准时间。该同步装置和方法的优点在于,在无需基站、接入点(AP)等的帮助的情况下获得同步。
Description
技术领域
本发明涉及在无线通信系统中使用的终端同步方法和装置。
背景技术
设备对设备(D2D)通信网络是如下的通信网络,在其中相邻的设备彼此直接通信而无需来自传统基础设施组件(诸如基站或接入点(AP))的帮助。在D2D环境中,诸如便携终端的每个节点搜索物理上接近的另一节点并且与找到的节点建立通信会话以发送业务。由于其通过分发集中于基站的业务而减少业务负荷的有利效果,D2D通信网络被认为是第4代及以后的系统的关键技术。为此,各标准化组织(诸如第三代合作伙伴计划(3GPP)和电气和电子工程师协会(IEEE))对建立基于高级长期演进(LTE-A)或无线-保真(Wi-Fi)技术的D2D通信标准感兴趣,各个公司正开发独立的D2D通信技术。
本说明书具体定义了用于D2D通信网络的全局同步方法和装置。分布式通信网络实施能够分类为:同步的同步方法,其用于同步终端的基准时间;以及异步的同步方法,在其中,终端以独立的时间信息来操作而没有基准时间的同步。异步方法的缺点是低系统效率。响应于此,高通(Qualcomm)采用的FlashLinQ系统是代表性的同步的同步方法以避免同步的同步方法的低效率。在FlashLinQ系统中,在分布式终端中的同步利用来自传统基础设施(诸如蜂窝通信系统、数字视频广播系统、全球定位系统(GPS)等)的同步信号获得。FlashLinQ系统也通过基站获得帮助以及使用该基础设施的同步信号,以用于同步性能增强。但是,FlashLinQ系统假定如下的控制过程来在终端中执行同步过程,在该控制过程中基站分配额外的时隙用于对终端的同步。因此,存在的缺点在于在终端中的同步在没有基站的帮助下是不可能的,并且要求额外的资源分配用于基站的控制和同步以及控制信息的交换。另外,当基站不同步时,很难获得在终端中的同步,因为各终端具有不同的基准时间。
高通已经设计基于ad-hoc网络(在其中终端无需接入接入点AP来进行通信)的FlashLinQ。
图1是说明根据相关技术的FlashLinQ系统的同步信号发送时序的图。
参考图1,相关技术的基础同步信号发送/接收机制按如下的方式构造:在每个终端请求用于宽带信号发送的特定发送周期的配置以执行同步,在基站向终端分配特定发送周期,并且在每个终端,在终端特定周期处发送信号同时在终端特定周期之外从其他终端接收信号。每个终端根据图1的时序来发送/接收终端特定时序同步信号以交换时序信息,因此每个终端的时序信息被连续调整以获得与其他终端的时序同步。
FlashLinQ的同步基于基站向各个终端分配同步时隙以执行终端间的同步的控制过程的假设来工作。因此,存在的缺点在于在终端中的同步在没有基站的帮助下是不可能的,并且要求额外的资源分配以用于基站的控制和同步以及控制信息的交换。虽然FlashLinQ基于在异步网络中具有不同基准时间的基站发送的同步时间来定义在终端中的同步的过程,但是通过相关技术的方法很难获得在终端中的同步。因此,需要一种改进的装置和方法以用于基于终端的独立操作来提供全局同步,而无需用于D2D通信网络的全局同步的基站的额外控制和帮助。
以上信息仅作为背景信息展示以助于本公开的理解。关于以上的任一个是否适应于作为关于本公开的现有技术没有做出确定,且没有做出断言。
发明内容
技术问题
本发明的各方面将解决至少上述的问题和/或缺点,并且提供至少下述的优点。因此,本发明的一方面提供一种装置和方法用于在终端间的同步而无需诸如基站和接入点(AP)的基础设施的帮助。
解决方案
本发明的另一方面提供一种基于终端的独立操作的全局同步方法,而无需用于设备对设备(D2D)通信网络的全局同步的基站的额外控制和帮助。本发明的示范全局同步方法包括:用于D2D通信网络的全局同步的帧结构,同步信号发送/接收方法,用于全局同步的终端的基准时间配置方法,组间同步,和功率效率增强方法。
依据本发明的一方面,提供一种终端的同步方法。该方法包括:取决于在和至少两个帧一样长的初始观察周期中是否接收同步信号来配置同步信号基准时间;监视以在发送周期和接收周期的交替周期中接收同步信号,该交替周期跟着初始观察周期;取决于在接收周期中是否接收同步信号来更新基准时间;在发送周期的更新的基准时间处发送该同步信号;以及取决于在跟随交替周期的专用观察周期中是否接收同步信号来更新基准时间。
依据本发明的另一方面,提供一种用于执行同步的终端。该终端包括:通信单元,配置来发送和接收同步信号;和控制器,配置来控制:取决于在和至少两个帧一样长的初始观察周期中是否接收同步信号来配置同步信号基准时间,监视以在发送周期和接收周期的交替周期中接收同步信号,该交替周期跟初始观察周期,取决于在接收周期中是否接收同步信号来更新基准时间,在发送周期的更新的基准时间处发送同步信号,以及取决于在跟随交替周期的专用观察周期中是否接收同步信号来更新基准时间。
有益效果
从以下结合附图公开本发明的示范性实施例的详细描述中,本发明的其他方面、优点和显著特征将对本领域技术人员变得明显。
附图说明
从以下结合附图的描述中,本发明的某些示范性实施例的以上和其他方面、特征和优点将变得更加明显,附图中:
图1是说明根据相关技术的FlashLinQ系统的同步信号发送时序的图。
图2是说明在根据本发明的示范性实施例的设备对设备(D2D)通信中使用的帧结构的图。
图3是说明根据本发明的示范性实施例的用于获得全局同步的以帧为单位的终端的操作时序的图。
图4a到4c是说明在根据本发明的示范性实施例的图3的帧结构中的各个操作周期中终端的操作的图。
图5a和5b是说明在根据本发明的示范性实施例的图3和图4a到4c的情况中的终端同步分组的图。
图6是说明在根据本发明的示范性实施例的终端同步方法中在同步组之间同步的机制的图。
图7是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中在两个同步组之间用于同步过程的中继终端的操作模式的图。
图8是说明根据本发明的示范性实施例的异步同步发送/接收方法的发送-接收模式的图。
图9a和9b是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中用于基于非同步信号的过程的终端的操作模式的图。
图10是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的同步信号观察周期减少过程的图。
图11a和11b是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的用于应用同步观察周期减少方案的信号处理的图。
图12a到12c是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中通过中继终端而在各组之间同步的效果的图。
图13是说明根据在本发明的示范性实施例的同步方法中通过观察周期增加的全局同步的平均RMSE性能的图。
图14是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的流程图。
图15是说明根据本发明的示范性实施例的图14的初始观察周期过程的流程图。
图16是说明根据本发明的示范性实施例的图14的发送-观察交替周期过程的流程图。
图17是说明根据本发明的示范性实施例的图14的定期专用观察周期过程的流程图。
图18是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中在同步锁定状态组之间用于同步的中继终端的操作的流程图。
图19是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的接收周期率增加过程的流程图。
图20是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的同步信号的不发送过程的流程图。
图21是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的观察周期减少过程的流程图;以及
图22是说明根据本发明的示范性实施例的终端的配置的框图。
遍及附图,应注意到相同的参考数字被用于说明相同或相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述来帮助对如权利要求及其等同内容所限定的本发明的示范性实施例的全面理解。包括帮助理解的各种特定细节,但是这些应被认为仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员将认识到,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外,为了清楚和简明,省略公知功能和结构的描述。
在下面的描述和权利要求中使用的术语和词汇不限于词典意义,而是仅由发明人用来使对本发明的理解能够清楚和一致。因此,对本领域技术人员来说应该显然的是,提供本发明的示范性实施例的以下描述仅用于说明性目的,而不是为了限制如所附权利要求及其等同内容所限定的发明的目的。
要理解,除非上下文另外清楚地规定,否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。因而,例如,提及“一个组件表面”包括提及一个或多个这样的表面。
在附图这某些组件被放大、省略或简化,并且在实际中,该组件可以具有不同于图中所示的尺寸和/形状。贯穿附图相同的参考数字用于指代相同或相似的部分。
下面参考附图描述根据本发明的示范性实施例的在无线通信中使用的终端同步方法和装置。
本发明的示范实施例提供一种基于终端的独立操作的全局同步方法,而无需用于设备对设备(D2D)通信网络的全局同步的基站的控制或额外帮助。示范方法包括:用于D2D通信网络的全局同步的帧结构,同步信号发送/接收方法,用于全局同步的终端的基准时间配置方法,组间同步,和功率效率增强方法。
图2是说明在根据本发明的示范性实施例的设备对设备(D2D)通信中使用的帧结构的图。
参照图2,每个帧210a(或210b)具有在相同的位置的时序同步时隙。每个帧还包括对等搜索时隙230a(或230b),寻呼时隙240a(或240b),和业务时隙250a(250b)。
