CN110248338B - 用于控制网络外设备到设备通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制网络外设备到设备通信的系统和方法。本文提供了用于确定蜂窝网络环境中用于设备到设备(D2D)通信的同步主设备的实施例。在实施例中，用户设备(UE)接收包括定时参考的发现信号，并且确定所述发现信号的发射器。根据所述发现信号的发射器的确定，所述UE执行以下之一：同步至所述发现信号中的定时参考；以及传输第二发现信号。如果所述发现的发射器是蜂窝网络，那么所述UE执行所述同步至所述定时参考。可替代地，当确定所述发现信号的发射器是处于蜂窝网络的覆盖范围之外的第二UE时，所述UE发送所述第二发现信号。

Description

用于控制网络外设备到设备通信的系统和方法
本发明要求保护2014年5月10日由Philippe Sartori等人递交的发明名称为“System and Methods for Controlling Out-of-Network Communications”的美国非临时申请案第14/274,697号以及2013年5月10日由Philippe Sartori等人递交的发明名称为“System and Method for a Controller for Out-of-Network D2D Communications”的美国临时申请案第61/822,119号的权益，该两个申请的内容在本文中通过引用结合于此，如其全文再现的那样。
技术领域
本发明涉及无线网络通信领域，并且在特定的实施例中，涉及用于控制网络外设备到设备(D2D)通信的系统和方法。
背景技术
由于具备提供新服务、提高系统吞吐量以及提供更好的用户体验的能力，所以设备到设备(D2D)技术越来越有吸引力。D2D技术的看起来有前景的一个方面是D2D邻近发现。利用D2D邻近发现，用户设备(UE)尝试发现邻近UE或其它实体。这种信息可以用于提高各种场景中的通信性能，并且实现更好的社交网络(例如，在社交、本地、移动环境(也被称为SOLOMO)中)、个性化广告以及其它应用。D2D的潜在用例还包括如在第三代合作伙伴计划(3GPP)技术报告(TR)22.803 V12.0.0中描述的启用基于邻近的服务(ProSe)的公共安全UE。需要用于控制这种和其它相关场景中的D2D通信的高效方法。
发明内容
根据实施例，一种由用户设备(UE)实施的用于选择用于设备到设备(D2D)通信的同步主设备的方法包括：接收包括定时参考的发现信号，并且确定发现信号的发射器。所述方法还包括，根据对发现信号的发射器的确定，执行以下之一：同步至发现信号中的定时参考；以及传输第二发现信号。
根据另一实施例，一种用于选择D2D通信的同步主设备的UE包括：至少一个处理器；以及存储用于由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质。所述程序包括用于执行以下操作的指令：接收包括定时参考的发现信号，并且确定发现信号的发射器。根据对发现信号的发射器的确定，所述UE被配置为执行以下之一：同步至发现信号中的定时参考；以及传输第二发现信号。
根据另一实施例，一种由UE实施的用于选择用于D2D通信的同步主设备的方法包括：接收标识第二UE的发现信号，并且识别所述发现信号的信号质量。根据信号质量传输第二发现信号。第二发现信号指示允许所述UE与所述第二UE之间的时间同步的定时参考。
根据又一实施例，一种用于选择D2D的同步主设备的UE包括：至少一个处理器；以及存储用于由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质。所述程序包括用于执行以下操作的指令：接收标识第二UE的发现信号，并且识别发现信号的信号质量。所述程序还包括用于执行以下操作的指令：根据信号质量来传输第二发现信号，第二发现信号指示允许所述UE与所述第二UE之间的时间同步的定时参考。
前述内容已相当广泛地概述了本发明的实施例的特征，以便可以更好地理解接下来对本发明的详细描述。下文将描述本发明实施例的另外的特征和优点，这构成了本发明的权利要求的主题。本领域普通技术人员应了解，所公开的概念和特定实施例可以易被用作对用于实施与本发明相同的目的的其它结构或过程进行修改或设计的基础。本领域的普通技术人员还应意识到，这种等效构造不脱离所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，在附图中：
图1为示出在网络布置中操作的设备的图；
图2为示出D2D通信的场景的图；
图3为示出D2D通信的另一场景的图；
图4为示出用于D2D通信的设备操作的方法实施例的流程图；
图5为示出用于D2D通信的设备操作的另一方法实施例的流程图；
图6为示出用于D2D通信的设备操作的另一方法实施例的流程图；
