CN105766039B - 在设备到设备（d2d）通信中时频资源的管理方法和设备 - Google Patents

在设备到设备（d2d）通信中时频资源的管理方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式提供一种D2D通信方法，采用先感知后传输的机制，将每个子帧被分成一个感知域，包括一开始的少量OFDM符号，接着是一个D2D传输域，包括后面部分的OFDM符号。D2D感知域被D2D用户设备用来感知附近是否存在蜂窝上行传输，而D2D传输域被用作D2D传输。通过先感知后传输的机制，可以有效的避免D2D设备和蜂窝通信设备间的干扰，提高频谱重用率；且无需做很多的测量工作，减少信令开销，提高系统效率。本发明还包括可以被配置来完成所述方法的装置。

Description

在设备到设备(D2D)通信中时频资源的管理方法和设备
技术领域
本发明的示例性和非限制性实施例一般性的涉及无线通信，更具体地涉及在设备到设备(D2D)通信中感知和通信的方法和设备。
背景技术
受消费者需求的驱动，现代通信时代已经带来无线网络技术的巨大扩张。这种无线和移动网络技术的扩张满足了相应的消费者需求，同时为信息传递提供了更大的灵活性和即时性，并为用户提供便利。
当前和未来的网络技术继续推动信息传递的简便和用户的便利。为了提供更简便快捷的信息传递以及便利性，电信工业服务提供者正对现存网络进行改进。网络和通信技术的一个正进行的发展领域是设备到设备(D2D)通信技术的部署，例如第三代合作伙伴项目(3GPP) 目前正在进行D2D相关的标准化工作。
设备间通信技术可以使用主蜂窝系统的无线电资源，但是允许两台计算设备，诸如移动终端(也被称为用户设备UE)，直接彼此通信而无需使他们的通信经由蜂窝网络的组件。这会带来诸多益处。例如进行D2D通信的移动终端间的直接通信链路比起经由蜂窝系统组件的非直接通信可以减少终端间数据交换的端到端的延迟时间。此外，由于通信可以被从蜂窝网络转移至设备间通信链路，网络负载会降低。D2D通信的其他好处包括改进区域的覆盖性，改进服务网络资源的有效性，以及节省用户设备和网络接入点的传输功率。进一步地， D2D通信可以支持多种终端用户服务，诸如端到端应用，人对人的游戏应用，协作应用以及类似的可以被彼此距离接近的移动终端用户使用的应用。
为了使D2D通信方式和通信设备具有竞争力，性能和成本是D2D 通信系统设计中需要考虑的两大因素。成本方面，D2D系统的设计将尽可能地重用已有的无线通信系统技术从而减少额外的设计和实现成本。性能方面，例如由于D2D可以使用主蜂窝系统的无线电资源，因此将不得不总体考虑D2D的性能以及对主蜂窝系统的影响(图1)。干扰是影响性能的主要因素之一。在支持D2D的无线通信系统中，比如LTE无线通信系统中，干扰可以来自于以下方面：D2D通信与蜂窝通信使用同样的资源，从而导致D2D设备和蜂窝通信设备间的干扰，不同的D2D设备使用同样的资源因此导致D2D设备间的干扰 (图2)。
为了解决上述问题，现有的方案是：假设D2D通信和蜂窝网络之间的干扰信道的信道状态信息被测量并且被汇报给服务eNB，接着服务eNB对D2D链路和蜂窝链路进行联合调度。上述方案有两个主要的不足之处：1)有许多D2D链路和蜂窝链路的组合，这将导致需要做太多的测量工作，相应干扰信道的信道状态信息的信令开销也很大。2)对D2D链路和蜂窝链路进行联合调度，影响了目前蜂窝链路的现有的调度方案的使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施方式的目的之一在于支持D2D通信作为蜂窝网络的延伸，D2D通信采用先感知后传输的机制，将每个子帧被分成一个感知域，包括一开始的少量OFDM符号，接着是一个D2D 传输域，包括后面部分的OFDM符号。D2D感知域被D2D用户设备用来感知附近是否存在蜂窝上行传输，而D2D传输域被用作D2D传输。通过先感知后传输的机制，可以有效的避免D2D设备和蜂窝通信设备间的干扰，提高频谱重用率；且无需做很多的测量工作，减少信令开销，提高系统效率。
根据本发明的一个方面，提供一种用于在设备到设备(D2D)通信中时频资源管理方法，包括：
-把子帧的开始一部分OFDM符号设置为感知域，用于D2D设备感知蜂窝上行传输；
-把子帧的后面一部分OFDM符号设置为传输域，用于D2D设备的数据传输。
在本发明的一实施例中，所述感知域和传输域之间的至少一个 OFDM符号设置为空白域。
根据本发明的另一个方面，提供一种设备到设备(D2D)的通信方法，所述设备到设备(D2D)通信和蜂窝系统共存，包括：
设备到设备(D2D)链路的发送用户设备接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
设备到设备(D2D)链路的发送用户设备在感知域进行感知；
如果设备到设备(D2D)链路的发送用户设备在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，则设备到设备(D2D)链路的发送用户设备在D2D传输域进行数据传输。
在本发明的一实施例中，设备到设备(D2D)链路的接收用户设备接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在感知域进行感知；
当所述设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，则设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在D2D传输域进行数据接收。
在本发明的一实施例中，设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在感知域不进行感知；
设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在D2D传输域进行数据接收。
在本发明的一实施例中，设备到设备(D2D)链路的接收用户设备仅译码自己为接收对象的数据。
