TW201507426A - 無網路覆蓋下的鄰居發現方法，裝置和用戶設備 - Google Patents

Abstract

本發明的實施方式提供了用於無網路覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法，裝置和用戶設備。其中方法之一方法包括在一個用戶設備處，檢測來自其他用戶設備的主同步信號，並且當沒有檢測到主同步信號時，用戶設備被用作頭節點。該方法還包括用戶設備週期性地發送主同步信號，輔同步信號和配置資訊。透過本發明的用於無網路覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法，裝置和用戶設備，可以高效地實現在無網路覆蓋的情況下的鄰居發現，從而進行設備到設備的直接通信，同時能避免傳輸衝突並抑制相互干擾。

Description

無網路覆蓋下的鄰居發現方法，裝置和用戶設備

本發明一般地關於通信領域，並且具體地，關於用於無網路覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法，裝置和用戶設備。

在LTE R12中提出了關於用戶移動終端設備到用戶移動終端設備(D2D)的研究專案，其目的在於研究LTE蜂窩網路中D2D的性能和標準。在該研究專案中，網路場景被分成兩種，即，具有LTE網路覆蓋的情形和沒有蜂窩網路覆蓋的情形。

前一具有網路覆蓋的情形既可用於公共安全(PS)，也可用於諸如商用之類的非公共安全。與此不同，沒有網路覆蓋的情形僅用於公共安全。在出現諸如地震之類的自然災害或極端人為破壞的情形中，傳統的蜂窩網路覆蓋很可能被破壞。

圖1示出了無網路覆蓋下的通信系統。如圖1所示，該通信系統僅包括多個用戶移動終端設備，而沒有任何蜂窩網路覆蓋。此時，如果希望建立用戶設備到用戶設備的 直接通信，則面臨巨大的挑戰。

首先，在沒有網路覆蓋的情況下，是不存在用於定時/頻率同步的公共參考的。在蜂窩網路中，eNB針對每個社區中的所有用戶設備(UE)提供公共同步參考。而在無網路覆蓋的情形中，並不存在這種同步參考，因為諸如eNB之類的中央節點是不存在的，或者由於災難其並不能正常工作。

其次，UE無法接收網路所廣播的系統配置資訊。在LTE蜂窩網路中，主要的配置參數和系統資訊是由eNB廣播的，這使得UE可以根據具體的配置來操作。在沒有網路覆蓋的情景中，沒有基地台能廣播這種資訊。

最後，在沒有網路覆蓋的D2D網路中，由於沒有中央控制節點，用戶終端的完全分散式的操作將很難提高系統效率並滿足某些方面的性能需求，例如，由於在沒有網路覆蓋的情形下沒有同步參考，節點可能不得不連續地搜索其他節點的信標信號以用於發現，從而其鄰居發現將消耗較多功率並產生較大延遲，這尤其在某些公共安全應用中，是應該想辦法避免的。

為了緩解或解決上述的至少一些技術問題，本發明的實施方式提供了一種有效機制，使得可以高效率地實現在無網路覆蓋的情況下的鄰居發現，從而進行用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的直接通信，同時能避免傳輸衝 突並抑制相互干擾。

根據本發明的一個實施方式，提供了一種用於無網路覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法。該方法包括在一個用戶設備處，檢測來自其他用戶設備的主同步信號。該方法還包括當沒有檢測到主同步信號時，該用戶設備被用作頭節點，並且該用戶設備週期性地發送主同步信號，輔同步信號和配置資訊。

根據本發明的另一實施方式，該方法還包括當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比小於等於預定閾值，則該用戶設備被用作頭節點，並且該頭節點的同步信號參數可以動態調整，以避免與發送該主同步信號的用戶設備間的相互干擾。

根據本發明的又一實施方式，該方法還包括當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比大於預定閾值，則該用戶設備作為非頭節點依附於發送該主同步信號的用戶設備。

根據本發明的一個實施方式，該方法還包括該用戶設備根據預配置資訊或從該頭節點接收到的配置資訊來選擇鄰居發現通道並在所選擇的鄰居發現通道上發送鄰居發現信號。

根據本發明的另一實施方式，該方法還包括調整該用戶設備的定時和頻率，以與發送該主同步信號的用戶設備相一致。

根據本發明的又一實施方式，提供了一種用於無網路 覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現的裝置。該裝置包括用於在一個用戶設備處，檢測來自其他用戶設備的主同步信號的部件。該裝置還包括用於當沒有檢測到主同步信號時，將該用戶設備用作頭節點的部件，以及用於週期性地發送主同步信號，輔同步信號和配置資訊的部件。