图7为示出用于D2D通信的设备操作的另一方法实施例的流程图；
图8为示出用于D2D通信的设备操作的另一方法实施例的流程图；
图9为示出用于D2D通信的设备操作的另一方法实施例的流程图；
图10为示出用于D2D通信的设备操作的另一方法实施例的流程图；
图11为示出网络覆盖状态的图；
图12为示出用于确定自通电后设备状态的示例方法的流程图；
图13为示出用于上行链路通信和下行链路通信的示例子帧的图；以及
图14为可以用于实现各种实施例的处理系统的图。
除非另有指示，否则不同附图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，而未必是按比例绘制的。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的形成和使用。然而，应了解，本发明提供可以在各种具体情境下实施的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以形成和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
于2012年12月公布的3GPP TR22.803 V12.0.0中的3GPP系统方面(SA)工作组1(WG1)已经识别出D2D的潜在用例。例如，3GPP TR22.803的第55段陈述了如下：“当ProSe发现中所涉及的一些或全部UE在网络覆盖范围外时，启用了ProSe发现的ProSe启用公共安全UE应能够发现其它可发现的公共安全UE”。还列出了与网络覆盖范围外(OOC)设备相关的其它要求。3GPP TR22.803的第58段陈述了如下：“假设两个公共安全UE处于无线电范围内并被认证和授权，则他们应能够建立安全直接连接，并在专用于ProSe服务的公共安全频谱上交换用户流量”。第65段陈述了如下：“被授权的公共安全UE可以能够充当用于其它公共安全UE的中继器”。另外，第61段陈述了如下：“假设公共安全UE处于传输范围内并被认证和授权，则它们应能够使用具有单一传输的ProSe组通信向一组公共安全UE传输数据”。
虽然3GPP TR22.803 V12.0.0(2012年12月)的第61段并没有提及OOC，但它是相关的，因为它适用于OOC单元。当两个设备是OOC时，有必要将一个OOC确立为主控制器，以便为D2D通信提供高效的手段。本文中提供了用于通过确定主控制器来建立D2D通信的实施例。可以针对D2D通信的不同方面来确立多个主设备。取决于功能性，主设备可以不同。例如，可能存在一个用于定时的主设备，而不同的主设备用于资源分配。
基于对基于邻近的服务(ProSe)的描述，有可能基于相对于通信控制器的定位的设备位置来设想各种场景，例如，演进型nodeB(eNB)或其它基站技术/系统或网络接入无线电节点。图1示出位于eNB周围的不同区域中的六个设备，被标记为s1至s6。设备s1和s2处于网络覆盖范围内(IC)，这意味着它们可以建立与eNB的通信链路。设备s5和s6处于网络覆盖范围外(OOC)，这意味着它们无法建立任何与eNB的直接通信链路。可能存在被称为扩展的网络覆盖范围的区域，其中设备如s3和s4，可以观察来自eNB的一些传输，但它们可能无法建立与eNB的通信链路。设备可以是能够与eNB交换无线信号的任何用户设备(UE)。设备的示例包括智能电话、平板计算机、膝上型计算机、传感器设备(例如，智能手表)、或其它移动和无线通信设备。
因为公共安全情况已经规定了某些特征，所以有必要定义关于这些覆盖区域的行为。对于公共安全设备，有可能存在单独的定时主设备和资源主设备。需要用于对以下进行管理的规则：哪个设备成为定时主设备，何时成为定时主设备，以及设备何时成为资源主设备。表1示出图1至以下情况的映射。
表1.图1至ProSe情形的映射。
Figure BDA0002033279540000031
Figure BDA0002033279540000041
当至少一个设备是OOC(例如s5和/或s6)时，对涵盖针对设备发现的各种可能性的三种场景进行定义是有用的。在以下场景中，两个设备D1和D2正尝试在彼此之间建立链路。对于这两个设备存在的问题是，确定哪个设备将是主设备，而哪个设备将是从设备。与该问题相关的另一问题是，设备如何对自身进行分类(例如，IC、OOC或扩展的网络覆盖范围)。
下文进一步对分类进行描述。
在一种场景(在本文中被称为场景1)中，D1处于覆盖范围内，而D2处于覆盖范围外。该场景在图2中示出。在这样的情况下，D1被确立为主设备，而D2为从设备。因为D1是IC(如对应于图1中的s1)，所以D1可以与eNB进行通信。因此，D1处于享有特权的位置，以提供认证和安全功能。另外，D1也可以充当中继器，以使得D2(如对应于图1中的s5)能够与eNB进行链接。可以使得D1成为用于D2的定时主设备和资源分配主设备中的至少一个。通过充当中继器，D1可以通过传达D2可以使用哪些资源来帮助使对蜂窝系统的潜在干扰最小化。