在本发明的一实施例中，所述消息还进一步包括进行D2D感知和数据传输的资源块信息。
在本发明的一实施例中，所述设备到设备(D2D)链路不会对蜂窝上行传输造成干扰。
在本发明的一实施例中，所述设备到设备(D2D)链路之间彼此不会造成相互干扰。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在设备到设备(D2D)通信中的D2D链路管理方法，所述设备到设备(D2D)通信和蜂窝通信网络共存，包括：
基站设备建立/帮助建立一个D2D链路集合M；
基站设备在D2D链路集合M中确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合N；并将D2D链路集合N中的 D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路；
基站设备给被选出进行D2D通信的D2D链路的用户设备发送消息，所述消息包括通知被选出进行D2D通信的设备到设备(D2D) 链路的用户设备在感知域进行D2D感知，如果可行，进一步在传输域进行D2D传输。
在本发明的一实施例中，基站设备在D2D链路集合N中确定彼此不会造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合P，并将D2D链路集合P中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路。
在本发明的一实施例中，基站设备根据接收到的来自用户设备的信号估计一个D2D链路的发送用户设备与其的距离，并且根据所述距离以及D2D链路的发送功率估计来自一个D2D链路的可能干扰。
在本发明的一实施例中，根据D2D用户设备之间的邻居关系，确定在空间上相互独立的D2D链路为相互间不会造成干扰的D2D链路。
根据本发明的另一方面，提供一种D2D设备，所述D2D设备用于D2D通信并共存于蜂窝系统，包括：
消息接收单元，被配置用于接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
感知单元，被配置用于在D2D感知域进行感知；
传输单元，被配置用于当感知单元没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍时在D2D传输域进行数据传输。
在本发明的一实施例中，所述消息还进一步包括进行D2D感知和数据传输的资源块信息。
根据本发明的另一方面，提供一种D2D设备，所述D2D设备用于D2D通信并共存于蜂窝系统，包括：
消息接收单元，被配置用于接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
数据接收单元，被配置为在D2D传输域进行数据接收。
在本发明的一实施例中，所述D2D设备还包括感知单元，被配置用于在D2D感知域进行感知；
数据接收单元，被配置为当所述感知单元在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的时在D2D传输域进行数据接收。
在本发明的一实施例中，所述D2D设备译码单元，被配置用于对数据接收单元收到的自己为接收对象的数据进行译码。
在本发明的一实施例中，所述消息还进一步包括进行D2D感知和数据传输的资源块信息。
根据本发明的另一方面，提供一种基站设备，工作在蜂窝系统并与D2D通信系统共存，包括：
D2D链路集合建立单元，被配置用于建立/帮助建立一个D2D链路集合M；
第一D2D链路分组单元，被配置用于在D2D链路集合M中确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合N；并将D2D链路集合N中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D 链路；
消息发送单元，被配置用于给被选出进行D2D通信的D2D链路的用户设备发送消息，所述消息包括通知被选出进行D2D通信的设备到设备(D2D)链路的用户设备在感知域进行D2D感知，如果可行，进一步在传输域进行D2D传输。
在本发明的一实施例中，所述基站设备进一步包括：
第二D2D链路分组单元，被配置用于在D2D链路集合N中确定彼此不会造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合P，并将D2D链路集合P中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路。
在本发明的一实施例中，所述第一D2D链路分组单元根据接收到的来自用户设备的信号估计一个D2D链路的发送用户设备与其的距离，并且根据所述距离以及D2D链路的发送功率估计来自一个D2D 链路的可能干扰。
在本发明的一实施例中，所述第二D2D链路分组单元，根据D2D 用户设备之间的邻居关系，确定在空间上相互独立的D2D链路为相互间不会造成干扰的D2D链路。
附图说明
通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：
图1示出设备对设备通信和蜂窝系统共存的例子；
图2示出设备对设备通信和蜂窝系统共存时的干扰示意图；
图3是子帧的时频资源以及资源块示意图；
图4是根据本发明实施例的配置子帧的感知域和传输域示意图；
图5是根据本发明的一些实施例示出设备对设备通信和蜂窝系统共存的示意图；
图6根据本发明的一些示例性实施例示出的用于在设备到设备 (D2D)通信图的eNB进行资源管理以及D2D用户设备实现D2D通信的示意流程图；
图7是根据本发明的一些实施例示出设备对设备通信和蜂窝系统共存的示意图；
图8是根据本发明的一些实施例示出设备对设备通信链路间相互干扰的示意图；
图9是根据本发明的实施例示出D2D通信链路的用户设备之间的邻居关系的示意图；
图10是根据本发明的实施例示出D2D通信链路的用户设备之间的邻居关系的示意图；
图11是根据本发明的一些实施例示出设备对设备通信和蜂窝系统共存时示意图；
图12是根据本发明的一些实施例示出资源配置示意图；
