基于长期演进蜂窝网络的设备到设备通信建立装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及长期演进蜂窝网络，尤其是涉及一种基于长期演进蜂窝网络的设备到 设备通信建立装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着移动多媒体通信技术的发展和智能终端的普及，无线通信对传输速 率的要求越来越高，这给频谱资源十分有限的基站带来了很大的压力。而在LTE蜂窝网络 中实现设备到设备（Device to Device Communication，D2D)通信技术可以有效减轻蜂窝 网络的负担、增加蜂窝通信系统频谱效率、增加数据传输速率、减少移动终端的电池功耗的 功能。
[0003] D2D通信技术可以通过基站的控制和管理，高效、节能的进行邻近设备的发现和通 信。设备只需要在规定的时隙中与基站进行邻近设备发现和通信的相关信令交互，因此设 备不会一直处于激活状态，可以很大程度上减小电池的消耗。同时由于邻近设备的发现需 要经过基站的授权，因此用户的隐私也能受到保护。
[0004] 目前邻近用户的探测方式主要为预先为用户设备选择固定的时频资源，使其在规 定资源块上周期性的发送探测信息，并实时监测其他时频资源上邻近用户设备的信息。该 方式的缺点在于需要事先预留出大量资源，在用户稀少的地区，资源将被大量的浪费，在用 户密集区，预留资源不够会出现复用的情况造成用户间的干扰，同时降低用户接入速率。
[0005] 专利《一种蜂窝与D2D通信混合系统中D2D用户频谱接入方法》需要掌握当前小 区所有UE的干扰情况进而下发资源，这需要频繁上报测量量使得设备信令开销巨大，且占 用大量内存；专利《基于MT-A标准的后续演进嵌入式D2D实现方法》需要获取UE的位置 信息，利用GPS而且更新频繁，大幅增加 UE的能耗；专利《D2D终端的连接建立方法、装置及 系统》需要eNode B寻呼目标用户以下发资源，增加了 eNode B与D2D设备的交互，带来额 外的信令开销。而且目前关于D2D连接缺乏完善的建立机制和资源回收机制。
[0006] 在基于LTE蜂窝网络的D2D系统中，如何快速、有效地发现设备，如何减少系统资 源开销、如何有效地分配资源、如何完善建立机制和资源回收机制是需要解决的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的之一是针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于长期演进蜂窝 网络的设备到设备通信建立装置。
[0008] 本发明的目的之二是提供一种基于长期演进蜂窝网络的设备到设备通信建立方 法。
[0009] 所述一种基于长期演进蜂窝网络的设备到设备通信建立装置设有用户设备装置、 eNode B 装置；
[0010] 所述用户设备装置设有设备信息发送装置、第一接收装置、测量装置、第一缓存 器；
[0011] 所述设备信息发送装置的输出端，用于发送设备信息、测量信息以及周期上报信 息，所述发送设备信息包括设备标识、D2D开启状态和业务类型等信息，所述测量信息包括 归一化干扰时长和归一化干扰程度等信息，所述周期上报信息包括用户ID、连接个数、发射 功率、链路质量等信息；
[0012] 所述第一接收装置用于接收其他设备发送的设备信息，第一接收装置的输出端与 测量装置的输入端和第一缓存器的输入端连接，由第一缓存器生成设备可选列表；
[0013] 所述测量装置通过第一接收装置获取eNode B下发的资源进行信道质量测量以及 设备间链路质量的测量，一旦测量完毕，测量装置的输出端接设备信息发送装置的输入端 并由设备信息发送装置的输出端将测量信息发送至eNode B装置；
[0014] 所述第一缓存器用于缓存在设备发现阶段发现的各个邻近设备信息和测量信 息；
[0015] 所述eNode B装置设有第二接收装置、第二发送装置、控制装置和第二缓存器；
[0016] 所述第二接收装置用于接收用户设备信息、测量信息以及周期上报信息，第二接 收装置的输出端接第二缓存器的输入端，第二缓存器的读取测量信息输出端接控制装置的 输入端；