对于场景1，假设D1和D2属于同一D2D类，例如两者均为公共安全UE或两者均为消费者长期演进(LTE)设备。该场景的一种变型(本文中被称为场景1a)是其中D1和D2属于不同D2D类的场景。例如，D1可以是消费者单元，而D2是公共安全(PS)单元。如下文进一步解释的，用于场景1a的解决方案可以与用于场景1的解决方案稍有不同。
在图3中示出另一种场景(本文中被称为场景2)。在该场景中，D1和D2均不具有与eNB的可能链路。D1可以对应于图1中的s5，而D2对应于s6。在这样的情况下，主从设备的确定可以是任意的。存在两种子场景。在一种子场景(本文中被称为场景2a)中，D1已经是用于与除D2之外的设备进行通信的主设备。在这样的情况下，D1保持其作为主设备的角色，而D2变为从设备。该场景可以适用于其中需要组通信的情况。在另一种子场景(被本文中称为场景2b)中，D1和D2均不是主设备。在这样的情况下，可以在两个设备之间启用协商过程，以确定哪个设备被指定为主设备。
在场景2a的某些情况下，如在场景2b中那样进行操作可能是有利的。例如，当只有单点对单点通信是可能时，便是这种情况。在这种情况下，在一些情形中可能需要如在场景2b中那样进行操作。在第三种可能场景(本文中被称为场景3)中，两个设备(例如，图1中的s1和s2)均为IC。在这种情况下，不总是需要确立主设备和从设备。主设备角色可以由eNB承担。然而，如果需要的话，IC的操作可以类似于场景1或场景2a/2b。
主实体提供从设备应遵循的准则。如上所述，可以存在两种类型的主设备：定时主设备和资源主设备。定时主设备为设备提供将其定时(以及可能的频率)调整为主设备的定时(以及可能的频率)的信息。该设备可以采用跟踪回路来进行这种调整。定时主设备的好处包括实现同步传输、管理功耗、简化协议以及提高吞吐量。资源主设备对通信链路进行管理，例如何时设备可以进行传输、使用哪些资源以及给每个设备分配了多少资源。eNB是其中定时主设备和资源主设备是同一实体的一个示例。
为了在上文的场景1中确定主设备，D1发送将D1标识为或者已经是主设备或者为IC设备的信号。D2发送将其标识为OOC、非主设备的信号。当D1与D2之间相互发现时，则D1知道它是主设备，而D2知道它是从设备。如下所示，一种可能性是将发现信号用于该主/从设备识别。发现信号将因此充当主设备与从设备之间的同步消息。然而，出于相同的目的，也可以使用具有与发现信号类似的传输性质的其它信号。其它信号的示例可以包括同步信号族，其中族的每个成员可以指示设备的同步状态，例如覆盖范围内或覆盖范围外。
图4和图5分别示出作为实施例方法100的一部分的D1和D2的操作，以根据上文的场景1确定用于D2D通信的主设备和从设备。在步骤10处，D2发送OOC发现信号。在步骤20处，D1监听和接收来自D2的发现信号。在步骤30处，D1向eNB核实，以获得启用D2D链路的批准。为了在两个设备之间建立D2D链路，设备需要同步至eNB(或蜂窝网络)的定时参考，或者同步至处于蜂窝网络的覆盖范围之内(位于eNB的一跳或多跳处)的设备。该步骤可以涉及交换较高层消息，例如D1与eNB之间的无线电资源控制(RRC)消息。如果eNB在步骤30中批准D1启用D2D链路，那么在步骤40处D1切换至主设备状态(如果尚未处于主设备状态)。否则，方法100结束。在步骤30的可替代实施例中，eNB可以如通过系统信息广播(SIB)消息中的较高层参数来对D2D配置进行广播。较高层参数的示例可以包括何时发送(发送哪些子帧)，以及使用哪些资源(资源块)。当接收到来自D2的发现信号时，D1可以检查其接收到的配置，以查看它是否被授权切换至主设备模式。D1还可以向eNB通知D1已切换至主设备模式，使得eNB可以知道D1的角色。在步骤40后，在步骤50处，D1发送指示自身作为网络内主设备的发现信号。当D2接收到来自D1的该信号时，D2在步骤60处切换至从设备状态。
可能存在这样的情况，其中D2不在覆盖范围内，但利用额外的信号处理，可以从eNB接收足够的信息来获得子帧定时同步。例如，eNB可以发送广播信标(例如，采用甚低调制编码方案(MCS)的超长范围信标(VLRB)，其接收范围远远超过典型的数据覆盖范围(例如，物理广播信道(PBCH)的一部分))。另一解决方案是使eNB以比宽带传输更高的功率来发送窄带信号。不在覆盖范围内的设备可以听到该信标，但无法与网络建立链接，因为它的距离太远。然而，这种设备可以建立粗同步，以大致知道IC设备正在监听覆盖范围外(OOC)设备的时段。结果，该OOC设备只能在这些时段中发送发现信号。采用这种方式，降低了信号冲突概率并且保存了电池功率。可以控制VLRB的功率，使得如果设备能够解码，那么该设备可能可以被IC设备听到。例如，可以选择VLRB的功率，使得它在两倍于最大覆盖半径内被接收到。无法解码(听到)VLRB的设备具有非常低的被IC设备听到的机会。VLRB将允许区分场景1与场景2中的OOC设备。
