WO2013174091A1

WO2013174091A1 - 基于lte蜂窝通信系统的d2d设备发现方法及装置

Info

Publication number: WO2013174091A1
Application number: PCT/CN2012/082960
Authority: WO
Inventors: 周晗; 冯淑兰
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-11-28
Also published as: EP2849494A4; CN103428817A; EP2849494B1; US9584997B2; US20150078466A1; EP2849494A1; CN103428817B

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种基于LTE蜂窝通信系统的D2D设备发现方法及装置，所述方法包括：通过LTE蜂窝通信系统，第一D2D UE获取自身的定时信息；根据定时信息，在发现子帧接收第二D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号；通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二D2D UE的设备发现信号到达第一D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息OFDM符号，获取第二D2D UE的设备信息，实现D2D UE的设备发现。本发明使得一个D2D UE可以有效的发现其它的D2D UE，提高了系统效率，节省了D2D UE的功率。

Description

基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于长期演进（Long Term Evolution , LTE )蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法及装置。

背景技术近 20年来，无线通信技术获得了巨大的发展，无线通信技术也是层出不

生活中不可缺少的一部分。然而，无线频谱资源有限，随着使用无线通信网络的人数激增以及对无线通信网络性能的要求日益提高，频谱资源紧张的缺点已经成为限制无线通信性能的关键所在。目前，蜂窝网是主要的无线通信网络，在这种通信中，两个终端通信需要经过基站转发，同一个数据包从终端到基站，再从基站到终端，占用空口资源两次。如果两个通信终端距离较远，无法到达对方，则这种方案比较可行，但如果通信双方距离较近，相互在对方的通信范围内，则数据包直接通过终端之间传输，不需要经过基站转发，可以节省一半的资源。设备到设备之间的直接通信 (简称 D2D通信， Device to Device)能够使终端设备之间直接通信而不需要任何中间的基础设施。因此，终端设备的直接通信能够更高效率的利用频谱资源，提高蜂窝网容量，减少基站控制信令的开销，是一项能给蜂窝网通信带来巨大利益的技术。 D2D通信既然是终端与终端的直接通信，那么寻呼消息就需要从寻呼终端直接发送给被寻呼终端而不需要基站及核心网的帮助。传统的一些技术可以实现 D2D通信，比如 wifi、 BT以及 ad hoc等，但这些系统都工作在异步模式。因而，现有技术在 D2D通信系统中，系统设备都工作在异步模式，使得 D2D 用户设备（User Equipment, UE ) 在相互发现过程中， UE无法有效发现其它的 UE, 浪费系统功率。发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法，旨在从一定程度上提高 D2D通信系统的系统效率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例是这样实现的，一种基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D 设备发现方法，所述方法包括：

通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息；

第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频正交频分复用 ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing , OFDM )符号和设备信息 OFDM 符号；

第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现。本发明实施例还提供了一种基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置，所述系统包括：

获取单元，用于通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息；

接收单元，用于第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二

D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频正交频分复用 OFDM符号和设备信息 OFDM符号；

发现单元，用于第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息，根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE在发现子帧发送的设备发现信号，并根据所述接收的发现信号，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，及第二设备的设备信息，从而实现在 LTE蜂窝网络系统中实现 D2D通信，由于在同步通信系统中， D2D UE 可能在每个发现子帧发送设备发现信号或监听其它设备发送的设备发现信号，当在同一个发现子帧，两个 D2D UE—个发送并且另一个接收设备发现信号时，就可以实现设备发现，从而缩短了 D2D UE之间发现的时间，使得一个 D2D UE可以有效的发现其它的 D2D UE, 提高了系统效率，节省了 D2D UE的功率，并且由于与 LTE蜂窝网络系统兼容，有利于在蜂窝网络中实现 D2D通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明实施例一提供的基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现系统的网络部署示意图；

图 2是本发明实施例一提供的基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法的实现的流程示意图；

图 3是本发明实施例二提供的 D2D通信网络的定时结构的示意图；图 4是本发明实施例四提供的用上行定时收发 D2D设备发现信号的示意图；

图 5是本发明实施例四提供的用下行定时收发 D2D设备发现信号的示意图；

图 6是本发明实施例五提供的发现子帧的定时结构的示意图；

图 7是本发明实施例五提供的设备发现信号的最大时间差示意图；图 8是本发明实施例五提供的设备发现信号的最大时延示意图；图 9是本发明实施例六提供的发现子帧的时频结构图；