本示例性实施例涉及基于在帧210a(或210b)的所述时序同步时隙220a(或220b)而执行的全局同步过程。每个终端能够在时序同步时隙220a(220b)发送同步信号,并接收由另一终端在相应于时序同步时隙220a(或220b)的预定周期发送的同步信号。在时序同步信号发送周期260a,终端发送其时序同步信号到相邻的终端,但不接收来自其他终端的任何时序同步。同时,在时序同步接收监视周期260b中,终端不发送其时序同步而接收相邻终端发送的时序同步信号。
图3是说明根据本发明的示范性实施例的用于获得全局同步的以帧为单位的终端的操作时序的图。
参照图3,至少有两个帧在通信开始处被分配作为初始观察周期310,以用于接收相邻终端的同步信号或全局同步信号(GSS)。然后,发送(Tx)周期320a和观察周期(Rx)320b交替出现在NPO帧320的重复周期中,以用于与其它终端交换同步信号。为了适应网络的变化(由于终端的出现,消失和运动引起的变化),定期出现了专用观察周期330(例如,至少两帧),从而允许接收但不发送同步信号。
图4a到4c是说明在根据本发明的示范性实施例的图3的帧结构中的各个操作周期中终端的操作的图。
参照图4a至4c,在通信的开始时,对于至少两个帧的观察周期,终端进行监视,以接收来自相邻终端的任何同步信号。如果有任何同步信号在初始观察周期310中被接收,则终端归一化以峰值功率接收到的同步信号410的接收时间,并设置归一化的时间来作为终端的初始基准时间。如果没有同步信号在初始观察周期310中被接收,则终端设置下一帧的同步时隙的开始时间点作为终端的基准时间。虽然描述是针对其中初始观察周期是2帧的情况,该初始观察周期可设定为长度等于或大于三帧。
在初始观察周期310中,终端确定用于同步发送的基准时间。在初始观察周期310后,Tx周期320a和Rx周期320b交替出现。每个Tx和Rx周期320a和320b具有一帧的长度。终端在Tx周期的开始时间或在基于Tx周期320a的开始时间预定的基准时间(如由峰值功率同步信号归一化取得的接收时间)之后发送其同步信号420。终端在Tx期间320a中不从相邻终端接收任何同步。发送同步信号之后,终端在基准时间的0.5帧之后开始1帧的Rx周期320b。在Rx周期320b中,终端进行监视以检测在以等于或大于预定阈值的功率电平而接收的同步信号中的最大发送处接收到的同步信号。如果检测到最大发送功率同步信号的时间处于早于基准时间的时间处,则终端将终端的基准时间复位为该同步信号的接收时间,否则,如果在晚于基准时间的时间处检测到该最大发送功率同步信号或没有检测到最大发送功率同步信号,则维持当前的基准时间。终端在下一Tx周期中发送同步信号。通过该发送/观察的结构,终端与相邻的终端交换携带基准时间信息的同步信号,并基于所接收的同步信号更新基准时间,以便获取与相邻终端的基准时间的同步。
在由于网络中的终端的出现,消失和/或运动引起的网络环境改变的情况下,可能无法在1帧的观察周期中与改变的终端交换任何同步信号。因此,该终端具有定期出现的至少两个连续帧的专用观察周期330。该终端定期地在两个连续帧的专用观察周期330中接收由改变的网络中的相邻终端发送的同步信号。终端基于所接收的同步信号430的位置确定下一个交替的Tx/Rx周期。例如,如果峰值功率同步信号430在至少2个子帧的定期观察周期的第一帧中接收,则终端交替地执行ⅰ)观察和ii)发送,以在下一观察周期中接收峰值功率同步信号430。专用观察周期330的长度可以设定为2个或更多的帧。
通过这种同步过程,在网络的预定的范围内的终端进入到其中对于预定时间的持续时间以峰值功率电平接收到的同步信号的基准时间的变化被保持在几个采样的范围内,即,同步锁定(Sync Lock)的状态。根据本发明的示例性实施例的同步方法基于当以最大的接收功率电平接收同步信号时的时间来操作,以便很快进入同步锁定状态。然而,这种方法可能会导致如下现象,在其中只有位于一定范围内的终端形成同步锁定组。
图5a和5b是说明在根据本发明的示范性实施例的图3和图4a到4c的情况中终端同步分组的图。
图5a示出终端的x和y坐标。即,x和y轴表示该终端的位置坐标。图5b中,x轴表示终端索引,而y轴表示同步的基准时钟。虽然定位在所述同步锁定组边界的终端接近在同步锁定组内的终端,但是它们由于基准时间不匹配而无法相互通信。为了克服这个问题,本发明的示例性实施例提出一种方法以用于利用某个终端的中继获得在两组之间的同步。
图6是说明在根据本发明的示范性实施例的终端同步方法中在同步组之间同步的机制的图。
参照图6,终端660监视峰值功率同步信号的变化,以确定终端660属于其的组670的同步锁定状态进入,如参考数字610所示。如果终端660不处于同步锁定状态,则终端660定期检查同步锁定状态进入,或在必要时进行检查直到终端660进入同步锁定状态。