图13是根据本发明的一些实施例示出设备对设备通信和蜂窝系统共存时干扰示意图；
图14是根据本发明的一些实施例示出资源配置示意图；
图15是根据本发明的一些实施例示出资源配置示意图；
图16是根据本发明的一些实施例示出用来实现设备对设备(D2D) 通信的资源管理的一个示例性基站设备结构框图；
图17是根据本发明的一些实施例示出用来实现设备对设备(D2D) 通信的一个示例性D2D发送用户设备结构框图；
图18是根据本发明的一些实施例示出用来实现设备对设备(D2D) 通信的一个示例性D2D接收用户设备结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步的说明。
在本发明的实施例中，示范性的采用LTE/LTE-A作为与D2D系统共存的蜂窝系统。
本发明中，考虑以下场景：D2D通信和蜂窝通信共存于蜂窝上行信道(图1)。把D2D链路作为一个从属通信链路，尝试重用蜂窝上行频带以提高整个蜂窝系统的频谱效率；蜂窝网络和D2D通信共存带来了蜂窝网络和D2D通信之间的相互干扰(图2)。在LTE/LTE-A系统，基本的调度操作是动态调度，在每一个子帧(1ms)，一个eNB为被选择的用户设备集合调度蜂窝链路的数据传输。分配给宏用户设备的基本的时频资源单元是一个资源块(RB)对，包含在一个子帧内的两个时间连续的资源块；一个宏用户设备的上行传输可以被分配多个RB对。如图3示例性的说明子帧和资源块，一个子帧(1ms)包括时域14个OFDM 符号，频域上多少子载波取决于系统带宽，例如10MHz带宽，频域上50 资源块宽，则每个资源块在频域上有12个连续子载波(总共12x50个子载波)。图3中，一个资源块包括7个OFDM符号，频域12个连续子载波.黑色粗实线围着的斜线区域是一个资源块。
为了避免来自在蜂窝上行链路的宏用户设备的干扰影响到D2D用户设备，本发明为D2D通信提出了一个感知/传输机制。图4给出了配置子帧的感知域和传输域示意图。每个子帧被分成一个感知域，包括一开始的少量OFDM符号，接着是一个D2D传输域，包括最后的OFDM 符号，即一个感知域和一个传输域对应。其中感知域和传输域之间的至少一个OFDM符号可以留白，作为备用，如作为可能的传输机/接收机开关之用。感知域被D2D用户设备用来感知附近是否存在蜂窝上行传输，而D2D传输域被用作D2D传输。
在一个子帧(如1ms子帧)内，D2D用户设备在子帧开始部分感知上行链路的信道，如果没有检测到蜂窝信号，或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，D2D用户设备在该子帧剩余部分即D2D传输域进行D2D传输。即使在感知之后，可能还会发生D2D传输之间的碰撞，这将降低频谱效率，并且提高用户设备的功率消耗。这个问题可以通过服务eNB对D2D链路执行调度来缓和，如对某些时频资源，服务eNB 仅要求那些相互将没有干扰(或者干扰可容忍)的D2D链路执行感知并进一步进行D2D传输。干扰检测、干扰是否可容忍的判断等技术是通信领域的常规技术，本发明的应用不受此等技术的限制。
LTE在蜂窝上行采用SC-FDMA(单载波-频分复用接入)，在同一个子帧的频域，不同的成对资源块集合被分配给不同的宏用户设备。在本发明提出的方案中，在哪些资源块进行感知，eNB根据实际情况决定并通知被选择的D2D用户设备。一个eNB能够要求一组被选择的D2D用户设备(至少包括一个D2D用户设备)来感知被分配给单个宏用户设备的时频资源，也能够要求一组被选择的D2D用户设备同时来感知被分配给多个宏用户设备的时频资源，甚至感知整个系统频带(如5MHZ，20MHZ 等)。如果在某个频段上(以资源块对为单位)，D2D用户设备在它的周围(空间上)没有发现其它传输如蜂窝上行传输(此情况下无干扰)，即在D2D用户设备周围的空间范围内该时频资源空闲，所以该频段/资源块可用于D2D传输。接着D2D链路选择空间上空闲的成对资源块(D2D传输域)进行D2D传输。
下面结合附图详细描述本方案的三个具体实施例。
在第一个实施例中，考虑来自宏用户设备的蜂窝上行传输和在D2D 链路1～5的D2D传输共存，如图5所示。
图6是eNB进行资源管理以及D2D用户设备实现D2D传输的具体流程图。下面结合图5和图6描述本发明的第一个实施例。
步骤S601：一个eNB为D2D传输建立或者帮助建立一个D2D链路集合M(D2D链路1～5)；
步骤S602：eNB选择进行D2D通信的D2D链路。
在本实施例中，eNB(eNB作为蜂窝上行链路的接收机)确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路组成D2D链路集合N，并将D2D 链路集合N中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路。
eNB能够根据接收到的来自用户设备的信号估计一个D2D链路的发送用户设备的距离。为了使D2D链路造成的可能干扰可控，eNB可以限制D2D链路的最大传输功率，或者直接分配D2D链路的传输功率。通过D2D用户设备到eNB的距离和D2D用户设备发射机的传输功率，eNB可以估算出D2D传输的可能干扰。例如，在图7，D2D链路1～4 被确定为不会对蜂窝上行链路造成干扰，而来自D2D链路5的可能干扰对eNB是不可接受的。
eNB作为蜂窝系统的基站设备，在下一个步骤之前，为蜂窝上行通信执行调度，分配一些时频资源(RBs)给宏用户设备A作上行传输用；
步骤S603：eNB给选定的D2D链路1～4的D2D用户设备发消息，通知D2D链路1～4的用户设备，在分配给宏用户设备A的RBs上执行感知，并且如果可行，进一步进行D2D数据传输。
步骤S604：D2D链路1～4的D2D发送用户设备和接收用户设备分别接收来自eNB的消息。