图 10是本发明实施例六提供的另一发现子帧的时频结构图；

图 11是本发明实施例六提供的又一发现子帧的时频结构图；图 12是本发明实施例七提供的基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D 设备发现装置的结构示意图；

图 13是本发明实施例八提供的基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D 设备发现装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法，所述方法包括：

通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息；

第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频正交频分复用 OFDM 符号和设备信息 OFDM符号；

第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现。

本发明实施例还提供了一种基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置，所述系统包括：

接收单元，用于第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频正交频分复用 OFDM符号和设备信息 OFDM符号；

发现单元，用于第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：实施例一

图 1示出了本发明实施例一提供的基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现系统的网络部署示意图，所述系统包括多个 D2D UE , 所述 D2D UE设备间基于 LTE蜂窝通信系统实现设备发现的过程如下：每个 D2D UE通过 LTE蜂窝系统获取自己的定时，在发现子帧发送设备发现信号，并在发现子帧接收其它 D2D UE的设备发现信号，所述设备发现信号包括导频 OFDM符号和设备信息 OFDM符号 , 从而完成 D2D UE间的设备发现 , 并获取相邻 D2D UE的基本信息和定时 , 从而实现 D2D UE设备间的相互发现。以第一 D2D UE 11 和第二 D2D UE 12为例，第一 D2D UE 11和第二 D2D UE 12基于 LTE蜂窝通信系统实现设备发现的过程如下：第一 D2D UE以自己的上行定时（或下行定时），在发现子帧发送设备发现信号，第二 D2D UE设备以自己的上行定时 (或下行定时），在发现子帧接收第一 D2D UE的发送的设备发现信号，第二 D2D UE根据所述第一 D2D UE的导频 OFDM符号和设备信息 OFDM符号，进行时域相关，获取第一 D2D UE发送的设备发现信号到第二 D2D UE的时间，并通过解析得到第一 D2D UE的设备信息，从而第二 D2D UE完成对第一 D2D UE的发现，同理，第一 D2D UE可以对第二 D2D UE进行发现，以下通过实施例进行说明：

图 2示出了本发明实施例一提供的基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法的实现的流程图，详述如下：

在 S201中，通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息；本实施例中， D2D UE可以通过小区的同步信息获取自身的定时信息，所述定时信息为信号发送或者接收的时间。

在 S202中，第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D

UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频 OFDM 符号和设备信息 OFDM符号；

本实施例中，第一 D2D UE根据所述定时信息，按照定时结构，在发现子帧接收第二 D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，定时结构包括发现子帧。

本实施例中，设备发现信号包括：设备信息 OFDM符号和导频 OFDM符号，设备信息 OFDM符号用于承载设备的自身的基本信息，如设备 ID、设备类型等；导频 OFDM符号用于同步和信道估计。

在 S203中，第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现完成对第二 D2D UE的设备发现。

本实施例中，第一 D2D UE和第二 D2D UE可以长期处于睡眠状态，只需在发送或者接收设备发现信号时醒来，实现有效的节省 D2D UE的功率。

本实施例中，通过获取的第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE 的时间，及第二设备的设备信息，计算向第二 D2D UE发送信号的发送时间，从而为 D2D UE之间的进一步的寻呼和通信提供条件。

本实施例中，通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息，根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号，并根据在所述发现子帧接收的设备发现信号，获取的第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，及第二设备的设备信息，从而实现在 LTE蜂窝网络系统中实现 D2D通信，由于在同步通信系统中， D2D UE可能在每个发现子帧发送设备发现信号或监听其它设备发送的设备发现信号，当在同一个发现子帧，两个 D2D UE—个发送并且另一个接收设备发现信号时，就可以实现设备发现，从而缩短了 D2D UE之间发现的时间，使得一个 D2D UE可以有效的发现其它的 D2D UE, 提高了系统效率，节省了 D2D UE的功率，并且由于与 LTE蜂窝网络系统兼容，有利于在蜂窝网络中实现 D2D通信。

