CN112996100A

CN112996100A - 基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法

Info

Publication number: CN112996100A
Application number: CN202110252861.9A
Authority: CN
Inventors: 张永生; 郭梯云; 李建东; 王重阳
Original assignee: Beijing Guozhi Zhonghe Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Huapeng Intelligent Instrument Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: CN112996100B

Abstract

本发明提供了一种基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法，包括步骤，S10：终端对PSS同步信道进行搜索，S11：判断PSS的峰值是否超过门限；S12：终端对SSS同步信道进行搜索；S13：判断SSS的峰值是否超过门限；S14：终端获取其所对应的SSS序列的前系统半帧的当前用户节点数为0bit，后系统半帧SSS序列的当前用户节点数为1bit；S15：在频域根据PSS和SSS同步信道，进行TCA和FCA计算，调整timing及AFC，以便进行时频偏矫正；S16：根据周期性抓取的PSS和SSS同步信号计算RSRP，根据PRSP的强度决定是否接入该终端；S17：根据PSS和SSS同步调整DL_Timing进行下行同步，计算出系统超帧的开始位置，及目前所在的子帧位置。如此，终端UE完成与周围其他用户节点的同步。

Description

基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法

技术领域

本发明涉及终端直通模式，具体而言，涉及一种基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法。

背景技术

本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。

在一些基于LTE技术的应用场景中，例如电力系统智能电网数据采集，下行传输采集指令，上行传输采集到的各种类型数据，部分智能电表会布置在路损大、覆盖弱的地点，上行接收的信噪比很低。在现有的LTE一般网络中，在小区的边缘地区或一些特殊的地点，现有小区的发射功率难以覆盖到所有用户，用户在有的地点不能进行接入，如果增加小区的站点，又会增加网络建设成本，性价比不高。

终端直通模式(Device to Device，简称D2D)是指两个或两个以上的移动台之间直接通信，不经过基站或网络转发。即选取信号覆盖内的UE作为中继UE，通过该中继UE与信号覆盖外的UE之间进行数据传输，使得信号覆盖外的UE通过中继UE接入网络，从而，在网络覆盖无法达到的区域，D2D模式可支持移动台之间实现有效地通信。要实现终端直通通信，需要突破多项关键技术。例如，终端间同步技术，终端间发现技术，终端间数据传输技术，终端间时域频域资源协调技术等。

目前终端直通的通信协议有zigbee，lora，wifi等。Zigbee，lora虽然有覆盖范围广组网灵活的特点，但其是窄带通信，传输速率不高。Wifi虽提供宽带通信，但受通信距离近的局限。

4/5G宽带网络是以基站为中心的网络，终端间通过基站(以及核心网)中转进行互相通信。如果终端不能跟基站联系，就无法通信。因此，如何避免上述缺陷，合理进行信道配置，从而能够使得信号覆盖外的UE通过中继UE接入网络，成为亟须解决的问题。

本发明结合了4G/5G通信中PSS/SSS，PRACH，SC-OFDM等基础信道波形，提出了一种新型的宽带终端直通协议，终端自动建立链式网络进行宽带直连通信，作为系列申请提交，包括：信道配置方法，终端间同步方法，终端接入方法，终端间数据传输方法，终端间时域频域资源协调方法。以期提供了一种长距离高可靠的宽带终端直连通信协议。

本发明涉及的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法，宗旨在于基于新提出的终端直通通信协议技术，从而能够使得信号覆盖外的UE通过中继UE接入网络，从而可以广泛应用于终端中继场景实以低成本的方式有效地扩展了网络接入的覆盖范围及远距离数据回传。

发明内容

本发明基于本申请人所提出的一种新型的终端直通通信协议，提出一种新的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

本发明的一个方面，提供了一种基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法。其中，同步信道由PSS信道和SSS信道组成，所述系统超帧由长度均为N/2的两个系统半帧构成，系统半帧由系统子帧和数据子帧构成，系统子帧包括同步子帧/调度测量子帧，同步子帧包含2个符号，分别为PSS和SSS，所述方法包括以下步骤：