步骤S605：在感知域，D2D链路1～4的发送用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上进行感知。如图7所示，D2D链路1的发送用户设备检测到一个蜂窝链路的上行传输的存在或有不可容忍干扰，因为 D2D链路1接近宏用户设备A。D2D链路2，3，4的发送用户设备没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的。同理，D2D链路1～4的接收用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上进行感知。如图7所示，D2D链路1的接收用户设备检测到一个蜂窝链路的上行传输的存在，因为D2D链路1接近宏用户设备A。D2D链路2， 3，4的接收用户设备没有检测到蜂窝上行传输的存在或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的。
步骤S606：在D2D传输域，D2D链路2，3，4执行D2D数据传输， D2D链路2，3，4的发送用户设备进行数据传输，如图8所示。
步骤S607：由于在步骤S605，D2D链路2，3，4的接收用户设备没有检测到蜂窝上行传输的存在或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，因此D2D链路2，3，4的接收用户设备在传输域进行数据接收。
步骤S608：D2D链路2，3，4的接收用户设备对接收到的数据进行译码。
如图8所示，由于D2D链路2周边没有D2D传输，D2D传输在 D2D链路2是成功的，而由于D2D链路3和D2D链路4互相干扰，在 D2D链路3和D2D链路4上的D2D传输则失败了。
在本发明中，我们假定D2D通信仅为短距离链路建立，长距离D2D 通信则由两跳蜂窝通信来支持更有效，因为低海拔(因为用户设备的天线高度低，通常为1.5米左右)D2D信道在长距离后比在用户设备和通常塔顶的eNB之间的信道衰减更快。此外，长距离D2D通信可能会造成现有蜂窝拓扑的干扰不可控。因此，由于短距离链路的D2D通信，一个D2D链路的发送用户设备和接收用户设备测得来自蜂窝上行传输的干扰处于相似的程度。发送用户设备仅当在感知域检测不到任何蜂窝上行传输的存在时才在D2D传输域发送信号。同时，接收用户设备仅当未检测到任何蜂窝上行链路传输时才在D2D传输域接收信号。一个可替换方案是：D2D链路的接收用户设备在感知域不感知蜂窝上行信道，而在 D2D传输域它总是试图接收信号，接收用户设备仅译码自己为接收对象的数据。这样可以减少感知开销，相对应的缺点是接收D2D用户设备的功耗增加了。
如在该第一个实施例的所示，D2D链路3和链路4由于相互之间的干扰造成D2D通信失败，D2D链路之间的碰撞也会降低频谱效率，增加D2D用户设备的功耗。这个问题可通过服务eNB执行D2D链路调度来得到缓解。如在某些时频资源，eNB只要求那些不会彼此干扰的D2D 链路来执行感知并进一步进行D2D传输。具体方案在如下的第二个实施例中，并同样结合图6的步骤进行详细描述。
步骤S601：一个eNB为D2D传输建立或者帮助建立一个D2D链路集合M(如图5的D2D链路1～5)；
步骤S602：eNB选择进行D2D通信的D2D链路。
在本实施例中，eNB(eNB作为蜂窝上行链路的接收机)先确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路组成D2D链路集合N，如图5 中，链路1～4被确定为将不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路，相反，来自D2D链路5的可能干扰对eNB是不可接受的，该过程的具体方法和第一实施例相同。eNB进一步的将所有的D2D链路分成多个组，那些彼此不会造成干扰的D2D链路为一个组。分组可基于在eNB端的有效信息，如D2D链路的用户设备之间的邻居关系。如图9所示，D2D 链路1，2，4在空间上独立，不会造成相互干扰，他们很适合放在同一个组内共存。因此，eNB将既不会对蜂窝上行链路造成干扰又不会相互干扰的D2D链路1，2，4组成集合P，并作为被选出进行D2D通信的 D2D链路。
与第一实施例类似，eNB作为蜂窝系统的基站设备，在下一个步骤之前，为蜂窝上行通信执行调度，分配一些时频资源(RBs)给宏用户设备A作上行传输用；
步骤S603：eNB给选定的D2D链路1，2，4的D2D用户设备发消息，通知D2D链路1，2，4的用户设备(如图9所示)，在分配给宏用户设备A的资源块上执行感知，并且如果可行，进一步进行D2D数据传输。
步骤S604：D2D链路1，2，4的D2D发送用户设备和接收用户设备分别接收来自eNB的消息。
步骤S605：在感知域，D2D链路1，2，4的发送用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上进行感知。如图10所示，D2D链路1的发送用户设备检测到一个蜂窝链路的上行传输的存在，因为D2D链路1 接近宏用户设备A。D2D链路2，4的发送用户设备没有检测到蜂窝上行传输的存在或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的。同理，D2D 链路1，2，4的接收用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上进行感知。如图10所示，D2D链路1的接收用户设备检测到一个蜂窝链路的上行传输的存在或其干扰不可容忍，因为D2D链路1接近宏用户设备A。D2D链路2，4的接收用户设备没有检测到蜂窝上行传输的存在或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的。
步骤S606：在D2D传输域，D2D链路2，4执行D2D数据传输， D2D链路2，4的发送用户设备进行数据传输。
步骤S607：由于在步骤S605，D2D链路2，4的接收用户设备没有检测到蜂窝上行传输的存在或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，因此D2D链路2，4的接收用户设备在传输域进行数据接收。而D2D 链路1的接收用户设备检测到一个蜂窝链路的上行传输的存在或其干扰不可容忍，它在接收域不进行数据接收。
