在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法和装置与流程

本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及在设备间直接通信(Device to Device，D2D)系统中支持可变的直接发现消息大小的方法和装置。

背景技术：

在长期演进(LTE)R12中，定义了D2D直接发现来支持邻近发现服务(ProSe)。图1示出了支持D2D直接发现的协议结构的示意图。如图1中所示，对于类型1发现来说，在一个用户设备(UE)(例如UE A)一侧，ProSe协议层产生的直接发现消息分组被直接传送给媒体访问控制(MAC)层，MAC层基于其调度决定和参数(包括是否在该发现周期进行发送，在资源池中所选择的资源，以及混合自动重传(HARQ)冗余版本等)，将所接收的直接发现消息进一步发送给物理(PHY)层以进行物理层处理和最终的传输。

根据LTE R12中对D2D的当前定义，直接发现消息的大小固定在232比特，每个HARQ传输具有固定的无线资源单元(即一个子帧上的2个连续的物理资源块(PRB))，并且具有固定的星座调制(即正交相移键控(QPSK))。固定大小的直接发现消息导致灵活性和可扩展性存在问题，而一些直接发现情景需要灵活性和可扩展性，例如UE到网络中继用户设备(UE-to-Network Relay)发现，模式A和模式B组成员发现等。这里模式A使用单个发现协议消息(通告(Announcement))，模式B使用两个发现协议消息(请求(Solicitation)和响应(Response))。

技术实现要素：

可以看出，现有的D2D直接发现方案中，所支持的固定大小的发现协议消息极大地限制了实际使用中的灵活性和可扩展性，而不同的发现模式中的不同直接发现使用可能具有不同的发现消息大小。因此，改进现有的D2D直接发现机制以支持可变的发现消息大小很有意义。

针对以上问题，本发明提供了一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法和装置。

根据本发明的第一个方面，一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法包括：在第一UE处执行如下步骤：当第一UE具有需要广播的直接发现消息时，确定该直接发现消息的原始大小；根据该直接发现消息的原始大小，从可用于该直接发现消息的多个预定的PDU大小中选择一个PDU大小，并且基于所选择的PDU大小将该直接发现消息形成直接发现消息PDU；从预定的导频序列集合中选择与所选择的PDU大小相对应的导频序列；以及使用所选择的导频序列将该直接发现消息PDU广播给一个或多个第二UE。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法，包括，在第二UE处执行如下步骤：接收来自第一UE的直接发现消息PDU；以及对接收的直接发现PDU进行盲检，以确定所使用的导频序列。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的装置，该装置位于第一UE中，包括：发现消息确定单元，其被配置为当第一UE具有需要广播的直接发现消息时，确定该直接发现消息的原始大小；PDU大小选择单元，其被配置为根据该直接发现消息的原始大小，从可用于该直接发现消息的多个预定的PDU大小中选择一个PDU大小，并且被配置为基于所选择的PDU大小将该直接发现消息形成直接发现消息PDU；导频序列选择单元，其被配置为从预定的导频序列集合中选择与所选择的PDU大小相对应的导频序列；以及发送单元，其被配置为使用所选择的导频序列将该直接发现消息PDU广播给一个或多个第二UE。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的装置，该装置位于第二UE中，包括：接收单元，其被配置来接收来自第一UE的直接发现消息PDU；以及导频序列确定单元，其被配置来对接收的直接发现PDU进行盲检，以确定所使用的导频序列。

利用本发明的方案，能够在现有的D2D直接发现框架下支持不同的发现消息大小，从而提高D2D直接发现的灵活性和可扩展性。

附图说明

通过以下参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了支持D2D直接发现的协议结构的示意图；

图2示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法的流程图；

图3示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法的流程图；

图4示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的装置的示意图；

图5示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的装置的示意图；

图6示出了根据本发明的方案仿真的导频序列盲检的性能的示意图；

图7和图8分别示出了利用所建议的两种具体实现方式的发现分组解码性能的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实 现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在当前的D2D定义中，使用相同的导频序列来执行D2D发现。为了支持可变的直接发现消息大小，本发明的基本思想是使用不同的导频序列来指示所使用的直接发现消息的大小。

图2示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法200的流程图。该D2D系统例如可以是包括如图1中所示的第一UE(如UE A)和一个或多个第二UE(如UE B)的D2D系统。方法200例如在UE A处执行。换句话说，在方法200所涉及的D2D系统中，UE A被描述为发射机，UE B被描述为接收机。

首先，在步骤210，当UE A具有需要广播的直接发现消息时，确定该直接发现消息的原始大小。

在步骤220，UE A根据所确定的直接发现消息的原始大小，从可用于该直接发现消息的多个预定的协议数据单元(PDU)大小中选择一个PDU大小，并且基于所选择的PDU大小将该直接发现消息形成直接发现消息PDU。

步骤220例如可以在如图1中所示的协议结构的ProSe协议层执行。根据不同的先验条件，步骤220中的PDU大小的选择具有不同的实现方式，将在下面详述。

在步骤230，UE A从预定的导频序列集合中选择与所选择的PDU大小相对应的导频序列。步骤230例如可以在如图1中所示的协议结构的ProSe协议层或MAC层执行。当在MAC层执行时，ProSe协议层利用用于指示发现消息PDU大小的跨层原语将其发送给MAC层。

这里，导频序列集合可以由多个不同的导频序列和/或单个导频序列经不同循环移位所构成。

例如，当使用单个导频序列的循环移位来构建导频序列集合时，可以使用与现有的D2D直接发现方案相同的方法但是以不同的小区 标识参数(例如小区ID＝511)来产生用于本发明的增强的D2D直接发现方案的基本导频序列。该基本导频序列可以表示为：

其中，与小区ID 511相对应并且可以由下表1示出(其是从3GPP TS 36.211v12.3.0的表5.5.1.2-2中得出的)：

表1

这样，可以根据基本导频序列，通过引入不同的循环移位来形成导频序列集合。例如，具有四个导频序列的导频序列集合可以如下表示：

优选地，导频序列集合中的各个导频序列之间彼此正交或基本正交，以使得能够在接收机处对所使用的导频序列进行盲检。

此外，步骤230还可以包括：产生用于直接发现的其他MAC层配置参数(例如资源选择、HARQ冗余版本，等)，并且将MAC PDU与相关的参数作为MAC层到PHY层原语发送给PHY层。

接下来，在步骤240，UE A使用所选择的导频序列将所形成的直接发现消息PDU广播给一个或多个UE B。

以下，结合两种具体实现方式来更为详细地描述方法200中的PDU大小的选择。

在第一种具体实现方式中，该D2D系统中，更具体而言，UE A和UE B中，预先配置有用于直接发现消息的重传次数。在本文中，如本领域中通常所使用的，将直接发现消息的初始传输和重传的总次数统称为重传次数。

在这种实现方式中，D2D系统中可以维护有发现消息PDU大小、重传次数以及导频序列集合中的各个导频序列索引之间的映射关系。例如，在一个实例中，预先配置的重传次数可以取值为1、2、3或4，导频序列集合中包含四个导频序列(索引分别为1、2、3和4)。因此，该映射关系可以如下面的表2所示。如表2中所示，对于重传次 数1，由于其传输能力有限，仅支持两个PDU大小(例如104比特和232比特)。在这种情况下，使用导频序列索引1和3来优化接收机处的盲检/识别性能。对于其他重传次数，分别支持四个不同的PDU大小(例如104比特、232比特、360比特和486比特)。可以理解，表2中所示的重传次数、导频序列数量和PDU大小以及它们之间的对应关系仅仅是示例性的，而不用来限制本发明的范围，本领域技术人员可以在本发明的思想的教导下，设计各种可行的重传次数、导频序列数量和PDU大小以及它们之间的对应关系。

表2

在这种实现方式中，由于预先配置了重传次数，因此步骤220还包括：根据步骤210中所确定的直接发现消息的原始大小和预先配置的重传次数选择用于发送该直接发现消息的PDU大小。这里，当该直接发现消息的原始大小等于上述多个PDU大小中的一个时，UE A选择等于该原始大小的PDU大小；当该直接发现消息的原始大小不等于上述多个PDU大小中的任一个时，UE A选择该多个PDU大小中、大于该原始大小的一个或多个PDU大小中的最小值作为所选择的PDU大小。对于后者，步骤220中形成直接发现消息PDU还包括：对直接发现消息加填充以使得所形成的直接发现消息PDU的大小等于所选择的最小值。

在这种实现方式中，步骤230还包括：基于所选择的PDU大小和预先配置的重传次数，选择导频序列。

如表2中所示，当重传次数已预先配置时，选定PDU大小可以唯一确定所要使用的导频序列索引。

在第二种具体实现方式中，与第一种具体实现方式中类似，假设所支持的发现消息PDU大小为{104，232，360，486}比特(与LTE D2D R12中的232比特的固定消息大小不同)。在第一种具体实现方式中，UE A使用直接发现消息的PDU大小和预先配置的重传次数来联合确定导频序列索引。与第一种具体实现方式不同，在第二种具体实现方式中，D2D系统中没有预先配置用于直接发现消息的重传次数，而是假设导频序列集合中的每个导频序列唯一对应于用于直接发现消息的一个重传次数，并且每个重传次数又以预定方式唯一对应于用于直接发现消息的一个PDU大小。

因此，在这种具体实现方式中，UE A仅根据所选择的PDU大小从导频序列集合中选择适当的导频序列。

此外，在步骤230中除了选择导频序列之外，还包括：基于所选择的PDU大小确定用于直接发现消息的重传次数。

接下来描述D2D直接发现接收机处的处理。

图3示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的方法300的流程图。方法300例如在UE B处执行。这里，UE A被描述为发射机，UE B被描述为接收机。

步骤310，UE B接收来自UE A的直接发现消息PDU。

步骤320，UE B对接收的直接发现PDU进行盲检，以确定所使用的导频序列。

可以看出，在接收机侧，与现有的D2D直接发现的接收机的主要不同在于应当在信道估计和数据解码之前首先进行盲检以确定所使用的导频序列。

进一步地，对于上述方法200中所述的选择PDU大小的两种具体实现方式，在第一种实现方式中重传次数是预先配置的，即，对于发射机和接收机来说是已知的。因此，该导频序列不仅可以如常规的那样作为用于接收机处的信道估计的参考信号，而且可以与预先配置的重传次数一起用于信道解码。

因此，对于上述第一种实现方式，方法300还可以包括步骤330， 其中UE B根据所确定的导频序列以及用于直接发现PDU的预先配置的重传次数，对所接收的直接发现PDU进行解码。

可以看出，由于在第一种实现方式中，重传次数是预先配置的，因此与第二种实现方式相比的一个好处在于：在接收机处，可以执行多个重传的非相干合并，以增强导频序列的盲检/识别的性能。这是因为，如表2中所示，能够根据盲检得到的导频序列和预先配置的重传次数确定所接收到的直接发现PDU大小以进行信道解码。

进一步地，考虑到发现资源单元上的可能的频率选择性，根据特定实现，在信道解码时可以执行全部或部分相关。

图4示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的装置400的示意图。装置400例如在第一UE(UE A)中实现。

如图4中所示，装置400包括发现消息确定单元410，其被配置为当第一UE具有需要广播的直接发现消息时，确定该直接发现消息的原始大小；PDU大小选择单元420，其被配置为根据该直接发现消息的原始大小，从可用于该直接发现消息的多个预定的PDU大小中选择一个PDU大小，并且被配置为基于所选择的PDU大小将该直接发现消息形成直接发现消息PDU；导频序列选择单元430，其被配置为从预定的导频序列集合中选择与所选择的PDU大小相对应的导频序列；以及发送单元440，其被配置为使用所选择的导频序列将该直接发现消息PDU广播给一个或多个第二UE。

在一种实现中，第一UE和一个或多个第二UE具有用于该直接发现消息的预先配置的重传次数，其中PDU大小选择单元420还被配置为：根据该直接发现消息的原始大小和该预先配置的重传次数选择该PDU大小，并且其中导频序列选择单元430还被配置为：基于所选择的PDU大小和预先配置的重传次数，选择该导频序列。

在一种实现中，导频序列集合中的每个导频序列唯一对应于用于直接发现消息的一个重传次数，并且每个重传次数唯一对应于用于直接发现消息的一个PDU大小，其中装置400还包括：重传次数确定 单元，其被配置为基于所选择的PDU大小确定用于该直接发现消息的重传次数。

在一种实现中，导频序列集合由多个不同的导频序列和/或单个导频序列经不同循环移位所构成。

在一种实现中，导频序列集合中的各个导频序列之间彼此正交或基本正交。

在一种实现中，PDU大小选择单元420进一步被配置为：当该直接发现消息的原始大小等于该多个预定的PDU大小中的一个预定的PDU大小时，选择该一个预定的PDU大小；当该直接发现消息的原始大小不等于该多个预定的PDU大小中的任一个时，选择该多个预定的PDU大小中、大于该原始大小的一个或多个PDU大小中的最小值作为所选择的PDU大小。

在一种实现中，装置400还包括：当选择该多个预定的PDU大小中、大于该原始大小的一个或多个PDU大小中的最小值作为所选择的PDU大小时，被配置来对该直接发现消息加填充以使得所形成的直接发现消息PDU的大小等于该最小值的单元。

图5示出了根据本发明的一种用于在D2D系统中支持可变的直接发现消息大小的装置500的示意图。装置500例如位于第二UE(UE B)中。

如图5中所示，装置500包括：接收单元510，其被配置来接收来自第一UE的直接发现消息PDU；以及导频序列确定单元520，其被配置来对接收的直接发现PDU进行盲检，以确定所使用的导频序列。

在一种实现中，第一UE和第二UE具有用于该直接发现消息的预先配置的重传次数，装置500还包括：解码单元530，其被配置来根据所确定的导频序列以及用于直接发现PDU的预先配置的重传次数，对所接收的直接发现PDU进行解码。

性能仿真：

为了验证所建议的方案，进行了链路级仿真以评估利用本发明的 实施方式的导频序列盲检和直接发现分组解码的性能。评估结果如图6-8中所示。

图6示出了根据本发明的方案仿真的导频序列盲检的性能(Sequence identification error rate)的示意图。在仿真中，假设使用AWGN信道，导频序列长度为24(即对应于2个PRB)。评估了接收机处具有理想定时(timing)和1us定时延迟(timing delay)的非理想定时两种情况。从结果可以看出，由于合并增益，随着重传次数增加，性能提高。因此，导频序列盲检的性能很好。

图7和图8分别示出了利用所建议的两种具体实现方式的发现分组解码性能的示意图。在仿真中，使用衰落信道(具有NLOS的UMi场景)，并且施加了3kmph的针对D2D的双移动性。使用具有线性最小均方误差(LMMSE)算法的理想信道估计。从结果可以看出，在第一种具体实现方式中，由于重传次数被预先配置，因此随着发现消息大小增加，解码性能变差。在第二种具体实现方式中，虽然解码率与第一种实现方式类似，但是随着重传次数增加(即相当于随着发现消息大小增加)，解码性能提高。原因在于重传次数越大，能够获得更多的分集增益和编码增益(因为编码块大小更大)。

本发明建议了一种增强的D2D直接发现方案，其能够支持可变的发现消息大小，这提高了直接发现的灵活性和可扩展性，例如可以用于不同的发现目的和/或发现模式。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请所述的功能。如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于以通用或专用计 算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且，任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。

可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何普通的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。