参考数字620表示同步锁定状态。在同步锁定状态下,终端660搜索相邻同步锁定组680。此时,峰值功率同步信号接收时间TA之前和之后的一些部分被排除以用于额外的同步锁定组搜索周期。在接收到相邻同步信号时,终端就知道以不同于其基准信号TA的另一基准信号TB操作的其它终端680的存在。终端660观察相邻同步信号在预定的时间持续期间的变化,以用于检查发送相邻同步信号的终端680的同步锁定状态。如果相邻同步信号是在相同的定时TB接收,则相应的终端680处于同步锁组,即在同步锁定状态中。在检测到同步锁定组时,终端660作为中继终端来工作,以用于在两个同步锁定组之间获得同步。如果相邻同步信号的同步时间TB早于相邻同步信号的基准时间TB,则中继终端660复位其基准时间到相邻同步信号的基准时间TB,否则,如果相邻同步信号的同步时间TB等于或晚于额外的同步信号的基准时间TB,则维持当前的基准时间。下面对终端660针对相邻同步信号的相邻基准时间TB来更新其基准时间的示例性过程进行说明。
中继终端660在下一Tx周期中发送同步信号到家庭同步组670内的相邻终端。在该中继终端660在复位基准时间TB处对发送信号进行发送的情况下,在家庭同步组670中的相邻终端的基准时间按照最近优先的顺序通过交替的发送-接收机制而被更新到参考时间TB。对中继终端660的家庭同步锁定组内的终端逐渐执行该过程,使得两个同步锁定组670和680获得基准时间的同步。
图7是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中在两个同步组之间用于同步过程的中继终端的操作模式的图。
参照图7,终端660首先确定是否已经进入同步锁定状态,以形成家庭同步组,如参考数字610所示。如果终端660处于同步锁定状态,则终端660进行观察,以从如参考数字620所示的下一个观察周期中在除了对应于同步锁定的周期外的周期中检测任何相邻同步信号。此时,如果相邻同步信号被有规律地(regularly)接收,则终端660确定相邻同步组已经进入同步锁定状态,并且当相邻基准时间TB早于家庭基准时间TA时,在下一Tx周期的TB处发送同步信号,如参考数字630所示。结果是,终端660的基准时间同步到TB,并且根据由终端660发送的同步信号(如参考数字640所示),在家庭同步组670中的终端的基准时间被同步到在下一观察周期或之后的周期的TB。可以在定时630处的同步信号发送之前执行终端660的同步。
根据上述的示例性的同步方法,终端通过经过在终端间协商的前导码信号的发送和在接收器的物理层的相关来检测该同步信号,从而交换基准时间信息。因为需要对于具有接收同步信号的高概率的预定持续时间连续地执行相关操作,重复的相关操作可能会降低接收器处的功率效率。
为了改进在同步的同步方法中的功率效率,本发明的示范实施例提出用于减少用于接收同步信号的终端的功耗的异步的同步发送/接收方法、同步信号的不发送方法、以及观察周期减少方法。
异步的同步信号发送/接收方法
在D2D通信中,相邻的终端为了获取全局同步而直接交换全局同步信号(GSS)或同步信号,以在没有基站的控制下共享和更新基准时间信息。通过这样的全局同步过程,在网络的一定范围的终端进入同步锁定状态。根据本发明的示例性实施例,同步过程基于同步信号的最大接收功率来执行,使得与用于利用同步信号的接收功率的权重来配置基准时间的方法比较,由于终端的地理分布而导致在对应区域的终端很快进入同步锁定状态,并在终端进入同步锁定状态后能够保持同步基准时间。此外,每个终端在同步锁定状态进入之后拉长其同步信号发送间隔,从而提高用于发送同步信号的功率利用效率。
在根据本发明的示例性实施例的异步的同步信号发送/接收方法中,每个终端确定是否其已经进入同步锁定状态。如果确定已进入同步锁定状态,则终端增加1帧到n帧,(其中n大于1)的同步信号发送周期,以便提高同步信号发送功率效率。
图8是说明根据本发明的示范性实施例的异步的同步发送/接收方法的发送-接收模式的图。
参照图8,终端配置有相同的发送/观察周期,以在彼此间执行快速的同步信号交换,并对同步锁定继续观察。在定时810处进入同步锁定状态之后,终端增加观察周期到n帧的长度,如参考数字820所示,以便减少用于同步信号发送的功耗。通过在每个终端限制同步信号发送,能够减少由在同时发送的同步信号之间的、在接收器发生的干扰造成的同步信号检测性能下降。
在本示例性实施例的同步过程中,所有的终端发送/接收以2(或更多)帧为单位的同步信号,因此每个终端必须观察在帧周期中以峰值功率电平接收的同步信号的接收时间(基准时间)的变化,以检测同步锁定状态进入。每个终端在从当前帧往回计数的预定数量的帧中比较最高电平的同步信号接收时间,并且如果在以单位帧来归一化的接收时间中不存在变化,则确定其已进入同步锁定状态。
使用诸如数学式1的公式,基于最高同步信号接收功率的时间变化来确定同步锁定状态:
【数学式1】
|T(fbef)-T(fcurr)|<SSL
在数学式1,fbef表示用于确定同步锁定状态的前一帧的索引,fcurr表示当前帧的索引,T(f)表示第f帧的归一化最大同步信号接收功率的接收时间,而SSL表示可用于同步锁定确定的平均时间的采样差。如果数学式1中的条件满足,则这意味着该终端处于同步锁定状态。
虽然数学式1是用来检查峰值功率接收时间的时间变化,下面的数学式可应用于通过注意到在检测由终端的移动、噪声、信道改变等引起的由同步信号接收时间的网络同步改变的不稳定而造成的同步信号中的变化来改进同步锁定状态进入确定的稳定性。数学式2给出如下的条件,在该条件下当峰值功率同步信号的接收时间对于NSL帧的持续时间经历少于SSL的采样变化时确定同步锁定状态进入。