步骤S608：D2D链路2，4的接收用户设备对接收到的数据进行译码。
如图10所示，由于D2D链路2，4周边没有D2D传输，在D2D链路2和4的D2D传输都是成功的。
同样，上述第二实施例具体描述中，发送用户设备仅当在感知域检测不到任何蜂窝上行传输的存在时才在D2D传输域发送信号。同时，接收用户设备仅当未检测到任何蜂窝上行链路传输时才在D2D传输域接收信号。与第一实施例类似，一个可替换方案是：D2D链路的接收用户设备在感知域不感知蜂窝上行信道，而在D2D传输域它总是试图接收信号，接收用户设备仅译码自己为接收对象的数据。这样可以减少感知开销，相对应的缺点是接收D2D用户设备的功耗增加了。
在上述第一和第二实施例中，为了描述的清楚性，选定的一组D2D 链路是在限定的时频资源上(被分配给单个的宏用户设备的资源块)进行感知。实际系统中，该限定并不是必须的。因为如实际LTE在蜂窝上行应用SC-FDMA(单载波-频分复用接入)，其中在频域，在相同子帧成对资源块的不同集合被分配给不同的宏用户设备。那么，本发明在实际应用中，一个eNB可以请求一组的被选择的D2D用户设备来感知被同时分配给多个的宏用户设备的资源块，甚至整个系统带宽(5MHZ， 20MHZ等)。如果D2D用户设备在它的周围(空间上)没有发现其它传输，那么D2D用户设备可以进行D2D传输；接着D2D链路可以选择在其用户设备周围的空间范围内空闲的成对资源块用于D2D传输。这样的方案在下面第三实施例中具体描述。同样，该实施例结合图6的流程图以及其他示例图进行说明。
步骤S601：一个eNB为D2D通信建立或者帮助建立一个D2D链路集合M(如图11所示的D2D链路1～3)。
步骤S602：eNB选择进行D2D通信的D2D链路。
与第二实施例类似，eNB确定那些将不会对蜂窝上行链路(eNB) 造成干扰的D2D链路。如，图11中，链路1～3被确定为将不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路。
eNB将所有的D2D链路分成多个组。那些彼此不会造成干扰的D2D 链路为一个组。分组可基于在eNB端的有效信息，如D2D链路的用户设备之间的邻居关系。如图11所示，D2D链路1，2，3在空间上独立，不会造成相互干扰，他们很适合放在同一个组内共存。
与第一、第二实施例类似，eNB作为蜂窝系统的基站设备，在下一个步骤之前，为蜂窝上行通信执行调度。在此实施例中，示例性的选择2个宏用户设备进行时频资源分配用以说明多个宏用户设备同时存在的情况。如图12所示，eNB分配时频资源A给宏用户设备A，时频资源 B给宏用户设备B，时频资源A和时频资源B在频域正交。
步骤S603：eNB给选定的D2D链路1，2，3的D2D用户设备发消息，通知D2D链路1，2，3的用户设备(如图13所示)，用户设备在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上执行感知，并且如果可行，进一步进行D2D数据传输。
步骤S604：D2D链路1，2，3的D2D发送用户设备和接收用户设备分别接收来自eNB的消息。
步骤S605：在感知域，D2D链路1，2，3的发送用户设备在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上感知信道。如图13所示， D2D链路1的发送用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上检测到来自宏用户设备A的上行链路传输的存在或其干扰可容忍，因为D2D链路1接近宏用户设备A；而D2D链路1的发送用户设备在分配给宏用户设备B的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或其干扰可容忍。D2D链路2，3的发送用户设备在分配给宏用户设备B的资源块上检测到来自宏用户设备B的上行链路传输的存在或其干扰不可容忍；而D2D链路2，3的发送用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或或干扰可容忍。同理， D2D链路1的接收用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上检测到来自宏用户设备A的上行链路传输的存在或其干扰可容忍，因为D2D链路1接近宏用户设备A；而D2D链路1的接收用户设备在分配给宏用户设备B的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或其干扰不可容忍。D2D链路2，3的接收用户设备在分配给宏用户设备B的资源块上检测到来自宏用户设备B的上行链路传输的存在或或其干扰不可容忍；而D2D链路2，3的接收用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或其干扰可容忍。
步骤S606：在D2D传输域，D2D链路1在分配给宏用户设备B的资源块上进行D2D数据传输(如图14所示)，D2D链路1的发送用户设备在分配给宏用户设备B的资源块上进行D2D数据传输；D2D链路2和3在分配给宏用户设备A的资源块上进行D2D数据传输(如图15 所示)，D2D链路2和3的发送用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上进行D2D数据传输。
步骤S607：在D2D传输域，D2D链路1在分配给宏用户设备B的资源块上进行D2D数据传输(如图14所示)，D2D链路1的接收用户设备在分配给宏用户设备B的资源块上进行D2D数据接收；D2D链路 2和3在分配给宏用户设备A的资源块上进行D2D数据传输(如图15 所示)，D2D链路2和3的接收用户设备在分配给宏用户设备A的资源块上进行D2D数据接收。
步骤S608：D2D链路1，2，3的接收用户设备对接收到的数据进行译码。
在本实施例中，D2D链路1，2，3在空间上独立，不会造成相互干扰，因此他们的D2D传输都是成功的。