根據本發明的一個實施方式，該裝置還包括用於當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比小於等於預定閾值，則將該用戶設備用作頭節點，並且可以動態調整該頭節點的同步信號參數，以避免與發送該主同步信號的用戶設備間的相互干擾的部件。

根據本發明的另一實施方式，該裝置還包括用於當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比大於預定閾值，則將該用戶設備作為非頭節點依附於發送該主同步信號的用戶設備的部件。

根據本發明的又一實施方式，該裝置還包括用於根據預配置資訊或從該頭節點接收到的配置資訊來選擇鄰居發現通道並在所選擇的鄰居發現通道上發送鄰居發現信號的部件。

根據本發明的一個實施方式，該裝置還包括用於調整該用戶設備的定時和頻率，以與發送該主同步信號的用戶設備相一致的部件。

根據本發明的另一實施方式，提供了包括上述裝置的用戶設備。

500‧‧‧裝置

501‧‧‧第一部件

502‧‧‧第二部件

503‧‧‧第三部件

根據下面結合附圖的示例性實施方式的詳細描述，本發明的上述和其他目的、特徵和優勢將變得明顯，在附圖中：圖1示意性示出無網路覆蓋場景中的通信系統的示意圖；圖2示意性示出根據本發明一個實施方式的無網路覆蓋下的用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法的流程圖；圖3a和圖3b分別示意性示出根據本發明一個實施方式的無網路覆蓋下的資源配置和通道結構；圖4示意性示出根據本發明另一實施方式的無網路覆蓋下的用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法的流程圖；以及圖5示意性示出根據本發明一個實施方式的無網路覆蓋下的用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現裝置的框圖。

在本發明中，沒有LTE蜂窩網路覆蓋的D2D網路節點將根據自動的頭節點選擇機制來使得某些公共安全用戶終端用作頭節點。當PS節點被決定用作頭節點之後，其將發送同步信號和配置參數。

下面將結合圖2來詳細描述根據本發明的實施方式的鄰居發現方法200的流程。

圖2是示出了根據本發明一個實施方式的無網路覆蓋下的D2D鄰居發現方法200的流程圖。如圖2所示，在步驟S201中，在一個用戶設備處，該用戶設備檢測來自其他用戶設備的主同步信號(D-PSS)。D-PSS指在該情景下用於D2D鄰居發現的主同步信號，這與LTE系統中的PSS的設計類似，僅是使用的具體參數不同。對主同步信號的檢測是透過利用滑動窗進行相關運算來完成的。

接下來，在步驟S202中，當沒有檢測到主同步信號時，該用戶設備被用作頭節點。在D2D通信建立之前，每個PS節點具有等同的成為頭節點的機會。

在步驟S203中，被選作頭節點的用戶設備週期性地發送主同步信號，輔同步信號(D-SSS)和配置資訊。類似於D-PSS，D-SSS指在該情景下用於D2D鄰居發現的輔同步信號，這與LTE系統中的SSS的設計類似，僅是使用的具體參數不同。但是請注意，PS頭節點進行D2D操作(即，鄰居發現和直接通信)所需的所有的配置資訊僅包括PS頭節點發送的配置資訊和PS節點中的預配置參數。作為非頭節點的用戶設備隨後可以根據D-PSS，D-SSS，以及配置資訊來進行與其所屬的頭節點的定時同步和頻率同步。例如，非頭PS節點從所配置的非頭PS節點鄰居發現(ND)通道池中隨機選出ND通道，並且在選出的ND通道上發送信標信號，以用於被其他節點發現。同 時，非頭PS節點將監聽其他非頭ND通道，以發現其對等鄰居(即，非頭PS節點)。

注意，在本發明中，雖然被選出的頭節點充當類似於虛擬基地台的角色，但是，無網路覆蓋情景下的頭節點是與蜂窩網路覆蓋下的實際基地台有本質不同的。二者之間的差異主要在於，本發明中的頭節點僅擔負非常有限的職責，例如，發送同步信號和配置參數。而正常eNB的其他功能(諸如，功率控制，資源分配，傳輸格式等)可以以分散式的方式實現在沒有網路覆蓋的D2D網路中。

