Td-lte脫網(wǎng)下群組組播通信方法
【專利摘要】TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，涉及一種脫網(wǎng)下群組組播通信方法。是為了在無基站區(qū)域?qū)崿F(xiàn)群組內(nèi)點到多點的通知與信息的組播傳輸；以及解決群組內(nèi)中繼節(jié)點間的信息沖突的問題。始發(fā)節(jié)點A監(jiān)聽PSCH，尋找空閑的連續(xù)帶寬；然后向PRACH發(fā)送前導信息，然后轉(zhuǎn)到所要占用的連續(xù)帶寬上開始連續(xù)進行發(fā)送時隙；各級節(jié)點監(jiān)聽PRACH上的信息，接收到始發(fā)節(jié)點A發(fā)來的前導信息，同步解碼后進行隨機避讓式轉(zhuǎn)發(fā)，然后轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，經(jīng)空閑(隨機避讓)、轉(zhuǎn)發(fā)、空閑時隙，直至將A的信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢。本發(fā)明適用于TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信。
【專利說明】TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種脫網(wǎng)下群組組播通信方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在一個無基站區(qū)域，存在一個群組，群組中不是所有節(jié)點均在通信范圍內(nèi)，同時通信范圍會隨著群組成員間的信噪比變化而變化，但是目前，還無法實現(xiàn)下述通信:1、群組內(nèi)點到多點的通知與信息的組播傳輸；2、中繼節(jié)點間的信息沖突問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了在無基站區(qū)域?qū)崿F(xiàn)群組內(nèi)點到多點的通知與信息的組播傳輸；以及解決群組內(nèi)中繼節(jié)點間的信息沖突的問題，從而提供一種TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法。
[0004]TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，
[0005]在無基站區(qū)域的群組中，共包括M個節(jié)點,M為正整數(shù)；M個節(jié)點中包括一個始發(fā)節(jié)點和N級節(jié)點,N為正整數(shù)；所述N級節(jié)點中的每一級中的節(jié)點的數(shù)量隨信噪比的變化而確定;
[0006]第一級節(jié)點中包括始發(fā)節(jié)點A ；
[0007]TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法由以下步驟實現(xiàn):
[0008]步驟一、始發(fā)節(jié)點A監(jiān)聽數(shù)據(jù)信道(PSCH)，尋找空閑的連續(xù)帶寬；
[0009]步驟二、始發(fā)節(jié)點A判斷是否找到空閑的連續(xù)帶寬，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟三；如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟一；
[0010]步驟三、始發(fā)節(jié)點A轉(zhuǎn)為發(fā)送態(tài)，向隨機接入信道(PRACH)發(fā)送前導信息，所述發(fā)送前導信息的時長4ms,其中:前0.5ms為信息,后3.5ms為空閑；
[0011]步驟四、始發(fā)節(jié)點A轉(zhuǎn)到所要占用的連續(xù)帶寬上開始連續(xù)進行發(fā)送時隙，時隙中的信息部分包括信息本身以及信息的同步信息，直至始發(fā)節(jié)點A的信息全部發(fā)送完畢；
[0012]步驟五、每個第一級節(jié)點均監(jiān)聽PRACH信道，即:處于監(jiān)聽時隙，每個第一級節(jié)點接收始發(fā)節(jié)點A發(fā)送的前導信息，并進行同步解碼，隨機避讓后將始發(fā)節(jié)點A發(fā)送的前導信息轉(zhuǎn)發(fā)至PRACH信道，所述第一級節(jié)點的處理過程時長為4ms ；i的初始值為I ;
[0013]然后轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，并按以下周期變化:
[0014]步驟五一、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為監(jiān)聽狀態(tài)，時長為0.5ms ；
[0015]步驟五二、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為隨機避讓狀態(tài)，時長為0.5ms的整數(shù)倍，且為1_6倍;
[0016]步驟五三、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送始發(fā)節(jié)點A的的信息，時長為0.5ms ；
[0017]步驟五四、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，時長為[4ms-(步驟五一 +步驟五二 +步驟五三的時長)];
[0018]直至將發(fā)起始發(fā)節(jié)點A的待發(fā)送信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢；
[0019]步驟六、每個第i級節(jié)點均監(jiān)聽PRACH信道，即:處于等待轉(zhuǎn)發(fā)時隙，每個第i級節(jié)點接收到第1-Ι級節(jié)點發(fā)來的前導信息，并進行同步解碼，隨機避讓后將第1-Ι級節(jié)點發(fā)來的前導信息轉(zhuǎn)發(fā)至PRACH信道，所述第i級節(jié)點的處理過程時長為4ms ；i的初始值為2 ；
[0020]然后轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，并按以下周期變化:
[0021]步驟六一、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為監(jiān)聽狀態(tài)，時長為0.5ms ；
[0022]步驟六二、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為隨機避讓狀態(tài)，時長為0.5ms ；
[0023]步驟六三、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送始發(fā)節(jié)點A的的信息，時長為0.5ms ；
[0024]步驟六四、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，時長為[4ms-(步驟六一 +步驟六二 +步驟六三的時長)];