数学式2给出了确定同步锁定状态的示范条件:
【数学式2】
在数学式2中,NSL表示以帧数表示的同步锁定确定周期的长度。fcurr表示当前帧位置,TGSS(f)表示第f帧的同步信号基准时间,而SSL表示用于确定同步锁定状态的可容许的改变范围。数学式2给出了用于当基于接收的同步信号基准时间确定的每个终端的基准时间的改变小于SSL时,确定同步锁定状态进入的示范条件。也即,如果数学式2的条件被满足,则意味着该终端处于同步锁定状态。
同步信号的不发送方法
通过注意其中分布式终端形成无线移动通信网络的D2D通信的特征,D2D终端的分布取决于地理特征。例如,在学校、百货商店、办公建筑等的情况下,终端很可能密集分布在限制的空间内。因此,取决于从高密度到稀松环境的地理特征,D2D通信终端可以分布在各种目的地。
从全局同步的观点看,由于同步信号的功率在配对的D2D通信终端所处的每个位置处必须保持在预定的电平上,而不管终端的密度,所以在密集分布的环境中,没有必要全部终端参与该全局同步过程,这不必要地浪费了资源并导致同步信号间的干扰。在这方面,本发明的示例性实施例提出一种同步信号的不发送方法,用于在高密度环境中最小化(尤其是在所有的终端不必要地参与同步过程时所造成的)功率浪费和同步信号的冲突。
图9a和9b是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中用于基于非同步信号的过程的终端的操作模式的图。
参照图9a和9b,随着通信开始,终端在初始观察周期中执行观察,以将在其中在峰值功率电平处接收同步信号的位置配置作为其同步基准时间。随后,终端在按预定间隔到来的定期的专用观察周期中确定同步信号发送/观察顺序。因此,所有参与D2D通信的终端观察在初始的观察周期和定期的专用观测周期中接收的同步信号的功率。如果观察的同步信号的峰值功率920大于预定阈值910,如图9a中所示,也就是说,如果在非常接近当前终端的位置处存在参与同步过程的D2D终端,则终端不发送同步信号,并继续跟踪其基准时间(其适应于在峰值功率电平处接收的同步信号的同步基准时间)。这里,阈值可能是大于作为用于确定是否存在任何同步信号的基准的阈值。如果发送由当前终端跟踪的同步信号的终端移动或终止通信,从而所接收的同步信号的峰值功率变得等于或小于阈值,则终端发送其同步信号,如图9b所示的参考数字930所示,以便在相应的区域中维持同步信号功率电平。
同步信号观察周期减少
在同步锁定状态中,每个终端在同步基准时间处从相邻终端接收冗余同步信号。为了保持在同步锁定状态中的同步,在冗余同步信号中仅接收由地理上最接近的相邻终端发送的具有峰值功率电平的同步信号是足够的,因此,存在其它同步信号或不存在其它同步信号对该全局同步性能没有显著的影响。因此,在同步锁定状态(其中全局同步被保持在一定范围内),终端没有必要在其中很可能接收该同步信号的整个1帧的长度中搜索同步信号。相反,终端搜索处于在其中接收峰值功率同步信号的位置的同步信号的特定范围,从而减少终端的不必要的功耗。
图10是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的同步信号观察周期减少过程的图。
参照图10,在步骤1010中,如参照数学式1和2描述地,每个终端确定其是否处于同步锁定状态。如果是处于在同步信号接收时间没有显著变化的同步锁定状态,则该终端能够搜索在围绕接收如参考数字1020所表示的同步信号的基准时间的一定范围内的同步信号。为了提高稳定性,终端能够在时间上以步进方式减少同步搜索范围。另外,为了最小化功耗,终端可以在检测同步锁定状态进入之后执行最小范围同步信号搜索,而不是以步进方式逐渐减少搜索范围。
如参考图5a至图7描述的,根据本发明的示范实施例的同步方法包括用于克服由于终端的地域分布造成的同步分组的方法。在图10的示例性实施例中,接收到分组的同步信号的终端能够根据预定标准改变其自己的基准信号。在同时施加上述两种示例性方法的情况中,即,如果特定终端改变其基准时间以移除在同步锁定状态的同步信号分组效应,则在变更的基准时间发送的同步信号可能不会在终端观察到,其中,该终端具有适应于先前的基准时间而减少的同步信号观察周期。因此,当应用同步信号观察周期减少方案时,在上述的同步锁定状态中需要另外的操作和信号结构,以用于改变一些终端的基准时间。
图11a和11b是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的用于应用同步观察周期减少方案的信号处理的图。
参照图11a和11b,为了改变基准时间以解决在同步锁定状态的同步信号分组效应,终端向相邻终端通知其基准信号改变意图,并且在改变的基准时间发送同步信号。已经减少它们的同步信号观察周期的终端接收该基准信号改变意图,并且在下一接收场合对整个观察周期搜索同步信号以维持全局同步。为了通知在同步锁定状态中的基准时间改变意图,终端能够具有额外序列以用于发送基准时间改变信息。在图11a的示例情况中,如果想要在定期发送同步信号1120的状态下改变同步基准时间,终端在相同基准时间处发送具有不同序列的同步信号1120。之后,终端在改变的基准时间处发送具有相同序列的、作为同步信号1110的同步信号。在图11b的示例情况中,如果想要在定期发送同步信号1120的状态下改变同步基准时间,终端不能在没有额外的通知的情况下改变基准时间。在这种情况下,其他终端检查同步信号的损失,如参考数字1130所表示,并且增加观察周期。
