CN105101043B - 在无线网络中进行设备到设备的广播通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在无线通信网络的用户设备处用于进行设备到设备广播通信的方法，该方法包括以下步骤：‑确定传输模式集，所述传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中所述第一矩阵H₂等于所述Walsh矩阵H₁和‑1的乘积；‑从所述传输模式集中确定一行；以及‑根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播，其中所述传输模式为：依次基于所述所确定的行中的每一个元素进行以下操作：‑当该元素为第一值时，进行广播发送；‑当该元素为第二值时，进行广播接收。

Description

在无线网络中进行设备到设备的广播通信的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种在无线网络中进行设备到设备的广播通信的方法以及相应的用户设备。

背景技术

设备到设备(Device-to-Device，D2D)通信已经被引入作为蜂窝网的LTE-Advanced重要增强项目。在3GPP中已经实施了相关的标准化来研究设备发现(devicediscovery)和直接通信技术。

对于D2D直接通信，Release12中将优先考虑在覆盖范围外的广播通信。D2D广播通信的关键任务在于支持VoIP业务。需要尽量远地广播数据包来到达用户设备。为了增加覆盖范围，对于广播VoIP的数据包窄带(2个或3个物理资源块)是适合的。对于较大的信道带宽(10MHz带宽下的50个物理资源块)，需要对多个用户设备进行频域复用广播传输来充分地使用可用的频谱资源。然而，这会引起半双工的限制和带内泄漏，这将影响广播性能。

发明内容

基于上述考量，本发明提供了一种用于D2D广播通信的方案。

根据本发明的第一方面提出了一种在无线通信网络的用户设备处用于进行设备到设备广播通信的方法，该方法包括以下步骤：-确定传输模式集，所述传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中所述第一矩阵H₂等于所述Walsh矩阵H₁和-1的乘积；-从所述传输模式集中确定一行；以及-根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播，其中所述传输模式为：依次基于所述行中的每一个元素进行以下操作：-当该元素为第一值时，进行广播发送；-当该元素为第二值时，进行广播接收。

优选地，所述传输模式集包括所述Walsh矩阵H₁和所述第一矩阵H₂中的偶数行。

在此，为诸如3MHz和5MHz的窄带信道中的D2D广播设计了用于选择适合的传输模式的机制，以提供额外的优点。通过这种机制，VoIP数据包的传输可以更均匀地分布，这将有助于实现时间分集。进一步地，这种机制将有助于减少VoIP数据包的传输延迟。

根据本发明的第二方面提出了一种在无线通信网络中用于进行设备到设备广播通信的用户设备，所述用户设备包括：-确定传输模式集装置，用于确定传输模式集，所述传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中所述第一矩阵H₂等于所述Walsh矩阵H₁和-1的乘积；-行确定装置，用于从所述传输模式集中确定一行；以及-广播装置，用于根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播，其中所述传输模式为：依次基于所述行中的每一个元素进行以下操作：-当该元素为第一值时，进行广播发送；-当该元素为第二值时，进行广播接收。

在本发明中涉及了一种用于构建传输模式集的方法。在此，传输模式的总数量为(N-1)*2个。N为Walsh矩阵的阶数。这将减少资源分配时候的碰撞概率，并且增加传输模式的选择。与此同时，依据本发明的传输模式集仍保持基于Walsh矩阵的传输模式集的特性。通过为D2D广播通信使用上述传输模式解决了半双工限制，并且有助于减轻在接收侧用户设备处的带内泄漏。

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1示出了根据本发明的一个实施例的构建基于Walsh矩阵的传输模式集的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的进行设备到设备的广播通信的方法流程图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的传输模式集中的两个矩阵中的对应行之间的关系的示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的传输模式集中的两个矩阵中的任意行之间的关系的示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的传输模式示意图；

图7示出了根据本发明的另一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的传输模式示意图；

图8示出了根据本发明的又一个实施例的构建基于Walsh矩阵的传输模式集的示意图；

图9示出了根据本发明的又一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的传输模式示意图；以及

图10示出了根据本发明的一个实施例的用户设备的示意图。

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

首先，设备到设备广播通信的设计需要考虑下列因素：

第一，仍将使用LTE帧结构来保持与传统的蜂窝网通信的兼容性。

1.在LTE中资源分布在时间-频率层面。

2.在LTE中最小调度(资源分配)单元包括一个子帧内的两个时间上连续的资源块，其被称为物理资源块对。设备到设备广播通信的资源分配单元应该是物理资源块对的倍数。

对于D2D通信，要求能够尽可能远地向用户设备广播数据包。为了增加覆盖范围，对于广播VoIP的数据包窄带(2个或3个物理资源块)是适合的。对于较大的信道带宽(10MHz带宽下的50个物理资源块)，需要对多个用户设备进行频域复用广播传输来充分地使用可用的频谱资源。

