CN104956751A - 用于d2d通信的快速设备发现 - Google Patents

用于d2d通信的快速设备发现 Download PDF

Info

Publication number
CN104956751A
CN104956751A CN201480005855.1A CN201480005855A CN104956751A CN 104956751 A CN104956751 A CN 104956751A CN 201480005855 A CN201480005855 A CN 201480005855A CN 104956751 A CN104956751 A CN 104956751A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resource
beacon
distributed
discovery
time slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480005855.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104956751B (zh
Inventor
杨筑钧
黄诘程
周俊廷
谢宏昀
叶丙成
徐家俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MediaTek Singapore Pte Ltd
Original Assignee
MediaTek Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MediaTek Singapore Pte Ltd filed Critical MediaTek Singapore Pte Ltd
Publication of CN104956751A publication Critical patent/CN104956751A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104956751B publication Critical patent/CN104956751B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0032—Distributed allocation, i.e. involving a plurality of allocating devices, each making partial allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0058—Allocation criteria
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H04W48/12—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery using downlink control channel
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0219—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave where the power saving management affects multiple terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/21—Control channels or signalling for resource management in the uplink direction of a wireless link, i.e. towards the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/18—Interfaces between hierarchically similar devices between terminal devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供LTE-A网络中用于D2D通信的具有高成功率的快速设备发现协议。使用所提供协议，设备发现透过在预先定义周期内，监视其他设备的随机已发送信标而完成。在一个实施例中，eNB从多个D2D UE接收调度请求，以及作为响应，分配分布式UL资源，以用于该多个D2D UE的信标传输的随机接入。该分布式资源基于请求D2D UE的数量以及目标发现概率而动态分配，以最小化所需资源。