为了确定本发明的示范实施例的效果,已经执行计算机模拟。表1示出在该模拟中应用的参数。
【表1】
图12a到12c是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中在各组之间通过中继终端同步的效果的图。
参照图12a至12c,在100个终端分布在500米×500米和1公里×1公里的方形地带的情况下,终端位于彼此不那么远的位置,从而有可能在配置基于简单的峰值功率的基准时间时没有困难地执行全局同步。在全局同步被完全建立的情况下,显示的是终端的基准时间的均方根误差(RMSE)倾向于随着终端之间距离的增加而增加,并且在终端之间的基准时间差不超过10个采样。然而,在仅对基于简单峰值功率的同步方案中继的情况下,如果终端被分布在较大区域内,则取决于终端的分布模式,其中处于特定范围的终端处于同步的分组效应可能会出现。这可能会导致在紧密设置的终端之间有大的基准时间差。图12c示出了通过中继终端的组间同步来解决在相邻终端之间的大的基准时间差的问题的可能性。
图13是说明根据在本发明的示范性实施例的同步方法中通过观察周期增加的全局同步的平均RMSE性能的图。
参照图13,示出的是由于终端的建立和通过中继终端的组间同步过程,虽然在同步锁定状态进入之后应用了观察周期增加方案,而不管Rx观察周期的增加,但是对于约100帧的持续时间基准时间RMSE显著地波动,但是在第100帧之后进入同步锁定状态并且维持同步锁定状态。
图14是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的流程图。
参照图14,终端在步骤1410中执行在初始观察周期的观察,在步骤1420中执行在发送-观察交替周期上的发送和观察,并且在定期观察周期1430中进行观察。稍后参考上述附图和图15到21做出关于在各个操作周期中的操作的更具体的描述。
图15是说明根据本发明示范实施例的图14的初始观察周期过程的流程图。
作为参考,参考图3做出初始观察的描述。参照图15,终端在步骤1510中在初始观察周期期间观察同步信号。在步骤1520中,终端确定在初始观察周期期间是否接收到任何同步信号。如果预先协商的序列在预定的功率电平上被接收,则终端确定所述同步信号已经被接收。如果接收到同步信号,则在步骤1530中,终端根据在峰值功率处接收的同步信号配置基准时间。如果没有接收同步信号,则在步骤1540中,终端将发送-接收交替周期的发送周期的开始时间或者预定的时间点配置作为基准时间。
图16是说明根据本发明的示范性实施例的图14的发送-观察交替周期过程的流程图。
如参考图3所述,发送-观察周期包括交替的发送和接收帧320a和320b。根据修改的示范实施例,接收帧可以被拉长,或发送帧的一部分可以被删除。
参照图16,在步骤1610,终端观察在接收帧320(即接收周期)的同步信号。如果在步骤1620中确定同步信号被接收,则过程前进到步骤1630。否则如果未接收同步信号,则终端在步骤1650中保持之前的基准时间。
在步骤1630中,终端确定在所接收的同步信号中的峰值功率同步信号的基准时间是否早于先前的基准时间。如果峰值功率同步信号的基准时间早于先前的基准时间,则在步骤1640中终端根据在峰值功率接收的同步信号来配置基准时间。否则,如果峰值功率同步信号的基准时间不早于先前的基准时间,则在步骤1650中终端保持先前的基准时间。
图17是说明根据本发明的示范性实施例的图14的定期专用观察周期过程的流程图。
如参考图3描述的,专用观察周期1430定期出现。在具有等于或大于两个帧的长度的专用观察周期1430中,终端观察同步信号而没有同步信号发送。
参照图17,在步骤1710中,终端在整个专用观察周期期间观察同步信号。在步骤1720中终端确定是否接收同步信号。如果接收到同步信号,则过程进行到步骤1730。在步骤1730,终端确定峰值功率同步信号的位置(即基准时间)是否已经改变。如果基准时间已改变,则在步骤1740中终端根据峰值功率同步信号的改变的基准时间改变其基准时间。如果没有接收到同步信号或峰值功率同步信号的基准时间没有被改变,则在步骤1750中终端保持先前的基准时间。
图18是说明在根据本发明的示范性实施例的同步方法中在同步锁定状态组之间用于同步的中继终端的操作的流程图。
参照图18,在步骤1810中终端确定它是否处于同步锁定状态。同步锁定状态进入可以根据同步信号的基准时间的变化是否满足数学式1或数学式2或其他条件来确定。如果确定该终端处于同步锁定状态,则过程进行到步骤1820。
在步骤1820,终端确定是否接收到具有不同的基准时间的相邻同步信号。如果接收到相邻同步信号,则过程进行到步骤1830。在步骤1830,终端确定所接收的相邻同步信号是否处于同步锁定状态。可以基于数学式1或数学式2或其他条件做出该确定。如果相邻同步信号是在同步锁定状态,则过程进行到步骤1840。
