CN107105479B - 一种丢失覆盖场景中的d2d终端搜索服务小区搜索方法 - Google Patents

一种丢失覆盖场景中的d2d终端搜索服务小区搜索方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种丢失覆盖场景中的D2D终端搜索服务小区搜索方法，属于移动通信领域。将处于丢失基站覆盖的D2D终端定义为第二D2D终端，将处于基站覆盖的D2D终端定义为第一D2D终端。第二D2D终端将利用搜索到的第一D2D终端发送的SLSS信号，对第二D2D终端进行频率同步和时基初始调整，第二D2D终端在搜索到有信号强度的小区基站频点之后，可以直接在小区基站频点上进行到定时精同步和频率精同步过程，从而简化了搜索小区基站过程，减少了不必要的频段盲扫，同时也减少了不必要的干扰频点解读，提高了D2D终端搜索小区基站的速度。

Description

一种丢失覆盖场景中的D2D终端搜索服务小区搜索方法
技术领域
本发明属于移动通信领域，涉及一种丢失覆盖场景中的D2D终端搜索服务小区搜索方法
背景技术
下一代移动通信系统——高级国际移动通信(InternationalMobileTelecommunications-Advanced，IMT-Advanced)系统中以基站为中心的通信方式存在局限性，系统仍存在覆盖和容量等方面的问题。研究表明终端直通(Device-to-DeviceCommunication,D2D)技术在节省资源、减小干扰和提升传输效率等多方面有巨大优势。在IMT-Advanced演进中融合D2D技术，将显著改善网络结构、增强覆盖、提高系统容量。在D2D的使用场景中，由于D2D终端移动导致位置的不确定，不能保证D2D终端始终处于基站的无线覆盖范围。D2D终端存在三种形式的同步状态，第一种：D2D终端处于基站的无线覆盖范围，D2D终端能够正常接收和解析基站发送的主同步信号(简称：PSSS)和辅同步信号(简称：SSSS)，所以D2D中最初同步信息来自基站，包括了频率同步信息和时基同步信息。第二种：D2D终端处于丢失基站无线覆盖范围内，但是D2D终端可以搜索到其他处于基站无线覆盖范围内的D2D终端发送的直通链路同步信号(简称：SLSS)，那么该D2D终端将从SLSS信号中提取频率同步和时基同步信息。第三种：D2D终端没有搜索到任何基站的SS无线信号也没有搜索到任何来自其他D2D终端发送的SLSS同步信号，则D2D终端根据自己时基震荡频率和时基来发送SLSS直通链路同步信息。
根据IMT-Advanced在第三代合作伙伴计划(简称：3GPP)的要求，D2D终端同步优先级定义为：D2D终端优先搜索基站的同步信号SS，其次D2D终端搜索其他D2D终端发送的直通链路同步信号，最后才是D2D采用自己的随机生成同步信号。
所以在实际过程中，处于无基站覆盖的终端，则需要启动盲搜索，通常终端盲搜索过程需要进行扫频、定时粗同步、频率粗同步、定时精同步、频率精同步，然后进行SS同步信号解析，最后解读物理广播信道(简称：PBCH)。由于LTE系统采用10毫秒帧结构，处于盲同步的终端无法知道基站广播下行同步信号SS的具体出现的时基，所以只能在整个时间内进行定时搜索，这将耗费终端大量的时间，也给终端省电设计带来困难。特别是根据上述同步场景第二种情况，由于第二D2D终端处于丢失覆盖，所以将启动周期性的小区搜索过程，以便最快速度得到基站的服务，包括在基站上接收寻呼或是发起呼叫过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种丢失覆盖场景中的D2D终端搜索服务小区搜索方法，处于丢失基站覆盖的D2D终端定义为第二D2D终端。处于基站覆盖的D2D终端定义为第一D2D终端。第一D2D终端发送的直通链路同步信号(简称：SLSS)。那么第二D2D终端将利用搜索到的第一D2D终端发送的SLSS信号，对第二D2D终端的频率同步和时基初始调整，第二D2D终端在搜索到有信号强度的小区基站频点之后，可以直接在小区基站频点上进行定时精同步和频率精同步过程，从而简化了搜索小区基站过程。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种丢失覆盖场景中的D2D终端搜索服务小区搜索方法，包括以下步骤：