用于实现这种区分的相对简单的过程是，通过配置设备来监控若干传输实例上的主同步信号(PSS)/辅同步信号(SSS)信号，以便接收更高功率的整体PSS/SSS。可以由eNB周期性地发送PSS/SSS，例如每5毫秒(ms)发送一次。这提供了具有多个传输实例的设备，以接收较高功率的整体PSS/SSS。将通过多个子帧接收到的PSS/SSS信号聚合，有效地提供了重复编码。由此，多帧PSS/SSS信号服务于VLRB。可以在时域中完成PSS/SSS处理，所以没有必要具有精细同步并执行快速傅立叶变换(FFT)，以在频域中操作。
图11示出了描述设备如何在以下三种类型的覆盖范围之间进行转变的状态机1000：网络内1010、扩展的网络1030和覆盖范围外1020。扩展的网络覆盖状态1030对于某些设备可能不存在，这可能是由于设备功能，而被示出是出于完整性的原因。设备可以周期性地监控其状态，以便确定其针对主设备/从设备操作的行为。由于移动性，设备可以在状态1010、1020和1030之间进行转变。例如，当通电时，设备可能开始处于OOC状态1020。设备可以遵循用于小区搜索的规则来确定它是否处于网络覆盖范围内，并因此可以从状态1020转变至状态1010。如果设备识别到某些信号如超长范围信标，那么设备可以从状态1020转变至状态1030。
图12示出用于确定自通电起设备状态的方法1100的示例性实施例。其它实施例也可以用于确定其它状态的转变。在方法1100中，在步骤1105中启动设备后，在步骤1110中设备搜索从eNB发送的PSS/SSS。在步骤1110中，可以使用定时器/计数器来跟踪搜索的持续时间。在条件步骤1115中，如果发现了PSS/SSS(“是”)，那么在步骤1120中设备可以尝试获取系统信息。如果在步骤1125中确定发现了系统信息，那么在步骤1130中设备可以将自身归类为网络覆盖内设备(对应于图11中的状态1010)。如果没有发现系统信息，那么流程在步骤1125中返回至1110，以进行进一步的PSS/SSS搜索。在步骤1115中，如果PSS/SSS搜索耗尽(例如，定时器超时、达到计数器限制)，那么在步骤1135中设备可以执行对VLRB的搜索。在步骤1140中，如果发现了VLRB，那么在步骤1160中设备可以将自身归类为扩展的网络覆盖范围(对应于图11中的状态1030)。如果在步骤1140中没有发现VRLB，那么在步骤1155中设备可以将自身归类为网络覆盖范围外。这是用于确定自通电起设备状态的一个示例，也可以使用以上步骤的其它变型。
还可以进行多种考虑。例如，可以不需要上述步骤30，或者可以事先执行上述步骤30。另外，如果在步骤30中eNB不批准D1建立D2D链路，那么D1可以发送指示它不能作为主设备的信号。另一种可能的动作是D1可以不发送任何D2D信号。除了针对D2的发现信号，D1也可以参与IC发现过程。在这种情况下，发现序列可能不同。例如，可以存在两组序列：一组用于IC发现，而另一组用于OOC发现。可替代地，可能存在单一组的序列，以及可选地，可能存在增加的用于指示IC/OOC发现过程的位/标志。IC发现过程可以是同步的，而OOC发现过程可以是非同步的。这使得OOC发现过程更具挑战性。
除了发现信号，D1还可以包括(发送)其它信息，如D1 ID、公共陆地移动网络(PLMN)、eNB ID和/或其它相关信息。在上文步骤50中，主设备可以不需要指示自身为IC。设备还可以包括其它信息，如至网络的跳数(跳计数)。例如，UE可能发现与具有最低跳数的主设备相关联是有益的。另外，可能的是，方法100可以触发若干潜在的主设备，这可以通过各种方式来解决。例如，如果包括步骤30，那么eNB得到控制，以确定哪个设备将充当单一主设备。如果步骤30不存在，那么可以设置简单的解决规则来解决冲突，如使D2选择它从其中接收第一响应的设备作为主设备，或选择具有最低设备ID、最佳功率和/或其它合适的标准的设备作为主设备。为了保证稳健性，可以要求D2发送确认，以避免两个设备错误地充当主设备。
在实施例中，如果eNB检测到“我是从设备”消息，那么它可以触发一些IC设备发送“我是主设备”消息。在一种实施方案中，在未被eNB提示(配置)的情况下，潜在IC主设备可以不发送任何“我是主设备”信号。在这样的情形下，这使得eNB成为主从设备确立的决策者。这可能需要eNB以非常低的功率(比IC UE可能接收的功率更低的功率)接收信号。该解决方案可以通过例如使用用于小型小区的“监听RS”机制来实现。
图6示出作为用于确定用于根据上文场景1a的D2D通信的主设备和从设备的修改的方法200的一部分的D1的操作。方法200考虑其中D1是消费者LTE UE而D2是公众安全UE的情况。在这种情况下，出于安全原因，不希望使D1和D2建立主从关系。然而，使D2获得来自D1的定时信息以及甚至可能的资源分配消息是有益处的。在步骤10处，D1监听OOC发现信号。如果D2发送OOC信号，那么D1接收该OOC信号，并在步骤20处发送指示时间信息、频率信息、无线电资源信息和/或其它相关信息的消息(类似于发现信号)。