在步骤1840,终端确定相邻同步信号的基准时间是否早于终端的基准时间。如果相邻同步信号的基准时间早于终端的基准时间,则在步骤1850中,终端将其基准时间改变为相邻同步信号的基准时间。如果在步骤1810到1840的条件的至少一个未满足,则在步骤1860中,终端维持先前的基准时间。
图19是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的接收周期率增加过程的流程图。
参照图19,其示出基本上和图18的过程相同的过程,因此为了方便起见,重复的步骤将不会再次描述,如果在步骤1820中没有检测到相邻同步信号,则在步骤1825中,终端以预定的速率增加接收周期。即,如果在进入同步锁定状态之后没有接收相邻同步信号,则终端假定为稳定状态,并将接收帧820配置为长于图8所示的发送帧。
图20是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法中的同步信号的不发送过程的流程图。
参照图20,在步骤2010中,终端确定同步信号的接收功率是否大于阈值(参见图9a)。如果同步信号的接收功率大于阈值,则在步骤2020中终端在发送-观察交替周期的发送帧中暂停发送同步,如图9a所示。如果同步信号的接收功率不大于所述阈值,则终端在步骤2030中在发送-观察交替周期的发送帧中发送其同步信号。
图21是说明根据本发明的示范性实施例的同步方法的观察周期减少过程的流程图。
参照图21,在步骤2110中,终端确定其是否处于同步锁定状态。如果是在同步锁定状态,则在步骤2130中,终端如参考图10所述地减少观察周期。在其它情况下,终端在步骤2120中维持当前的观察周期(全帧)。
在观察周期已减少的情况下,在步骤2140中终端确定是否相邻同步信号的基准时间已经被改变。例如,相邻终端能够利用不同的序列发送同步信号或通知同步信号的基准时间变化而不发送同步信号。如果相邻同步信号的基准时间已经被改变,则在步骤2150中终端增加观察周期到整个帧。接着,在步骤2160中,终端在配置的观察周期中执行观察。如果相邻同步信号的基准时间没有改变,则终端在步骤2120中维持减少的观察周期。
图22是说明根据本发明的示范性实施例的终端的配置的框图。
参照图22,终端2200的通信单元2210负责与相邻终端的D2D通信。在本发明的示范实施例中,通信单元2210能够向和从相邻终端发送和接收同步信号。控制单元2220控制通信单元2210以发送和接收信号。在本发明的示范实施例中,控制单元2220确定是否发送/接收同步信号并根据确定的结果控制发送/接收控制信号。
如上所述,本发明的示范同步装置和方法有利于使得终端能够在诸如基站和接入点(AP)的基础设施的帮助下获得同步。
可以理解的是,流程图和/或框图的每个块,以及流程图和/或框图的块的组合,可通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理设备的处理器,以产生机器,使得指令(经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行)创建用于实现在流程图和/或框图的块或多个块中指定的功能/动作的部件。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中,其可以指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用,使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现在流程图和/或框图的块或多个块中指定的功能/动作的指令部件的制造物品。该计算机程序指令还可以加载到计算机或其它可编程数据处理设备,以使一系列操作步骤要在计算机或其他可编程设备上执行,以产生计算机实现的过程从而使得在计算机上或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图的块或多个块中指定的功能/动作的步骤。
另外,各个框图可以说明模块的部分、包括用于执行特定逻辑功能的至少一个或多个可执行指令的代码或分段。此外,应注意到在许多修改中,块的功能可以按照不同的顺序执行。例如,可以基本上在相同时间执行两个连续的块,或可以根据他们的功能按相反的顺序执行。
根据本发明的示范实施例的术语“模块”意味着,但不限于,用于执行某些任务的软件或硬件组件,诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块可以有利地被配置为驻留在可寻址存储介质上,并且被配置在一个或多个处理器来执行。因此,通过举例的方式,模块可以包括组件,如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件、进程、函数、属性、程序、子程序、程序代码的段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列、和变量。在组件和模块中提供的功能可被组合为更少的组件和模块,或进一步分离成额外的组件和模块。另外,组件和模块可以被实现为使得它们在设备或安全多媒体卡中运行一个或多个CPU。