S10：终端对PSS同步信道进行搜索，具体包括，S101：终端以系统超帧配置长度相对应的周期T1进行PSS搜索；S102：PSS同步信道在系统半帧的第一个帧的0子帧进行发送，在子帧边界推后周期T2发送一个符号PSS序列；S11：判断PSS的峰值是否超过门限，如是，则执行步骤S12；S12：终端对SSS同步信道进行搜索；S13：判断SSS的峰值是否超过门限，如是，则执行步骤S14；S14：终端获取其所对应的SSS序列的前系统半帧的当前用户节点数为0bit，后系统半帧SSS序列的当前用户节点数为1bit；S15：在频域根据PSS和SSS同步信道，进行TCA和FCA计算，调整timing及AFC，以便进行时频偏矫正；S16：根据周期性抓取的PSS和SSS同步信号计算RSRP，根据PRSP的强度决定是否接入该终端，如果是，则执行步骤S15；S17：根据PSS和SSS同步调整DL_Timing进行下行同步，计算出系统超帧的开始位置，及目前所在的子帧位置。

本发明又一个实施例提供了一种基于宽带技术的终端直通通信的终端同步系统，其特征在于，所述系统包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法。

本发明又一个实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被处理器执行以实现上述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法。

本发明还提出了若干可选实施例。本发明的在保留蜂窝网络优点的情况下，用D2D多跳自组织网络低成本地扩展了网络接入的覆盖范围，从而支持1.4M-100M的高带宽灵活配置，以及高速率和视频服务，同时相比WIFI通信方式通信距离更远，频段更加灵活，且安全性更高。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法的第一种应用场景；

图2示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法的第二种应用场景；

图3示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法所采用UE间链式组网方式；

图4示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法所采用的D2D的系统帧结构示意图；

图5示出了本发明所采用的D2D的40ms的系统超帧的各子帧分配图；

图6示出了本发明所述D2D的同步信道的40ms超帧5用户子帧分配调度图；

图7示出了PSS的参数配置示意图；

图8示出了SSS的参数配置示意图；

图9示出了PUCCH&USS信道的时频位置示意图；

图10示出了PUCCH的RE映射示意图；

图11示出了DMRS参数配置；

图12示出了PRACH参数配置表；

图13示出了PUSCH信道中确定的参考符号位置；

图14(A)示出了RAR数据包的消息头的具体格式，图14(B)和14(C)示出了非RAR包数据包的消息头的具体格式。

图15示出了MAC调度信息示意图；

图16示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法流程示意图；

图17示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法中，同步信道的时频位置示意图；

图18示出了本发明实施例提供的电子设备实体结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下述讨论提供了本发明的多个实施例。虽然每个实施例代表了发明的单一组合，但是本发明不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本发明也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

图1示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法的第一种应用场景。如图1所示，在标准蜂窝网络的基础上，增加了D2D多跳自组织网络模式，用终端中继实现覆盖扩展。一个不在基站网络覆盖范围内的终端，可以通过D2D跟其他终端通信，经过多个终端的多跳中继，最终跟基站或控制台相连，实现网络接入。这种用低成本的方式有效地扩展了网络接入的覆盖范围。有基站覆盖区域使用终端和基站通讯，没有基站覆盖区域为终端直接通讯。

通信终端在图中记为T1、T2、T3、……。在基站eNB1的覆盖范围内，如终端T1/T2通过无线网络直接回传数据。在基站eNB2的覆盖范围内，终端T5通过无线网络直接回传数据。在基站的覆盖范围外，如T3、T4终端，通过D2D多跳网络，经过多级中继后，例如可通过T2中继，把数据传给其他终端如T1，最终通过基站网络实现回传。

图2示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信D2D的终端UE下行同步方法的第二种应用场景。如图2所示，在本申请的第二种应用场景中，无线接入全部采用D2D多跳自组织网络。整个通信终端在图中记为T1、T2、T3、……。T1通过有线以太网连接到路由器，实现外网连接。T1～T5终端节点间形成多跳自组织网。T5的数据依次经过T4，T3，T2，T1等终端节点的中继，最终到达路由器，实现外网连接。

如此，无线网络全部由具有D2D功能的终端组成，不需要基站。用终端自组织实现高可用性网络。在一定距离内的终端和终端之间可以互相发现，形成自组织网。当某个终端节点失效时，其他节点会自动调整，实现某种程度的网络自愈。这使网络的可用性和可靠性大大提高，另一方面也简化了网络的维护工作。