在方法200中，虽然D2获得来自D1的信息，但因为两个UE属于不同类别，所以没有建立主从关系。必须小心完成该过程，例如，以比方法100更安全的方式，以确保异常UE不会给出公众安全UE的误导信息。例如，可能需要以下选项。监听OOC信号的过程对于D1而言是耗电的。为了限制这种功耗，D1向D2提供定时信息和可能的其它信息的操作模式可以仅在紧急模式下被启用。在通过广播、较高层信令、物理下行链路控制信道(PDCCH)消息或其它合适的机制而从eNB接收到通知之后，D1将切换至紧急模式。另外，为了限制功耗，其中D1监听OOC信号的时间/频率实例可以在时间上非常或相对稀疏。
还可能存在对安全性的需要，以确保发送给D2的信息是有效的。这可以通过使用eNB来完成，其中D1可以将来自D2的消息中继给eNB。eNB将作出响应，并且D1将向D2中继该响应。取决于该消息的内容，D2可以知道它可以信任D1。
图7和图8分别示出作为用于确定用于根据上文场景1的D2D通信的主设备和从设备的另一实施例方法300的一部分的D1和D2的操作。该方法类似于方法100，不同之处在于在方法300中，潜在主设备进行发送，而潜在从设备进行监听。该方法在以下情况下可能是更实际的：如果潜在从设备无法发现任何潜在主设备(包括网络)，那么设备可以简单地自行配置为潜在主设备(独立设备)，并且开始向外发送发现信号。在这种情况下，设备向网络进行广播的距离可以是非常大的。在步骤10处，D1发送指示自身作为IC设备的发现信号。在步骤20处，D2监听以接收来自D1的发现信号。如果接收到信号，那么在步骤30处，D2切换至从设备状态。在步骤40处，D2发送指示自身作为正在寻找主单元的从设备的发现信号。当D1接收到来自D2的信号时，在步骤50处，D1向eNB核实，以便获得建立D2D链路的批准。经批准后，在步骤60处D1切换至主设备状态。否则，如果D2没有接收到来自D1的信号，那么在步骤35处D2将自身配置为潜在主设备。例如在D1已被预先配置为主设备的情况下，可能不需要步骤40至60。
在场景2中，可能的是潜在主设备与多个从设备连接。这可能是所希望的。如果不是所希望的，那么当潜在主设备接收到来自潜在从设备的一个信号时，它可以停止发送发现信号。然而，禁止设备成为一个以上从设备的主设备不允许组通信。因此，有利的是使该设备作为一组UE的主设备，并且对该组的D2D连接建立/拆除进行管理，例如，类似于eNB针对处于其覆盖范围内的UE如何对连接建立/拆除进行管理。然而，可能存在对主设备可以控制的从设备的数目的最大限制。在上文方法300中，如果D1无法被确立为主设备并且因此D2没有任何依附对象，那么D2什么也不做。针对这种情况的一种解决方案是使D1发送指示其无法作为主设备(因为没有接收到批准)的消息，使得D2可以继续并且尝试寻找另一主设备。
在上文场景2a中，一个设备已经确立自身作为主设备。这可能是由于该设备已经是另一链路中的主设备，或者被配置为这样。类似地，一些设备可以被配置为仅作为从设备，而没有成为主设备的可能性。另外，在场景2a中，两个设备均为OOC。用于针对场景2a确定主设备和从设备的解决方案可以类似于针对场景1的以上解决方案(方法100和方法300)，其中主设备以与IC设备类似的方式起作用。在不失一般性的情况下，D1被假定为被配置为主设备的UE。
图9示出作为用于确定用于根据上文场景2a的D2D通信的主设备和从设备的实施例方法400的一部分的D1的操作。在这种情况下，D1监听而D2首先发送发现信号。在步骤10处，D1监听以接收来自D2的发现信号。当接收到来自D2的信号时，D1发送OOC发现主设备信号。对于这种情况，D2的操作类似于图5中所描述的操作。
图10示出作为用于确定用于根据上文场景2a的D2D通信的主设备和从设备的另一实施例方法500的一部分的D1的操作。在这种情况下，D1首先发送发现信号，而D2监听。在步骤10处，D1发送传输发现信号。然后D1等待以接收来自D2的发现信号。如果没有接收到信号，那么D1重复发送发现信号。对于这种情况，D2的操作类似于图5中所描述的操作。
在上文场景2b的情况下，不存在明显的主设备，例如，不存在已经是主设备的设备，并且不存在设备是IC。在这种情况下，两个设备均发送其发现信号。存在建立主/从关系的若干种可能性。例如，可以随机选择主设备。这涉及两个设备之间一定水平的协商。实现该过程的相对简单的方式是使两个UE中的每一个伪随机地选择某一值并发送该值。具有最高值的UE被确定为主设备，并且被两个设备认可为如此。如果是平局(所生成的值是相等的)，那么重复伪随机过程。可替代地，如果UE发送它们的类别或等效信息，那么最高类别UE被两个设备认可为主设备。例如，中央指挥办公室中的UE可以具有比安装在警车中的UE高的类别，警车中的UE进而具有比手持式UE高的类别。在两个相同类别的UE的情况下，需要使用另一种过程(如随机选择)。可能一些UE无法作为主设备(例如，价格便宜的手持式UE)。在这样的情况下，这可以通过旗标或通过向这些UE分配最低类别评级来指示。