实施例二

本实施例中，在 D2D设备发现过程中， D2D通信网络定时结构可以釆用类似于 LTE蜂窝网的定时结构，如图 3所示，与 LTE的定时结构相似，每个子帧长度为 1ms, 由 2个 0.5毫秒的时隙组成，每个时隙由 6个（扩展循环前缀（ cyclic prefix, CP ) )或者 7 (普通 CP )个 OFDM符号组成。每 10个子帧组成一个 10ms的无线帧。每个子帧根据用途大体分为三种：发现子帧、寻呼子帧和通信子帧。

本实施例中，发现子帧主要用于做设备发现，它承载了导频，设备标识、设备类型、及设备提供的服务等信息，每个 D2D UE通过发现子帧发现其它的相邻 D2D UE及其设备信息，为进一步 D2D通信提够条件。

其中，并不一定是每个无线帧都包含发现子帧，如图 3所示，每隔 T个无线帧，有一个无线帧包含发现子帧， T=l,...,t, 其中 t的取值要考虑 UE的节电和小区内蜂窝 UE和 D2D UE的负载情况确定，当 D2D UE较多时，可以增大 t值，当 D2D UE较少时，可以减小 t值，另外 t值可以由演进型基站 (evolved Node B, eNB)通过广播的方式进行动态或半静态配置通知所有的 D2D UE。

本实施例中，为避免蜂窝通信与 D2D通信间的干扰，蜂窝资源调度中心 (基站)可以进一步的不在发现子帧位置调度蜂窝通信。

本实施例中，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，例如，所述发现子帧可以包括 12个 OFDM符号或者 14个 OFDM符号，具体为导频 OFDM符号和设备信息 OFDM符号，所述 OFDM符号在频域上划分为 M个频率资源单元， M为大于等于 1的整数，每个频率资源单元包括若干个子载波；进一步的，每个 OFDM符号的一个或者多个频率资源单元作为设备发现资源单元，每个 D2D UE选择一个或多个所述设备发现资源单元作为自身的设备发现信号的载体，具体的，则每个 D2D UE在发现子帧的若干个设备发现资源单元上发送设备发现信号，每个 D2D UE在发现子帧的全部设备发现资源单元上接收其它 D2D UE的设备发现信号。

另夕卜，寻呼子帧主要用于 D2D UE间的直接寻呼，主要用于承载寻呼目的 UE的设备标识，进一步也可以承载寻呼源通信设备标识，用于寻呼目的 UE 确认寻呼源以发送寻呼响应信息，还可以承载通信子帧的通信的频率资源及功率等信息，以帮助寻呼源和寻呼目的 UE通信双方建立通信链路，为实现下一步的数据传输提供保障。寻呼子帧是紧跟在发现子帧后面的，这主要是基于两点考虑：第一，这样做可以提高通信的效率，当 UE在发现子帧发现想要通信的 UE后，就可以立即寻呼该 UE, 建立通信链路开始通信，而不必再等很长时间，等到寻呼子帧后再进行寻呼，从而减少时延，提高通信质量；第二、有利于 UE节电的考虑，避免 UE频繁被唤醒。

通信子帧是数量最多的子帧，主要用于数据传输。这样可以大大提高 D2D 的数据传输速率。

实施例三

本发明实施例提供的基于 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法中，还可以包括：第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE, 以使第二 D2D UE在发现子帧接收第一 D2D UE发送的设备发现信号，并将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第一 D2D UE的设备发现信号到达第二 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第一 D2D UE的设备信息，以使第二 D2D UE实现对第一 D2D UE的设备发现。该步骤可以在第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现之前，也可以在第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现之后。

本实施例中，第一 D2D UE根据所述定时信息，通过在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE, 以使第二 D2D UE根据所述第一 D2D UE发送的设备发现信号，发现第一 D2D UE的设备，该过程缩短了 D2D UE之间发现的时间，使得 D2D UE可以有效的发现其它的 D2D UE, 提高了系统效率，节省了 D2D UE的功率。

实施例四

本实施例中，定时信息为上行定时或者下行定时，则

第一实施例中的第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二

D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号具体为：第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号。

第三实施例中的第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE具体为：第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE。