Description

用于D2D通信的快速设备发现
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119请求2013年1月24日递交的标题为“用于D2D通信的快速设备发现(Fast Device Discovery for Device to DeviceCommunication)”申请号61/756,046，的美国临时申请案优先权；因此该申请的标的在此合并作为参考。
技术领域
本发明的实施例一般有关于端到端(device-to-device，D2D)无线通信系统，更具体地，有关于D2D通信的快速设备发现(discovery)。
背景技术
随着无线设备的盛行，3G以及3.5G技术不再支持无线应用以及服务的持续整张。因此，3GPP提出长期演进(Long Term Evolution，LTE)作为新网络标准以解决上述问题。在LTE版本10(Release 10，R10)之后，LTE进一步被改进为增强LTE(Long Term Evolution-Advanced，LTE-A)，LTE-A被认为是4G标准。在LTE-A中，包含增强用于多样数据应用(enhancements for DiverseData Application，eDDA)、多入多出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)、载波聚合(Carrier Aggregation，CA)、小小区(small cell)以及D2D通信的新技术被提出以提高网络容量以及效率。
这些新技术中，D2D被认为是促成LTE-A中机器到机器(machine-to-machine，M2M)通信的关键使能技术。在未来的M2M通信中，大量(sheer number)的机器需要彼此为了多样应用而进行通信，多样应用例如，家庭，或者办公自动化、智能车辆(intelligent vehicle)或者运输(transportation)系统，或者智能功率监视(power monitoring)。上述机器所带来的控制以及数据业务，如果直接被注入到LTE网络中，会压垮网络以及降低现存人对人(human-to-human，H2H)通信的效能。有了LTE-A D2D通信的帮助，临近(inproximity)的多个机器(即，LTE-A中的多个用户)可以直接以及本地进行通信，以及减少对LTE架构的影响。此外，多个机器自身也由于更短通信延迟而从D2D通信受益。进一步说，更高数据率可以被支持，而消耗更少功耗，由于更好的信道品质以及临近的多个机器之间更短物理距离。
D2D通信已经在3GPP会议中广泛讨论过。在3GPP技术规格组服务以及系统方面1(Technical Specification Group Service and System Aspects 1，TSG-SA1)会议#55中创建了研究项目“基于临近服务(proximity-based service，ProSe)”，以及定义了几个使用场景。虽然不同场景有自己的需求，总是需要一组公共功能。例如，临近的多个UE必须能够发现(discover)彼此(即，对端(peer)发现)。在现存LTE网络中，附近eNB发现为透过同步信号(PSS/SSS)，以及多个UE只可以透过PRACH上的随机接入过程而连接上述临近多个UE。因此，需要新机制-可能具有eNB的辅助-用于对端发现。根据D2D UE是否具有现存的联机(session)对端发现可以分为两个类型。如果多个UE没有会话，那么多个UE可能需要广播信号以辨识自身，这被当作是信标(beacon)以让其他UE知道他们的存在。既然多个UE自行完成对端发现，那么对于核心网络的影响很小。这种类型的发现更适合M2M。但是，发送信标为功率节省，这对于M2M而言是关键问题，尤其当多个UE盲发送信标时。
FlashLinQ是基于保留(reservation-based)对端发现方法，其中该方法不是基于LTE-A而设计。使用该方法的设备需要全球(globally)同步。基于保留所用频宽为5MHz，以及一个发现重复(repetition)周期为8秒。进一步说，资源在一个重复中进一步分为3584个对端发现资源ID(peer discovery resource ID，PDRID)。当设备进入网络中，该设备感知(sense)到信道以及选择一个具有低信号功率的PDRID，用于发送信标以避免碰撞(collision)。然后，该设备在重复的其余时间里监听信标。UE用于在每个重复中发送信标的时间基于所选择PDRID可以移位(shift)不同。目的为避免半双工UE总是同时发送以及不能发现彼此。
虽然FlashLinQ声称在10秒中，一个设备大约可以发现1000个设备，但是依然有一些默示(salient)问题。首先，既然每一设备必须保留专用(dedicated)PDRID用于自身，那么不同地方的空闲(free)PDRID不同。如果两个远离(faraway)设备选择相同PDRID，一旦他们接近则有碰撞。虽然多个设备可以检测碰撞以及重选其他PDRID，但是他们再次选择相同PDRID的可能性依然为高。因为他们感知到相同区域，那么他们感知到的优化空闲PDRID是相同的。因此，多个设备具有移动性情况下的碰撞对于上述多个设备处理而言显得太多。因此发现的效率低。第二，当一个设备进入网络，感知信道所浪费的时间长。这也可能导致碰撞。至少两个附近设备在一个重复中为了发现而被打开(turn on)的概率不低。在感知之后，他们可以选择具有高概率的相同优化空闲PDRID，以及导致碰撞。
需要LTE-A网络中用于D2D通信的对端发现的解决方法。
发明内容
本发明提供一种LTE-A网络中，用于D2D通信的设备发现方法。提出一种用于多个UE广播他们的存在的新的分布式(distributed)随机接入协议。开发一种数据模型，所以eNB基于请求D2D UE的数量可以动态调整自己的资源分配从而用于设备发现。所以，多个eNB可以在获得目标发现概率同时，最小化所需资源。因为所提出的协议的可扩展性(scalability)以及移动性支持，所提出的协议可以使能LTE-A网络中的各种M2M应用。