在又一种需要最小过程并且不需要协商的简单方案中，发送信号的最后一个设备被自动确立为从设备。在这样的方案中，设备在发送任何信号之前进行监听。如果设备接收到另一信号，那么它发送其本身的具有它正作为从设备进入的指示(例如，旗标或以其它方式)的信号。第一设备可能会需要确认其作为主设备的角色。如果进入的设备没有接收到任何其它信号，那么它发送其常规信号，使得之后进入的设备可以检测到它作为潜在主设备。主/从关系是在发现时或发现后不久被建立的。然而，由于设备移动性、设备进入和离开网络以及其它情形，主/从关系可能需要随时间变化。
在一些情况下，从设备变成主设备。这可以通过使前从设备向前主设备发送消息来实现。类似地，前主设备可以向前从设备发送消息，用于指示其自降级。该消息可以嵌入在发现序列中。因为该过程可能影响链路可靠性，所以需要谨慎地实现该过程。确认(ACK)/否定ACK(NACK)消息传送的使用可以避免其中一个设备错过转变。因为在多跳通信的情况下可能存在树式依赖性(例如，某一设备既可以是一个设备的从设备，也可以是其它设备的主设备)，因此一种依赖性的交换可能对其它造成影响。必须在大约同一时间实现所有相关的主/从交换，以避免破坏任何链路。为了确保顺利交换，消息可以包括时间戳(具有相对定时信息，或者在设备是同步的情况下具有绝对定时信息)。
在一些场景中，例如由于离开网络、关闭或其它原因，设备可能不再可用于通信。这也可能发生在自组织网络中，并且可以使用各种解决方案。当设备变得不可用时，可以启动整体主/从依赖性确定。如果主设备离开自组织网络，则它的直接从设备可以在检测到主设备不存在之后自动地切换至主设备状态。另外，离开的设备的所有下属(从设备)在链路层级结构中均被提升一个级别，这可能涉及至从设备的信令。
以上实施例和解决方案用于当设备中的至少一个是OOC时针对D2D通信来确立主设备和从设备。确立主设备和从设备是用于建立D2D链路的步骤。在该操作之后，还可能需要解决其它问题，如定时、资源分配、安全性、组通信以及广播。
关于ProSe发现和通信的基本假设是，这种活动使用系统的上行链路部分。对于FDD(频分双工)，该假设意味着使用上行链路频带。对于TDD(时分双工)，使用无线电帧的上行链路子帧。如上所述，处理PSS/SSS同步信号提供了关于网络的初步信息，如使用TDD或FDD、帧开头(帧位置、子帧0的位置)、某些下行链路子帧是否使用标准长度的循环前缀(“标准CP”)或延伸长度的循环前缀(“扩展CP”)，和/或下行链路传输的中心频率(使用其它信道进行传送的下行链路传输的带宽)。对于TDD，信息可以包括上行链路传输的中心频率。对于FDD，信息可以指示在上行链路载波与下行链路载波之间存在固定间隔的情况下是否可以确定上行链路传输的中心频率。使用其它信道来传送上行链路传输的带宽。
存在针对定时主设备的一般准则。对于处于网络覆盖区域内的设备，它们可以检测网络信令，并且因此可以跟踪eNB所发送的信号。在这种情况下，这些设备是网络定时的从设备。对于处于扩展的覆盖区域内的设备，它们可以检测基本网络信令。因此，它们可以相应地设置其定时。由于传播延迟和信道受损，在eNB处无线电帧的第一样本的发送与设备处该第一样本的接收之间可以存在显著差异(例如，很多微秒)。
对于处于网络覆盖区域内的设备，eNB设置何时设备可以执行ProSe发现和ProSe通信的规则。假设的是，ProSe发现和ProSe通信利用频谱的上行链路部分。虽然eNB可以指示处于网络覆盖区域内的设备使用哪些上行链路资源(资源块(RB)对)和子帧，但也存在可以便于定时并可以提高系统性能的一些建议的组合。
图13示出被配置用于上行链路通信和下行链路通信的多个子帧。一般情况下，基于帧结构，UE可以确定子帧0和5是用于FDD(1205)的下行链路，而子帧0、1、5和6用于TDD(1215)。类似地，至少一个子帧2可用于TDD系统(1215)的上行链路。对于FDD系统(1210)中的上行链路通信，子帧2是可用的。上行循环前缀长度和上行链路带宽对于处于扩展的覆盖区域内的设备而言可能是未知的，因为该长度和该带宽是发信号通知的。因此，对于处于扩展的覆盖区域内的设备，优选的是中心的6个RB(对应于上行链路载波)与子帧2中的通信一起使用。因此，处于网络覆盖区域内的设备可以以最小的功率来检测到处于扩展的网络覆盖区域内的设备，并且处于扩展的网络覆盖区域的设备知道发现何时可以发生以及用于ProSe通信的“良好时间”何时出现。