以下將具體描述沒有網路覆蓋的情景下用於D2D的鄰居發現的幀結構和資源。在每個ND週期中(該ND週期被預配置在每個PS節點處，但這並不是必須的，其也可以由頭節點配置)，ND資源被分為兩部分：頭節點ND通道池和非頭節點ND通道池。

圖3a和圖3b分別示出了根據本發明一個實施方式的無網路覆蓋下的資源配置和通道結構。如圖3a和圖3b所示，頭節點ND通道池包括多個ND通道和同步信號(前述的D-PSS和D-SSS)。同步信號唯一地對應於ND通道，並且是以多工分碼(CDM)方式多工的。而ND通道是以分頻多工(FDM)方式多工的。為了使系統操作更加簡便高效，在本發明的一種實施方式中，D-PSS承載的資訊可確定對ND通道的選擇。透過這種方式，彼此間距離不遠的頭節點(即，鄰近頭節點)可利用不同的D-PSS序列來避免彼此之間的相互干擾，並且，非頭節點可從檢測 到的D-PSS序列索引來導出對應的頭節點所使用的ND通道。

針對多個頭節點ND通道，每個ND通道是由多個ND通道段形成的(例如，如圖3a和圖3b所示的3×2通道段)，並且每個ND通道承載來自頭節點的配置資訊。ND通道段是ND通道的基本結構單元。在頭節點ND通道中，兩個同步信號不僅提供同步參考，還提供針對ND通道信號的相干檢測所需的通道估計。另外，鄰近頭節點ND通道之間設計有保護帶，這是減輕鄰近ND通道之間的相互干擾所必須的。這是與有網路覆蓋的情形不同的，因為在無網路覆蓋下的情形中，頭節點不可避免地具有某些頻率偏移和/或定時偏移。

在非頭節點ND通道池中，存在許多非頭節點通道，其中每個是由多個ND通道段所構成的。在一種實施方式中，如圖3a所示，形成ND通道的多個ND通道段可在時間域內分配式的配置(選項1)。在另一種實施方式中，如圖3b所示，形成ND通道的多個ND通道段可在頻率域上相鄰配置(選項2)。選項1的益處在於，對於ND通道的分散式設計可提供顯著的時間分集增益，這對於針對小分組(諸如，信標分組)的檢測性能而言是特別重要的。但是，選項1的缺陷是，大量ND通道被在頻域上多工(如圖3a所示，ND通道池具有大小12×2)，這導致選擇了這些ND通道的非頭節點由於受到半雙工的限制(即，節點無法同時發送和接收)而不能發現彼此。而選 項2的益處和許可權正好與選項1相反。

多個非頭節點ND通道被以分時多工/分頻多工(TDM/FDM)多工，並且承載發現信標分組。該發現信標分組是對本用戶終端節點ID資訊透過一系列處理(其包括CRC校驗編碼，通道編碼(例如，去尾迴旋編碼)，速率匹配，物理層串擾，星座調製(例如，QPSK)，可選的DFT預編碼和最後到對所選ND通道的物理資源的映射)所獲得的。每個非頭節點對ND通道的選擇可以是隨機的，並且是彼此獨立地。注意，可以用多個子幀來添加更多的非頭ND通道。有關非頭ND通道的配置可由頭節點控制和廣播。

較佳地，當用戶設備檢測到D-PSS時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比小於等於預定閾值，則該用戶設備被用作頭節點，並且該頭節點的同步信號參數可以動態調整，以避免與發送D-PSS的用戶設備間的相互干擾。另一方面，在一種實施方式中，當用戶設備檢測到D-PSS時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比大於預定閾值，則該用戶設備作為非頭節點依附於發送D-PSS的用戶設備。

下面將結合圖4來詳細描述涵蓋了上述根據本發明的實施方式的鄰居發現方法400的流程。

圖4是示出了根據本發明另一實施方式的無網路覆蓋下的D2D鄰居發現方法400的流程圖。如圖4所示，方法400完整地呈現了如何確定哪些PS節點可用作頭節 點，以及哪些PS節點可用作非頭節點的過程。在步驟S401中，首先進行傳統的蜂窩社區搜索，從而選擇/重新選擇可用的社區。在步驟S402中，當蜂窩社區搜索連續失敗的次數超過預配置的數目時，將進行到步驟S403，此時節點變換成網路覆蓋外模式。在步驟S404中，透過搜索D-PSS序列來開始進行針對PS頭節點的掃描。