已经阐述前述公开来说明本发明但是其并不用于进行限制。由于对本领域的技术人员来说可能会出现纳入本发明的精神和主旨的公开的示范实施例的修改,所以本发明应当理解为包括处于所附权利要求及其等价物的范围内的全部修改。
虽然已经参考其特点示范实施例示出和描述本发明,但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由所附权利要求及其等价物定义的本发明的精神和范畴的情况下,可以对本发明在形式和细节上做出各种改变。
Claims (15)
1.一种终端的同步方法,该方法包括:
基于在初始观察周期中是否接收到第一同步信号来配置第一基准时间;
在发送周期和接收周期的交替周期中从多个第二终端接收多个同步信号,所述交替周期在所述初始观察周期之后;
在所述多个同步信号当中选择具有最大发送功率电平的第二同步信号;
如果第二基准时间早于所述第一基准时间,将所述第一基准时间更新为所述第二基准时间,所述第二基准时间是基于所述第二同步信号的接收时间而确定的;
在发送周期中的第二基准时间向所述多个第二终端发送第三同步信号。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
确定终端是否处于同步锁定状态;
当终端处于同步锁定状态时,确定在预定间隔上是否接收到具有不同于终端的第二基准时间的相邻基准时间的相邻同步信号;
当接收到相邻基准信号时,确定相邻基准信号是否指示同步锁定状态;
当相邻基准信号指示同步锁定状态时,确定是否相邻基准时间早于终端的第二基准时间;以及
当相邻基准时间早于终端的第二基准时间时,根据相邻同步信号来更新终端的第二基准时间。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括:当未接收到相邻同步信号时,增加发送周期以长于交替周期中的接收周期。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
确定第二同步信号的功率是否大于预定的阈值;以及
当第二同步信号的功率大于阈值时,暂停在发送周期中的第三同步信号的发送。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括:当第二同步信号的功率等于或小于阈值时,重启在发送周期中第三同步信号的发送。
6.根据权利要求2所述的方法,还包括:当终端处于同步锁定状态时,在短于交替周期的接收周期的第二基准时间附近的预定周期中观察任意同步信号。
7.根据权利要求6所述的方法,还包括:当在所述预定周期中没有接收到同步信号时或当在所述预定周期中接收的第四同步信号指示第二基准时间的改变时,在整个接收周期中观察任意同步信号。
8.一种用于执行同步的终端,所述终端包括:
通信单元,配置来发送和接收同步信号;和
控制器,配置来控制:基于在初始观察周期中是否接收到第一同步信号来配置第一基准时间;在发送周期和接收周期的交替周期中从多个第二终端接收多个同步信号,所述交替周期在所述初始观察周期之后;在所述多个同步信号当中选择具有最大发送功率电平的第二同步信号;如果第二基准时间早于所述第一基准时间,将所述第一基准时间更新为所述第二基准时间,所述第二基准时间是基于所述第二同步信号的接收时间而确定的;在发送周期中的第二基准时间向所述多个第二终端发送第三同步信号。
9.根据权利要求8所述的终端,其中,所述控制器配置来控制:确定终端是否处于同步锁定状态;当终端处于同步锁定状态时,确定在预定间隔上是否接收到具有不同于终端的第二基准时间的相邻基准时间的相邻同步信号;当接收到相邻基准信号时,确定所述相邻基准信号是否指示同步锁定状态;当相邻基准信号指示同步锁定状态时,确定是否相邻基准时间早于终端的第二基准时间;以及当相邻基准时间早于终端的第二基准时间时,根据相邻同步信号更新终端的第二基准时间。
10.根据权利要求9所述的终端,其中所述控制器配置来:当未接收到相邻同步信号时,增加发送周期以长于交替周期中的接收周期。
11.根据权利要求8所述的终端,其中所述控制器配置来:确定第二同步信号的功率是否大于预定的阈值,以及当第二同步信号的功率大于所述阈值时,暂停在发送周期中第三同步信号的发送。
12.根据权利要求11所述的终端,其中所述控制器配置来:当第二同步信号的功率等于或小于阈值时,重启在发送周期中第三同步信号的发送。
13.根据权利要求9所述的终端,其中所述控制器配置来:当终端处于同步锁定状态时,在短于交替周期的接收周期的第二基准时间附近的预定周期中观察任意同步信号。
14.根据权利要求13所述的终端,其中所述控制器配置来:当在所述预定周期中没有接收到同步信号时或当第四同步信号指示第二基准时间的改变时,在整个接收周期中观察任意同步信号。
15.一种用于存储指令的非瞬时计算机可读媒介,当执行所述指令时,所述指令使得至少一个处理器执行根据权利要求1所述的方法。
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