图3示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信D2D的终端UE下行同步方法所采用UE间链式组网方式。如图3所示，从头节点UE1收到建链请求后，开始发送同步信号，周围节点搜到同步信号后向UE1请求接入，UE1在收到请求后从中选择一个距离最近的UE2进行接入连接，当接入成功后UE1和UE2建立通信链路，UE1停止发送同步信号，UE2开始发送同步信号，周围节点收到信号后向UE2请求连接，UE2选择最近的UE3建立通信链路，依次类推。头节点只跟下级节点进行通信，尾节点只跟上级节点进行通信，中间节点跟上级和下级两个UE进行通信。

现有技术中，LTE系统的资源调度是一种快速的时频资源分配，eNodeB要在每1ms内对无线资源进行分配，图中给出了LTE系统时频资源示意图。这种方式使得D2D使用未分配的时频资源或者部分复用已经分配过的资源成为可能。

在LTE系统中，如图4所示，时域无线资源的基本单位是TTI(传输时间间隔)，每个TTI值为1ms。每个TTI又由2个0.5ms的时隙组成，即一般配置下的14个OFDM符号。10个TTI组成一个LTE无线帧。在频域，整个带宽被分180khz的子信道，相当于12个连续的15khz的子载波。子信道的大小是固定的，不同的带宽对应的子信道的数目不同。在时频域，时域对应0.5ms，频域上对应1个子信道的单元称为RB(ResouceBlock)。

D2D通信通常具有4种模式：上行复用模式、下行复用模式、专用资源模式和中继模式。

复用模式D2D用户复用蜂窝用户的资源，产生同频干扰，基站采用合理的资源分配和功率控制、多天线技术和先进的编码技术等控制链路之间的干扰。专用资源模式:D2D用户占用一部分独立资源进行端到端的直接通信，剩余资源用于蜂窝通信。由于各部分资源相互正交，D2D通信与蜂窝通信之间不会产生干扰。中继模式(在概念上与传统的蜂窝模式相同):D2D用户通过基站转接通信，所有通信链路分配独立正交的信道资源，不相互干扰。模式的选择取决于多种因素，也决定了不同的数据同步和传送方式。

D2D模式选择策略不仅取决于D2D设备间和D2D设备与基站间的链路质量，还取决于具体的干扰环境和位置信息。例如，基于路损的模式选择简单易行但性能较差，它仅考虑了D2D设备间的信道状况。又如，当D2D设备距离基站较远时，使用上行频段效果比下行频段好；当D2D设备距离基站较近时，使用下行频段比上行频段好。但是，好的模式选择算法需要考虑多种因素，且对信道测量的要求更高。本申请选择下行频段。

图5示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信D2D的终端UE下行同步方法所采用的D2D的系统帧结构示意图。如图5所示，示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信D2D的终端UE下行同步方法所采用的D2D的系统帧结构示意图。本发明的D2D的系统帧结构由系统超帧，系统半帧，系统子帧(同步子帧/调度测量子帧)，数据子帧构成。以下依次介绍。

1)系统超帧

系统超帧长度为N，系统超帧由两个长度相等的系统半帧构成，每个系统半帧长度均为N/2。其中系统超帧长度N可以配为4，8，16，即对应40ms/80ms/160ms。

2)系统半帧

一个系统超帧由两个系统半帧构成。

系统半帧由系统子帧(同步子帧/调度测量子帧)和数据子帧构成，长度为N/2。当系统超帧N配置为为4，8，16(40ms/80ms/160ms)时，系统半帧长度对应为2，4，8(20ms/40ms/80ms)。

为了解决数据帧资源抢占的问题，第一个系统半帧(也称作系统前半帧)从用户的第一个节点在调度子帧中开始调度抢占数据子帧资源，第二个系统半帧(也称作系统后半帧)从用户的最后一个节点在调度子帧中开始调度抢占数据子帧资源。

图6示出了本发明的所采用的D2D的40ms的系统超帧的各子帧分配图。假设对应于附图1-2的通信终端T1～T5的用户为UE1～UE5。如图6所示，40ms的系统超帧为UE1～UE5的5个用户分配子帧的调度图。系统中有5个用户，系统帧设为40ms，其中前半帧用户从UE1～UE5的顺序排列调度子帧，从而数据子帧从用户UE1～UE5的顺序进行抢占，后半个系统半帧则相反，从用户UE5～UE1的顺序占用调度子帧及抢占数据子帧资源。