[0017] 所述第二发送装置用于在接收到用户设备信息后下发存储在第二缓存器中已存 在D2D对/簇的信息以及资源分配信息；第二发送装置的输入端接控制装置的输出端；控 制装置的输入端接第二缓存器的输出端；
[0018] 所述控制装置通过读取存储于第二缓存器中的用户测量信息分析信道质量、模式 选择、资源分配，并通过发送装置发送值用户；
[0019] 所述第二缓存器用于缓存当前小区内各个D2D对/簇的信息、测量信息。
[0020] 所述一种基于长期演进蜂窝网络的设备到设备通信建立方法，包括以下步骤：
[0021] 步骤一，用户发送设备标识、D2D开启状态和业务类型等信息，同时检测其他D2D 设备信息，进而主动发起D2D连接请求；
[0022] 在步骤一中，所述用户发送设备标识、D2D开启状态和业务类型，是在物理随机接 入信道（Physical Random Access Channel，PRACH)上进行周期性发送并同时接收其他用 户在PRACH资源块上发来的D2D用户信息；eNode B收到用户消息后通过物理下行控制信道 (Physical Downlink Control ChanneUDCCH)调度在响应时间窗内对其进行随机接入响 应，并下发当前已存在的D2D对/簇信息，eNode B可以同时响应多个用户消息，可同时包 含随机接入响应信息；用户相互发现后，主动用户选择其他设备或簇通过随机接入（Random Access，RA)发起 RRC (Radio Resource Control)建立请求，进而进行 D2D 连接；
[0023] 所述进而主动发起D2D连接请求的具体方法可为：eNode B收到用户信息后，通过 响应信息下发当前已存在的D2D对信息，提供加入已经建立D2D簇的可能，主动发起用户选 择其他设备或簇并发起D2D连接请求；
[0024] 在步骤一中，由于LTE核心网网关（Serving Gateway)能够解析数据包的IP地址， 当其发现某数据包的源端和目的端在同一个eNode B范围内，或者相邻eNode B范围内时， 可认为收发数据包的两个用户是潜在的D2D数据流，进而向eNode B发起连接请求，请求中 包含设备双方的信息，即透明建立D2D连接，所述透明建立D2D连接只针对新建立的D2D对 网络，而步骤一中主动发起D2D连接可针对已建立或新建立的D2D对或簇（包含2个以上 D2D设备的网络）。
[0025] 步骤二，eNode B收到建立D2D请求后向用户发送建立D2D策略表；
[0026] 在步骤二中，所述eNode B收到建立D2D请求后向用户发送建立D2D策略表，可在 eNodeB收到建立D2D请求后分析请求信息并结合网络情况向用户发送建立D2D策略表，所 述D2D策略表包括资源块信息（指定的资源块或全带宽测量）、预设功率、业务类型、测量时 间等；
[0027] 所述eNode B收到建立D2D请求后，检测当前网络，若当前网络空闲资源块大于 某一预设门限值，则将空闲资源块填入策略表中；若空闲资源块小于该门限值，则在策略表 中填入当前网络中未达到干扰门限的资源块以供D2D连接复用，并且eNode B根据主动发 起用户的随机接入过程，获取其上行同步时间提前量TA值，进而确定该用户到小区中心的 距离，若其距离大于某一预设门限值，且需要复用资源，则只在策略表中填入上行频率资源 块，否则填入下行频率资源块。
[0028] 步骤三，用户端接收到建立D2D策略表后进行信道测量并生成反馈信息表发送给 eNode B ；
[0029] 在步骤三中，所述用户端接收到建立D2D策略表后进行信道测量并生成反馈信息 表发送给eNode B，可在用户端接收到建立D2D策略表后，根据分配的资源块进行信道测量 并生成反馈信息表发送给eNode B ;所述反馈信息表中的反馈信息包括归一化干扰时长、归 一化干扰程度，其中归一化干扰时长为主动用户受干扰时长与信道测量时长的比值，归一 化干扰程度为主动用户单位时间内收到干扰的功率大小。
[0030] 步骤四，eNode B根据反馈信息和上行同步时间提前量（Timing Advance，TA)值 进行模式选择并下发配置资源信息，包括时频资源块、功率、D2D对在eNode B中存储的ID。