S1：将处于丢失基站覆盖的D2D终端定义为第二D2D终端，将能搜索到其它处于基站覆盖的D2D终端定义为第一D2D终端；第二D2D终端搜索第一D2D终端的同步信号SLSS并解析物理直通链路广播信道PSBCH上的系统消息内容；
S2：若第二D2D终端丢失小区基站，则开启周期盲搜定时器，在该定时器超时之后，第二D2D终端启动小区基站盲搜过程；
S3：第二D2D终端根据步骤S1中的PSBCH解析的系统信息内容，包括覆盖指示inCoverage成员，判断第一D2D终端是否处于小区基站同步范围；
若覆盖指示inCoverage为假，则第一D2D终端不处于小区基站覆盖范围，第二D2D终端启动盲搜小区基站过程；
若覆盖指示inCoverage为真，则第一D2D终端处于小区基站覆盖范围，第二D2D终端启动小区基站搜索方法；
所述小区基站搜索方法包括以下步骤：
S301：记录第一D2D终端发送的SLSS/PSBCH的时基，并从SLSS/PSBCH中获取频率同步信息；
S302：第二D2D终端根据接收到PSBCH系统消息中的时分双工复用TDD的信息成员tdd_ConfigSL确定第一D2D终端驻留网络为TDD还是频分双工复用FDD网络；
若该成员是TDD，则启动对TDD频点的扫频过程；若在扫频过程中发现存在TDD信号的频点，则第二D2D终端将根据步骤S301中获得SLSS的频率和定时同步信息，计算出小区基站下行主同步信号PSSS和辅同步信号SSSS的初始位置；
若该成员是FDD，则启动对FDD频点的扫频过程；若在扫频过程中发现存在FDD信号的频点，则第二D2D终端将根据步骤S301中获得SLSS的频率和定时同步信息，计算出小区基站下行主同步信号PSSS和辅同步信号SSSS的初始位置；
S303：第二D2D终端根据确定的主同步信号PSSS和辅同步信号SSSS信号时基，直接获取PSSS和SSSS信号，进行PSSS和SSSS信号的搜索；第二D2D终端继续完成小区基站搜索过程。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明使处于小区基站丢失覆盖的D2D终端进行小区基站搜索过程中，避免丢失覆盖的D2D终端对小区基站PSSS和SSSS时基进行盲检测，尽快让D2D终端找到小区基站发送PSSS和SSSS的时间位置信息。
(2)本发明使处于小区基站丢失覆盖的D2D终端，在不清楚附近存在的LTE小区是TDD模式还是FDD模式的情况下，避免随机选择对TDD频段或是FDD频段进行盲扫，减少了没有必要的频段盲扫，同时也减少了没有必要的干扰频点解读，提高了D2D终端搜索小区基站的速度。
(3)本发明由于充分利用了SLSS链路的同步信息，降低了D2D终端的搜索小区基站过程的复杂度，节省了D2D终端在小区基站搜索过程中的功耗支出，提高了终端功耗性能。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为第一D2D终端采用基站小区时基发送SLSS示意图；
图2为第二D2D终端使用SLSS确定小区基站时基方法示意图；
图3为第二D2D终端搜索小区基站流程图；
图4为LTE TDD模式下的PSSS和SSSS所处的时频位置示意图；
图5为LTE-FDD模式下的PSSS和SSSS所处的位置示意图；
图6为D2D系统中PC5接口上的SLSS位置示意图；
图7为第二D2D终端使用SLSS确定小区基站时基方法示意图；
图8为第二D2D终端进行小区基站下行同步搜索流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
第一：第一D2D终端指D2D终端处于基站无线覆盖范围，能够正常解析基站无线同步信息，使用解析到小区基站同步信息进行频率同步和时基同步，并且使用该同步信息进行直通链路同步信号的发送，如图1所示。
进一步描述，第一D2D终端发送SLSS信号10毫秒无线帧和第一终端D2D终端搜索来自基站的10毫秒无线帧对齐。
进一步描述，第一D2D终端发送SLSS信号的频率基准是第一D2D终端接收到来自基站的下行信号。
第二：第二D2D终端指D2D终端处于无基站覆盖或是不能正常解析基站信息，但是可以接收到来自第一D2D终端发送的直通链路同步信息SLSS确定基站发送的下行时基，如图2所示。
进一步描述，第二D2D终端接收到第一D2D终端发送的SLSS的时基，使用该时基确定小区基站时基。
进一步描述，第二D2D终端接收来第一D2D终端发送的SLSS确定的频率基准调整，同样适用于小区基站。
第三：第二D2D终端是否采用第一D2D终端发送的SLSS频率基准和定时基准，则需要检查第一D2D终端发送的直通链路中广播系统消息中覆盖指示(简称：inCoverage)成员内容，如果是真(简称：TRUE)，则参考第一D2D终端发送的SLSS同步信息，否则不采用。
本发明主要用于第二D2D终端对小区基站信号搜索过程，第二D2D终端具体操作流程如下：
步骤1：第二D2D终端开始的时候，处于无小区基站无线信号覆盖范围，即成为丢失覆盖状态，但是第二D2D终端可以搜索到来自其它D2D终端的同步信号SLSS。那么第二D2D终端将解析物理直通链路广播信道(简称：PSBCH)上的系统消息内容。如图3中步骤1，2步。
步骤2：如果第二D2D终端丢失小区基站，将开启周期盲搜定时器，在该定时器超时之后，第二D2D终端将启动小区基站盲搜过程。如图3中步骤3，4，5步。
步骤3：第二D2D终端根据第一步骤中的PSBCH解析的系统信息内容，其中inCoverage成员指明了第一D2D终端是否处于小区基站同步范围。如果覆盖指示inCoverage是真，那么表明第一D2D终端处于小区基站覆盖范围，并且采用基站频率以及时基发送SLSS信号，否则为假。如图3中6步。
步骤4：如果步骤3中的inCoverage为假，那么第二D2D终端将启动盲搜小区基站过程，即第二D2D终端不能使用SLSS链路上的同步信息进行小区基站搜索。如图3中6，7步。
步骤5：如果步骤3中的inCoverage为真，那么第二终端将启动本发明采用的小区基站搜索方法，首先记录第一D2D终端发送的SLSS/PSBCH的时基，以及从获取SLSS/PSBCH的频率同步信息。如图3中8步。
步骤6：第二D2D终端根据接收到PSBCH系统消息中的时分双工复用(简称：TDD)信息成员(记录为：tdd_ConfigSL)，如果该成员是TDD，则启动对TDD频点的扫频过程，如果是频分双工复用(简称：FDD)，则启动对FDD频点的扫频过程。如图3中9，10，11步。
步骤7：如果在tdd_ConfigSL指明是TDD模式，并且在扫频过程中发现存在TDD信号的频点，那么第二D2D终端将根据步骤5中获得SLSS的频率和定时同步信息，计算出小区基站下行同步信号的初始位置。如图3中12步。
步骤8：如果在tdd_ConfigSL指明是FDD模式，并且在扫频过程中发现存在FDD信号的频点，那么第二D2D终端将根据步骤5中获得SLSS的频率和定时同步信息，计算出小区基站下行同步信号的初始位置。如图3中13步。
步骤9：第二D2D终端根据确定的PSSS和SSSS信号时基，直接获取PSSS和SSSS信号，进行PSSS和SSSS信号的搜索。第二D2D终端继续采用通常方法完成小区基站搜索过程。如图3中14、15步。
为了更好，更加具体说明本发明在实际LTE-Advance终端设计中的使用，下面将介绍支持D2D功能的LTE-Advanced终端处于丢失覆盖之后的搜索小区基站的处理过程。
在LTE-Advance系统中，根据使用的无线频段的不同，可以分成了TDD模式和FDD模式，即对应3GPP中的LTE帧类型2和帧类型1，这两种模式都采用了10ms的帧结构，其中同步信号的特点是：
(1)LTE同步信号包含主同步信号(PSSS)和辅同步信号(SSSS)；
(2)LTE同步信号的周期为5ms；
(3)帧结构Type1和Type2同步信号的位置/相对位置不同，对于Type 1帧结构，PSSS在时隙#0(简称：slots#0)和时隙#10(简称：slots#10)的最后一个正交频分复用调制(简称：OFDM)符号上发送，SSSS在slots#0和#10的倒数第二个OFDM符号上发送，如图5所示；对于Type2帧结构，PSSS在子帧#1(简称：subframe#1)和子帧#6(简称：subframe#6)的第三个OFDM符号上发送，SSSS在slots#1和#11的最后一个OFDM符号上发送，如图4所示。备注在该实施中，给出图4和图5的帧结构为正常CP模式下的帧结构。
根据上面的分析，只要D2D终端获得小区基站传输10毫秒帧头时基，记为Tstart_eNB_sf，那么根据Tstart_eNB_sf时基，D2D终端就能够确定出小区基站发送信号中PSSS和SSSS的位置。
在D2D系统通信中，直通链路的帧结构是单向的，也采用了固定的帧结构模式，为了和LTE系统兼容，也采用了10毫秒长度帧结构，根据每个子帧中承载OFDM符号的循环前缀(简称：CP)的长度不同分成了扩展CP模式和正常CP模式。具体如图6所示。其中正常CP模块，每个子帧承载了14个OFDM符号，而扩展CP的子帧承载了12个OFDM符号。
根据图6所示，直通链路上数据传输的帧结构，无论采用的是正常CP模式还是扩展CP模式，接收到D2D直通链路信号的终端都可以根据SLSS中传输PSSS和SSSS信号计算出每个10毫秒帧中第一个子帧的开始位置，记为Tstart_D2D_sf。
上面重点介绍了小区基站发送同步信号和小区基站时基关系，以及直通链路中D2D终端发送同步信号和D2D发送信号时基关系。在D2D的使用过程中，为了D2D终端减少对小区基站的干扰，要求D2D终端发送的直通链路开始帧头和小区基站发送开始帧头处于同步状态，但是由于无线信号在空中传输需要一定的时间，所以小区基站的开始帧头时间和D2D终端发送信号开始帧头总存在一定的差异。具体如图7所示。
具体可以分成下面几个阶段进行描述:
阶段1：小区基站有自己固定的时基，每个无线帧长度是10ms，分成了10个子帧，每个子帧长度是1ms。其中每个无线帧中PSSS和SSSS信号位置是固定的，如图4和图5所示。在实际中，第一D2D终端收到小区基站发送信号的帧开始位置和小区基站时基发送帧开始位置存在一定差别，主要由于小区基站信号在空中传输时间延迟引起的，记为Δt1。如图7中的1标注。
阶段2：第一D2D终端发送信号的时候，要求第一D2D终端信号到达小区基站的时基重合，也就是第一D2D终端发送信号的时候，需要做一个时间提前量进行发送，使得第一D2D终端发送信号和小区基站接收上行子帧正好同步。即第一D2D终端需要提前2Δt1时间进行发送信号。如图7中的2标注。
阶段3：第二D2D终端接收第一D2D终端发送的直通SLSS同步信号，由于第一D2D终端和第二D2D终端之间存在一定的距离，所以第二D2D终端收到的第一D2D终端发送的直通SLSS同步信号也存在一定的延迟，记为Δt2。如图7中的3标注。
阶段4：第二D2D终端根据收到第一D2D终端发送的直通SLSS信号，确定了PSSS和SSSS信号的开始位置，根据图7原理，第二D2D终端可以计算出小区基站发送无线帧的开始位置，假定和实际小区基站发送信号时基偏差为Δt3。如图7中的4标注。
根据上面的分析可以看出，第二D2D终端估计的小区基站时基和实际小区基站时基差别仅仅只有Δt3时间。这个时间偏差主要由于无线信号在空中传输引起的，所以这个时间基本控制在1个OFDM符号范围内。在本发明之前的解决方案则至少需要在10ms数据中搜索同步信号，而采用本发明则仅仅1ms子帧长度的数据进行同步搜索，大大简化了D2D终端进行小区基站下行同步信号的定时同步过程。
上面具体分析本发明实施例涉及的原理，下面具体说明本发明在第二D2D终端的具体使用方法。第二D2D终端处于丢失小区基站覆盖范围，但是可以搜索到第一D2D终端的发送直通链路同步信息，并且第一D2D终端处于有效的小区基站覆盖范围。
步骤1：第二D2D终端处于丢失小区基站覆盖范围，所以第二D2D终端将进行不定时的小区基站信号搜索过程，以便第二D2D终端移动到小区基站覆盖范围时候，能够快速同步到小区基站，并且能够得到小区基站业务服务。如图8中0步。
步骤2：第二D2D终端虽然不能搜索到小区基站信号，但是可以搜索到第一D2D终端发送的直通链路同步信号，并且可以解析其中的直通链路广播信道(简称：PSBCH)上的数据。在该过程中，根据收到SLSS/PSBCH信道的时基计算出第一D2D终端发送直通链路帧开始时基Tstart_D2D_sf。如图8中1步。
步骤3：第二D2D终端根据解析PSBCH中得到的inCoverage成员内容，判定是否为真，如果为真，则采用本发明提供的小区基站同步搜索方法，否则采用正常小区基站信号盲搜索过程。如图8中2，6步。
步骤3：第二D2D终端根据解析PSBCH中得到的TDD_ConfigSL成员内容，如果是TDD模式，则启动对TDD频段的频点搜索，如果是FDD，则启动对FDD频段的频点搜索过程。如图8中3，4，5步。
步骤4：根据本发明的描述，由于第一D2D终端处于小区基站信号覆盖范围，所以第二D2D终端将使用Tstart_D2D_sf的开始时基作为第二D2D终端进行小区基站发送信号的帧开始时基。如图8中7，8步。
步骤5：第二D2D终端根据TStart_D2D_sf的小区基站帧开始时基，计算出到PSSS和SSSS所处时间位置，对于FDD模式的小区，由于PSSS和SSSS处于相邻OFDM符号，所以第二D2D终端进行截获4个OFDM符号数据长度，在4个OFDM符号数据长度时间中进行PSSS和SSSS搜索。如果是TDD模式的小区，那么第二D2D终端仅仅在4个OFDM符号数据长度时间中进行PSSS和SSSS搜索。如图8中9步。
步骤6：第二D2D终端搜索PSSS和SSSS信号之后，再次进行频率和定时精同步过程，以及采用小区后续过程，对小区基站的物理广播信道(简称：PBCH)的解读，完成小区驻留过程。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (1)

1.一种丢失覆盖场景中的D2D终端搜索服务小区搜索方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：将处于丢失基站覆盖的D2D终端定义为第二D2D终端，将能搜索到其它处于基站覆盖的D2D终端定义为第一D2D终端；第二D2D终端搜索第一D2D终端的同步信号SLSS并解析物理直通链路广播信道PSBCH上的系统消息内容；
S2：若第二D2D终端丢失小区基站，则开启周期盲搜定时器，在该定时器超时之后，第二D2D终端启动小区基站盲搜过程；
S3：第二D2D终端根据步骤S1中的PSBCH解析的系统信息内容，包括覆盖指示inCoverage成员，判断第一D2D终端是否处于小区基站同步范围；
若覆盖指示inCoverage为假，则第一D2D终端不处于小区基站覆盖范围，第二D2D终端启动盲搜小区基站过程；
若覆盖指示inCoverage为真，则第一D2D终端处于小区基站覆盖范围，第二D2D终端启动小区基站搜索方法；
所述小区基站搜索方法包括以下步骤：
S301：记录第一D2D终端发送的SLSS/PSBCH的时基，并从SLSS/PSBCH中获取的频率同步信息；
S302：第二D2D终端根据接收到PSBCH系统消息中的时分双工复用TDD的信息成员tdd_ConfigSL确定第一D2D终端驻留网络为TDD还是频分双工复用FDD网络；
若该成员是TDD，则启动对TDD频点的扫频过程；若在扫频过程中发现存在TDD信号的频点，则第二D2D终端将根据步骤S301中获得SLSS的频率和定时同步信息，计算出小区基站下行主同步信号PSSS和辅同步信号SSSS的初始位置；
若该成员是FDD，则启动对FDD频点的扫频过程；若在扫频过程中发现存在FDD信号的频点，则第二D2D终端将根据步骤S301中获得SLSS的频率和定时同步信息，计算出小区基站下行主同步信号PSSS和辅同步信号SSSS的初始位置；
S303：第二D2D终端根据确定的主同步信号PSSS和辅同步信号SSSS信号时基，直接获取PSSS和SSSS信号，进行PSSS和SSSS信号的搜索；第二D2D终端继续完成小区基站搜索过程。
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