在一个新颖方面中，在特定信标周期内，多个UE随机选择一个资源区块用于发送信标，以及在随后的多个重复(repetition)中重复(again and again)进行。因此，一旦发生碰撞，那么大量UE可以在一个信标周期的全部RB中重选。与FlashLinQ相比，UE一次又一次碰撞的概率很低。多个UE也不需要检测碰撞，因为每一次重复有一个新的开始。进一步说，多个UE在加入(join)到网络之后的等待时间很短。eNB在每一UE请求之后立即分配资源，以及多个UE不需要在感知信道上浪费操作。为了进一步增加成功信标传输，对于信标传输的设定可以由网络基于不同情况而调整，以尽可能高地增加成功率概率。
在一个实施例中，eNB从多个D2D UE接收调度请求，以及作为响应，分配分布式UL资源用于多个D2D UE的信标传输。分布式资源包含每一t个时隙的k个RD，以及一个信标周期包含N乘上t个时隙。一个UE随机选择一个RD用于在一个信标周期中的信标传输。如果发现失败，那么UE随机选择另一个RD用于下一个信标周期中的信标传输，以及等等，直到该UE被另一个UE发现。eNB基于请求D2D UE的数量、发现周期以及目标发现概率而动态分配分布式资源(例如，选择k、t以及N)以最小化所需资源。在一个例子中，很高的0.99％概率可以在一秒中，对于50个只使用1％的UL资源D2D UE而实现。
下面详细描述本发明的其他实施例以及有益效果。发明内容不用于限定本发明保护范围。
附图说明
附图中相同数字表示相似元件，用于说明本发明的实施例。
图1为根据一个新颖方面，具有D2D通信的LTE-A网络的示意图。
图2为根据一个新颖方面，用于D2D对端发现的eNB以及UE的方块示意图。
图3为根据一个新颖方面，LTE-A网络中D2D通信过程的示意图。
图4为根据一个新颖方面，用于D2D对端发现的分布式UL资源分配示意图。
图5为用于主从式(client-server)服务的D2D对端发现概率的数据模型。
图6为用于主从式服务的D2D对端发现的优化资源分配示意图。
图7为用于端到端(peer-to-peer)服务的D2D对端发现概率的数据模型。
图8为用于端到端服务的D2D对端发现优化资源分配示意图。
图9为所提出使用不同SINR解码方法的发现效能的仿真结果示意图。
图10为与FlashLinQ方法相比，所提出方法的发现效能的仿真结果示意图。
图11为根据一个新颖方面，从eNB角度，D2D对端发现的方法流程图。
图12为根据一个新颖方面，从UE角度，D2D对端发现的方法流程图。
具体实施方式
请参考本发明的详细实施例，参考附图用于说明本发明。
图1为根据一个新颖方面，具有D2D通信的LTE-A通信网络100的示意图。无线通信网络100包含基站eNB101、第一D2D用户设备UE1以及第二D2D用户设备UE2。UE1以及UE1可以透过发送UL数据给eNB101或者从eNB101接收DL数据而进行通信。D2D通信被建议用于LTE-A网络中提高网络容量以及效能，因为临近的多个D2D UE，彼此可以直接以及本地通信。举例说明，UE1以及UE2可以在初始化发现以及会话设立(setup)之后直接通信。但是，为了支持LTE-A中的D2D通信，所有相关机制、协议以及信号格式必须在现存LTE-A架构的框架下进行研究。例如，eNB101可以控制所有无线资源，以及未经eNB101的允许UE1以及UE2不允许发送任何消息。因此，为了初始化设备发现而用于D2D通信，每一D2D UE必须发送D2D调度请求(SchedulingRequest，SR)，以及作为响应从网络所分配UL资源中接收UL授权(grant)。
在一个新颖方面中，提供了LTE-A网络中具有高成功率的快速发现协议。使用所提供的协议，设备发现，在预先定义信标周期内，透过监视其他设备发送来的信标而实施。在一个实施例中UE1/UE2首先发送D2D调度请求给eNB101。在接收到调度请求之后，eNB101决定分布式资源以分配由UE1/UE2用于信标传输。UE1/UE2然后在预先定义信标周期内，从分布式资源中随机选择一个RB以用于信标传输。分布式资源基于D2D参数而动态决定，例如设备的数量、发现周期(discovery period)、目标发现概率(target discovery probability)等，以实质上(substantially)最小化所需资源。
图2为根据一个新颖方面，用于D2D对端发现，eNB201以及UE202的方块示意图。基站eNB201具有RF收发器模块212，耦接到天线211，从天线211接收RF信号，将其转换为基频信号以及发送给处理器214。RF收发器212也将从处理器214接收基频信号，将其转换为RF信号，然后发送给天线211。处理器214处理已接收基频信号，以及激发eNB不同功能模块以实施功能。存储器215存储程序指令以及数据以控制eNB的运作。相似的，UE202具有RF收发器模块222，耦接到天线221，从天线221接收RF信号，将其转换为基频信号以及发送给处理器224。RF收发器222也将处理器224已接收的基频信号转换，转换为RF信号，以及发送给天线221。处理器224处理已接收基频信号以及激发不同功能模块以实施UE的功能。存储器225存储程序指令以及数据以控制UE的运作。
功能模块可以以硬件、固件、软件或者上述几者的组合实现。功能模块当被处理器214以及224所执行时(例如，透过分别执行存储器215以及225中的程序代码)，允许eNB201分配UL资源用于UE202，以初始化对端发现，从而用于D2D通信的目的。在图2的例子中，UE202中的发现模块223透过发送D2D调度请求(SR)给eNB201而初始化设备发现过程，以及eNB201中的资源分配模块214分配分布式资源给UE202以用于信标传输。分布式资源，如图2的方块230所描述，包含每t个时隙的k个资源区块(RB)，以及一个信标周期中每个RB中有N个时隙。对于每一信标传输，UE202在一个信标周期中，从k乘上N个RB中随机选择一个RB。UE202可以重复这样的随机接入，以用于信标传输，直到UE202被其对端D2D设备成功发现。
