设备到设备通信的同步的制作方法
【专利说明】设备到设备通信的同步
[0001]交叉引用相关申请
[0002]本申请要求于2013年10月31日提交的、名称为“高级无线通信系统和技术(ADVANCED WIRELESS COMMUNICAT1N SYSTEMS AND TECHNIQUES)” 的美国临时专利申请N0.61/898，425的优先权，该临时专利申请的全部公开通过引用结合于此。
技术领域
[0003]本文所描述的实施例一般地涉及通信领域，并更具体地涉及无线通信网络中的设备到设备(D2D)或对等通信。
【背景技术】
[0004]在无线通信系统中已知的是使用无线局域网(WLAN)技术(例如，基于电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准的W1-Fi和W1-Fi直连)或使用无线个域网(WPAN)技术(例如，蓝牙和超宽带技术)通过免执照无线电资源来提供数据通信服务(例如，互联网访问和本地服务)JLAN和WPAN技术通过利用发送器和接收器之间的短距离允许较高的数据速率和较低的能量损耗。然而，W1-Fi和蓝牙易受到来自未许可的频带中的其他通信的干扰，并且对于这些技术没有可用的基于网络的干扰管理。在第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)许可的无线电频带中，毫微微小区、微微小区、和继电器也利用发送器和接收器之间的短距离，以执行与用户设备(UE)的有效通信，但是这些系统要求数据通信通过微微小区/毫微微小区基站或继电器，而不是在发送和接收UE之间直接通过，并且这些系统还要求至无线蜂窝系统的LTE或LTE-A eNodeB的回程连接。
[0005]利用LTE/LTE-A的D2D通信提供了相对于诸如蓝牙(大约10-100米的范围)和W1-Fi直连(大约200米的范围)之类的技术扩展最大传输距离(大概提高至1000米左右)的可能性，并且可以降低潜在与微微小区/毫微微小区/继电器基于基础设施的网络所要求的回程连接相关联的成本和可扩展性问题。根据本技术的D2D通信还可以包括对等(P2P)通信，该P2P通信涉及在无线网络的相同层次等级处的网络实体或(一个或多个)无线设备之间的直接通信，例如，微微小区、毫微微小区和继电器之间的直接通信以及无线设备(例如，UE)之间的直接通信。无线设备包括至少UE、微微小区、毫微微小区、和继电器节点，但不会被限制于这些示例。
[0006]D2D/P2P通信允许卸载一些网络流量，但是不需要小心管理由D2D层引起的干扰，以保护蜂窝通信链接和D2D通信链接二者免受频带内发射干扰。频带内发射干扰与信道带宽内的给定发送器中的泄漏相对应，并且导致泄漏可能干扰其他发送器。频带外干扰源于被配置为在不同的频率带宽中进行发送的相邻的发送器，但是其仍在给定发送器的频率带宽中产生能量。D2D无线通信的许多潜在应用中的一个应用当蜂窝基础设施可能部分地或完全地受损或功能异常时处于公共安全场景。在这样的功能安全场景中，对于D2D通信需要在UE处于网络覆盖以外时得到维护，而这些UE在蜂窝基础设施保持完好时应该仍能够利用蜂窝网络控制。对于覆盖外的D2D通信技术需要提供有效的干扰管理并提升能量效率。
【附图说明】
[0007]本文描述的实施例以示例的方式而不是以限制的方式被示出，在附图的图示中，相似的参考标号指示类似的元件。
[0008]图1示意性地示出了实现D2D/P2P通信的无线通信网络；
[0009]图2示意性地示出了能够进行覆盖外D2D传输的无线通信系统；
[0010]图3示意性地示出了使用两个UE之间的D2D链路的语音数据的发送/接收；
[0011]图4是示意性示出由诸如UE之类的D2D使能设备实现的分层同步源分配的流程图；
[0012]图5是示意性示出两个不同的UE在不同的部分重叠的传输区域中是如何建立同步的信号时序图；
[0013]图6示意性示出了被分配给从独立的同步源得到同步时序的D2D发送器对的时间和频率资源；
[0014]图7示意性地示出了与上行链路或下行链路LTE无线电帧结构相对应的无线电帧资源的框图；
[0015]图8示意性地示出了对从主要同步源得到时序的D2D发送器对和从辅助同步源得到时序的D2D发送器对的时间-频率资源的分配；
[0016]图9示意性地示出了针对控制主要同步源的传输的D2D资源分配的时间-频率资源网格以及由各自的辅助同步源控制的五个周围的传输范围；
[0017]图10示意性地示出了频分复用如何在没有共同同步时序的两个不同的独立同步源之间被应用；
[0018]图11示出了根据一些实施例的示例系统；以及
[0019]图12示出了在其中图11的系统实现诸如UE之类的无线设备的实施例。