以下对第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号和第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE的实现原理进行说明：

第一 D2D UE通过在自身的上行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号；及第一 D2D UE通过在自身的上行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE的情况，请参阅图 4为用上行定时收发 D2D设备发现信号的示意图，左图为 D2D UE间的定时关系，右图为 D2D UE间的位置关系，假设 D2D UE1为发送设备发现信号的 D2D UE; D2D UE2接收其它 D2D UE设备发现信号的 D2D UE。 D2D UE1以自己的上行定时 ^τι发送设备发现信号；同时 D2D— UE2以自己的上行定时接收 D2D— UE1的设备发现信号， D2D UE1的设备发现信号在 ^τι'时刻到达 D2D— UE2 , 如图 4左图所示，其中^ 为 eNB定时。为 ^{ΔΤ = T}f^Ti = (^TB _^t _(^tB —^Τ2) , 其中^ 可以作为 D2D— UEl 与 eNB之间的距离 , ^TB - ^可以作为 D2D— UE2与 eNB之间的距离，同理 '

可以作为 D2D UE1与 D2D UE2之间的巨离。再才艮据 D2D UE1、 D2D UE2 与 eNB的位置关系可知 (^- ^ - , 可以得到 D2D— UE1的设备发现信号到达 D2D— UE2的时间一定在 D2D— UE2接收其它 D2D UE设备发现信号的时刻 ^之后，这样就可以完全接收其它 D2DUE的设备发现信号，而且可以有效的避免不同 D2D UE发现子帧信号间的干扰以及对其它蜂窝 UE上行信号的干扰。

第一 D2D UE通过在自身的下行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号；及第一 D2DUE通过在自身的下行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2DUE的，请参阅图 5为用下行定时收发 D2D发现子帧信号的示意图，左图为 D2DUE间的定时关系；右图为 D2DUE间的位置关系，假设 D2D UE1为发送设备发现信号的 D2D UE; D2D UE2接收其它 D2D UE 设备发现信号的 D2DUE。 D2D— UEl以自己的下行定时 ^τι发送设备发现信号；同时 D2D— UE2以自己的下行定时接收 D2D— UE1的设备发现信号，

D2D UE1的设备发现信号在时刻到达 D2D— UE2,如图 5左图所示，其中⁷ « 为 eNB定时。因为 ^{Δ =} 2- ^X^- , 其中 ^Γι- ^可以作为 D2D— UEl 与 eNB之间的距离 , - 可以作为 D2D— UE2与 eNB之间的距离，同理 '

可以作为 D2D UE1与 D2D UE2之间的巨离。再才艮据 D2D UE1、 D2D UE2 与 eNB的位置关系可知 )^≤ — ，可以得到 D2D— UE1的设备发现信号到达 D2D— UE2的时间一定在 D2D— UE2接收其它 D2D UE设备发现信号的时刻 ^之后，这样就可以完全接收其它 D2D UE的设备发现信号，而且可以有效的避免不同 D2D UE设备发现信号间的干扰以及对其它蜂窝 UE上行信号的干扰。

本实施例中， D2D UE在发现子帧的若干个设备发现资源单元上以自己的上行定时或下行定时发送设备发现信号，或者以自己的上行定时或下行定时接收其它 D2D UE的设备发现信号，使得每个 D2D UE发送或者接收设备发现信号时，可以将不同 UE的设备发现信号在时域和频域分开，避免了 D2D UE发现冲突，提高设备发现的成功率，并且提高了发现效率。

实施例五

本实施例中，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，每个 OFDM符号包含一个循环前缀（Cyclic Prefix, CP ) , 所述 CP长度可以釆用以下方式：

1、在发现子帧中增加一个保护间隔（Gard Interval, GI ) , 所述 GI位于发现子帧的 CP长度；或者

2、所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用普通 CP; 或者

3、所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用扩展 CP。为了适应 D2D设备发现场景下的需求，需要确定发现子帧信号的 CP长度，并且根据 CP长度确定设备发现距离， CP的长度和设备发现距离主要考虑两个方面的要求：

第一：多个发送设备发现信号的 D2D UE的发现子帧信号到达同一个接收设备发现信号的 D2D UE的最大时间差不能大于 CP长度，以避免由于破坏不同 D2D UE间载波正交性而引起的载波间干扰。