3)系统子帧

系统子帧包括：同步子帧，调度测量子帧，和数据子帧。

3.1)同步子帧

同步子帧包含2个符号，分别为PSS和SSS。在系统超帧的一个子帧0开始每隔固定的周期进行发送。当系统超帧长度分别是为40ms，80ms，160ms时，同步子帧对应的固定周期分为20ms，40ms，80ms。在同步子帧边界推后624Ts发送一个符号的PSS序列及一个符号的SSS序列。

同步子帧只有在系统组网时，尾节点进行发送用于其他周围节点同步。

3.2)调度测量子帧

调度测量子帧以1个子帧为单位，根据用户同步后得到的当前节点数，找到该用户系统测量子帧在系统超帧的对应位置，第一个系统半帧中的调度测量子帧从头节点依次在系统半帧中进行时域资源分配(如图6，UE1->UE5)。例如用户UE2的子帧2为向用户UE1发送的调度测量子帧，子帧3为向用户UE3发送的调度测量子帧，以此类推。第二个系统半帧中的调度测量子帧从尾节点依次进行资源分配(如图UE5->UE1)。

用户在同步后建立连接前，首先使用第一个系统半帧，用于接入和系统信息传输，当接入后整个系统会重排后半个系统半帧对应的用户调度测量子帧的位置，例如一旦用户UE6要接入系统后，后半个系统半帧的子帧1变为由用户6向用户1发送的调度测量子帧。

调度测量子帧配置USS信道和PUCCH信道或RACH信道。

USS信道：-用于UE进行信道时域资源空闲测量，例如图6中标示的子帧。如果用户UE4没有测量到用户UE1和用户UE2发送的测量调度子帧中USS信号，则用户UE4可以认为帧0的子帧123是可用于接收，通知到用户UE5，用户UE5以此可以借用这些子帧来向用户UE4发送数据信息。深灰色框中的子帧同理，以后半个系统半帧用户UE1为例，用户UE1没有检测到来自用户UE5的测量调度子帧中的USS信号，虽然这些数据子帧已经被用户UE5发送数据占用，但用户UE1可以通知用户UE2这些子帧上没有冲突，用户UE2再根据自己的数据子帧占用情况判断，可以向用户UE1在这些子帧上发送数据。

PUCCH信道：用于接入时系统信息的传输(MSG2/MSG3/MSG4/MSG5…)；

-用于连接时指示对数据子帧的时频调度信息及对应的MCS，目标UE数据的长度等，例如图3中UE1向UE2申请数据子帧0-3进行数据发送；

-用于连接时指示其他用户调度测量子帧被当做数据子帧的时频域调度信息(下个系统超帧生效)。例如用户5利用用户1和2的调度测量子帧时域资源用于向用户4发送数据。但这种情况仅限于在信道空闲测量时，用户4在相应的时域位置没有检测到用户1和用户2的USS信号。

-用于HARQ中反馈ACK信息；

-用于UE测量的相关测量包括时频偏，链路质量。

RACH信道：

-用于下节点向上节点发起随机接入信号进行上行同步。RACH的时域资源在本用户对应的调度测量子帧的第一个符号进行发送。

3.3)数据子帧

数据子帧用于用户间传输数据，其调度编码信息由调度测量子帧指示。如果数据子帧是占用调度测量子帧之外的时域资源，则调度子帧中的信息在当前半帧生效；如果数据子帧是占用其他用户的调度子帧的时域资源，则调度子帧中的信息在下一个系统超帧生效。连续传输的数据子帧最后一个子帧在调度上应留有N个符号的GAP，N的个数由用户间的USS的测量结果决定。

本发明的基于宽带技术的终端直通通信的传输协议所采用的信道，包含：1)同步信道，PSS信道和SSS信道；2)控制信道，PUCCH信道和USS信道；3)随机接入信道，PRACH信道；4)数据信道：PUSCH信道。