第二，该设计应当有效地适合VoIP业务，这是D2D广播通信的最基本的业务类型。VoIP业务具有如下属性：

1.VoIP业务是周期性的。解码帧的长度为20ms，这意味着语音编码器每20ms产生语音数据包。谈话的平均间隔为2.5秒。

2.在包头压缩的情况下，每个谈话帧的语音负载是328比特。

3.VoIP业务的端对端的延迟的要求为200ms。扣除所需的处理时间，D2D广播通信(单向)的VoIP数据包可允许的传输延迟为大约160ms。

图1示出了根据本发明的一个实施例的构建基于Walsh矩阵的传输模式集的示意图。在图1中示例性地将Walsh矩阵的阶层N设置为8。

如图1所示，首先选择一个Walsh矩阵H₁，其具有阶层N。

其次，将Walsh矩阵H₁与-1相乘得出第一矩阵H₂。

最后，如图2所示，Walsh矩阵H₁与第一矩阵H₂中的除了第一行的所有其余行构成了传输模式集。

该传输模式集中的每行可以由用户设备使用。每行中的每个元素可以用来确定在一个子帧处该用户设备进行广播发送还是进行广播接收。例如对于+1元素，用户设备可以进行广播发送，而对于-1元素，该用户设备可以进行广播接收。由此，一行构成了对应一个传输模式。

图3示出了根据本发明的一个实施例的在用户设备处进行设备到设备的广播通信的方法流程图。

如图3所示，在步骤S11中，用户设备确定传输模式集。该传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中所述第一矩阵H₂等于所述Walsh矩阵H₁和-1的乘积。

在本发明的一个实施例中，用户设备和基站可以预先定义相应的传输模式集，并且将其预先配置在用户设备处。当用户设备需要进行广播通信时，将调用传输模式集。

替代地，基站可以确定传输模式集，并且将所确定的传输模式集通过第一指示信息发送给用户设备。接着，用户设备可以根据第一指示信息确定传输模式集。该第一指示信息例如可以在调度过程中进行发送。

仍参见图3，在步骤s12中，用户设备从传输模式集中确定一行。

这例如也可以通过如下方式实现：

例如，用户设备从基站接收第二指示信息，该第二指示信息指出相关的行。然后，用户设备根据第二指示信息从传输模式集中确定行。在此，由基站根据例如传输模式集中的使用情况为各个用户设备确定了相应的行，以便进行相应的广播。

替代地，用户设备自身也可以根据预定条件从传输模式集中确定行。这些预定条件包括传输模式集中的各行的当前使用情况；当前感兴趣的来自其他用户设备的广播；和/或当前信道的质量。例如当用户设备对另一个用户设备的广播特别感兴趣时，其可以选择相应适合的行来在对应的子帧处进行接收。反之，当用户设备对另一个用户设备的广播不感兴趣时，其可以选择相应适合的行来在对应的子帧处进行广播发送。

在步骤S13中，用户设备根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播。如上所述，该传输模式为依次基于所确定的行中的每一个元素进行以下操作：-当该元素为第一值(例如+1)时，进行广播发送；-当该元素为第二值(例如-1)时，进行广播接收。

图4示出了根据本发明的一个实施例的传输模式集中的两个矩阵中的对应行之间的关系的示意图。图5示出了根据本发明的一个实施例的传输模式集中的两个矩阵中的任意行之间的关系的示意图。

下文将参照图4至图5至对传输模式集的属性进行相关说明，以H(i，：)表示矩阵H中的第i行。

1.对于Walsh矩阵H₁与第一矩阵H₂中的除了第一行的任意行，即H₁(i，：)和H₂(i，：)，i≠1，一半的元素为+1，而另一半的元素为-1。

2.对于Walsh矩阵H₁与第一矩阵H₂中的除了第一行的任意两个相对应的行(例如图4中的示出的两个第三行)，也即H₁(i，：)和H₂(i，：)，i≠1，具有N/2对{+1，-1}和N/2对{-1，+1}。在此，由于图4中选取的Walsh矩阵的阶层为8，因此存在4对{+1，-1}和4对{-1，+1}。