例如，当设备检测到由eNB周期性地发送的PSS信号时，例如如上所述的每5ms发送一次，该设备可以获取关于子帧定时的一些信息。如果设备检测到PSS和SSS两者，那么设备可以确定帧定时(例如，子帧0何处开始、子帧定时(例如，子帧0、1、5、6何时出现)、所使用的循环前缀(例如，标准的还是扩展的)和/或所使用的帧结构类型(其中帧结构类型1对应于FDD，帧结构类型2对应于TDD)。可以定义多个规则，以确定设备何时可以接收IC发现信号，例如预定义子帧(如果D2D信号传输发生在上行链路上，则子帧2用于TDD配置)。
图14为可用于实现各种实施例的处理系统1400的方框图。例如，处理系统1400可以是UE或其它网络设备的一部分。具体设备可以利用所有所示的组件或仅利用组件的子集，并且设备之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统1400可以包括处理单元1401，其配备有一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等。处理单元1401可以包括连接到总线的I/O接口1460、视频适配器1440、大容量存储设备1430、存储器1420以及中央处理器(CPU)1410。所述总线可以为任何类型的若干总线架构中的一个或多个，总线架构包括存储总线或者存储器控制器、外设总线、视频总线等。
所述CPU1410可以包括任何类型的电子数据处理器。存储器1420可以包括任意类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等等。在实施例中，存储器1420可以包括在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，存储器1420是非瞬时的。大容量存储器设备1430可以包括任意类型的存储设备，其被配置成存储数据、程序和其它信息，并且使这些数据、程序和其它信息可通过总线访问。大容量存储器设备1430可以包括如以下中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等。
视频适配器1440以及I/O接口1460提供接口，以将外部输入以及输出设备耦合到处理单元。如图所示，输入和输出设备的示例包括耦合至I/O接口1460的鼠标/键盘/打印机1470的任意组合以及耦合至视频适配器1440的显示器1490。其它设备可以耦合至处理单元1401，并且可以使用附加的或更少的接口卡。例如，串行接口卡(未图示)可以用于为打印机提供串行接口。
处理单元1401还包括一个或多个网络接口1450，其可以包括如以太网电缆等之类的有线链路和/或无线链路，以接入节点或者一个或多个网络1480。网络接口1450允许处理单元1401经由网络1480与远程单元进行通信。例如，网络接口1450可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线来提供无线通信。在实施例中，处理单元1401耦合到局域网或广域网，以用于数据处理以及与远程设备进行通信，所述远程设备例如其它处理单元、因特网、远程存储设施等。
虽然本公开内容中已提供了若干实施例，但应理解，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，本公开内容所公开的系统和方法可以以许多其它具体形式来实施。本发明的示例应被视为说明性而非限制性的，并且本发明并不限于本文所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中进行组合或合并，或者可以省略或不实现某些特征。
此外，在不脱离本公开内容的范围的情况下，各种实施例中描述和说明的为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。示出或论述为彼此耦合或直接耦合或进行通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地进行耦合或通信。可以由本领域的技术人员在不脱离本文所公开的精神和范围的情况下确定变化、替代和改变的其它示例。

Claims (17)

1.一种用于设备到设备D2D通信的操作方法，所述方法包括：
第一UE从第二UE接收第一发现信号，所述第一发现信号包括用于D2D通信的定时参考，所述第一发现信号包括指示所述第二UE的同步状态的同步信号，所述同步信号用于指示所述第二UE是否处于蜂窝网络覆盖范围外；
所述第一UE根据所述第一发现信号同步所述第一UE参与的D2D通信会话包括：当所述第一发现信号来自所述蜂窝网络覆盖范围内的所述第二UE，且所述第一UE作为定时从实体时，所述第一UE根据所述第一发现信号同步所述D2D通信会话；或者，