【具体实施方式】
[0020]本公开的说明性实施例包括但不限于，用于执行无线设备到设备通信的方法、系统和装置。
[0021]图1示意性地示出了在来自蜂窝网络(LTE或LTE-A网络)的蜂窝无线网络覆盖中和其外部二者实现D2D/P2P通信的无线通信网络100。网络100包括节点100和UE 132、134、136、138。在3GPP无线电接入网络(RAN)LTE和LTE-A系统中，节点110可以是演进型通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)节点B(还通常表示演进型节点B、增强型节点B、eN0deB、或eNB)，或节点和一个或多个无线电网络控制器(RNC)的组合。节点/eNB 110与一个或多个无线设备(被称为用户设备(UE))进行通信。UE的示例包括移动终端、平板计算机、个人数字助理(TOA)和机器类型通信(MTC)设备。下行链路(DL)传输可以是从节点(或eNB)到无线设备(或UE)的通信，上行链路(UL)传输可以是从无线设备到节点的通信。
[0022]第一D2D群集130包括第一UE 132和第二UE 134，由于它们二者均位于与eNB 110相关联的小区120中，因此它们各自在网络覆盖内。群集可能包括不只两个UE。在第一UE132和第二 UE 134之间存在的直接通信路径141允许数据在发送UE和接收UE之间传递而不经由eNB 110进行路由。然而，在该实施例中，使用蜂窝通信路径143和145经由eNB 110执行D2D数据路径Ud 141的控制。因此，数据在发送和接收UE 132和134之间直接传递，而控制D2D经由eNB 110执行。eNB 110执行D2D通信141的设置控制、无线电承载控制、和资源控制。在图1的实施例中，第一D2D群集130的UE 132和134均与eNB 110进行直接通信，但是在替代实施例中，仅有D2D群集中至少一个UE的子集可以与eNB 110进行直接通信，而群集的其他UE能够与其他群集执行D2D通信而不需要具有至eNB 110的直接蜂窝通信链路。
[0023]在这样的替代实施例中，与eNB110联系的一个UE可以用作群集130的D2D协调器。在群集内执行D2D协调的UE可以被表示为“对等无线电头部”(PRH)或“群集头部”。D2D群集130与覆盖内D2D通信场景相对应，在该场景中至少一个UE 132和134经由eNB 110与无线蜂窝基础设施连接，用于控制D2D通信。对于覆盖内D2D群集130，蜂窝频谱(例如，LTE或LTE-A频谱)可被用于D2D链路141和蜂窝链路143和145。在一些实施例中，通信可以被配置为“垫底(underlay)”模式，其中D2D链路和网络链路动态地分享相同的无线电资源，在其他实施例中，可以使用“覆盖”模式，其中D2D通信链路被分配专用蜂窝无线资源。
[0024]另外的D2D群集150包括与覆盖外D2D群集相对应的第三UE136和第四UE 138，其中UE 136和138没有一个能够与无线蜂窝基础设施的eNB形成连接。在该覆盖外D2D通信集群150中，UE自身应该被配置为在没有网络支持的情况下执行对等发现、干扰管理、和功率控制。在公共安全场景中，在任意公共安全事件之前D2D集群将得到网络支持是很有可能的，因此UE的一些网络预配置可以被执行，但是在公共安全事件之后，可能局部有网络覆盖或没有网络覆盖，如图1的第二 D2D集群150所示。
[0025]在第一D2D集群130中(在覆盖内)，集群对的两个UE 132和134与eNB 110同步，并且它们从eNB 110取得同步以及时隙和帧时序。覆盖内UE 132和134还可以使用系统参数(例如，循环前缀长度和双工模式)，并且在D2D无线电承载被建立之前与彼此同步。在UE之间D2D通信链路在时间和频率上的同步能够因此由与服务eNB 110反复同步的每个UE 132和134执行，或替代地使用与LTE解调参考信号(DMRS)类似的每个时隙中的参考信号来执行。
[0026]执行如图1所示的D2D通信允许重复使用D2D通信和蜂窝通信之间的无线电资源。D2D通信链路141在UE 132和134之间使用单跳，与UE 132和134之间的蜂窝链路不同，蜂窝链路针对经由eNB 110的数据传输需要双跳链路(第一跳是从发送UE到eNB，第二跳是从eNB到接收UE)。由于利用潜在的有利传播条件UE 132和134之间极为接近而存在接近增益，该潜在的有利传播条件允许实现比数据经由更遥远的eNB 110路由时更高的最大数据速率。因为由eNB执行的处理被有效地绕过，所以还可以通过实现UE 132和134之间的D2D链路而不是蜂窝链路来改善延迟。