与第一、二实施例类似，同样，上述第三实施例具体描述中，在一资源块上，发送用户设备仅在感知域检测不到任何蜂窝上行传输存在时才在D2D传输域发送信号。同时，接收用户设备仅当未检测到任何蜂窝上行链路传输时才在D2D传输域接收信号。与第一、二实施例类似，一个可替换方案是：D2D链路的接收用户设备在感知域不感知蜂窝上行信道，而在D2D传输域它总是试图接收信号，接收用户设备仅译码自己为接收对象的数据。这样可以减少感知开销，相对应的缺点是接收D2D用户设备的功耗增加了。
图16示出根据一些示例性实施例用来实现设备对设备(D2D)通信的资源管理的一个示例性基站设备1600的框图。将会理解，基站设备 1600以及其它附图中的图示分别提供一个实施例的例子，不应该以任何方式将其解释为缩小本公开的范围和实质。在这方面，虽然图1600示出一个用来实现设备对设备通信的资源管理的基站设备的例子，许多其他配置也可以被用于实现本发明的实施例。
如图16所示，基站设备1600可以包含一个为D2D通信建立或者帮助建立一个D2D链路集合的D2D链路集合建立单元1601；一个第一D2D链路分组单元1602，一个消息发送单元1604。
D2D链路集合建立单元1601，被配置用于建立/帮助建立一个 D2D链路集合M；第一D2D链路分组单元1602，被配置用于在D2D 链路集合M中确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路，组成 D2D链路集合N；并将D2D链路集合N中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路；如本发明第三实施例中，图11所示的D2D 链路1～3。
根据一些实施例，第一D2D链路分组单元1601根据接收到的来自D2D用户设备的信号估计一个D2D链路的发送用户设备与其的距离，并且根据所述距离以及D2D链路的发送功率估计来自一个D2D 链路的可能干扰。为了使D2D链路造成的可能干扰可控，eNB可以限制D2D链路的最大传输功率，或者直接分配D2D链路的传输功率。通过D2D用户设备到eNB的距离和D2D用户设备发射机的传输功率， eNB可以估算出D2D传输的可能干扰。
消息发送单元1604，被配置用于给被选出进行D2D通信的D2D链路的用户设备发送消息，所述消息包括通知被选出进行D2D通信的设备到设备(D2D)链路的用户设备在感知域进行D2D感知，如果可行，进一步在传输域进行D2D传输。
根据一些实施例，消息发送单元1604可以发送需要感知的资源块信息，消息中可以指定特定D2D链路在特定的资源块进行感知以及可能的D2D传输。这样，一个eNB可以请求一组的被选择的D2D 用户设备来感知被同时分配给多个的宏用户设备的资源块，甚至整个系统带宽(5MHZ，20MHZ等)。如本发明第三实施例中，消息中要求D2D 用户设备在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上执行感知，并且如果可行，进一步进行D2D数据传输。
根据一些实施例，基站设备1600可以进一步包含一个第二链路分组单元1603。第二D2D链路分组单元1603，被配置用于在D2D链路集合N中确定彼此不会造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合P，并将D2D链路集合P中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D 链路。
根据本发明的一些实施例，第二D2D链路分组单元1603，根据 D2D用户设备之间的邻居关系，确定在空间上相互独立的D2D链路为相互间不会造成干扰的D2D链路。如本发明第二实施例，图9所示， D2D链路1，2，4在空间上独立，不会造成相互干扰，他们很适合放在同一个组内共存。因此，eNB将既不会对蜂窝上行链路造成干扰又不会相互干扰的D2D链路1，2，4组成集合P，并作为被选出进行D2D通信的D2D链路。
本发明的基站设备，同时也工作在蜂窝网络中，其在蜂窝网络中的具体结构、功能等不在本发明的讨论之内，在此不赘述。
图17是根据本发明的一些实施例示出用来实现设备对设备(D2D) 通信的一个示例性D2D发送用户设备结构框图。
根据本发明，D2D发送用户设备1700可以包括一个消息接收单元1701，感知单元1702和传输单元1703。
消息接收单元1701被配置用于接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
根据本发明的一些实施例，来自基站的消息中可以指定D2D用户设备进行感知的具体资源块，如被分配给单个宏用户设备的时频资源，或者被分配给多个宏用户设备的时频资源，甚至感知整个系统频带(如 5MHZ，20MHZ等)。如本发明第三实施例中，消息中要求D2D用户设备在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上执行感知，并且如果可行，进一步进行D2D数据传输。
感知单元1702，被配置用于在D2D感知域进行感知；根椐来自基站的消息，感知单元可以在被分配给单个宏用户设备的时频资源上感知，也可以在被分配给多个宏用户设备的时频资源上进行感知，甚至在整个系统频带(如5MHZ，20MHZ等)上进行感知。如根据本发明第三实施例，根据来自基站的消息，感知单元1702被配置在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上执行感知。如图13所示，D2D链路1的发送用户设备的感知单元1702在分配给宏用户设备A的资源块上检测到来自宏用户设备A的上行链路传输的存在或其干扰可容忍，因为D2D链路1接近宏用户设备A；而D2D链路1的发送用户设备的感知单元1702在分配给宏用户设备B的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或其干扰可容忍。D2D链路2，3的发送用户设备的感知单元1702在分配给宏用户设备B的资源块上检测到来自宏用户设备B的上行链路传输的存在或其干扰不可容忍；而D2D链路2，3的发送用户设备的感知单元1702在分配给宏用户设备A的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或或干扰可容忍。