当所述第一发现信号来自所述蜂窝网络覆盖范围外的第二UE时，所述第一UE向所述第二UE发送第二发现信号，所述第二发现信号用于指示所述第二UE与所述第一UE进行同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一发现信号还用于指示所述第二UE是否位于所述蜂窝网络覆盖范围内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第二UE处于所述蜂窝网络的覆盖范围内，所述同步信号为覆盖内信号；或者
当所述第二UE处于所述蜂窝网络的覆盖范围外，所述同步信号为覆盖外信号。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：
所述第一UE根据所述同步信号是所述覆盖内信号或者所述覆盖外信号，确定在所述第一UE与所述第二UE的D2D通信会话中作为定时主实体或者所述定时从实体；
所述第一UE根据所述第一发现信号同步所述第一UE参与的D2D通信会话还包括：
当所述第一UE作为所述定时从实体时，所述第一UE根据所述第一发现信号中的定时参考同步所述D2D通信会话；
当所述第一UE作为所述定时主实体时，所述第一UE根据所述第一UE的定时参考同步所述D2D通信会话。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
当所述第一UE接收到来自所述第二UE的第一发现信号时，
所述第一UE接收来自所述蜂窝网络的授权，所述授权使得所述第一UE作为所述第二UE的定时主设备；以及
当接收到来自所述蜂窝网络的授权时，所述第一UE切换至定时主实体模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述同步信号是主同步信号(PSS)或辅同步信号(SSS)信号。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其中，所述第一发现信号指示第一设备是所述定时从实体或定时主实体。
8.一种用于设备到设备D2D通信的操作方法，所述方法包括：
第二UE向第一UE发送第一发现信号，所述第一发现信号包括用于D2D通信的定时参考，所述第一发现信号包括指示所述第二UE的同步状态的同步信号，所述同步信号用于指示所述第二UE是否处于蜂窝网络覆盖范围外；
所述第一发现信号用于所述第一UE同步所述第一UE参与的D2D通信会话包括：当所述第一发现信号来自所述蜂窝网络覆盖范围内的所述第二UE，且所述第一UE作为定时从实体时，所述第一UE根据所述第一发现信号同步所述D2D通信会话；或者，
当所述第一发现信号来自所述蜂窝网络覆盖范围外的第二UE时，所述第二UE接收所述第一UE发送的第二发现信号，所述第二发现信号用于指示所述第二UE与所述第一UE进行同步。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述第一发现信号还用于指示所述第二UE是否位于所述蜂窝网络覆盖范围内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述第二UE处于所述蜂窝网络的覆盖范围内，所述同步信号为覆盖内信号；或者
当所述第二UE处于所述蜂窝网络的覆盖范围外，所述同步信号为覆盖外信号。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述同步信号是主同步信号(PSS)或辅同步信号(SSS)信号。
12.根据权利要求8至11任一项所述的方法，其中，所述第一发现信号指示第一设备是所述定时从实体或定时主实体。
13.一种通信装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储用于由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质，所述程序包括指令，所述处理器执行所述程序以使得所述通信装置执行如权利要求1至7任意一项所述的方法。
14.一种通信装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储用于由所述至少一个处理器执行的程序的非瞬时性计算机可读存储介质，所述程序包括指令，所述处理器执行所述程序以使得所述通信装置执行如权利要求8至12任意一项所述的方法。
15.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被通信装置的处理器执行时，使所述通信装置执行如权利要求1至7或8-12任意一项所述的方法。
16.一种通信系统，其特征在于，包括第一UE，以及第一设备，所述第一UE用于执行如权利要求1-7任一所述的方法，所述第一设备用于执行如权利要求8-12任一所述的方法。
17.如权利要求16所述的通信系统，其特征在于，所述第一设备为第二UE或者蜂窝网络中的基站。
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