3.对于Walsh矩阵H₁与第一矩阵H₂中的除了第一行的任意两行，也即H_m(i，：)和H_n(j，：)with i≠j≠1，也即这两行可以来自相同的矩阵，也可以来自不同的矩阵。在图5中示例性地选取了4种情况：Walsh矩阵H1中的第三行与第六行、第一矩阵H2中的第三行与第六行、Walsh矩阵H1中的第三行与第一矩阵H2中的第六行、以及Walsh矩阵H1中的第六行与第一矩阵H2中的第三行。通过观察图5可以清楚地得出，在此情况下具有N/4对{+1，-1}和N/4对{-1，+1}。在此，由于图5中的选取的Walsh矩阵的阶层为8，因此存在2对{+1，-1}和2对{-1，+1}。

为了改善链路层面的性能，需要VoIP数据包的重传，并且需要在时域上展开。可以预先将VoIP数据包的可能进行传输的子帧的数量设置为N。也可以预先设置连续的进行传输的子帧之间的差，其可以相同(Np_1＝Np_2＝...＝Np_(N-1))或者不同。基于Walsh矩阵H₁与第一矩阵H₂中的除第一行的某行中的元素，用户设备可以确定在各个传输子帧是进行广播发送还是广播接收。

图6示出了根据本发明的一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的传输模式示意图。在此假定用户设备1基于Walsh矩阵H₁中的第三行进行广播传输，而用户设备2基于第一矩阵H₂中的第六行进行广播传输。基于如上所述的两个矩阵的性质，该广播传输具有如下特性：

1.每个用户设备将广播VoIP数据包N/2次。

2.对于使用不同的行，也即不同的传输模式的两个用户设备，用户设备1能够至少N/4次地接收到来自用户设备2的广播，反之亦然。这就解决了半双工问题。

在此，如果传输模式是基于不同的矩阵中的除了第一行之外的相对应的行，也即H₁(i，：)和H₂(i，：)，其中i≠1，则用户设备1能够N/2次地接收到来自用户设备2的广播，反之亦然。

在此，如果传输模式是基于两个矩阵中的除了第一行的任意两行，也即H_m(i，：)和H_n(j，：)，其中i≠j≠1，则用户设备1能够N/4次地接收到来自用户设备2的广播，反之亦然。

在此，可用的传输模式的数量为(N-1)*2个。

图7示出了根据本发明的另一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的传输模式示意图。如果传输模式基于矩阵H₁和H₂中的两个对应的行，则所有可能传输的子帧都能够被利用。在图7的示例中，用户设备1使用矩阵H₁中的第三行，用户设备2使用矩阵H₂中的第三行。用户设备3使用矩阵H₁中的第六行，用户设备4使用矩阵H₂中的第六行。

通过使用传输模式集，VoIP数据包的多次传输能够分散在时域，这将减轻接收用户设备侧的带内泄漏。一旦选择了传输模式集中的相应的行，对应的传输模式也将固定。固定的传输模式将便利用户设备侧的数据包的接收。同时，当在数据传输之前在调度过程中已经确定传输模式信息时，将减少信令的开销。

对于较小的信道带宽，例如3MHz(15个资源块)和5MHz(25个资源块)，可以不必使用上述传输模式集中的每行。对于这种情况，可以进一步地缩小传输模式集以提供额外的优点。

图8示出了根据本发明的又一个实施例的构建基于Walsh矩阵的传输模式集的示意图。在此，将选择Walsh矩阵H₁中与第一矩阵H₂中的偶数行作为传输模式集。这将提供下述优点：

1.这将使得VoIP数据包的传输分布地更加均匀，从而获得时间分集。

2.实现了非连续接收，连续传输之间的间隔(以子帧为单位)需要被设置得足够大以保证对于每个VoIP数据包具有充足的解码时间。这种机制减小了VoIP数据包的整体传输延迟。

图9示出了根据本发明的又一个实施例的基于Walsh矩阵的传输模式集的传输模式示意图。在此，用户设备1使用Walsh矩阵H₁中的第二行，用户设备2使用第一矩阵H₁中的第四行。在此，Np_1，Np_3，...，Np_(N-1)能够被设置为1，这意味着两个连续的可能进行传输的子帧之间没有间隔。

