用于执行设备到设备通信的方法和设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请是于2013年7月10提交的美国专利申请No. 13/938，323的接续案，其公开内 容通过引用方式并入本文。
技术领域
[0003] 本公开总体上涉及无线网络通信，并且更具体地说，涉及设备到设备通信。
【背景技术】
[0004] 随着智能手机和平板计算机的广泛使用，对无线网络中的数据容量的需求已显著 增加。除了使用传统的语音服务，现在消费者希望使用他们的无线设备观看流视频、玩在线 游戏和输送大文件。这给无线网络增加显著的负荷。尽管蜂窝技术取得了进步，但容量仍然 是无线服务提供商必须考虑的问题。
[0005] 为了帮助缓解有限带宽的问题，已开发允许无线设备诸如蜂窝电话彼此直接进行 通信而无须使用网络作为中介的技术。这些技术通常被称为设备到设备（"D2D"）通信或简 单称为D2D。
【附图说明】
[0006] 虽然所附权利要求以特殊性阐述了的本发明技术的特征，但这些技术连同其目的 和优点从结合附图做出的以下【具体实施方式】可以最好地理解，在附图中：
[0007] 图1示出了代表性的通信系统；
[0008] 图2示出了代表性的基站；
[0009] 图3示出了代表性的用户设备（"UE"）；
[0010]图4A是帧结构；
[0011]图4B是资源块；
[0012] 图5是上行链路子帧；
[0013] 图6是下行链路子帧；
[0014] 图7图示出了定时提前的概念；
[0015] 图8A图示出了其中UE彼此接近并且UE1延迟其D2D传输的情景；
[0016]图8B图示出了其中UE彼此接近、UE1延迟其D2D传输并且UE2将其接收窗口提前的 情景；
[0017]图9图示出了其中UE不彼此接近的情景；
[0018] 图10和图11图示出了本公开的实施例如何处置D2D UE的组；
[0019] 图12和图13图示出了对于D2D传输而不是对于上行链路传输使用较长的循环前 缀；
[0020] 图14图示出了其中发射D2D设备延迟其传输并且子帧的序列中的最后D2D子帧被 缩短的实施例；
[0021]图15图示出了其中发射D2D设备延迟其传输并且子帧的序列中的第一 D2D子帧被 缩短的实施例;并且
[0022]图16至图20示出了在本公开的实施例中实施的各种方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]转到附图，其中，相同的参考数字指代相同的元素，本公开的技术被示出为在合适 的环境中实现。下面的描述是基于权利要求的实施例并且不应该被视为在本文中未明确描 述的替代实施例方面限制权利要求。
[0024]当在无线网络中采用D2D时，每个具有D2D能力的设备通常需要保持它自己的到网 络的基站的连接，即使在使用D2D与另一设备通信时。这是因为基站管理设备对于D2D使用 的无线电资源。基站也在发现和干扰减轻方面调节设备的行为。保持到网络的基站的连接 的具有D2D能力的设备被认为是网络中D2D设备，并且不保持到网络的基站的连接的具有 D2D能力的设备被认为是网络外D2D设备。
[0025]使无线设备实施D2D通信并且仍能够与基站进行通信的一种方法是无线设备在交 替的子帧中向基站和向D2D对等体发射。
[0026]产生于D2D通信中的一个挑战是与基站进行通信需要的定时可能与D2D通信的定 时不同步。例如，为了确保来自不同设备的传输在同一时间或在接收窗口内到达基站，该基 站给每个设备指派定时提前（"ΤΑ"）dA相对于设备处的下行链路传输(来自基站)接收时 间，或者，换句话说，设备的基站接收定时。指派给设备的TA的值通常基于从基站到设备的 传播延迟。然而，这些TA可以对D2D通信造成负面影响。
[0027]例如参照图7，UE2相对于其下行链路接收704具有用于其上行链路传输702的定时 提前TA2。但不清楚UE2将如何确定从哪里开始以及在哪里结束其对从UE1接收的D2D子帧的 接收。如果UE2将其D2D接收定时与其基站接收定时对准，那么其D2D接收定时会晚。将其D2D 接收定时与其基站发射定时对准（即，将UE2向基站的发射定时与TA2对准)将导致其D2D接 收定时太早。
[0028]为了解决这些问题，本公开描述了用于执行D2D通信的方法。在一个实施例中，第 一 UE使用上行链路无线电资源与第二UE传送D2D。第一 UE接收来自基站的下行链路信号并 且确定其接收时间。第一UE还接收对从第一UE到基站的上行链路通信的定时提前的指示。 基于所确定的接收时间和所指示的定时提前，第一 UE对于到基站的上行链路通信确定第一 UE的上行链路传输时间。然而，当向第二UE发射时，第一 UE不在所确定的上行链路传输时间 发射。替代地，第一 UE将其D2D传输延迟一个时间段(相对于所确定的上行链路时间），该时 间段基于第二UE的上行链路定时提前。
[0029]在另一个实施例中，第一UE对其上行链路传输应用一个定时提前并且对其D2D接 收定时应用另一个定时提前。
[0030]在又一个实施例中，第一UE使用比它在与基站的通信中使用的更大的循环前缀来 与第二UE进行通信。
[0031 ]在再一个实施例中，第一UE与第二UE通过一系列D2D连续子帧进行通信。系列中的 第一子帧包括保护时段，该保护时段的长度基于第一 UE的定时提前和第二UE的定时提前。 在该保护时段期间，第一UE将其接收器从第一调谐状态(用于从基站接收)重新配置为第二 调谐状态(用于从第二UE接收）。在另一个实施例中，系列中的最后子帧包括保护时段。
[0032] 在继续本公开之前，现在提供一些定义。
[0033] "用户设备"或"UE"是无线通信设备。UE的示例包括移动电话、平板计算机、膝上型 计算机和机器对机器设备。
[0034]如本文所用的术语"基站"指的是作为网络的基础设施的一部分操作的硬件和软 件。示例包括演进通用陆地无线电接入（"E-UTRA"）基站、传输点、远程无线电头、演进节点B (eNB)、家庭eNB、中继节点、电气和电子工程师协会（"IEEE"）802.11接入点以及IEEE 802.16基站。基站通常控制小区。
[0035]基站可以包括多个网络实体。例如，两个基站可以彼此相结合来操作以作为单个 基站操作。基站还可以意指另一基站的子部分。例如，基站可以控制多个小区，其中的每一 个小区由基站的某些资源控制。每一资源集合(例如每个天线阵列连同控制它的设备)可以 构成单独的基站。
[0036]术语"小区"可以指由基站覆盖的地理区域，或可以指基站本身。该术语所使用的 上下文指示它的意义。例如，当UE被说成是向小区发射时，应理解为是指该UE向控制该小区 的基站发射。当UE被说成是在小区中时，例如，术语"小区"指的是地理区域。在地理意义上， 扇区是一种类型的小区。
[0037]参照图1，现在描述可以在其中使用实施例的无线通信网络的示例。网络100被配 置为使用一个或多个无线电接入技术，其示例包括E_UTRA、IEEE 802.11和IEEE 802.16。网 络100包括基站102。
[0038]在一些实施例中，两个或更多个小区由单个基站控制，或者例如当正在使用载波 聚合（"CA"）或协调多点通信时由彼此协调的多个网络实体控制。
[0039]图1的基站和UE仅仅是代表性的并且旨在方便说明。实际上，网络100可以具有许 多小区和网络实体并且与许多UE通信。例如，如果网络100是长期演进（"LTE"）网络，则有可 能存在控制许多宏小区的许多网络实体。另外，许多用户将正在宏小区内和宏小区之间移 动。
[0040] 仍参照图1，网络100还包括回程网络104。该回程网络104包括在网络100的各个部 分周围并且在小区间承载信号的有线和无线基础设施元件。基础设施元件的示例包括光纤 线路和无线微波链路。网络100还包括核心网106,该网络使用包括计费系统、归属位置寄存 器和因特网网关的各种资源来控制网络100的操作。在LTE实现中，核心网106的资源与网络 实体并且与其他网络通过演进通用移动电信系统陆地无线电接入网络进行通信。
[0041 ] 在图1中还示出UE1、UE2和UE3WE中的每一个能够在活动模式中或在空闲模式中 经由基站1〇2(或其他基站）与网络100进行通信。基站102可以向UE1、UE2和UE3发射信号并 且接收来自它们的信号。
[0042]在本发明的实施例中，图1的UE能够进行D2D通信。基站102通过向UE分配适当的时 间-频率资源并且命令或允许UE使用所分配的时间-频率资源直接彼此进行通信来建立UE 之间的D2D通信。分配给UE的时间-频率资源可以是上行链路（"UL"）资源诸如UL资源块 ("RB"），或下行链路（"DL"）资源（例如DL RB)。例如，基站102可以向UE分配UL子帧或DL子帧 的一个或多个资源块。基站102可以控制D2D通信的其他方面，诸如UE如何发现彼此以及它 们对网络100中的其他UE造成多少干扰。
[0043] D2D分配的UL RB或DL RB可以周期性地发生，诸如在每个帧中或在每个子帧中。使 用这些分配的RB，图1的两个或更多个UE建立数据流，例如，该数据流被构造为一系列时间 双工子帧或时隙，其中每个子帧或时隙使用UL载波或DL载波的一个或多个RB。在一个实施 例中，UE所使用的RB取自UL子帧。这些RB优选地选自UL载波的"PUCCH"区（即，主要用于物理 上行链路控制信道的RB集合）。在此配置中，UE将需要具有在一个子帧中向基站102发射并 且在下一个子帧中向D2D对等体发射的能力。
[0044] UE对UL资源的使用不妨碍基站102对这些资源的同时使用。例如，参与D2D通信的 UE可以接近，从而仅需要微弱的信号来彼此进行通信。因此，D2D信号可以很低而不会干扰 基站在这些资源上从其他UE接收信号。
[0045]图2图示出了根据实施例的基站102(来自图1)的配置。基站102包括控制器/处理 器210、存储器220、数据库接口 230、收发器240、输入/输出（I/O)设备接口 250、网络接口 260 以及由天线221表示的一个或多个天线。这些元件中的每一个元件经由一个或多个数据通 路270可通信地彼此链接。数据通路的示例包括电线、微芯片上的导电通路和无线连接。 [0046]在基站102的操作期间，收发器240接收来自控制器/处理器210的数据并且经由天 线221发射表示数据的射频（"RF"）信号。类似地，收发器240经由天线221接收RF信号、将该 信号转换成适当的格式的数据并且向控制器/处理器210提供该数据。控制器/处理器210从 存储器220检索指令并且基于这些指令向收发器240提供传出数据或接收来自收发器240的 传入数据。如果需要，则控制器/处理器210可以经由数据库接口 230从数据库检索数据。 [0047] 仍参照图2，控制器/处理器210经由耦合到回程网络104的网络接口 260向网络100 (图1)的其他网络实体发射数据。控制器/处理器210还经由I/O接口 250接收来自外部设备 诸如外部驱动器的数据和向外部设备诸如外部驱动器发送数据。
[0048]控制器/处理器210是任何可编程设备，诸如计算机、微处理器、微控制器、外围集 成电路元件集合、集成电路（例如专用集成电路）、硬件/电子逻辑电路（例如分立元件电 路）、可编程逻辑设备(例如可编程逻辑阵列)或现场可编程门阵列。
[0049] 存储器220的可能的实现包括易失性存储器、非易失性存储器、电、磁光存储器、随 机存取存储器、高速缓存和硬盘。控制器/处理器210使用数据库接口 230来访问数据库。数 据库可以包含使UE能够连接到网络100 (图1)的格式的数据。
[0050] I/O设备接口 250连接到一个或多个输入设备，诸如键盘、鼠标、笔操作的触摸屏或 语音识别设备。I/O设备接口 250还连接到一个或多个输出设备，诸如监视器、打印机、磁盘 驱动器或扬声器。I/O设备接口 250可以接收来自网络管理员的数据任务或连接准则。
[0051] 网络连接接口 260连接到能够从网络100发射信号和接收信号的一个或多个设备。 这样的设备的示例包括调制解调器、网络接口卡和收发器。网络连接接口 260的一个用途是 将客户端设备连接到网络1〇〇。
[0052] 根据实施例，天线221是链接到一个或多个数据路径270的在地理上并置或接近的 物理天线元件集合中的一个