图3为根据一个新颖方面，LTE-A网络中D2D通信过程的示意图。步骤311中，eNB301从多个D2D UE，UE1、UE2……UEm接收用于信标传输的多个D2D调度请求(SR)，以初始化D2D发现。D2D SR可以遵循LTE技术规格中规定的相似过程，在随机接入信道(Random Access Channel，RACH)上发送，其中具有一些额外信息以指示D2D信标传输。举例说明，D2D SR也可以包含D2D发现参数，例如发现周期以及目标发现概率。基于SR，eNB301决定用于D2D发现的UL资源分配。例如，UL资源可以基于需要信标传输的D2D UE的总数、发现周期以及目标发现概率而决定。已分配UL资源为分布式，这样的方式，需要最小的资源以满足相同D2D发现效能。在eNB301分配UL资源用于信标传输之后，多个UE透过发送以及接收信标(步骤321-322)而启动D2D对端发现。在一个预先定义信标周期中，一个信标由一个D2D UE发送，以及从接收UE不需要反馈。每一D2D UE可以重复信标传输，以用于多个信标周期，直到被其他D2D UE成功发现为止，或者被上层(higher layer)，或者达到最大传输次数为止。举例说明，当UE1从另一个UE2接收到信标，UE1检测UE2在UE1的附近，以及可以回复UE2，以及透过eNB301的帮助而与UE2建立会话。最后，步骤331-332，多个UE彼此直接开始D2D通信。
图4为根据一个新颖方面用于D2D对端发现的分布式UL资源分配方法示意图。LTE-A中，支持时分双工(Time Division Duplex，TDD)以及频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)。在TDD或者FDD中，传输进一步分为DL，即，从eNB到UE，以及UL，即从UE到eNB。DL以及UL的时间分为10毫秒帧。如图4所示，一个帧包含10个子帧用于DL，以及10个子帧用于UL。每一子帧进一步分为两个时隙。每一时隙包含时域的7个OFDM符号，以及分为频域的几个RB。一个RB包含12个15kHz的子帧，以及RB为用于LTE-A的数据传输的基本资源分配单元。每一小区中RB的数量依赖于频宽大小。以5MHz小区为例。一个时隙中有25个RB。每一时隙的负载大小依赖于MCS，其中，MCS为eNB指定。如果使用QPSK以及1/2码率，那么每一RB传输的大小为84比特，如果不考虑MIMO以及载波聚合技术。在后面的讨论中，FDD为用于对端发现的一个例子，而TDD也可用。此外，发现信号在UL子帧的数据信道，物理UL共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)上发送。可替换地，发现信号也可以在物理随机接入信道(Physical Random AccessChannel，PRACH)上发送。
LTE-A中，支持半持久调度(Semi-Persistent Scheduling，SPS)以及每一传输时间间隔(per-Transmission-Time-Interval，per-TTI)调度。当使用per-TTI调度时，eNB动态为每一UE调度每一传输。在多数情况下，使用per-TTI调度，因为多个eNB可以基于每一子帧的信道品质指示符(Channel Quality Indicator，CQI)的报告而分配资源。虽然per-TTI调度用于突发(burst)数据传输，但是比较少用于实时应用，例如语音呼叫(voice call)。这些应用的数据率很低，而以一般间隔，调度消息的开销很高。另一方面，当使用SPS时，半持久传输样态(pattern)为用于流(stream)，而不是用于单一传输的调度。当eNB决定配置UE具有UL半持久资源，该eNB使用UE的半持久调度C-RNTI而调度UL授权。这显著减少了调度开销。
根据一个新颖方面，在收到D2D SR之后，eNB分配半持久资源用于所有请求UE，以减少per-TTI调度中的信令开销。如图4所示，eNB在每t个时隙中分配k个RB。每一信标周期TB中，有N个已分配时隙，其中，TB＝N×t.。也就是说，在一个TB中，对所有需要发送信标的请求UE有(k×N)RB。为了增加信标传输的频率分集，已调度RB需要在频域跳变。第一，eNB在下行链路控制信息(DCI)格式0中设定频域跳变(Frequency Hopping，FH)旗标(flag)为1，以及资源分配标头(header)设置为0(UL资源分配类型0)。第二，eNB设定PUSCH跳变类型为类型2(子频带(sub-band)之间伪随机跳变(pseudo-random hopping))。最后，eNB将已调度RB告知多个UE。
在每一信标周期TB中，从信标传输中接收到UL授权之后，每一UE随机选择(k×N)个已调度RB中的一个，用于发送自己的信标。因此，每一UE在每一信标周期只发送一个信标。既然没有使用载波感知，或者碰撞检测机制，那么碰撞可能发生在信标传输中。信标传输的成功率因此依赖于一个小区(m)中计算用于信标资源的UE的数量，一个信标周期资源总数为(k×N)，以及一个信标周期的长度TB＝(N×t)。因此，具有足够资源，成功率可以被提高。但是，所需资源(k×N)的增加是不被允许的，尤其在一个小区中，连接到一个eNB有几百个机器(machine)。不同的是，所需资源比R可以尽可能低。资源比可以由下列公式表示：
其中，为小区中每一时隙中UL RB的总数量。因此，用于D2D对端发现的成功发现率以及所需资源比之间存在平衡(tradeoff)。
一般说来，目标为保证两个UE可以在保持所需资源尽可能少的情况下尽快发现彼此。所以，需要考虑成功发现率以及所需资源比的效能度量(metric)。评估(evaluation)的目的为找出不同使用场景下的最好设定以及D2D UE的不同数量。可以注意到，不同使用场景的目标不同。在一个例子中，M2M基于位置服务(Location-Based Service，LBS)中，机器，例如智能停车(parking)计时器(meter)广播他们的存在。既然只有停车计时器发送消息给车辆中的设备，这种服务分类为基于主从式(client-server based)服务。在一个停车场中停车空间的数量通常很大，所以分配资源必须足以支持停车计时器的信标传输。在另一个例子中，在车载ad-hoc网络(vehicular ad-hoc network，VANET)中，车辆中的传感器(sensor)检测附近车辆中的传感器。所有传感器可以从其他传感器发送消息以及从其他传感器接收消息，所以这些服务分类为端到端(peer-to-peer)服务。信标传输的成功率必须高，以及发现时间必须短，所以司机可以采取行动以避免事故。