传输单元1703，被配置用于当感知单元没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍时在对应的D2D传输域进行数据传输。如本发明第三实施例中，D2D链路1的发送用户设备的传输单元就在时频资源B的对应的D2D传输域进行D2D数据传输；而 D2D链路2，3的发送用户设备的传输单元在时频资源A的对应的D2D 传输域进行D2D数据传输。
图18是根据本发明的一些实施例示出用来实现设备对设备(D2D) 通信的一个示例性D2D接收用户设备结构框图。
根据本发明，D2D接收用户设备1800可以包括一个消息接收单元1801，一个数据接收单元1803和一个译码单元1804。
消息接收单元1801，被配置用于接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输。根据本发明的一些实施例，来自基站的消息中可以指定D2D用户设备进行感知的具体资源块，如被分配给单个宏用户设备的时频资源，或者被分配给多个宏用户设备的时频资源，甚至感知整个系统频带(如 5MHZ，20MHZ等)。如根据本发明第三实施例，消息中要求D2D用户设备在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上执行感知，并且如果可行，进一步进行D2D数据传输。
根据本发明的一些实施例，数据接收单元1803被配置用于根据消息接收单元1801接收的消息，在对应的D2D传输域进行数据接收。并将接收到的数据送到译码单元1804，译码单元1804，被配置用于对数据接收单元1803收到的自己为接收对象的数据进行译码。D2D链路的接收用户设备被配置为在感知域不感知蜂窝上行信道，而在D2D 传输域数据接收单元1803总是试图接收信号，而译码单元仅译码自己为接收对象的数据。这样可以减少感知开销，相对应的缺点是接收D2D 用户设备的功耗增加了。
根据本发明的一些实施例，D2D接收用户设备1800还可以包括一个感知单元1802，被配置用于在D2D感知域进行感知；数据接收单元1803，被配置为当所述感知单元1802在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍时在对应的D2D传输域进行数据接收，并将接收到的数据送到译码单元1804。如根据本发明第三实施例，根据来自基站的消息，感知单元1802被配置在分配给宏用户设备A和宏用户设备B的资源块上执行感知。如图13所示， D2D链路1的接收用户设备的感知单元1802在分配给宏用户设备A的资源块上检测到来自宏用户设备A的上行链路传输的存在或其干扰可容忍，因为D2D链路1接近宏用户设备A；而D2D链路1的接收用户设备的感知单元1802在分配给宏用户设备B的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或其干扰不可容忍。D2D链路2，3的接收用户设备的感知单元1802在分配给宏用户设备B的资源块上检测到来自宏用户设备B的上行链路传输的存在或或其干扰不可容忍；而D2D 链路2，3的接收用户设备的感知单元1802在分配给宏用户设备A的资源块上未检测到来自任何蜂窝上行链路传输的存在或其干扰可容忍。如本发明第三实施例中，D2D链路1的接收用户设备的数据接收单元1803 就在时频资源B的对应的D2D传输域进行D2D数据接收并将接收到的数据送到译码单元1804；而D2D链路2，3的接收用户设备的数据接收单元1803在时频资源A的对应的D2D传输域进行D2D数据接收并将接收到的数据送到译码单元1804。
本发明提出了先感知后传输的机制，可以有效的避免D2D设备和蜂窝通信设备间的干扰，提高频谱重用率；且eNB仅在链路分组时，利用现有的测量以及参数选择D2D通信用户设备，现有的蜂窝通信调度方案无需更改，不会对现有的蜂窝系统造成影响；同时通过eNB端的调度和D2D链路用户设备的感知，分别在两端完成一些必要的测量和判断而无需集中做很多的测量工作，减少信令开销，提高系统效率。另外通过服务eNB对D2D链路执行调度，服务eNB仅要求那些相互将没有干扰(或者干扰可容忍)的D2D链路执行感知并进一步进行D2D传输，D2D链路尽量使用那些空间上空闲的时频资源，这样可以提高频谱重用增益。
得益于前面的描述以及相关附图中的启示，与本发明有关的领域的技术人员将可以想到本文所述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，可以理解本发明并不限于所公开的特定的实施例，并且修改和其它实施例也将被包含在所附的权利要求书的范围之内。此外，虽然前面的描述和相关附图在某些元素和/或功能的示例性组合的背景下描述示例性实施例，可以理解的是其他可选的实施例可以提供不同的元素和/或功能的组合，而不脱离所附的权利要求书的范围。在这方面，例如，可以预期不同于以上描述的元素和/或功能的组合也可以在所附的一些权力要求中被阐述。虽然本文使用了特定的术语，它们仅仅是一般的和描述性的使用，而并非为了限制的目的。

Claims (22)

1.一种用于在设备到设备(D2D)通信中的时频资源管理方法，包括：
-把子帧的开始一部分OFDM符号设置为感知域，用于D2D设备感知蜂窝上行传输；
-把子帧的后面一部分OFDM符号设置为传输域，用于当所述D2D设备在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的时，进行D2D设备的数据传输。
2.根据权利要求1的方法，将所述感知域和传输域之间的至少一个OFDM符号设置为空白域。
3.一种设备到设备(D2D)的通信方法，所述设备到设备(D2D)通信和蜂窝系统共存，包括：
设备到设备(D2D)链路的发送用户设备接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