1)同步信道，PSS信道和SSS信道

同步信道由PSS信道和SSS信道组成，占整个传输带宽的中间6个RB。当系统超帧长度是为40ms时，同步子帧对应的固定周期为20ms，同步信道的周期为20ms。在子帧边界推后624Ts发送一个SSS符号序列和一个SSS序列。如图6所示，示出了同步信道的时频位置。PSS信道为一个符号的PSS序列组成。PSS序列占据同步子帧的第一个0FDM信号。PSS序列采用4GLTE中的PSS序列生成。具体请参见标准【3GPP TS 36.211 6.11.1】，采用Rootindexu＝38生成。

SSS信道为一个符号的SSS序列组成，SSS序列占用第二个0FDM符号，占整个传输带宽的中间6个RB。SSS序列采用4G LTE中的SSS序列生成。具体请参见标准【3GPP TS 36.2116.11.2】，为现有技术，不再赘述。

SSS序列的0bit代表前后系统半帧，第一个系统半帧SSS序列最低bit为0，第二个系统半帧SSS序列最低为1，1-6bit代表接入时的节点数。

同步子帧只有在系统组网时，尾节点进行发送用于其他周围节点同步及获取系统中链的阶数计算出自己对应的用户信息子帧资源。

如图7示出了PSS的参数配置。如图8示出了SSS的参数配置。

2)控制信道，PUCCH和USS信道

图9为PUCCH&USS信道的时频位置。PUCCH和USS信道在调度测量子帧中的前两个符号传输，PUCCH占据前两个符号的整个系统扣除USS所占的中间6个RB。

图10为PUCCH的RE映射。PUCCH信道由数据和参考符号组成，其中参考信号占一个RB中的固定位置即RE1，5，9的位置，即1/4间隔，如图10所示深色方格。数据占据1个RB中的剩余RE。

DMRS序列采用4G LTE中上行DMRS序列生成。参见【3GPP TS 36.211 5.5.2.1】，为现有技术，不再赘述。其中n_cs为MOD(N,12),N为从根节点开始当前用户对应的节点索引。图11示出了DMRS参数配置。

PUCCH的编码采用5GNR的POLAR编码方式参见【3GPP TS 38.212 5.3.1】，为现有技术，不再赘述。其中，取消CRC后16位对RNTI的掩码，采用QPSK的调整方式。其中用于产生扰码的Cellid为本用户在的节点索引，CRNTI由上级节点分配。

USS的序列产生同PSS信道产生的PSS序列生成公式相同，采用Root index u＝25生成。

3)随机接入信道，PRACH信道

图12示出了PRACH参数配置表。PRACH信道在本用户发送给上级节点的前半系统帧的调度测量子帧上发送，用于用户在下行同步后进行同上级节点的接入。PRACH从该调度测量子帧的第一个符号开始传输，占系统带宽的中间6个RB。应用LTE的RACH序列公式【3GPPTS 36.211 6.11.2】，为现有技术，不再赘述。

4)数据信道：PUSCH信道

图13示出了PUSCH信道中确定的参考符号位置，如图13所示，是根据发送符号的长度和调度信息中配置的DMRS-add-pos(dmrs-AdditionalPosition)确定的。PUSCH信道在数据子帧上发送，由数据和参考符号组成。由调度测量子帧中的MAC信息调度PUSCH在数据子帧的时频域位置及MCS。PUSCH信道可以在一个子帧的14个符号的任意位置开始发送，发送的符号长度1-14。PUSCH的参考符号位置根据发送符号的长度和调度信息中配置的DMRS-add-pos确定，如图13所示，其中l₀为PUSCH开始的第一个符号DMRS符号，参考符号占据整个PUSCH调度的RB。DMRS的序列产生公式参照【3GPP TS 36.211 6.11.2】，为现有技术，不再赘述。

PUSCH数据的信道编码采用5G的LDPC编码标准。参见【3GPP TS 38.212 5.3.2】，为现有技术，不再赘述。其中用于产生扰码的Cellid为本用户在的节点索引，CRNTI由上级节点分配。

本发明的协议高层，由接入控制(AC),数据投递层(IPrealy)，L2层组成。以下分别说明：

1)接入控制模层(AC)