第二：发现子帧的最后一个 OFDM符号的最大时延扩展不能干扰到其后的寻呼子帧信号的第一 OFDM符号，以避免符号间干扰。

以下对上述三种 CP长度确定的方法进行说明：

1、在发现子帧中增加一个保护间隔 GI, 所述 GI位于所述发现子帧与所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧之间，根据所述 GI,确定发现子帧的 CP长度，如图 6所示为发现子帧的定时结构的示意图，通过在发现子帧与其后的寻呼子帧之间增加一个保护间隔（GI ) , 此时， CP长度为 15.625us, 对于 20M带宽为 480个 Ts, GI长度为 12.5us, 对于 20M带宽为 384个 Ts。其后的寻呼子帧釆用普通 CP, 釆用这种帧格式时，最大设备发现距离为 1.5625km。

首先，考虑第一个方面的要求，计算多个发送设备发现信号的 D2D UE的设备发现信号到达同一个接收设备发现信号的 D2D UE的最大时间差。如图 7 所示为设备发现信号的最大时间差示意图，左图为设备发现信号的定时关系，右图为 D2D UE间的位置关系， D2D— UE1在其上行定时 ^τι发送设备发现信号， D2D UE2在其上行定时 ^发送设备发现信号， D2D UE3在其上行定时接收

D2D UE1和 D2D— UE2的设备发现信号。 D2D— UE3在⁷时刻接收到 D2D— UE1 的设备发现信号，在时刻接收到 D2D— UE2的设备发现信号，而 D2D— UE2 的设备发现信号延时扩展到，即延迟扩展为 ^：⁷^'—⁷^ , —般认为⁷^等于信号的传播时间。那么两个设备发现信号到达 D2D UE3的时间差为：

可以看出，当且仅当（ D U^且 ^ 卜^，^ -^卜^时等号成立，其中为信号从 D2D— UE1到达 D2D— UE2的时刻，为信号从 D2D UE2 到达 D2D— UE3的时刻 , ^T为信号从 D2D— UE1到达 D2D— UE3的时刻。由以上分析可知，当 D2D— UE1与 D2D— UE3重合， D2D— UE2在 D2D— UE1与 eNB 之间并成一条直线时 D2D— UE1与 D2D— UE2的设备发现信号到达 D2D— UE3 的时间差最大。此时⁷ ^= 2 , 最大时延差为 ^Δ7^⁼³⁷ί₂。同时，为了避免发现子帧的符号间干扰和载波间干扰，必须要求发现子帧的 CP的长度满足

¹cp ―■ ¹n 下面考虑第二个方面的要求，计算发现子帧的时延扩展对其后的寻呼子帧的最大影响。如图 8所示为设备发现信号的最大时延示意图，左图为设备发现信号的定时关系，右图为 D2DUE间的位置关系， D2D— UE2在其上行定时 ^发送设备发现信号， D2D— UE1在其上行定时接收 D2D— UE2的设备发现信号。随后， D2D— UE1在时刻接收到 D2D— UE2的设备发现信号， D2D— UE2的设备发现信号延时扩展到⁷^ 即延迟扩展为 ^{= T}2' _ ，一般认为⁷^等于信号的传播时间。那么 D2D— UE2的设备发现信号到达 D2D— UE1的延迟时间差为： Ar = |r₂-r₁+r_d| = |r₂+r₁₂-r₁+r_d|<|r₂-r₁|+r₁₂+r_d<2r₁₂+r_d

可见，当且仅当 ^Γ2 - 时等号成立，其中：为信号从 D2D— UE2到 D2D UE1的传输时间，此时 ^Ta ^{= T}n , 最大延迟时间为 ^Δ2^ = ^3Γΐ2。此时，为了避免发现子帧的最后一个 OFDM符号对其后的寻呼子帧的第一个 OFDM符号造成符号间干扰，在发现子帧与其后的寻呼子帧之间增加一个保护间隔，这个保护间隔的长度必须满足 ^+TCP~I ^T_U , 其中 7^„。™。z为普通 _CP的长度。由以上分析，可通过下面的方程组计算 CP的长度，保护间隔的长度和最大的设备发现距离： CP ,dis ^> \2