图5为主从式服务的D2D对端发现概率的数学模型。在主从式服务中，有m个服务器(server)UE(例如，书店或者咖啡馆(Cafe))发送消息给其他UE(例如，UE3)。当在一个特定RB中只有一个UE发送信标时，那么信标传输被认为是成功的。对应每个服务器UEi(i＝1,2…m)，TB个时隙中一个信标周期内成功信标传输的概率pi为：
因此，如果发现周期为TD个时隙，那么在TD个时隙中，对于UEi，成功率PD，即至少一次成功信标传输的概率可以表达为：
为了得到具有目标发现概率PD-TAGET的，最小化资源比R的优化(optimal)设定，t可以得出如下：
基于t，R可以重写做：
使用给定集合的m,TD,以及PD-TAGET代替x＝(k×N)，优化设定(k,N,t)可以由如下方程式得出：
图6为用于主从式服务的D2D对端发现优化资源分配示意图。在图6的例子中，D2D服务设备具有半径＝10m的传输范围，以及D2D客户端(client)设备具有5km每小时(例如，步行)的移动速率。所以，发现周期TD可以计算为TD＝14.4秒。也假设5MHz小区里有个UL资源。在图6的表格600中，不同目标发现概率以及服务器UE m的不同数量可以被考虑以用于计算最小资源比R的优化设定(k,N,t)。例如，列出两个目标发现概率PD-TAGET＝0.8以及0.95，以及列出服务器UE的不同数量，m＝50,100,200,300,400以及500。
图7为用于端到端服务的D2D对端发现概率的数学模型示意图。在端到端服务中，每一UE(例如，UE1-UE4)发现其他UE，以及被其他UE发现。因此，多个UE发送信标以及也接收信标。请注意，存在半双工问题。如果两个UE同时发送信标，.那么他们不可能发现彼此，如果他们在不同RB上发送信标。即，考虑到图4分配的信标资源，如果UE j收到UEi的信标，这表示所有其他(m-2)UE不能与UE i选择相同RB。此外，UE j必须在不同时隙选择RB。UE j可以选择的数量为k×N-k。所以，UE j(j＝1，2，...，m)在个时隙中，一个信标周期内发现UE i(i＝1，2，...，m，j≠i)的概率pi,j为：
因此，如果发现周期为TD个时隙，然后在TD个时隙中，UEj(j＝1，2，...，m)发现UE i(i＝1，2，...，m，j≠i)的概率为：
用于主从式服务的优化设定可以透过相同方式获得。
图8为用于端到端的D2D对端发现优化资源分配示意图。在图8的例子中，考虑发现周期TD＝1秒情况，以及5MHz小区中有资源。图8的表800中，考虑不同目标发现概率以及服务器UEm的不同数量用于计算最小化资源比R中的优化设定(k,N,t)。举例说明，列出两个目标发现概率PD-TAGET＝0.97以及0.99，以及也列出UE的四个不同数量m＝50,100,150以及200。可以注意到存在半双工问题。所以，k的增加可能不会显著增加成功率。因此，增加参数t以增加成功率。在图8的例子中，可以看出0.99％的很高发现概率可以在1秒内，对于只适用1％UL资源的50个D2D UE而获得。
图9为所提出的使用不同SINR解码方法的发现效能的仿真结果示意图。在图9的例子中，考虑端到端服务。一百个UE(m＝100)随机分布在100x100m2区域中。最大UE速度为0.8m/s，以及传输功率为23dBm。路径损耗模型为135.5+40.0log(d)dB，其中d为千米的距离。假设所有UE同时开始发现。图9描绘了这样环境中发现比对比发现时间(discovery ratio vs.discovery time)的几个效能曲线。对于分析结果，没有使用SINR解码，意味着监听RB的UE不能解码任何碰撞信标。另一方面，具有SINR解码，监听一个RB的UE能够从一组碰撞信标中检测信标，如果已接收SINR在一个指定阈值之上。阈值越低，效能越好。
图10为与FlashLinQ方法相比，所提出方法的发现效能仿真结果的示意图。图10给出了三个发现效能曲线。曲线1001描绘了FlashLinQ方法的重激活重选(reactive reselection，RR)的效能，曲线1002描绘了FlashLinQ方法的无条件重选(unconditional reselection，UR)的效能，以及曲线1003描绘了所提出方法的效能。可以看出所提出方法比FlashLinQ感知方法好。这是因为所提出D2D发现协议允许每一UE不需要感知开销地随机选择不同RB。此外，本地碰撞被减少以及获得有关感知的更少功耗。
图11为根据一个新颖方面，从eNB角度D2D发现方法流程图。步骤1101中，基站在一个无线通信网络中接收一个或者多个D2D调度请求(SR)。步骤1102中，基站获得D2D发现参数以及因此相应决定UL资源分配。D2D发现信息包含需要信标传输的D2D设备的总数、发现周期以及目标发现概率。步骤1103中，基站发送UL授权给多个D2D设备以用于信标传输。UL授权分配分布式资源用于D2D设备信标传输的随机接入。分布式资源包含分布在子载波的频域以及时隙的时域的多个RB。在一个实施例中，分布式资源包含每t个时隙中的k个RB。在一个(N×t)时隙的信标周期中，分配(k×N)个RB，以及一个D2D设备从所分配(k×N)个RB中随机选择一个RB用于信标传输。k,t,N的值由基站动态决定以实质上在相同D2D发现参数下，最小化所需资源。
图12为根据一个新颖方面，从UE角度D2D对端发现的方法流程图。步骤1201中，D2D UE发送SR给无线通信网络中的基站。步骤1202中，UE从基站接收UL授权。该UL授权分配分布式资源用于信标传输的随机接入。步骤1203中，UE在第一RB上发送第一信标给其他多个UE，第一RB为从第一信标周期内的分布式资源中随机选择。步骤1204中，UE持续在随后的多个信标周期中多个RB上发送多个信标给其他多个D2D UE。每一信标在每一信标周期中从分布式资源中随机选择的RB上发送。UE持续信标传输用于D2D发现，直到该UE被上层所停止，从其他多个D2D UE接收到响应，或者达到最大传输次数。在一个实施例中，每t个时隙中的分布式资源包含k个RB。在一个(N×t)时隙的一个信标周期中，分配(k×N)个RB，以及一个D2D UE从已分配(k×N)个RB中随机选择一个RB用于一个信标传输。k,t,N的值由基站动态决定以在相同D2D发现参数下，实质上最小化所需资源。
虽然联系某些特定实施例用于描述本发明，本发明的保护范围不限于此。相应地，所属领域技术人员在不脱离本发明精神范围内可以对所描述实施例进行各种润饰、修改以及各个特征的组合，本发明保护范围以权利要求为准。