[0027]针对如图1中所示的覆盖内数据通信，互联网协议电话(VoIP)可以被用来实施传送语音数据。如图1所示，eNB 110访问与IP多媒体子系统(MS)162进行通信的会话发起协议(SIP)服务器160 AIP服务器160和頂S 160管理VoIP连接并将数据承载与不同的服务质量(QoS)规范分离用于SIP信令和语音信息。如图1所示，eNB 110还提供UE经由分组数据网络(PDN)网关166访问互联网164。因此，针对图1的覆盖内场景的VoIP需要UE和来自蜂窝网络二者的支持。通过对比，针对属于覆盖外集群150的UE 136和138，语音服务必须要由UE本身全部地支持。在下文描述的图3示意性地示出了由两个覆盖外UE执行的处理，用以支持D2D通信链路上的语音数据的传送。
[0028]设置D2D通信可以被认为包括两个阶段:接近度发现，并随后初始化和发起D2D通信。例如，接近度发现可以基于使用例如全球定位卫星(GPS)或辅助GPS信息的位置信息来完成。第二阶段包括将网络资源(例如，带宽)分配给D2D通信。
[0029]大部分D2D方案可以被分类为属于以下两种类型中的一种:称为正常(商业的)D2D和公共安全D2D。一些设备可以被安排来根据这两种方案进行操作，而其他设备可以被安排来仅根据这些方案中的一种方案进行操作。
[0030]根据正常D2D，D2D使能的UE(S卩，支持基于接近度的发现和通信的UE)能够仅在商业蜂窝LTE/LTE-A网络覆盖内(S卩，在网络元件(例如，eNB、移动管理实体(MME)、服务网关(S-GW)等)的帮助下)与彼此进行直接通信。该方案允许eNB(或核心网络的其他元件)通过在D2D通信器件所使用的网络资源来进行控制，例如以使得对附近设备的干扰最小化。
[0031]相比之下，在基于商业和/或公共安全基础设施的(蜂窝)网络覆盖不可用时(例如，当网络(由于自然灾害、断电、网络节能、不完全网络部署等)遭受中断时)意欲使用公共安全D2D。公共安全D2D使能的UE (S卩，在公共安全或商业和公共安全蜂窝LTE/高级LTE 二者的网络覆盖内支持基于接近度的发现和通信的UE)即使在基于基础设施的网络不可用时也可以与彼此进行通信，以参与到D2D通信的设置。
[0032]以下的列表总结了在其中能够启用D2D通信或不能启用D2D通信的场景。
[0033]A.正常(商业)D2D
[0034]Al.针对新的通信启用D2D
[0035]-建立D2D直接路径
[0036]A2.针对进行中的通信启用D2D
[0037]-从蜂窝路径转换到D2D直接路径
[0038]A3.(针对进行中的通信)在会话被激活时不启用D2D
[0039]-从D2D直接路径转换到蜂窝路径
[0040]A4.在会话结束时不启用D2D[0041 ]-进行中的直接通信被完成
[0042]-网络应该意识到以上场景(例如，出于充电的目的)
[0043]-网络应该更新资源清单
[0044]B.公共安全D2D
[0045 ] B1.针对新的通信启用D2D
[0046]-使用和不使用网络覆盖建立D2D直接路径
[0047]-在缺乏网络覆盖时自主发现的能力
[0048]-在缺乏网络覆盖时自主通信的能力
[0049]B2.针对进行中的通信启用D2D
[0050]-使用和不使用网络覆盖从蜂窝路径转换到D2D直接路径[0051 ]-在缺乏网络覆盖时自主故障安全和无缝转换的能力
[0052]B3.(针对进行中的通信)在会话被激活时不启用D2D
[0053]-在网络覆盖内从D2D直接路径转换到蜂窝路径
[0054]-在网络中断后再次可用时从D2D直接路径转换到蜂窝路径
[0055]B4.在会话结束时不启用D2D
[0056]-进行中的直接通信被完成
[0057]-出于充电的目的网络应该意识到以上场景
[0058]-网络应该更新资源清单
[0059]-如果存在，D2D协调器应该意识到被用来更新资源清单
[0060]B5.由于路由修改/重新发现而启用/不启用D2D[0061 ]-针对支持多跳通信的公共安全D2D
[0062]-针对UE移动性
[0063]-从D2D直接转换到D2D路径
[0064]在正常和公共安全场景之间存在相似之处，其区别主要是由于(可能)在安全场景(例如，在网络中断的事件)中缺少网络支持。场景B2和B3可以在由于网络故障/恢复在D2D通信和蜂窝通信之间的转变中被应用。
[0065]根据一些实施例，针对D2D直接路径通信的启用(许可)决定应该由网络做出(例如，如果两个UE均由相同eNB服务就由eNB做出，或如果UE属于不同的eNB就由MME/S-GW做出)。针对公共安全D2D通信，eNB可以执行D2D通信的一些预配置，同时UE仍在覆盖中。例如，该预配置可以由