< TQI + T CP, normal ―

1 cp is ^{A i} ~ ^J OFDM ¹ GI ¹ subframe

因此，计算出发现子帧的 CP长度为 15.78us,对于 20M带宽为 485个 Ts; GI长度为 10.55us, 对于 20M带宽为 324个 Ts。由于 CP的釆样点数最好为 16的整数倍，因此可以将 CP长度定为 15.625us,对于 20M带宽为 480个 Ts; GI长度为 12.5us,对于 20M带宽为 384个 Ts。最大设备发现距离为 1.5625km。

2、所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用普通 CP ( normal CP ) , 普通 CP长度为 4.96 us, 20M带宽为 144Ts, 通过釆用普通 CP也能满足 D2D设备发现的两方面要求，具体可以参照方法 1中的方式进行推理，在此不再赘述，此时，设备发现的最远距离为 469m。

3、所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用扩展 CP

( extended CP ) , 扩展 CP长度为 16.67 us, 20M带宽为 512Ts, 通过釆用扩展 CP也能满足 D2D设备发现的两方面要求，具体可以参照方法 1中的方式进行推理，在此不再赘述，此时设备发现的最远距离为 1.66km。

值得说明的是，上述方法 2和方法 3中的普通 CP和扩展 CP为 LTE通信系统中通常釆用的两种 CP长度，为本领域技术人员公知常识。

本实施例中，发现子帧釆用合适长度的 CP, 例如可以在发现子帧和寻呼子帧之间增加保护间隔，实现可以有效的避免 D2D UE间设备发现信号间的干扰。

实施例六

本实施例中，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，所述发现子帧的帧结构可以釆用以下方式：在所述发现子帧中的多个 OFDM符号中选择至少二个 OFDM符号为一组，每一组中包含一个导频 OFDM符号和至少一个设备信息 OFDM符号，且当每一组中包含的 OFDM符号的个数大于 2时，所述导频 OFDM符号位于每一组中的非边缘位置，其中，所述发现子帧的不同设备发现资源单元上的导频序列正交。

具体的，当所述发现子帧包括 12个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：

发现子帧的 12个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为导频 OFDM符号，第二个符号为设备信息 OFDM符号；或者

发现子帧的 12个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者

发现子帧的 12个 OFDM符号每三个分为一组，每组的第一个符号和第三个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者

发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第二个符号为导频 OFDM符号，第一个符号、第三个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；或者

发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第三个符号为导频 OFDM符号，第一个符号、第二个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；为了便于理解，以下通过实现示例说明发现子帧的时频资源结构设计：如图 9所示为发现子帧信号的时频结构图，发现子帧的每个 OFDM符号在频域上被分成多个设备发现资源单元，发现子帧的 12个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为导频 OFDM符号，第二个符号为设备信息 OFDM符号，导频 OFDM符号与设备信息 OFDM符号间隔分布。导频 OFDM 符号主要用来同步和信道估计，设备信息 OFDM符号主要承载设备的基本信息 (设备 ID等）。每个 D2D UE在 1组或几组的导频 OFDM符号与设备信息 OFDM符号上选择 1个或几个设备发现资源单元发送导频和设备信息。

如图 10所示为另一发现子帧信号的时频结构图，发现子帧的 12个 OFDM 符号每三个分为一组，每组的第一个符号和第三个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号。

如图 11所示为又一发现子帧信号的时频结构图，发现子帧的 12个 OFDM 符号每四个分为一组，每组的第二个符号为导频 OFDM符号，第一个符号、第三个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号

同理，当所述发现子帧包括 14个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：

发现子帧的 14个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为导频 OFDM符号，第二个符号为设备信息 OFDM符号；或者

发现子帧的 14个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者

发现子帧的 14个 OFDM符号每七个分为一组，每组的第二个符号至第六个符号任选一个符号为导频 OFDM符号，其它的六个 OFDM符号为设备信息 OFDM符号。

实施例七

图 12示出了本发明实施例七提供的基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的

D2D设备发现装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该 D2D设备发现装置可以包括：获取单元 121、接收单元 122和发现单元 123。

获取单元 121 ,用于通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D UE获取自身的定时信息；

接收单元 122, 用于第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频正交频分复用 OFDM符号和设备信息 OFDM符号；