Claims (23)

1.一种方法，包含：
无线通信网络中由基站接收一个或者多个D2D调度请求；
基于多个D2D发现参数决定上行链路资源分配，其中该多个D2D发现参数包含需要信标传输的D2D设备的总数、发现周期以及目标发现概率；以及
传输上行链路授权给多个D2D设备已用于信标传输，其中该上行链路收取前案分配分布式资源用于该多个D2D设备的信标传输的随机接入，以及其中该分布式资源包含分布在多个子载波所在的频域以及时隙的时域的多个资源区块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该分布式资源包含每t个时隙的k个资源区块，以及其中，k以及t为正整数。
3.如权利要求2所述的方法，其中k个资源区块使用预先定义跳频方案分配，以获得频率分集。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，分布式资源的k以及t动态决定以在相同D2D发现参数下，实质上最小化所需资源。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个信标周期包含N乘t时隙，以由一个设备用于一次信标传输，以及其中N为正整数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该分布式资源为半持久分配在物理上行链路共享信道上，或者物理随机接入信道。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该基站从该一个或者多个调度请求中获得至少该多个D2D发现参数的一部分。
8.一种方法，包含：
无线通信网络中D2D用户设备发送D2D调度请求；
从基站接收上行链路授权，其中该上行链路授权分配分布式资源用于信标传输的随机接入；
在第一资源区块上发送第一信标给其他多个D2D用户设备，其中该第一资源区块为在第一信标周期中该分布式资源中随机选择；以及
在随后多个信标周期中发送多个信标给其他多个用户设备，其中每一信标在每一信标周期的分布式资源中随机所选资源上发送。
9.如权利要求8所述的方法，其中每t个时隙中分布式资源包含k个资源区块，以及其中k以及t为正整数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，使用预先定义频率跳变方案分配该k个资源区块，以获得频率分集。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该分布式资源为半持久分配在物理上行链路共享信道上，或者物理随机接入信道上。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，一个信标周期包含N乘上t时隙，以及其中N为正整数。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该用户设备透过该调度请求提供多个D2D发现参数，以及其中该多个D2D发现参数包含发现周期以及目标发现概率。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该用户设备没有实施感知而在该已分配分布式资源上实施周期性信标传输。
15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该用户设备继续发送信标直到该用户设备被上层所停止，或者接收到响应，或者到达最大传输次数。
16.一种用户设备，包含：
发送器，在无线通信网络中发送D2D调度请求给基站；
接收器，从该基站接收上行链路授权，其中该上行链路授权分配分布式资源用于信标传输的随机接入；以及
发现模块，在多个资源区块上发送多个信标给其他多个D2D用户设备，其中每一资源区块在每一信标周期中从该分布式资源中随机选择。
17.如权利要求16所述的用户设备，其特征在于，该分布式资源没k个时隙中包含k个资源区块，以及其中，k以及t为正整数。
18.如权利要求17所述的用户设备，其特征在于，该k个资源区块为使用预先定义频率跳变方案分配以获得频率分集。
19.如权利要求16所述的用户设备，其特征在于，该分布式资源为半持久分配在物理上行链路共享信道上，或者物理随机接入信道上。
20.如权利要求16所述的用户设备，其特征在于，一个信标周期包含N乘上t个时隙，以及其中，N为正整数。
21.如权利要求16所述的用户设备，其特征在于，该用户设备透过该调度请求提供多个D2D发现参数，以及其中该多个D2D发现参数包含发现周期以及目标发现概率。
22.如权利要求16所述的用户设备，其特征在于，该用户设备不实施感知而在该已分配分布式资源上实施周期性信标传输。
23.如权利要求16所述的用户设备，其特征在于，该用户设备持续发送信标直到该用户设备被上层所停止，或者收到相应，或者到达最大传输次数。
CN201480005855.1A 2013-01-24 2014-01-24 用于d2d通信的快速设备发现方法、ue及资源分配方法 Active CN104956751B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361756046P 2013-01-24 2013-01-24
US61/756,046 2013-01-24
US14/161,924 US9326121B2 (en) 2013-01-24 2014-01-23 Device discovery using distributed random access for device to device communication
US14/161,924 2014-01-23
PCT/CN2014/071400 WO2014114263A1 (en) 2013-01-24 2014-01-24 Fast device discovery for device to device communication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104956751A true CN104956751A (zh) 2015-09-30
CN104956751B CN104956751B (zh) 2019-05-17