图10示出了根据本发明的一个实施例的用户设备的示意图。如图10所示，该用户设备包括确定传输模式集装置、行确定装置和广播装置。

确定传输模式集装置，用于确定传输模式集，传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中第一矩阵H₂等于Walsh矩阵H₁和-1的乘积。

优选地，确定传输模式集装置包括：第一接收装置，用于从基站接收第一指示信息，第一指示信息指示传输模式集；以及第一确定装置，用于根据第一指示信息确定传输模式集。

替代地，确定传输模式集装置包括：预先配置装置，用于将传输模式集预先配置在用户设备处。

行确定装置，用于从传输模式集中确定一行。

优选地，行确定装置包括：第二接收装置，用于从基站接收第二指示信息，第二指示信息指示行；以及第二确定装置，用于根据第二指示信息从传输模式集中确定行。

替代地，行确定装置包括：第三确定装置，用于根据预定条件从传输模式集中确定行。

广播装置，用于根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播，其中传输模式为：依次基于所确定的行中的每一个元素进行以下操作：-当该元素为第一值时，进行广播发送；-当该元素为第二值时，进行广播接收。

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，方法可以进行组合，以取得有益效果。

Claims (14)

1.一种在无线通信网络的用户设备处用于进行设备到设备广播通信的方法，该方法包括以下步骤：

-确定传输模式集，所述传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中所述第一矩阵H₂等于所述Walsh矩阵H₁和-1的乘积；

-从所述传输模式集中确定一行；以及

-根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播，其中所述传输模式为：依次基于所述所确定的行中的每一个元素进行以下操作：

-当该元素为第一值时，进行广播发送；

-当该元素为第二值时，进行广播接收。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤确定传输模式集包括：

所述传输模式集被预先配置在所述用户设备处。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤确定传输模式集包括：

从基站接收第一指示信息，所述第一指示信息指示所述传输模式集；以及

根据所述第一指示信息确定所述传输模式集。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤从所述传输模式集中确定一行包括：

从基站接收第二指示信息，所述第二指示信息指示所述行；以及

根据所述第二指示信息从所述传输模式集中确定所述行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤从所述传输模式集中确定一行包括：

根据预定条件从所述传输模式集中确定所述行。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预定条件包括以下中的至少一项：

i.所述传输模式集中的各行的当前使用情况；

ii.当前感兴趣的来自其他用户设备的广播；和/或

ii.当前信道的质量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输模式集包括所述Walsh矩阵H₁和所述第一矩阵H₂中的偶数行。

8.一种在无线通信网络中用于进行设备到设备广播通信的用户设备，所述用户设备包括：

-确定传输模式集装置，用于确定传输模式集，所述传输模式集包括Walsh矩阵H₁和第一矩阵H₂中除第一行以外的所有行，其中所述第一矩阵H₂等于所述Walsh矩阵H₁和-1的乘积；

-行确定装置，用于从所述传输模式集中确定一行；以及

-广播装置，用于根据所确定的行对应的传输模式进行设备到设备广播，其中所述传输模式为：依次基于所述所确定的行中的每一个元素进行以下操作：

-当该元素为第一值时，进行广播发送；

-当该元素为第二值时，进行广播接收。

9.根据权利要求8所述的用户设备，其中，所述确定传输模式集装置包括：

预先配置装置，用于将所述传输模式集预先配置在所述用户设备处。

10.根据权利要求8所述的用户设备，其中，所述确定传输模式集装置包括：

第一接收装置，用于从基站接收第一指示信息，所述第一指示信息指示所述传输模式集；以及

第一确定装置，用于根据所述第一指示信息确定所述传输模式集。

11.根据权利要求8所述的用户设备，其中，所述行确定装置包括：

第二接收装置，用于从基站接收第二指示信息，所述第二指示信息指示所述行；以及

第二确定装置，用于根据所述第二指示信息从所述传输模式集中确定所述行。

12.根据权利要求8所述的用户设备，其中，所述行确定装置包括：

第三确定装置，用于根据预定条件从所述传输模式集中确定所述行。

13.根据权利要求12所述的用户设备，其中所述预定条件包括以下中的至少一项：

i.所述传输模式集中的各行的当前使用情况；

ii.当前感兴趣的来自其他用户设备的广播；和/或

ii.当前信道的质量。

14.根据权利要求8所述的用户设备，其中，所述传输模式集包括所述Walsh矩阵H₁和所述第一矩阵H₂中的偶数行。