发现单元 123 , 用于第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现第一 D2D UE对第二 D2D UE的设备发现。

本实施例中，发现子帧信号的每个 OFDM符号在频域上划分为 M个频率资源单元；每个 OFDM符号的一个或多个频率资源单元作为设备发现资源单元，每个 D2D UE选择一个或多个所述设备发现资源单元作为自身的设备发现信号的载体。

本发明实施例提供的基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置可以使用在前述对应的方法实施例一、二中，详情参见上述实施例一、二的描述，在此不再赘述。

实施例八

对于上述实施例七所述基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置还包括发送单元，请参阅图 13示出了本发明实施例八提供的基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置的结构图：所述系统包括：获取单元 131、接收单元 132、发现单元 133和发送单元 134。

本发明与实施例七的区别在于：

发送单元 134, 用于第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE, 以使第二 D2D UE在发现子帧接收第一 D2D UE 发送的设备发现信号，并将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第一 D2D UE的设备发现信号到达第二 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第一 D2D UE的设备信息，以使第二 D2D UE实现对第一 D2D UE 的设备发现。

可选的，当所述定时信息为上行定时或者下行定时，所述接收单元 132, 具体用于第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号；

所述发送单元 134, 具体用于第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE。

本发明实施例提供的基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置可以使用在前述对应的方法实施例三、四中，详情参见上述实施例三、四的描述，在此不再赘述。

实施例九

本实施例中，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，每个 OFDM符号包括一个 CP, 所述 CP长度具体为：

在发现子帧中增加一个保护间隔 GI,所述 GI位于所述发现子帧与所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧之间，根据所述 GI, 确定发现子帧的 CP长度；或者

所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用普通 CP; 或者

所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用扩展 CP。本发明实施例提供的 CP的结构具体可以使用在前述对应的方法实施例五中，详情参见上述实施例五的描述，在此不再赘述。

实施例十

所述发现子帧包括多个 OFDM符号，所述发现子帧的帧结构为：在所述发现子帧中的多个 OFDM符号中选择至少二个 OFDM符号为一组，每一组中包含一个导频 OFDM符号和至少一个设备信息 OFDM符号，且当每一组中包含的 OFDM符号的个数大于 2时，所述导频 OFDM符号位于每一组中的非边缘位置；

其中，所述发现子帧的每个 OFDM上的不同设备发现资源单元上的导频序列正交。

可选的，当所述发现子帧包括 12个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：

发现子帧的 12个 OFDM符号每三个分为一组，每组的第一个符号和第三个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第二个符号为导频 OFDM符号，第一个符号、第三个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；或者

发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第三个符号为导频

OFDM符号，第一个符号、第二个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；当所述发现子帧包括 14个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：发现子帧的 14个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为导频

OFDM符号，第二个符号为设备信息 OFDM符号；或者

发现子帧的 14个 OFDM符号每七个分为一组，每组的第二个符号至第六个符号任选一个符号为导频 OFDM符号，其它的六个 OFDM符号为设备信息

OFDM符号。

本发明实施例提供的发现子帧的结构具体可以使用在前述对应的方法实施例六中，详情参见上述实施例六的描述，在此不再赘述。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例中描述的实现过程可以应用于其它实施例中。尤其，对于装置实施例而言，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

另外 ,本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如 U盘、移动硬盘、只读存储器 ( Read-Only Memory, ROM ) 、随机存取存 4诸器 ( Random Access Memory, RAM ) 、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求

1、一种基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现方法，其特征在于，所述方法包括：

通过 LTE蜂窝通信系统，第一 D2D用户设备 UE获取自身的定时信息；第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二 D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号，所述设备发现信号包括：导频正交频分复用 OFDM 符号和设备信息 OFDM符号；

2、如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述发现子帧包括多个 OFDM 符号，所述 OFDM符号在频域上划分为 M个频率资源单元， M为大于等于 1 的整数；

每个 OFDM符号的一个或多个频率资源单元作为设备发现资源单元，每个 D2D UE选择一个或多个所述设备发现资源单元作为自身的设备发现信号的载体。

3、如权利要求 1或 2所述的方法，其特征在于，所述定时信息为上行定时或者下行定时，所述第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧接收第二