Family

ID=51207630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480005855.1A Active CN104956751B (zh) 2013-01-24 2014-01-24 用于d2d通信的快速设备发现方法、ue及资源分配方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9326121B2 (zh)
EP (1) EP2949172B1 (zh)
CN (1) CN104956751B (zh)
WO (1) WO2014114263A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107257542A (zh) * 2017-04-26 2017-10-17 南京邮电大学 一种异步d2d网络中基于ppp分布和ofdm系统的建模方法
WO2023098431A1 (zh) * 2021-12-02 2023-06-08 华为技术有限公司 一种信标发送、接收方法及装置

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101833187B1 (ko) 2013-02-22 2018-02-27 인텔 아이피 코포레이션 액세스 네트워크 선택 및 트래픽 라우팅을 위한 시스템 및 방법
US9706481B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-11 Futurewei Technologies, Inc. System and method for time-power frequency hopping for D2D discovery
US20160037432A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Interdigital Patent Holdings, Inc. Enhanced common logical-a protocol for reconfigurable systems
EP3200539B1 (en) * 2013-04-12 2020-09-23 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) A method and wireless device for providing device-to-device communication
US9705656B2 (en) 2013-05-03 2017-07-11 Qualcomm Incorporated Systems and methods for peer-to-peer and AP traffic multiplexing
US9392433B2 (en) * 2013-05-10 2016-07-12 Htc Corporation Method of device discovery in wireless communication systems
US9544754B1 (en) * 2013-05-28 2017-01-10 Marvell International Ltd. Systems and methods for scheduling discovery-related communication in a wireless network
US9143979B1 (en) 2013-06-18 2015-09-22 Marvell International Ltd. Method and apparatus for limiting a number of mobile devices that can contend for a time slot in a wireless network
TWI531273B (zh) * 2013-08-09 2016-04-21 財團法人資訊工業策進會 無線通訊系統及其資源分配方法
AR097291A1 (es) 2013-08-09 2016-03-02 ERICSSON TELEFON AB L M (publ) Señalización de control directo en sistemas de comunicación inalámbricos
PL3031257T3 (pl) 2013-08-09 2018-10-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Sposób i urządzenie do sygnalizowania niedopasowania czasowego
US9532361B2 (en) * 2013-08-09 2016-12-27 Futurewei Technologies, Inc. System and method for resource allocation device-to-device for open discovery
US20150056982A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Methods and Network Nodes for Management of Resources
KR101823480B1 (ko) * 2013-10-10 2018-01-30 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 상향링크 송신 자원을 관리하는 방법 및 이를 위한 장치
EP2911425B1 (en) 2014-01-13 2016-08-31 Industrial Technology Research Institute Device to device discovery method for user equipment and network entity and user equipment and network entity using the same
US9609581B2 (en) * 2014-01-21 2017-03-28 Qualcomm Incorporated Parameters for device to device discovery
WO2015113311A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Nokia Technologies Oy Device to device discovery resource allocation
US10142990B2 (en) 2014-01-31 2018-11-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Radio node, communication devices and methods therein
US9888519B2 (en) * 2014-03-24 2018-02-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for monitoring D2D transmission in connected state
CN106489285B (zh) * 2014-08-05 2019-11-19 华为技术有限公司 D2d终端、系统及d2d发现方法
WO2016021010A1 (ja) * 2014-08-06 2016-02-11 富士通株式会社 通信システム、通信方法、通信装置および移動端末
WO2016022227A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 Intel IP Corporation Resource allocation techniques for device-to-device (d2d) discovery
KR101884354B1 (ko) * 2014-08-07 2018-08-01 엘지전자 주식회사 D2d 통신에서의 단말의 송신 자원 블록 풀의 결정 방법 및 이를 위한 장치
WO2016048037A1 (ko) * 2014-09-23 2016-03-31 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 장치 대 장치 단말의 디스커버리 신호 전송 방법 및 장치
CN105451211B (zh) * 2014-09-25 2019-12-27 中兴通讯股份有限公司 用于设备到设备通信的方法及装置
CN106465362B (zh) * 2014-09-26 2019-10-25 华为技术有限公司 D2d信号跳频方法及基站
JP6276415B2 (ja) * 2014-11-07 2018-02-07 京セラ株式会社 基地局、ユーザ端末及びプロセッサ
WO2016117936A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method of d2d discovery message transmission
CN105992322B (zh) * 2015-01-30 2019-04-19 大唐电信科技产业控股有限公司 一种功率控制方法及装置
CN106303915B (zh) * 2015-06-08 2021-05-28 索尼公司 无线通信设备和无线通信方法
US9955460B2 (en) * 2015-07-01 2018-04-24 Qualcomm Incorporated Scheduling assignment optimization for device-to-device communications
CN107182023A (zh) * 2016-03-09 2017-09-19 索尼公司 无线通信系统中的用户设备和基站以及无线通信方法
EP3404944B1 (en) * 2016-03-22 2022-04-27 Huawei Technologies Co., Ltd. D2d communication method and device
US10231239B2 (en) 2016-07-20 2019-03-12 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for resolving time domain conflict in device-to-device communication