在步驟S405中，判斷是否已經找到頭節點(即，方法200中所述的檢測是否接收到D-PSS)。如果沒有找到現有的頭節點，則進行到步驟S406，其中該PS節點用作頭節點，並且，使用預配置的頭節點ID，該頭節點ID唯一地對應於D-PSS和D-SSS序列。接下來，在步驟S407中，被選作頭節點的PS節點開始發送對應的主同步信號，輔同步信號和配置資訊。在步驟S408中，當其他PS節點進入該頭節點的鄰近區時，其可透過掃描同步信號來找到頭節點。在一種實施方式中，作為非頭節點的用戶設備根據預配置資訊或從被選作頭節點的用戶設備接收到的配置資訊來選擇鄰居發現通道並在所選擇的鄰居發現通道上發送鄰居發現信號。例如，根據來自頭節點的配置資訊，其他PS節點中的每一個將選擇一個非頭節點的ND通道，並且，在所選通道上發送鄰居發現信號(例如，信標分組)。頭節點可透過該信標分組來發現鄰近的非頭節點。同時，透過接收其他非頭節點發送的信標分組，非頭節點彼此間也可進行發現。

如果在步驟S405中發現了頭節點，則進行到步驟 S409，其中，PS節點檢查接收訊號對干擾雜訊比(SINR)是否大於閾值，該閾值是被預配置的。如果接收SINR大於閾值，說明該PS節點距離頭節點較近，則PS節點作為非頭節點依附到該頭節點上，隨後進行鄰居發現和其他相關操作。

如果接收SINR小於閾值，這說明PS節點距離頭節點較遠，則進行到步驟S411，其中該PS節點用作其範圍內的頭節點。在該情形中，頭節點的同步信號參數可以動態調整，以避免與發送該主同步信號的用戶設備間的相互干擾。例如，如果PS節點發現其預配置的頭節點主同步序列ID與已有的頭節點的主同步序列ID相衝突，則可調整預配置的頭節點ID。舉例來說，當僅使用了三個D-PSS序列時，可以調整主同步序列ID是0，1或2，以避免與已有的頭節點主同步序列ID衝突，在此情況下，可以透過運算mod(HD-ID,3)+m,3)+floor(HD-ID/3)*3調整本PS節點的預配置ID號，其中HD-ID表示頭節點ID，則可避免新選出的頭節點的主同步序列ID與已有的頭節點的主同步序列ID相同。這樣做的目的是為了避免與已有頭節點的傳輸相衝突，因為D-PSS序列與稍後將描述的頭節點ND通道選擇相對應。

在經過頭節點ID調整之後，在步驟S412中，被選作頭節點的PS節點將廣播與調整後的頭節點主同步序列ID相對應的主同步信號，輔同步信號和配置資訊。在一種實施方式中，作為頭節點的用戶設備的發送定時和發送頻率 可與已有的頭節點一致。這樣能盡可能地減小頭節點之間的相互干擾。

上文描述了方法400及其在多個實施方式中的擴展。透過方法400及其擴展，頭節點可發現其周圍鄰近的非頭節點，並且，也可被非頭節點發現。同時，非頭節點間也可進行彼此的互相發現。基於發現結果，PS節點可決定是否與其他一個或多個節點進行直接通信。方法400可以高效地實現在無網路覆蓋的情況下的鄰居發現，從而進行設備到設備的直接通信，並且能避免傳輸衝突並抑制相互干擾。

圖5是示出了根據本發明一個實施方式的無網路覆蓋下的用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現裝置的框圖。

如圖5所示，該裝置500包括第一部件501，第二部件502，以及第三部件503。裝置500能夠執行上述方法200。其中，第一部件501是用於在一個用戶設備處，檢測來自其他用戶設備的主同步信號的部件。第二部件502用於當沒有檢測到主同步信號時，將該用戶設備用作頭節點的部件，而第三部件503是用於週期性地發送主同步信號，輔同步信號和配置資訊的部件。

在另一實施方式中，裝置500還包括第四部件，該第四部件是用於當檢測到主同步信號時，如果用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比小於等於預定閾值，則將用戶設備用作頭節點，並且可以動態調整頭節點的同步信號參數，以 避免與發送主同步信號的用戶設備間的相互干擾的部件。