设备到设备(D2D)链路的发送用户设备在感知域进行感知；如果设备到设备(D2D)链路的发送用户设备在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，则设备到设备(D2D)链路的发送用户设备在对应的D2D传输域进行数据传输。
4.根据权利要求3的方法，进一步包括：
设备到设备(D2D)链路的接收用户设备接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在感知域进行感知；当所述设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的，则设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在对应的D2D传输域进行数据接收。
5.根据权利要求3的方法，进一步包括：
设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在感知域不进行感知；设备到设备(D2D)链路的接收用户设备在对应的D2D传输域进行数据接收。
6.根据权利要求5的方法，进一步包括：
设备到设备(D2D)链路的接收用户设备仅译码自己为接收对象的数据。
7.根据权利要求3-6中任一项的方法，所述消息还进一步包括进行D2D感知和数据传输的资源块信息。
8.根据权利要求3的方法，所述设备到设备(D2D)链路不会对蜂窝上行传输造成干扰。
9.根据权利要求8的方法，所述设备到设备(D2D)链路之间彼此不会造成相互干扰。
10.一种用于在设备到设备(D2D)通信中的D2D链路管理方法，所述设备到设备(D2D)通信和蜂窝通信网络共存，包括：
基站设备建立/帮助建立一个D2D链路集合M；
基站设备在D2D链路集合M中确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合N；并将D2D链路集合N中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路；
基站设备给被选出进行D2D通信的D2D链路的用户设备发送消息，所述消息包括通知被选出进行D2D通信的设备到设备(D2D)链路的用户设备在感知域进行D2D感知，如果可行，进一步在传输域进行D2D传输。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括，基站设备在D2D链路集合N中确定彼此不会造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合P，并将D2D链路集合P中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路。
12.根据权利要求10的方法，基站设备根据接收到的来自用户设备的信号估计一个D2D链路的发送用户设备与其的距离，并且根据所述距离以及D2D链路的发送功率估计来自一个D2D链路的可能干扰。
13.根据权利要求11所述的方法，根据D2D用户设备之间的邻居关系，确定在空间上相互独立的D2D链路为相互间不会造成干扰的D2D链路。
14.一种D2D设备，所述D2D设备用于D2D通信并共存于蜂窝系统，包括：
消息接收单元，被配置用于接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；感知单元，被配置用于在D2D感知域进行感知；
传输单元，被配置用于当感知单元没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍时在对应的D2D传输域进行数据传输。
15.根据权利要求14的设备，所述消息还进一步包括进行D2D感知和数据传输的资源块信息。
16.一种D2D设备，所述D2D设备用于D2D通信并共存于蜂窝系统，包括：
消息接收单元，被配置用于接收来自基站的消息，所述消息包括通知设备到设备(D2D)链路的用户设备进行D2D感知和传输；
感知单元，被配置用于在感知域进行感知；
数据接收单元，被配置为当所述感知单元在感知域没有检测到蜂窝上行传输或者来自蜂窝信号的干扰被确定是可容忍的时，在对应的D2D传输域进行数据接收。
17.根据权利要求16的设备，包括：
译码单元，被配置用于对数据接收单元收到的自己为接收对象的数据进行译码。
18.根据权利要求16的设备，所述消息还进一步包括进行D2D感知和数据传输的资源块信息。
19.一种基站设备，工作在蜂窝系统并与D2D通信系统共存，包括：
D2D链路集合建立单元，被配置用于建立/帮助建立一个D2D链路集合M；
第一D2D链路分组单元，被配置用于在D2D链路集合M中确定不会对蜂窝上行链路造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合N；并将D2D链路集合N中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路；
消息发送单元，被配置用于给被选出进行D2D通信的D2D链路的用户设备发送消息，所述消息包括通知被选出进行D2D通信的设备到设备(D2D)链路的用户设备在感知域进行D2D感知，如果可行，进一步在传输域进行D2D传输。
20.根据权利要求19的基站设备，进一步包括：
第二D2D链路分组单元，被配置用于在D2D链路集合N中确定彼此不会造成干扰的D2D链路，组成D2D链路集合P，并将D2D链路集合P中的D2D链路作为被选出进行D2D通信的D2D链路。
21.根据权利要求19的基站设备，所述第一D2D链路分组单元根据接收到的来自用户设备的信号估计一个D2D链路的发送用户设备与其的距离，并且根据所述距离以及D2D链路的发送功率估计来自一个D2D链路的可能干扰。
22.根据权利要求20所述的基站设备，所述第二D2D链路分组单元，根据D2D用户设备之间的邻居关系，确定在空间上相互独立的D2D链路为相互间不会造成干扰的D2D链路。
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