接入控制模层(AC)用来处理系统相关信息，以及RB的建立。

接入控制模层(AC)分为发送和接收两部分。发送主要处理本UE建立的小区相关的功能，接收主要处理待接入小区相关的功能。

1.1)发送部分的功能

建立小区————读取NV内容，获取小区基本信息(超帧长度,系统频点，系统带宽等)，根据当前UE是否已经接入某小区，以及接入的小区ID，决定需要建立的小区ID号。

建立RB————有三个RB需要建立，一个用于本UE和上一级UE通信，一个用于本UE和下一级UE通信，一个用于接收发送给本UE的下行数据。

1.2)接收部分的功能

-终端接入

-处理接收到的系统信息

2)IPrealay层

-IPrealay层负责数据在上下层间的投递；设立方式如下：

2.1)配置本机IP地址

根据本UE在链中所处节点位置，固定前面IP地址为192.168.13，最后一个8bit为当前节点位置。比如本UE是链中第5个UE，那么IP地址为192.168.13.5；

待发送数据的目的地址IP最后一个数字小余本机IP，认为是向链条上行方向传输，以此类推、

2.2)承载的建立

-发送端至少建立一个承载，无承载ID，只有方向；

-接收端建立一个承载，处理发送给本机的IP数据；

-把目的IP的最后一个字节数值传给L2。

3)L2层

L2层负责处理非信令数据。L2层分为PDCP层，RLC层，MAC层。其中，增加一个上行缓存功能，能够处理D2D新增信元，部分随机接入功能，L1C被合入L2负责处理物理层资源调度和时序相关的流程，部分随机接入功能。

3.1)发送部分

上下行RB分别组包，没有逻辑信道，在MAC子头中用IP地址最后一个字节数值代替。

有三类数据：A)IPrelay来的业务数据，B)AC来的信令数据，C)L2自己生成的数据(系统信息、MACCE等)。

3.2)接收部分

如果是给本UE的数据，解包后递交给上层；

如果是转发数据，判断上下行后，放入对应的承载的缓存，由发送部分进行后续处理；

如果是系统信息，根据内容进行后续调度。

本协议中，根据包的格式，MAC主要有RAR包和非RAR包。图14(A)示出了RAR数据包的消息头的具体格式，图14(B)和14(C)示出了非RAR包数据包的消息头的具体格式。

其中，如图14(A)所示，RAR包的发送和接收是靠固定时序来完成的，消息头中的RAPID是msg1中的PreambleIndex，是生成的随机数。

其中，如图14(B)所示，非RAR包通过LCID来区分。非RAR消息头中，E：1，还有至少一个字头跟随其后；E：0，这是最后一个字头。

其中，图14(C)示出了非RAR包LCID的具体定义。

在附图14(A)(B)(C)所示的RAR包和非RAR包的基础上，MAC层组包的规则如下：

(1)头部在前，数据在后，头部可能包括多于一个的字头；

(2)系统信息在前(如果有的话)，数据在后；

(3)如果所组包的长度没有达到MACPDU所允许的最大长度，在MAC头的末尾加一个Padding子头；

(4)最后一个子头没有长度；

(5)如果所组包的长度+2＝＝MACPDU允许的最大长度，则MAC PDU开始两个byte填0xff，然后才是子头；

(6)如果所组包的长度+1＝＝MACPDU允许的最大长度，则MAC PDU开始一个byte填0xff，然后才是子头；

(7)如果所组包的长度＝＝MACPDU允许的最大长度，则MACPDU不包含0xff，直接是子头。

其中，MAC层拆包的规则如下：

当需要发送的数据包很大，大于MAC提供的发送长度时需要对IP包进行拆分，这需要增加一个字节的信息来完成此功能，我们把这个字节叫做拆包信息字节。MAC组包的时候把拆包信息字节放在数据的前面，即把它当做数据的一部分。拆包信息字节由两部分构成：最右面的6bits表示节点号，目的是告诉目标节点此ip包是给谁的，最左面两bit表示此分片坐在ip包的位置：

00：没分包；

01：IP包的开头；

10：IP包的中间包；

11：IP包的最后部分。

根据IP数据包的大小可能有三种情况出现：A)此IP数据包没有被拆分；B)此IP数据包被拆分成两个部分：开头和最后部分；C)此IP数据包被拆分成三部分：开头、中间和最后部分。