在又一實施方式中，裝置500還包括第五部件，該第五部件是用於當檢測到主同步信號時，如果用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比大於預定閾值，則將用戶設備作為非頭節點依附於發送主同步信號的用戶設備的部件。

在一個實施方式中，裝置500還包括第六部件，該第六部件是用於根據預配置資訊或從頭節點接收到的配置資訊來選擇鄰居發現通道並在所選擇的鄰居發現通道上發送鄰居發現信號的部件。

在一個實施方式中，裝置500還包括第七部件，該第七部件是用於調整用戶設備的定時和頻率，以與發送主同步信號的用戶設備相一致的部件。

綜上，結合附圖對本發明的各個實施方式進行了詳細的描述。本領域技術人員可以理解本發明的實施方式可以透過硬體、軟體、韌體、模組或者其結合來實現，也可以在供任何合適資料處理系統使用的信號承載媒體上所設置的電腦程式產品中體現本發明。這種信號承載媒體可以是傳輸媒體或用於機器可讀資訊的可記錄媒體，包括磁媒體、光媒體或其他合適媒體。可記錄媒體的示例包括：硬碟驅動器中的磁片或軟碟、用於光碟機的光碟、磁帶，以及本領域技術人員所能想到的其他媒體。本領域技術人員應該認識到，具有合適編程裝置的任何通信終端都將能夠執行如程式產品中體現的本發明方法的步驟。

應當注意，為了使本發明更容易理解，上面的描述省 略了對於本領域的技術人員來說是公知的、並且對於本發明的實現可能是必需的更具體的一些技術細節。

儘管已經公開了本發明的特定實施方式，但本領域技術人員將理解可針對特定的實施方式做出改變而不會偏離本發明的精神和範圍。因此，本發明不限於特定的實施方式，並且所附之申請專利範圍包含本發明範圍內的任何和所有這樣的應用、修改和實施方式。

Claims (11)

1. 一種用於無網路覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現方法，該方法包括：在一個用戶設備處，檢測來自其他用戶設備的主同步信號；當沒有檢測到主同步信號時，該用戶設備被用作頭節點；以及該用戶設備週期性地發送主同步信號，輔同步信號和配置資訊。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比小於等於預定閾值，則該用戶設備被用作頭節點，並且該頭節點的同步信號參數可以動態調整，以避免與發送該主同步信號的用戶設備間的相互干擾。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比大於預定閾值，則該用戶設備作為非頭節點依附於發送該主同步信號的用戶設備。
4. 根據申請專利範圍第3項所述的方法，還包括：該用戶設備根據預配置資訊或從該頭節點接收到的配置資訊來選擇鄰居發現通道，並在所選擇的鄰居發現通道上發送鄰居發現信號。
5. 根據申請專利範圍第1或2項所述的方法，還包括： 調整該用戶設備的定時和頻率，以與發送該主同步信號的用戶設備相一致。
6. 一種用於無網路覆蓋下用戶移動終端設備到用戶移動終端設備的鄰居發現的裝置，包括：用於在一個用戶設備處，檢測來自其他用戶設備的主同步信號的部件；用於當沒有檢測到主同步信號時，將該用戶設備用作頭節點的部件；以及用於週期性地發送主同步信號，輔同步信號和配置資訊的部件。
7. 根據申請專利範圍第6項所述的裝置，還包括：用於當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比小於等於預定閾值，則將該用戶設備用作頭節點，並且可以動態調整該頭節點的同步信號參數，以避免與發送該主同步信號的用戶設備間的相互干擾的部件。
8. 根據申請專利範圍第6項所述的裝置，還包括：用於當檢測到該主同步信號時，如果該用戶設備的接收訊號對干擾雜訊比大於預定閾值，則將該用戶設備作為非頭節點依附於發送該主同步信號的用戶設備的部件。
9. 根據申請專利範圍第8項所述的裝置，還包括：用於根據預配置資訊或從該頭節點接收到的配置資訊來選擇鄰居發現通道並在所選擇的鄰居發現通道上發送鄰居發現信號的部件。
10. 根據申請專利範圍第6或7項所述的裝置，還包括：用於調整該用戶設備的定時和頻率，以與發送該主同步信號的用戶設備相一致的部件。
11. 一種用戶設備，包括：根據申請專利範圍第6至10項中任一項所述的裝置。