D2D UE通过发现子帧发送的设备发现信号具体为：

第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号。

4、如权利要求 1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，所述 OFDM符号包括一个循环前缀 CP, 所述 CP长度具体为：

所述发现子帧，及所述发现子帧之后相邻的寻呼子帧都釆用扩展 CP。

5、如权利要求 1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，所述发现子帧的帧结构为：

在所述发现子帧中的多个 OFDM符号中选择至少二个 OFDM符号为一组，每一组中包含一个导频 OFDM符号和至少一个设备信息 OFDM符号，且当每一组中包含的 OFDM符号的个数大于 2时，所述导频 OFDM符号位于每一组中的非边缘位置。

6、如权利要求 5所述的方法，其特征在于，当所述发现子帧包括 12个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：

发现子帧的 12个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为导频 OFDM符号，第二个符号为设备信息 OFDM符号；或者，

发现子帧的 12个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者，发现子帧的 12个 OFDM符号每三个分为一组，每组的第一个符号和第三个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者，

发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第二个符号为导频 OFDM符号，第一个符号、第三个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；或者，

发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第三个符号为导频 OFDM符号，第一个符号、第二个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；当所述发现子帧包括 14个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：发现子帧的 14个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为导频 OFDM符号，第二个符号为设备信息 OFDM符号；或者，

发现子帧的 14个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者，

7、如权利要求 1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE, 以使第二 D2D UE在发现子帧接收第一 D2D UE发送的设备发现信号，并将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第一 D2D UE的设备发现信号到达第二 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第一 D2D UE的设备信息，以使第二 D2D UE实现对第一 D2D UE的设备发现。

8、如权利要求 7述的方法，其特征在于，所述定时信息为上行定时或者下行定时，所述第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE具体为：

第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE。

9、一种基于长期演进 LTE蜂窝通信系统的 D2D设备发现装置，其特征在于，所述系统包括：

发现单元，用于第一 D2D UE通过将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第二 D2D UE的设备发现信号到达第一 D2D UE的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第二 D2D UE的设备信息，实现第一 D2D UE对第二

D2D UE的设备发现。

10、如权利要求 9所述的装置，其特征在于，所述发现子帧包括多个 OFDM 符号，所述 OFDM符号在频域上划分为 M个频率资源单元， M为大于等于 1 的整数；

11、如权利要求 9或 10所述的装置，其特征在于，所述定时信息为上行定时或者下行定时，所述接收单元，具体用于第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧接收第二 D2D UE发送的设备发现信号。

12、如权利要求 9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，所述 OFDM符号包括一个循环前缀 CP, 所述 CP长度具体为：

13、如权利要求 9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述发现子帧包括多个 OFDM符号，所述发现子帧的帧结构为：

14、如权利要求 13所述的装置，其特征在于，当所述发现子帧包括 12 个 OFDM符号时，所述发现子帧的帧结构为：

发现子帧的 12个 OFDM符号每两个分为一组，每组的第一个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者，

发现子帧的 12个 OFDM符号每三个分为一组，每组的第一个符号和第三个符号为设备信息 OFDM符号，第二个符号为导频 OFDM符号；或者，

发现子帧的 12个 OFDM符号每四个分为一组，每组的第二个符号为导频

OFDM符号，第一个符号、第三个符号和第四个符号为设备信息 OFDM符号；或者，

15、如权利要求 9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：发送单元，用于第一 D2D UE根据所述定时信息，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE, 以使第二 D2D UE在发现子帧接收第一 D2D UE发送的设备发现信号，并将在发现子帧接收的设备发现信号的导频 OFDM符号与本地导频序列进行时域相关，获取第一 D2D UE的设备发现信号到达第二 D2D UE 的时间，并解析在发现子帧接收的设备发现信号的设备信息 OFDM符号，获取第一 D2D UE的设备信息，以使第二 D2D UE实现对第一 D2D UE的设备发现。

16、如权利要求 15所述的装置，其特征在于，所述定时信息为上行定时或者下行定时，所述发送单元，具体用于第一 D2D UE通过在自身的上行定时或者下行定时，在发现子帧发送设备发现信号至第二 D2D UE。