其中，MAC调度信息的生成

MAC负责系统测量子帧中调度信息的生成，功能包括：

(1)负责根据当前数据子帧的占用情况，及信道空闲测量的结果产生该用户给上下节点的数据子帧时频信息。

(2)负责更新整个超帧的数据子帧占用情况。

(3)负责根据L1层上报信道质量产生数据子帧的MCS。

(4)负责根据L1层测量的下节点TA值。

具体的，附图15示出了MAC调度信息示意图。

基于以上定义，本申请的终端直通通信的终端同步方法通过下行同步流程UE先去搜索PSS同步信道，再去搜索SSS同步信道,最后根据DMRS进行RSRP的计算，确认最终的同步。

图16示出了本发明的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法流程示意图。

如图16所示，本申请的终端直通通信的终端UE下行同步方法包括以下步骤：

S10：UE对PSS同步信道进行搜索，具体包括，

S101：UE以系统超帧配置长度相对应的周期进行PSS搜索；

如上文所述，系统超帧由N个子帧组成(例如长度为1ms的子帧)，记为系统超帧的长度为N。一个系统超帧分为两个系统半帧。每个系统半帧的长度为N/2。其中N可以配为4，8，16，即系统超帧对应周期为40ms/80ms/160ms。

该步骤中，UE以系统超帧配置长度对应的周期，即40ms/80ms/160ms进行PSS搜索。

本协议相关的发明技术中，除根据命令触发发送同步信息外，UE的初始都为PSS搜索同步状态。

S102：PSS同步信道在系统半帧的第一个帧的0子帧开始以所述周期发送，在子帧边界推后固定周期T2(例如624Ts)发送一个符号PSS序列以及一个符号的SSS序列。

如图6所示，40ms系统超帧，5用户子帧分配图。为了解决数据帧资源抢占的问题，第一个系统半帧从用户的第一个节点在调度帧中开始调度抢占数据子帧资源，第二个系统半帧从用户的最后一个节点在调度帧中开始调度抢占数据子帧资源。如图3，系统中由5个用户，系统帧设为40ms，其中前半帧用户从1-5的顺序排列调度子帧，从而数据子帧从用户1-5的顺序进行抢占，后半个系统半帧则相反，从用户5-1的顺序占用调度子帧及抢占数据子帧资源。

进一步的，PSS子帧只有在系统组网时，尾节点进行发送。如此，以便与其他周围节点同步。

S11：判断PSS的峰值是否超过门限，如是，则执行步骤S12。

S12：UE对SSS同步信道进行搜索。

S13：判断SSS的峰值是否超过门限，如是，则执行步骤S14。

S14：UE获取SSS超越判断门限时所对应的SSS序列，将其前系统半帧的当前用户节点数为0bit，后系统半帧SSS序列的当前用户节点数为1bit，并确定UE自身所占用的调度测量子帧中的系统信息子帧。

如上文所述，用户在同步后建立连接前，首先使用第一个系统半帧(即前系统半帧)，用于接入和系统信息传输，当接入后整个系统会重排后半个系统半帧对应的用户调度测量子帧的位置，例如一旦用户UE6要接入系统后，后半个系统半帧的子帧1变为由用户6向用户1发送的调度测量子帧。

调度测量子帧配置USS信道和PUCCH信道或RACH信道。

S14中，将SSS超越判断门限时所对应的SSS序列的前系统半帧的当前用户节点数为0bit，后系统半帧SSS序列的当前用户节点数为1bit；

其所对应的SSS序列的0bit代表前后系统半帧，第一个系统半帧SSS序列最低bit为0，第二个系统半帧SSS序列最低为1，其中，1-6表示当前用户节点数。

参见图17同步信道的时频位置示意图。如图17所示，SSS在PSS的后一个符号位置。

S15：根据PSS和SSS同步信道，进行频域的TCA和FCA计算，调整时序及AFC，以便进行时频偏矫正；

S16：根据周期性抓取的PSS和SSS同步信号计算RSRP，根据PRSP的强度决定是否接入该UE，如果是，则执行步骤S15；

S17：根据PSS和SSS同步调整DL_Timing进行下行同步，计算出系统超帧的开始位置，及目前所在的子帧位置。

在判断RSRP决定接入该UE后，根据PSS和SSS同步调整DL_Timing进行下行同步，计算出超帧的开始位置，及目前所在的子帧位置。

如此，本申请的终端直通通信的终端同步方法通过下行同步流程UE先去搜索PSS同步信道，再去搜索SSS同步信道,最后根据DMRS进行RSRP的计算，确认最终的同步位置，完成同步。如此，UE完成与周围其他用户节点的同步。