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101772199A (zh) * 2008-11-24 2010-07-07 华为终端有限公司 一种d2d网络建立的方法和装置
CN102640553A (zh) * 2009-10-30 2012-08-15 诺基亚公司 调度直接对直接通信
WO2012128505A2 (ko) * 2011-03-18 2012-09-27 엘지전자 주식회사 장치-대-장치 통신 방법 및 장치
CN102792759A (zh) * 2010-03-11 2012-11-21 诺基亚公司 用于设备到设备通信建立的方法和装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8493887B2 (en) * 2008-12-30 2013-07-23 Qualcomm Incorporated Centralized control of peer discovery pilot transmission
CN101873704A (zh) 2009-04-24 2010-10-27 大唐移动通信设备有限公司 长期演进系统中资源调度方法、系统及设备
WO2011063845A1 (en) * 2009-11-27 2011-06-03 Nokia Siemens Networks Oy Device-to-device communication
US8885507B2 (en) 2009-12-11 2014-11-11 Nokia Corporation Method, apparatus and computer program product for allocating resources in wireless communication network
US9485069B2 (en) * 2010-04-15 2016-11-01 Qualcomm Incorporated Transmission and reception of proximity detection signal for peer discovery
US8509105B2 (en) * 2010-06-23 2013-08-13 Nokia Corporation Method and apparatus for device-to-device network coordination
ES2726041T3 (es) 2010-09-14 2019-10-01 Nokia Technologies Oy Procedimientos de comunicación D2D: balizamiento; difusión; resolución de conflicto
WO2013100834A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and network node for handling beacon signal transmission
CN102547871B (zh) 2012-02-07 2015-07-29 华为技术有限公司 一种d2d通信中的资源协商方法及设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101772199A (zh) * 2008-11-24 2010-07-07 华为终端有限公司 一种d2d网络建立的方法和装置
CN102640553A (zh) * 2009-10-30 2012-08-15 诺基亚公司 调度直接对直接通信
CN102792759A (zh) * 2010-03-11 2012-11-21 诺基亚公司 用于设备到设备通信建立的方法和装置
WO2012128505A2 (ko) * 2011-03-18 2012-09-27 엘지전자 주식회사 장치-대-장치 통신 방법 및 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107257542A (zh) * 2017-04-26 2017-10-17 南京邮电大学 一种异步d2d网络中基于ppp分布和ofdm系统的建模方法
CN107257542B (zh) * 2017-04-26 2021-01-01 南京邮电大学 一种异步d2d网络中基于ppp分布和ofdm系统的建模方法
WO2023098431A1 (zh) * 2021-12-02 2023-06-08 华为技术有限公司 一种信标发送、接收方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2949172A4 (en) 2016-08-24
EP2949172A1 (en) 2015-12-02
CN104956751B (zh) 2019-05-17
EP2949172B1 (en) 2019-11-06
US9326121B2 (en) 2016-04-26
WO2014114263A1 (en) 2014-07-31
US20140204898A1 (en) 2014-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104956751A (zh) 用于d2d通信的快速设备发现
US11546842B2 (en) Network selection and random access method and apparatus of machine-type communication user equipment in mobile communication system
CN107736064B (zh) 用于在终端之间发送信号的方法及其设备
US11166302B2 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving scheduling request
Hasan et al. Random access for machine-to-machine communication in LTE-advanced networks: Issues and approaches
US10611322B2 (en) System and method of reducing interruptions for vehicle to vehicle communication
US9461792B2 (en) Signaling and procedure design for cellular cluster contending on license-exempt bands
KR20210020460A (ko) 무선 통신 시스템에서 harq 피드백 방법 및 장치
CN105531945B (zh) 无线通信系统中的装置到装置发现方法
CN110115095B (zh) 随机接入方法、装置及存储介质
CN103945543A (zh) 通信系统、移动台站、基站、应答确定方法、资源配置确定方法以及程序
GB2537178A (en) Communication system
Yang et al. Peer discovery for device-to-device (D2D) communication in LTE-A networks
CN106376089B (zh) 一种数据传输方法、系统、用户设备及基站
US9320057B2 (en) Method and apparatus for performing machine-type communication device access in wireless communication system
CN104902579B (zh) 一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法
KR20180018324A (ko) 이동 통신 시스템에서 상향링크 데이터 스케줄링 방법 및 장치
US11606812B2 (en) Method of prioritizing random access for multimedia priority and mission critical services and apparatus thereof
KR102163480B1 (ko) 단말 간 직접 통신에서 탐색 자원 할당을 위한 단말 간 스케줄링 방법 및 그 장치
FI129163B (en) A resource scheduling system for a wireless telecommunications network
WO2022077227A1 (zh) 直连通信方法、装置及存储介质
EP2671421B1 (en) Method for providing a random access channel in wireless communication system
CN108353435A (zh) 一种随机接入的方法及装置
Tsolkas et al. A device discovery scheme for proximity services in LTE networks
CN116709268A (zh) 侧行链路管理方法、装置和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160322

Address after: Singapore, Singapore, one of the first floor of the city hall on the 3rd floor, Soras

Applicant after: Mediatek (Singapore) Pte. Ltd.

Applicant after: Zhou Junting

Address before: Singapore, Singapore, one of the first floor of the city hall on the 3rd floor, Soras

Applicant before: Mediatek (Singapore) Pte. Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant