CN107736062B - 网络辅助d2d通信的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及网络辅助D2D通信的设备与方法。根据第一方面，本发明涉及一种用于以ad hoc通信模式操作以便与多个通信设备进行通信的通信设备。所述通信设备用于从多个预留给D2D数据信道通信的数据信道通信资源中选择数据信道通信资源。所述通信设备用于从多个预留给D2D ad‑hoc模式控制信道通信的ad‑hoc模式控制信道资源中选择ad‑hoc模式控制信道资源。所述通信设备还用于采用所述选择的ad‑hoc模式控制信道资源向所述多个通信设备广播通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于所述选择的数据信道通信资源的信息。所述通信设备还用于采用所述选择的数据信道通信资源与所述多个通信设备中的至少一个进行通信。

Description

网络辅助D2D通信的设备与方法
技术领域
本发明涉及D2D通信的设备与方法。更具体地，本发明涉及由蜂窝网络辅助的D2D通信的设备与方法，即，网络辅助D2D通信。
背景技术
在通信网络中，诸如时隙、频道、资源块等用于通信的通信资源通常必须由多个通信设备共享。为了协调多个通信设备对通信资源的访问，可以应用媒体访问控制(mediumaccess control，MAC)机制。媒体访问控制(MAC)的常见机制为，例如，带冲突避免的载波侦听多路访问(carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA/CA)或带冲突检测的载波侦听多路访问(carrier sense multiple access with collisiondetection，CSMA/CD)。要传送的数据可嵌入适于所选媒体访问控制(MAC)机制的帧结构中。
在CSMA/CA中，使用载波侦听方案，其中，多个通信设备可以仅在侦听到通信资源为空闲时通过发送尝试避免冲突。在CSMA/CD中，使用载波侦听方案，其中，设备可以在发送数据的同时检测冲突，可以停止发送数据，并且可以在重新发送数据之前等待时间间隔。
新兴应用，例如，采用设备对设备(device-to-device，D2D)通信的车对X(vehicle-to-X，V2X)通信，可能对在通信网络内提供低延迟和高可靠性方面提出挑战。此外，在通信网络内可能必须对具有不同优先级的数据进行传送。然而，结合传统帧结构的传统媒体访问控制(MAC)机制通常不能同时提供这些功能，并且可能遭受缺乏灵活性和可扩展性之苦。
2011年5月的IEEE通信杂志中，G.Fodor等人在“网络辅助D2D通信的设计方面(Design Aspects of Network-assisted Device-to-Device Communications)”一文中描述了D2D通信网络。
发明内容
本发明的目的是提供一种用以提高通信网络有效性和效率的概念。
这个目的通过独立权利要求的各个主题实现。进一步的实现方式通过从属权利要求、说明书和附图变得显而易见。
根据第一方面，本发明涉及一种用于以ad-hoc通信模式操作以便与多个(其它)通信设备进行通信的通信设备。所述通信设备用于从多个数据信道通信资源中选择数据信道通信资源。所述多个数据信道通信资源可以被预留给D2D数据信道通信。所述通信设备用于从多个ad-hoc模式控制信道资源中选择ad-hoc模式控制信道资源。所述多个ad-hoc模式控制信道资源可以被预留给D2D ad-hoc模式控制信道通信。所述通信设备还用于采用所述选择的ad-hoc模式控制信道资源向所述多个通信设备广播通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于所述选择的数据信道通信资源的信息。所述通信设备还用于采用所述选择的数据信道通信资源与所述多个通信设备中的至少一个进行通信。
根据本发明第一方面的通信设备提供了通信资源的有效共享，从而导致选择干扰通信资源的通信设备发生较少冲突。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
应当指出，ad-hoc(通信)模式下的通信设备可以在基站的覆盖范围内，但是没有建立到基站的活动连接(例如，无线承载)。因此，如果通信设备处于ad-hoc模式，则其自己选择其数据信道资源(用于D2D通信)。与此相反，网络辅助(通信)模式下的通信设备具有建立到基站的活动连接(例如，无线承载)。在这种网络辅助模式中，通信设备获得由基站分配给它的数据信道资源(用于D2D通信，并最终与基站进行通信)。尽管可以存在仅支持所提到的两种通信模式中一种的根据实施例的通信设备，但是根据实施例的其它通信设备也能够在这两种通信模式之间进行切换。
在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述通信设备还用于从基站接收通信资源设置消息，其中，所述通信资源设置消息指示所述多个ad-hoc模式控制信道资源；并且所述通信设备还用于从所述指示的ad-hoc模式控制信道资源中选择ad-hoc模式控制信道资源。基于从基站接收到的通信资源设置消息选择ad-hoc模式控制信道通信资源，可以实现ad-hoc模式控制信道通信资源更为系统的选择。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第一方面或其第一种实现方式的第二种可能的实现方式中，所述通信设备用于接收通信资源设置消息，其中，所述通信资源设置消息包括关于通信资源选择协议的信息；并且所述通信设备还用于基于所述通信资源选择协议选择数据信道通信资源或ad-hoc模式控制信道通信资源。通过提供从基站到通信设备的关于通信资源选择协议的信息，可以实现数据信道和ad-hoc模式控制信道通信资源更为系统的选择。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第一方面或其第一种或第二种实现方式的第三种可能的实现方式中，所述通信设备还用于从以网络辅助通信模式操作的所述多个通信设备的其它通信设备中接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于由所述其它通信设备选择的至少其它数据信道通信资源的信息；并且所述通信设备用于在考虑到由所述其它通信设备选择的其它数据信道资源的情况下选择数据信道通信资源。通过监控由以网络辅助通信模式操作的其它，特别是相邻通信设备选择的数据信道通信资源，并且通过基于此选择其它数据信道通信资源，可以实现数据信道通信资源的有效共享，导致选择干扰数据信道通信资源的通信设备发生较少冲突。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第一方面的第三种实现方式的第四种可能的实现方式中，所述通信设备用于解码网络辅助模式控制信道通信资源(预留给辅助模式控制信道的)以接收所述通信资源分配消息。通过使ad-hoc通信模式下的通信设备也能够解码辅助模式控制信道通信资源，可以实现ad-hoc通信模式下的通信设备与网络辅助模式下的通信设备之间的数据信道冲突可以得到避免或至少减少。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
所述通信设备可以设置在车辆或汽车内，或者可以由行人携带。此外，所述通信设备可以设置在交通基础设施设备内。
所述通信设备可以用于在车对X(V2X)通信网络或设备对设备(D2D)通信网络内操作。车对X(V2X)通信网络或设备对设备(D2D)通信网络可以是基于IEEE 802.11p的通信网络或者是基于长期演进(long term evolution，LTE)的通信网络。
根据第二方面，本发明涉及一种用于以ad-hoc通信模式操作通信设备(诸如上述中的一个)以便与多个通信设备进行通信的方法。所述方法包括以下步骤：从多个数据信道通信资源(其可以被预留给D2D数据信道通信)中选择数据信道通信资源；从多个ad-hoc模式控制信道资源(其可以被预留给D2D ad-hoc模式控制信道通信)中选择ad-hoc模式控制信道资源；采用所述选择的ad-hoc模式控制信道资源向所述多个通信设备广播通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于所述选择的数据信道通信资源的信息；以及采用所述选择的数据信道通信资源与所述多个通信设备中的至少一个进行通信。
根据第三方面，本发明涉及一种用于以网络辅助通信模式操作以便与多个通信设备进行通信的通信设备。所述通信设备用于接收由所述多个通信设备中的至少一个其它通信设备广播的通信资源选择消息，所述其它通信设备以ad-hoc通信模式操作(诸如结合第一方面所描述的通信设备)。所述通信资源选择消息包括关于由所述其它通信设备选择的用于D2D通信的数据信道通信资源的信息。所述通信设备用于向蜂窝通信网络的基站转发关于由所述其它通信设备选择的数据信道通信资源的信息。所述通信设备用于从所述基站接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于分配给所述通信设备的数据信道通信资源的信息。所述通信设备用于采用所述分配的数据信道通信资源与所述多个通信设备进行通信。
根据本发明第三方面的通信设备提供了通信资源的有效共享，从而导致选择干扰通信资源的通信设备发生较少冲突。通过将关于由ad-hoc模式下的通信设备所执行的数据信道资源选择的信息转发给基站，基站可以基于该信息执行其调度决策(例如，分配给网络辅助模式下的通信设备的数据信道资源)。从而避免或者至少减少ad-hoc模式下的通信设备和网络辅助模式下的通信设备之间的数据信道冲突。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第三方面的第一种可能的实现方式中，所述通信设备用于向以ad-hoc或辅助模式操作的所述多个通信设备广播指示分配给所述通信设备的数据信道资源的消息。通过广播由基站分配给通信设备的数据信道通信资源，通信设备邻域内的其它通信设备(特别是ad-hoc模式下的通信设备)可以基于该信息选择可用的数据信道通信资源，以避免与分配给通信设备的数据信道通信资源发生冲突。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第三方面的第一种实现方式的第二种可能的实现方式中，所述通信设备用于采用由基站分配(并预留给D2D辅助模式)的辅助模式控制信道资源来广播所述指示分配给所述通信设备的数据信道资源的消息。通过采用由基站分配的辅助模式控制信道资源来广播关于分配给通信设备的数据信道资源的信息，控制信道资源冲突不太可能发生，并且其它通信设备(诸如ad-hoc通信模式下的通信设备)，即广播消息的接收者，可以更高效地处理指示分配给通信设备的数据信道资源的广播消息。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第三方面或者其第一种或第二种实现方式的第三种可能的实现方式中，所述通信设备用于向所述基站转发关于由所述其它通信设备选择的通信资源的信息，作为其它通信资源的分配请求的一部分，特别是蜂窝通信资源，用于所述基站和所述通信设备之间的通信。通过将关于由其它通信设备选择的通信资源的信息与向通信设备分配其它通信资源的请求相组合，可以减少信令开销。因此，提高了包括这种通信设备的通信网络的有效性和效率。
在本发明第三方面或其第一种至第三种实现方式中的任一种的第四种可能的实现方式中，所述通信设备用于一经所述基站和所述通信设备之间的无线承载释放就从所述网络辅助通信模式切换到所述ad-hoc通信模式。
所述通信设备可以设置在车辆或汽车内，或者可以由行人携带。此外，所述通信设备可以设置在交通基础设施设备内。
所述通信设备可以用于在车对X(V2X)通信网络或设备对设备(D2D)通信网络内操作。车对X(V2X)通信网络或设备对设备(D2D)通信网络可以是基于IEEE 802.11p的通信网络或者是基于长期演进(LTE)的通信网络。
根据第四方面，本发明涉及一种用于以网络辅助通信模式操作通信设备以便与多个通信设备进行通信的方法。述方法包括以下步骤：接收关于由所述多个通信设备的至少一个其它通信设备广播的通信资源选择消息，其中，所述其它通信设备以ad-hoc通信模式操作，所述通信资源选择消息包括关于由所述其它通信设备选择的用于D2D通信的数据信道通信资源的信息；向蜂窝通信网络的基站转发所述关于由所述其它通信设备选择的数据信道通信资源的信息；从所述基站接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于分配给所述通信设备的数据信道通信资源的信息；以及采用所述分配的数据信道通信资源与所述多个通信设备进行通信。
根据第五方面，本发明涉及一种用于与以网络辅助通信模式操作的第一通信设备进行通信的基站。所述第一通信设备可以用于采用多个通信资源与网络辅助通信模式下的其它通信设备进行通信。所述基站用于从(例如，以网络辅助通信模式操作的多个通信设备的)所述第一通信设备接收通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于由以ad-hoc通信模式操作的(至少)第二通信设备选择的多个通信资源的至少第一数据信道通信资源的信息。所述基站用于在考虑到已经选择的第一数据信道通信资源的情况下，向所述以网络辅助通信模式操作的第一通信设备分配(多个通信资源的)通信资源。分配给所述第一通信设备的所述通信资源可以不同于所述选择的第一数据信道通信资源。所述基站用于向所述第一通信设备发送通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于所述分配的通信资源的信息。
根据本发明第五方面的基站在以网络辅助通信模式操作的第一通信设备和以ad-hoc通信模式操作的多个通信设备之间提供了通信资源的有效、集中管理式共享，从而导致选择干扰通信资源的通信设备发生较少冲突。因此，提高了包括这种基站的通信网络的有效性和效率。
在本发明第五方面的第一种可能的实现方式中，所述基站还用于从以网络辅助模式操作的其它通信设备接收其它通信资源选择消息，其中，所述其它通信资源消息包括关于由以ad-hoc模式操作的其它通信设备选择的其它数据信道通信资源的信息；并且所述基站还用于在考虑到所述选择的其它数据信道通信资源的情况下，向所述第一通信设备分配通信资源。这样做在以网络辅助通信模式操作的多个通信设备和以ad-hoc通信模式操作的多个通信设备之间提供了通信资源的有效、集中管理式共享，从而导致选择干扰通信资源的通信设备发生较少冲突。因此，提高了包括这种基站的通信网络的有效性和效率。
在本发明第五方面或其第一种实现方式的第二种可能的实现方式中，所述基站用于，例如，采用诸如PBCH等蜂窝广播信道来广播通信资源设置消息(例如，向多个网络辅助通信模式下的通信设备广播)，其中，所述通信资源设置消息包括与多个通信资源相关联的信息(所述基站将所述多个通信资源中的资源分配给多个网络辅助模式下的通信设备和/或ad-hoc通信模式下的通信设备选择其通信资源)，特别是关于通信资源选择协议或者ad-hoc模式控制信道通信资源的信息。通过将与多个通信资源相关联的信息(例如，要使用的通信资源选择协议的信息)从基站向通信设备提供，可以实现通信资源更系统的选择。因此，提高了包括这种基站的通信网络的有效性和效率。
在本发明第五方面或其第一种或第二种实现方式的第三种可能的实现方式中，蜂窝通信网络是LTE网络，并且所述基站用于采用基于蜂窝的物理下行链路控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)来发送通信资源分配消息。
在本发明第五方面或其第一种至第三种实现方式中的任一种的第四种可能的实现方式中，所述基站用于与蜂窝通信网络的另一个基站共享关于所述选择的第一数据信道通信资源的信息和关于所述分配的通信资源的信息。通过与另一个基站共享关于所述选择的第一数据信道通信资源的信息和关于所述分配的通信资源的信息，可以以有效和集中管理式方式选择并分配更多数量的通信设备的通信资源。因此，提高了包括这种基站的通信网络的有效性和效率。
根据第六方面，本发明涉及一种用于操作基站(如上述基站)的方法。所述方法包括以下步骤：从以网络辅助通信模式操作的(例如，多个通信设备的)第一通信设备接收通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于由以ad-hoc通信模式操作的(至少)第二通信设备选择的(例如，多个通信资源的)至少第一数据信道通信资源的信息；在考虑到已经选择的第一数据信道通信资源的情况下向所述以网络辅助通信模式操作的第一通信设备分配(多个通信资源的)通信资源；以及向所述第一通信设备发送通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于所述分配的通信资源的信息。分配给所述第一通信设备的通信资源可以不同于所述选择的第一数据信道通信资源。
根据本发明第六方面的方法可以由，例如，根据本发明第五方面的基站来执行。根据本发明第六方面的方法的其它特征直接取决于根据本发明第五方面的基站的功能。
根据第七方面，本发明涉及一种包括程序代码的计算机程序，当在计算机上执行时，所述程序代码用于执行根据本发明第二方面的方法、根据本发明第四方面的方法或者根据本发明第六方面的方法。
本发明可以在硬件和/或软件中实现。
附图说明
结合以下附图将对本发明的其它实施例进行描述，其中：
图1示出了根据实施例的包括以网络辅助通信模式和以ad-hoc通信模式操作的多个通信设备的通信场景的示意图；
图2示出了根据实施例的适用于通信设备或方法的通信帧的示意图；
图3示出了根据实施例的通信资源分配流程的第一阶段的示意图；
图4示出了根据实施例的通信资源分配流程的第二阶段的示意图；
图5示出了根据实施例的通信资源分配流程的细节的示意图；
图6示出了根据实施例的通信资源分配流程的第三阶段的示意图；
图7示出了说明根据实施例的通信设备的通信资源分配的示意图；
图8示出了说明根据实施例的通信设备的通信资源分配的示意图；
图9示出了说明根据实施例的通信设备的通信资源分配的示意图；
图10示出了说明根据实施例的以ad-hoc通信模式操作通信设备的方法的流程图；
图11示出了说明根据实施例的以网络辅助通信模式操作通信设备的方法的流程图；以及
图12示出了说明根据实施例的用于操作基站的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了包括根据实施例的以ad-hoc通信模式和以网络辅助通信模式操作的多个通信设备的通信场景的示意图。图1的上半部分示出了根据实施例的以网络辅助通信模式操作并用于与蜂窝网络的示例性基站102进行通信的三个示例性通信设备100a-c。图1的下半部分示出了根据实施例的以ad-hoc通信模式操作的四个示例性通信设备101a-d。通信设备100a-c和101a-d可以用于在车对X(V2X)通信网络或设备对设备(D2D)通信网络内操作。术语车对X(V2X)通信用于涵盖车对车(vehicle-to-vehicle，V2V)、车对基础设施(vehicle-to-infrastructure，V2I)和车对X(V2X)通信。车对X(V2X)通信网络或设备对设备(D2D)通信网络可以是基于IEEE 802.11p的通信网络或者是基于长期演进(long termevolution，LTE)的通信网络。
以ad-hoc通信模式操作的通信设备(比如：图1所示的四个示例性通信设备101a-d)用于采用合适的通信无线帧与多个通信设备(比如：通信设备100a-c和/或通信设备101a-d)进行通信。
图2示出了用于网络通信的通信帧200的实施例的示意图，特别是用于可以由通信设备100a-c或101a-d使用的设备对设备(D2D)网络通信，如仅作为示例，使用LTE上行链路信道的通信设备100a-c或101a-d。通信帧200包括控制信道201和数据信道207。
在实施例中，通信帧200可以是统一的媒体访问控制(MAC)帧。在实施例中，通信帧200可以嵌入在LTE通信帧的频分双工(frequency division duplexing，FDD)上行链路频带或时分双工(time division duplexing，TDD)上行链路时间帧内。在实施例中，通信帧200可以嵌入在LTE通信帧的物理上行链路共享信道(physical uplink shared channel，PUSCH)和/或物理上行链路控制信道(physical uplink control channel，PUCCH)内。
通常，由通信帧200的控制信道201内的通信资源提供的控制数据定义了传送特定有效载荷数据的数据信道207内的通信资源。换言之，通信帧的控制信道201内的控制数据提供对通信帧200的数据信道207内的有效载荷数据的映射。
控制信道201可以实现微调同步、直接相邻设备发现、寻呼、数据通信资源预留，并且可以用于交换通信设备上下文信息，例如，通信设备的地理位置。
控制信道201可以具有永久的通信资源集合，例如，用于通信设备之间的L1/L2控制。控制信道201的长度或尺寸可以是可配置的，例如，基于通信设备密度。可以使用多用户控制信道访问协议。
数据信道207可以包括高优先级部分207a(在图2中称为“安全数据信道”(SafetyData Channel)或简称为“SDC”)和低优先级部分207b(在图2中称为“非安全数据信道”(Non-Safety Data Channel)或简称为“NDC”)。
数据信道207的高优先级部分207a，即SDC部分，可以预留给高优先级数据，例如，具有高优先级的硬性服务质量(quality of service，QoS)安全车对X(V2X)业务数据。其可以支持混合数据或流量类型，例如，用于协同感知消息(cooperative awareness message，CAM)周期性消息的半持久通信资源模式和/或用于上下文丰富的任务关键数据(context-rich mission-critical data，CMD)的按需通信资源预留。可以使用多用户高优先级数据信道通信资源预留协议。
数据信道207的低优先级部分207b，即NDC部分，可以服务低优先级数据，例如，具有低优先级的软性服务质量(QoS)车对X(V2X)业务数据，例如，流量效率应用数据。其可以放弃高优先级数据的优先级，例如，硬性服务质量(QoS)安全业务数据。低优先级部分207b中的，即NDC部分中的多用户通信资源协调可以基于按需预留方案或载波侦听多路访问(carrier sense multiple access，CSMA)类型预约方案。
例如，可以在频域和/或时域中对数据信道207的高优先级部分207a(即，SDC部分)和数据信道207的低优先级部分207b(即，NDC部分)的通信资源进行多路复用。
在图2所示实施例中，通信帧200嵌入在上行链路LTE通信帧内，所述上行链路LTE通信帧可以进一步包括上行链路LTE通信帧部分209。因此，可以在长期演进(LTE)结构内对连接的通信资源进行分配。在下行链路通信部分中，由于控制帧可能每1ms出现，因此可能不会连接性分配通信资源。可以实现并行下行链路(downlink，DL)接收。
在实施例中，当使用长期演进(LTE)频分双工(FDD)载波时，可以在物理上行链路共享信道(PUSCH)内进行通信。因此，在传送通信帧200之后，正常的长期演进(LTE)通信可能发生。
从图2左下方示出的通信帧200的更详细视图可以看出，通信帧200的控制信道201在实施例中包括高优先级控制信道部分(“SDC控制”)和低优先级控制信道部分(“NDC控制”)。在图2所示实施例中，控制信道201的高优先级部分划分为ad-hoc通信模式控制信道部分203a和网络辅助通信模式控制信道部分203b。同样地，在图2所示实施例中，控制信道201的低优先级部分划分为ad-hoc通信模式控制信道部分205a和网络辅助通信模式控制信道部分205b。
图2示出了控制信道201的高优先级部分的ad-hoc通信模式控制信道部分203a内的两个示例性通信资源201a和201b，特别是资源块。从图2右下方示出的更详细视图可以看出示例性通信资源201a，特别是资源块，包括多个数据字段，例如，同步序列或信号(synchronization sequence or signal，SS)211、设备ID 213、资源块ID 215、上下文数据217、例如，关于设备的位置的信息，其它数据的字段219和保护间隔(guard interval，GI)221。
例如，同步序列或信号(SS)211使得能够同步以ad-hoc通信模式操作的通信设备(诸如图1所示的通信设备101a-d)。
图2左上方示出了控制信道201’的实施例，其可以在没有网络辅助可用时进行使用。在这种情况下，控制信道201’可以仅包括高优先级部分(在图2中称为“SDC控制”)和低优先级部分(在图2中称为“NDC控制”)。
在实施例中，可以根据模式集合中的模式来构造通信帧200，其中，所述模式集合包括ad-hoc通信模式和网络辅助通信模式。或者简称为ad-hoc模式和网络辅助模式。在实施例中，通信帧200可以，例如，根据蜂窝网络覆盖和/或通信设备相对于蜂窝网络是处于空闲模式还是连接模式，在ad-hoc通信模式和网络辅助通信模式之间进行切换，反之亦然。因此，可以提供自动模式切换的判定标准。
以ad-hoc通信模式操作的通信设备(诸如图1所示的四个示例性通信设备101a-d)用于从通信帧200的数据信道207的多个通信资源中选择数据信道通信资源，并且从多个ad-hoc模式控制信道资源中选择ad-hoc模式控制信道资源，例如，从图2所示通信帧200的ad-hoc通信模式控制信道部分203a和/或205a中选择。通信设备还用于采用所述选择的ad-hoc模式控制信道资源向通信设备附近的多个其它通信设备广播通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于所述选择的数据信道通信资源的信息。通信设备还用于采用所述选择的数据信道通信资源与多个其它通信设备中的至少一个进行通信。
在实施例中，以ad-hoc通信模式操作的通信设备101a-d还用于从基站102接收通信资源设置消息，其中，所述通信资源设置消息指示多个ad-hoc模式控制信道资源。在实施例中，通信设备101a-d还用于从所述指示的ad-hoc模式控制信道资源中选择ad-hoc模式控制信道资源。
在实施例中，以ad-hoc通信模式操作的通信设备101a-d用于接收通信资源设置消息，其中，所述通信资源设置消息包括关于通信资源选择协议的信息。在实施例中，通信设备101a-d还用于基于通信资源选择协议来选择数据信道通信资源或者ad-hoc模式控制信道通信资源。
在实施例中，以ad-hoc通信模式操作的通信设备101a-d还用于从以网络辅助通信模式操作的多个通信设备100a-c的其它通信设备中接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于由其它通信设备100a-c选择的至少其它数据信道通信资源的信息。在实施例中，通信设备101a-d用于在考虑到由其它通信设备100a-c选择的其它数据信道资源的情况下选择数据信道通信资源。
在实施例中，以ad-hoc通信模式操作的通信设备101a-d用于解码预留给辅助模式控制信道的辅助模式控制信道通信资源以接收通信资源分配消息。
以网络辅助通信模式操作的通信设备(例如，图1所示的示例性通信设备100a)用于与多个其它通信设备(诸如图1所示的通信设备100b，c和101a-d)进行通信。通信设备100a用于接收由多个其它通信设备中的至少一个其它通信设备广播的通信资源选择消息，其中，所述其它通信设备(诸如图1所示的通信设备101a-d)以ad-hoc通信模式操作。通信资源选择消息包括关于由其它通信设备选择的用于D2D通信的数据信道通信资源的信息。通信设备101a用于向蜂窝通信网络的基站102转发关于由其它通信设备选择的数据信道通信资源的信息。通信设备101a用于从基站102接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于分配给通信设备101a的数据信道通信资源的信息。通信设备101a用于采用所述分配的数据信道通信资源与多个其它通信设备进行通信。
在实施例中，以网络辅助通信模式操作的通信设备100a-c用于向以ad-hoc或辅助通信模式操作的多个通信设备100a-c，101a-d广播指示分配给通信设备100a-c的数据信道资源的消息。
在实施例中，以网络辅助通信模式操作的通信设备100a-c用于采用由基站102分配并预留给网络辅助通信模式的辅助模式控制信道资源来广播所述指示分配给通信设备100a-c的数据信道资源的消息。
在实施例中，以网络辅助通信模式操作的通信设备100a-c用于向基站102转发关于由其它通信设备101a-d选择的通信资源的信息，作为其它通信资源的分配请求的一部分，特别是蜂窝通信资源，用于基站102和通信设备100a-c之间的通信。
在实施例中，以网络辅助通信模式操作的通信设备100a-c用于一经基站102和通信设备100a-c之间的无线承载释放就从网络辅助通信模式切换到ad-hoc通信模式。
基站(诸如图1所示的基站102)用于与以网络辅助通信模式操作的多个通信设备(诸如图1所示的通信设备100a-c)进行通信，其中，以网络辅助通信模式操作的多个通信设备100a-c用于采用通信帧(诸如图2所示的通信帧200)的多个通信资源来彼此通信。基站102用于从以网络辅助通信模式操作的多个通信设备100a-c的第一通信设备接收通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于由以ad-hoc通信模式操作的至少一个通信设备(诸如图1所示的通信设备101a-d)所述选择的多个通信资源的至少第一数据信道通信资源的信息。基站102用于在考虑到已经选择的第一数据信道通信资源的情况下，向以网络辅助通信模式操作的第一通信设备分配通信帧200的多个通信资源的通信资源。基站102用于向第一通信设备发送通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于通信帧200的所述分配的通信资源的信息。
在实施例中，基站102还用于从以网络辅助模式操作的其它通信设备100a-c接收其它通信资源选择消息，其中，所述其它通信资源消息包括关于由以ad-hoc模式操作的其它通信设备101a-d所述选择的其它数据信道通信资源的信息；基站102还用于在考虑到所述选择的其它数据信道通信资源的情况下，向第一通信设备100a-c分配通信资源。
在实施例中，例如，基站102用于采用诸如PBCH等蜂窝广播信道来向多个通信设备100a-c广播通信资源设置消息，其中，所述通信资源设置消息包括与多个通信资源相关联的信息，特别是关于通信资源选择协议或者关于ad-hoc通信模式控制信道资源的信息。
在实施例中，蜂窝通信网络是LTE网络，并且基站102用于采用基于蜂窝的物理下行链路控制信道(PDCCH)发送通信资源分配消息。
在实施例中，基站102用于与蜂窝通信网络的另一基站共享关于所述选择的第一数据信道通信资源的信息和关于所述分配的通信资源的信息。
在实施例中，以网络辅助通信模式操作的三个示例性通信设备100a-c中的每个用于切换成ad-hoc通信模式。同样地，以ad-hoc通信模式操作的四个示例性通信设备101a-d中的每个用于切换成网络辅助通信网络，例如，在蜂窝网络变得可用的情况下。
在实施例中，ad-hoc通信模式和网络辅助通信模式可以与传统蜂窝模式共存，其可以相互补充，以便提供完整的车对X(V2X)解决方案。
在网络辅助通信模式中，蜂窝通信网络可以经由无线资源控制(radio resourcecontrol，RRC)信令提供细粒度的物理层同步和设备对设备(D2D)通信的高度控制，例如，采用协调式资源分配、系统信息广播模式选择、功率控制和具有优先级处理的差异化服务质量(QoS)支持。在可用时，可以优选此模式。通信网络运营商可能愿意支持其，或者可能具有足够的无线通信资源来支持其。
在ad-hoc通信模式中，车对X(V2X)通信设备之间的完全分布式ad-hoc通信可以发生在数据和控制面中。其可以是无需运营商的解决方案。其可以在运营商无法在诸如农村地区、山区或隧道区域等某些区域内提供蜂窝通信网络覆盖或者运营商不能和/或不愿支持车对X(V2X)应用时进行使用。
在下文中，对本发明的进一步实现方式和实施例进行描述。
在实施例中，ad-hoc通信模式对应于LTE“RRC-空闲”模式，而网络辅助通信模式对应于LTE“RRC-连接”模式。
在以下示例中，将LTE FDD用作与共享UL频谱带中的V2X通信网络共存的蜂窝无线网络。以下关于V2X通信帧如何嵌入蜂窝无线通信帧中的描述也仅仅是许多可能的实现方式中的一个。
图3示出了根据实施例的通信资源分配流程的第一阶段的示意图。基站102向所有V2X设备(例如，上述通信设备)广播V2X资源池信息和控制信息，使得其在服务小区中具有相同的V2X服务上下文。在实施例中，由基站102提供的资源池信息可以包括以下信息：关于包括了其高优先级部分和其低优先级部分的通信帧200的控制信道201的配置的信息；关于蜂窝网络覆盖范围内和覆盖范围外的V2X通信频带集合的载波频率的信息；关于以ad-hoc通信模式操作的通信设备和以网络辅助通信模式操作的通信设备之间的通信资源的使用优先级的信息，不同业务之间和/或不同类型业务之间的，例如，V2X业务和蜂窝无线业务之间的；和/或关于模式选择规则和状态转换规则的信息。
在实施例中，由基站102广播的广播信令可以通过在蜂窝无线网络下行链路(DL)(例如，LTE DL)中定义新的系统信息块(system information block，SIB)或者通过定义新的蜂窝无线DL广播信令来实现。
图4示出了根据实施例的通信资源分配流程的第二阶段的示意图。首先，以ad-hoc通信模式操作的通信设备(诸如图4所示的通信设备101a和101b)执行分布式通信资源选择。在实施例中，分布式通信资源选择可以包括以下步骤。以ad-hoc通信模式操作的通信设备(诸如图4所示的通信设备101a和101b)在ad-hoc通信模式控制区域内自主地选择控制信道通信资源，例如，在图2所示通信帧200的控制信道201的部分203a和/或205a内。然后，以ad-hoc通信模式操作的通信设备(诸如图4所示的通信设备101a和101b)在PUSCH通信资源中自主地选择数据信道资源。最后，以ad-hoc通信模式操作的通信设备(诸如图4所示的通信设备101a和101b)向“ad-hoc通信模式控制区域”(即，以ad-hoc通信模式操作的通信设备的覆盖区域内的区域)内的所有邻居广播控制消息。对于以ad-hoc通信模式操作的通信设备的合适的分布式通信资源选择，更多细节参见PCT/EP2014/074742，其全部内容通过引用结合在本文中。
以ad-hoc通信模式操作的通信设备执行协调式通信资源选择时，以网络辅助通信模式操作的通信设备(诸如图4所示的通信设备100a和100b)在其ad-hoc通信模式控制区域内对来自以ad-hoc通信模式操作的通信设备的所有控制消息进行解码，但不发送任何控制消息。通过这样做，将已经由以ad-hoc通信模式操作的通信设备所述选择的无线通信资源通知给以网络辅助通信模式操作的通信设备。更多细节再次参见PCT/EP2014/074742。
由于基站102没有已经由以ad-hoc通信模式操作的通信设备101a，101b所述选择的通信资源的信息，因此这些通信设备不具有到基站102的UL连接，所以基站依赖以网络辅助通信模式操作的通信设备100a，100b将这种信息中继给基站102。这使得基站102能够为以网络辅助模式操作的通信设备100a，100b进行资源分配决定，而不干扰已经由以ad-hoc通信模式操作的通信设备101a，101b所述选择的通信资源。
如图5所示，通过修改传统的LTE UL授权请求过程，以网络辅助通信模式操作的通信设备(诸如图6所示的通信设备100a和100b)可以经由蜂窝无线UL过程和UL资源来请求无线通信资源，例如，LTE PUCCH(物理上行链路控制信道)，其中，蜂窝无线UL请求中具有新信息，诸如：通信设备ID、通信设备上下文信息(诸如位置和/或速度)、关于以ad-hoc通信模式操作的本地(即，相邻)通信设备进行的通信资源选择的信息。
在从以网络辅助通信模式操作的通信设备接收到中继信息后，基站102确定尚未由以ad-hoc通信模式操作的通信设备所预留的无线通信资源集合。在以ad-hoc通信模式操作的通信设备具有优先级的实施例中，基站102经由物理下行链路控制信道(PhysicalDownlink Control Channel，PDCCH)从由以ad-hoc通信模式操作的通信设备所没有预留的通信资源中向以网络辅助通信模式操作的每个通信设备分配无冲突控制和数据信道通信资源。在实践中，由于蜂窝网络的基站(诸如基站102)和以网络辅助通信模式操作的通信设备之间的信令延迟，来自辅助模式设备的信息中继将用于下一通信帧的资源分配，而不用于当前帧中。
如图5所示，以网络辅助通信模式操作的通信设备(诸如图6所示的通信设备100a和100b)一经从基站102接收到通信无线资源分配，就向辅助模式控制区域中的邻居广播其控制消息。在实施例中，所述控制消息与以ad-hoc通信模式操作的通信设备的控制消息具有相同的内容。
为了进一步说明图3至6的上下文中所描述的上述步骤，以下将结合图7至图9对本发明实施例如何应用于使用了LTE FDD的实施例中的简单示例进行描述。
在图7至图9所示示例中，以ad-hoc通信模式操作的通信设备X和通信设备Y需要向其相邻通信设备广播安全CAM消息。假设通信设备X和Y相比于以网络辅助通信模式操作的其它通信设备和传统蜂窝通信设备具有优先级。通信设备X和Y首先在SDC控制信道部分的ad-hoc通信模式控制区域中选择两个不同的控制信道通信资源。然后，其选择两个不同的数据信道通信资源集合(在示例中由3个CAM间隔的3个资源块组成)来广播CAM消息。此后，通信设备X和Y在“ad-hoc模式控制区域”中通过其所述选择的控制信道资源来广播其控制消息。最后，通信设备X和Y在数据信道中广播其各自选择的无线通信资源集合(分别标记为“X”和“Y”)中的CAM消息。在这个阶段期间，以网络辅助通信模式操作的通信设备对“ad-hoc模式控制区域”中的控制消息进行监控与解码，并且获知设备X和Y已经选择了哪些通信资源。以网络辅助通信模式操作的通信设备将该信息中继给基站102。
在图8中，以网络辅助通信模式操作的通信设备Z具有对控制和数据信道的无线通信资源进行分配的第二最高优先级。基站102将通信设备X和Y没有使用的无线通信资源集合分配给通信设备Z作为其数据信道通信资源。
在图9中，通过遵循传统LTE UL调度算法和信令，将附加的空资源块用于传统LTEUL调度。在V2X通信设备的无线资源分配之上，与V2X通信设备的安全相关业务相比，LTE UL调度可以以最低优先级进行。
图10示出了说明根据实施例的以ad-hoc通信模式操作通信设备(诸如通信设备101a-d中的一个)以便与多个通信设备(诸如通信设备100a-c，101a-d)进行通信的方法1000的流程图。所述方法1000包括以下步骤。
步骤1001，从多个数据信道通信资源中选择数据信道通信资源。步骤1003，从多个ad-hoc模式控制信道资源中选择ad-hoc模式控制信道资源。步骤1005，采用所述选择的ad-hoc模式控制信道资源向所述多个通信设备(诸如通信设备100a-c，101a-d)广播通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于所述选择的数据信道通信资源的信息。步骤1007，采用所述选择的数据信道通信资源与所述多个通信设备(诸如通信设备100a-c，101a-d)中的至少一个进行通信。
图11示出了说明根据实施例的以网络辅助通信模式操作通信设备(诸如通信设备100a-c中的一个)以便与多个通信设备(诸如通信设备100a-c，101a-d)进行通信的方法1100的流程图。所述方法1100包括以下步骤。
步骤1101，接收由所述多个通信设备的至少一个其它通信设备广播的通信资源选择消息，其中，所述其它通信设备(诸如通信设备101a-d中的一个)以ad-hoc通信模式操作，所述通信资源选择消息包括关于由所述其它通信设备(诸如通信设备101a-d中的一个)选择的数据信道通信资源的信息。步骤1103，向基站(诸如基站102)转发所述关于由所述其它通信设备(诸如通信设备101a-d中的一个)选择的数据信道通信资源的信息。步骤1105，从所述基站(诸如基站102)接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于分配给所述通信设备(诸如通信设备100a-c中的一个)的数据信道通信资源的信息。步骤1107，采用所述分配的数据信道通信资源与所述多个通信设备(诸如通信设备100a-c，101a-d)进行通信。
图12示出了说明根据实施例的用于操作基站(诸如基站102)以便与以网络辅助通信模式操作的多个通信设备(诸如通信设备100a-c)进行通信的方法1200的流程图。所述方法1200包括以下步骤。
步骤1201，从以网络辅助通信模式操作的多个通信设备的第一通信设备(诸如通信设备100a-c)接收通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于由以ad-hoc通信模式操作的至少一个通信设备(诸如通信设备101a-d)选择的多个通信资源的至少第一数据信道通信资源的信息。步骤1203，在考虑到所述选择的第一数据信道通信资源的情况下向所述以网络辅助通信模式操作的第一通信设备(诸如通信设备100a-c中的一个)分配所述多个通信资源的通信资源。步骤1205，向所述以网络辅助通信模式操作的第一通信设备(诸如通信设备100a-c中的一个)发送通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于所述分配的通信资源的信息。
本发明实施例可以实现于计算机系统上运行的计算机程序中，当在诸如计算机系统等可编程装置上运行或使可编程装置能够执行根据本发明的设备或系统的功能时，所述计算机程序至少包括用于执行根据本发明的方法的步骤的代码部分。计算机程序是指令列表，诸如特定应用程序和/或操作系统。计算机程序可以包括，例如，以下中的一个或多个：子例程、功能、过程、对象方法、对象实现方式、可执行应用、小应用程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。
尽管结合具体特征、实现方式和实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明精神和范围的情况下显然可以对其进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅视为对所附权利要求书所限定的本发明的说明，并且认为涵盖落入本发明范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。

Claims (13)

1.一种用于以网络辅助通信模式操作以便与多个通信设备(100a-c,101a-d)进行通信的通信设备(100a-c)，包括：
收发模块，用于接收由所述多个通信设备中的至少一个其它通信设备(101a-d)广播的通信资源选择消息，所述其它通信设备以ad-hoc通信模式操作；
其中，所述通信资源选择消息包括关于由所述其它通信设备(101a-d)选择的数据信道通信资源的信息；
所述收发模块还用于向基站(102)转发所述关于由所述其它通信设备(101a-d)选择的所述数据信道通信资源的信息；
所述收发模块还用于从所述基站(102)接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于分配给所述通信设备(100a-c)的数据信道通信资源的信息；
所述收发模块还用于采用所述分配的数据信道通信资源与所述多个通信设备(100a-c,101a-d)进行通信。
2.根据权利要求1所述的通信设备(100a-c)，其中，所述收发模块还用于向所述多个通信设备(100a-c,101a-d)广播指示分配给所述通信设备(100a-c)的所述数据信道资源的消息。
3.根据权利要求2所述的通信设备(100a-c)，其中，所述收发模块还用于采用网络辅助模式控制信道资源来广播所述指示分配给所述通信设备(100a-c)的所述数据信道资源的消息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信设备(100a-c)，其中，所述收发模块还用于向所述基站(102)转发所述关于由所述其它通信设备(101a-d)选择的所述通信资源的信息，作为其它通信资源的分配请求的一部分用于所述基站(102)和所述通信设备(100a-c)之间的通信。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的通信设备(100a-c)，其中，还包括处理模块，所述处理模块用于一经所述基站(102)和所述通信设备(100a-c)之间的无线承载释放就从所述网络辅助通信模式切换到所述ad-hoc通信模式。
6.一种用于以网络辅助通信模式操作通信设备(100a-c)以便与多个通信设备(100a-c,101a-d)进行通信的方法(1100)，所述方法(1100)包括以下步骤：
接收由所述多个通信设备的至少一个其它通信设备广播的通信资源选择消息，其中，所述其它通信设备(101a-d)以ad-hoc通信模式操作，所述通信资源选择消息包括关于由所述其它通信设备(101a-d)选择的数据信道通信资源的信息(1101)；
向基站(102)转发所述关于由所述其它通信设备(101a-d)选择的所述数据信道通信资源的信息(1103)；
从所述基站(102)接收通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于分配给所述通信设备(100a-c)的数据信道通信资源的信息(1105)；以及
采用所述分配的数据信道通信资源与所述多个通信设备(100a-c,101a-d)进行通信(1107)。
7.一种用于与以网络辅助通信模式操作的第一通信设备(100a-c)进行通信的基站(102)，包括：
收发模块，用于从所述第一通信设备(100a-c)接收通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于由以ad-hoc通信模式操作的第二通信设备(101a-d)选择的至少第一数据信道通信资源的信息；
处理模块，用于在考虑到所述选择的第一数据信道通信资源的情况下，向所述第一通信设备(100a-c)分配通信资源；
其中，所述收发模块还用于向所述第一通信设备(100a-c)发送通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于所述分配的通信资源的信息。
8.根据权利要求7所述的基站(102)，其中，
所述收发模块还用于从以所述网络辅助通信模式操作的其它通信设备(100a-c)接收其它通信资源选择消息，其中，所述其它通信资源选择消息包括关于由以所述ad-hoc通信模式操作的其它通信设备(101a-d)选择的其它数据信道通信资源的信息；以及
所述收发模块还用于在考虑到所述选择的其它数据信道通信资源的情况下，向所述第一通信设备(100a-c)分配所述通信资源。
9.根据权利要求7或8所述的基站(102)，其中，所述收发模块还用于广播通信资源设置消息，其中，所述通信资源设置消息包括与多个通信资源相关联的信息，特别是关于通信资源选择协议或者ad-hoc模式控制信道通信资源的信息。
10.根据权利要求7或8所述的基站(102)，其中，所述收发模块还用于采用物理下行链路控制信道PDCCH发送所述通信资源分配消息。
11.根据权利要求7或8所述的基站(102)，其中，所述处理模块还用于与另一个基站共享所述关于所述选择的第一数据信道通信资源的信息和所述关于所述分配的通信资源的信息。
12.一种用于操作基站(102)的方法(1200)，所述方法(1200)包括：
从以网络辅助通信模式操作的第一通信设备接收通信资源选择消息，其中，所述通信资源选择消息包括关于由以ad-hoc通信模式操作的第二通信设备(101a-d)选择的至少第一数据信道通信资源的信息(1201)；
在考虑到所述选择的第一数据信道通信资源的情况下向所述以网络辅助通信模式操作的第一通信设备(100a-c)分配通信资源(1203)；以及
向所述第一通信设备(100a-c)发送通信资源分配消息，其中，所述通信资源分配消息包括关于所述分配的通信资源的信息(1205)。
13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括程序代码，当所述程序代码在计算机上运行时用于执行权利要求6或12或所述的方法。
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