本发明的基于宽带技术的终端直通通信技术，在经过UE同步之后，就可以进行UE接入的步骤，本技术采用的是随机接入过程，将在系列申请的另一说明书中详细阐述。

D2D通信技术的最大区别是它使用电信运营商的授权频段，其干扰环境是可控的，数据传输具有更高的可靠性。

此外，蓝牙在传递文件时需要人工配对，而在接入WLAN连接点时也需要用户配置，D2D通信可以自动连接；同时这些同类技术都工作在非授权频段上，相比工作在授权频段上的D2D通信连接不够稳定也不够可靠。此外，近距离的直接通信还可以有效减轻基站的负担、降低终端设备的发射功率、减小传输时延。

本发明的在保留蜂窝网络优点的情况下，用D2D多跳自组织网络低成本地扩展了网络接入的覆盖范围，从而支持1.4M-100M的高带宽灵活配置，以及高速率和视频服务，同时相比WIFI通信方式通信距离更远，频段更加灵活，且安全性更高。

图18为本发明实施例提供的电子设备实体结构示意图，如图18所示，所述电子设备包括：处理器(processor)101、存储器(memory)102和总线103；其中，所述处理器101、存储器102通过总线103完成相互间的通信。

所述处理器101用于调用所述存储器102中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法。

本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法。

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于宽带技术的终端直通通信的终端下行同步方法，其中，同步信道由PSS信道和SSS信道组成，所述系统超帧由长度均为N/2的两个系统半帧构成，系统半帧由系统子帧和数据子帧构成，系统子帧包括同步子帧和调度测量子帧，同步子帧包含2个符号，分别为PSS和SSS，所述方法包括以下步骤：

S10：终端对PSS同步信道进行搜索，具体包括，

S101：终端以系统超帧配置长度相对应的周期T1进行PSS搜索；

S102：PSS同步信道在系统半帧的第一个帧的0子帧进行发送，在子帧边界推后周期T2发送一个符号PSS序列；

S11：判断PSS的峰值是否超过门限，如是，则执行步骤S12；

S12：终端对SSS同步信道进行搜索；

S13：判断SSS的峰值是否超过门限，如是，则执行步骤S14；

S14：终端获取SSS超越判断门限时所对应的SSS序列，将其前系统半帧的当前用户节点数为0bit，后系统半帧SSS序列的当前用户节点数为1bit，并确定终端自身所占用的调度测量子帧中的系统信息子帧；

S16：根据周期性抓取的PSS和SSS同步信号计算RSRP，根据PRSP的强度决定是否接入该终端，如果是，则执行步骤S17；

2.如权利要求1所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，所述步骤S10中，除根据命令触发发送同步信息外，终端的初始都为PSS搜索同步状态。

3.如权利要求1所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，所述步骤S102中，PSS子帧只有在系统组网时，尾节点进行发送。

4.如权利要求1所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，当系统超帧长度N为40ms时，所述周期T1为20ms，T2为624Ts。

5.如权利要求4所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，第一个系统半帧从用户的第一个节点在调度子帧中开始调度抢占数据子帧资源，第二个系统半帧从用户的最后一个节点在调度子帧中开始调度抢占数据子帧资源。

6.如权利要求5所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，用户在同步后建立连接前，首先使用第一个系统半帧，用于接入和系统信息传输，当接入后整个系统会重排后半个系统半帧对应的用户调度测量子帧的位置。

7.如权利要求5所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，用户在同步后建立连接前，首先使用第一个系统半帧，用于接入和系统信息传输，当接入后整个系统会重排后半个系统半帧对应的用户调度测量子帧的位置。

8.如权利要求1所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法，其特征在于，所述同步子帧PSS和SSS在系统超帧的一个子帧0开始每隔固定的周期进行发送。

9.一种基于宽带技术的终端直通通信的终端同步系统，其特征在于，所述系统包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-8任意一项所述基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被处理器执行以实现如权利要求1-8任意一项所述的基于宽带技术的终端直通通信的终端同步方法。