[0025]直至將第i級節(jié)點的待發(fā)送信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢；
[0026]步驟七、令i的值加1，且判斷i的值是否小于或等于N ;如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟六；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟八；
[0027]步驟八、完成對始發(fā)節(jié)點A的信息的多跳傳輸，所有節(jié)點進入監(jiān)聽狀態(tài)，完成一次TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信
[0028]本發(fā)明在無基站區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了群組內(nèi)點到多點的通知與信息的組播傳輸，以及通過增加隨機避讓窗解決了群組內(nèi)中繼節(jié)點間的信息沖突的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是始發(fā)節(jié)點與其他節(jié)點的時隙分配的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是【具體實施方式】中平均延時和信噪比關(guān)系仿真示意圖；其中:窗長3.5ms,單位 0.5ms ；
[0031]圖3是【具體實施方式】中最大延時和信噪比關(guān)系仿真示意圖；其中:窗長3.5ms,單位0.5ms ;群組總共20人；
[0032]圖4是【具體實施方式】中成功率和信噪比關(guān)系仿真示意圖；群組總共20人；

【具體實施方式】
[0033]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1說明本【具體實施方式】，TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，
[0034]步驟一、始發(fā)節(jié)點A開始為監(jiān)聽態(tài)，監(jiān)聽PSCH信道尋找空閑的連續(xù)帶寬；
[0035]步驟二、始發(fā)節(jié)點A找到足夠的連續(xù)帶寬后，轉(zhuǎn)為發(fā)送態(tài)，向PRACH發(fā)送前導信息(會話開始的通知)，時長4ms (I個發(fā)送時隙，7個空閑時隙)；
[0036]前導信息內(nèi)容如下:
[0037]前導信息的同步信息:包括主同步信號(Zadoff-Chu序列)和輔同步信號(m序列)，接收端通過解碼同步信息可以得到A所要發(fā)起的群組信息以及A的終端信息(解碼過程:時間同步，頻率同步)；
[0038]會話所要占用的帶寬信息:默認占用的帶寬的前2個資源塊(36個子載波，0.5MHZ)和最后2個資源塊用于PCCH信道，中間為PSCH信道，該信息也可包含到前導信息的同步信息中；
[0039]步驟三、始發(fā)節(jié)點A轉(zhuǎn)到所要占用的帶寬上開始連續(xù)進行發(fā)送時隙，時隙中的信息部分包括信息本身以及信息的同步信息(同步信息包括主同步信號(Zadoff-Chu序列)和輔同步信號(m序列))。直至始發(fā)節(jié)點A的信息全部發(fā)送完畢。
[0040]步驟四、第一級節(jié)點監(jiān)聽PRACH上的信息，即處于監(jiān)聽時隙，接收到始發(fā)節(jié)點A發(fā)來的前導信息，進行同步解碼，隨機避讓后進行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)始發(fā)節(jié)點A的前導信息，整個過程時長4ms，轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，空閑(隨機避讓)，轉(zhuǎn)發(fā)，空閑時隙，直至將始發(fā)節(jié)點A的信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢。
[0041]步驟五、第二級節(jié)點監(jiān)聽PRACH上的信息，即處于等待轉(zhuǎn)發(fā)時隙，接收到第一級節(jié)點發(fā)來的前導信息，進行同步解碼，隨機避讓后進行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)第一級節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的前導信息，整個過程時長4ms，轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，空閑(隨機避讓)，轉(zhuǎn)發(fā)，空閑時隙(監(jiān)聽，隨機避讓，發(fā)送，等待)，直至將第一級節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢。
[0042]步驟六、其他節(jié)點重復步驟四和步驟五中的過程。因為群組中的節(jié)點在移動，因此節(jié)點間的信噪比跟著變化，所以每級節(jié)點的個數(shù)會隨著變化，又因為采用了隨機避讓機制，因此節(jié)點的級數(shù)大的延時并不一定比級數(shù)小的大，例如:某一級有兩個節(jié)點，隨機避讓后I號節(jié)點在第一個0.5ms將信息轉(zhuǎn)發(fā)，2號節(jié)點在第五個0.5ms將信息轉(zhuǎn)發(fā)，下一級3節(jié)點接收到I號節(jié)點的信息，隨機避讓后在第一個0.5ms將信息轉(zhuǎn)發(fā)，那么3號節(jié)點的下一級對于2號節(jié)點的下一級延時就要小，即級數(shù)大并不代表延時就大。
[0043]步驟七、始發(fā)節(jié)點A結(jié)束信息的發(fā)送后，在跳數(shù)(級數(shù))不多的情況下，最終信息的轉(zhuǎn)發(fā)會在1ms內(nèi)完成，所有節(jié)點變?yōu)楸O(jiān)聽態(tài)，任意節(jié)點可以像上述的始發(fā)節(jié)點A—樣開始在帶寬上發(fā)送信息，其他節(jié)點進行相應(yīng)的一級一級的轉(zhuǎn)發(fā)，完成信息的多跳傳輸。
[0044]步驟八、發(fā)話者定期(幾百毫秒或幾秒)向PRACH上發(fā)送前導信息。同時各終端在轉(zhuǎn)發(fā)會話者的語音信息同時也監(jiān)聽PRACH信道，以隨時轉(zhuǎn)發(fā)前導信息通知更多沒聯(lián)系上的點加入會話。
[0045]名詞解釋:
[0046]資源單元:一個資源單元由頻域上一個子載波(15KHZ)和時域上一個0.5/7ms的時隙組成(拓展CP時為0.5/6ms)。
[0047]SC-FDMA符號:一個SC-FDMA符號由頻域上縱向的多個連續(xù)的子載波和時域上0.5/7ms組成(使用拓展CP時時域上的長度為0.5/6ms)。一個時隙(0.5ms)包括7個或6個SC-FDMA符號。
[0048]PRB:一個PRB塊由頻域上12個連續(xù)的子載波和時域上的0.5ms組成(12 X 7 (6)個資源單元)，同時一個最小帶寬需要72個子載波(共1.08MHZ)。
[0049]同步過程:通過主同步信號(Zadoff-Chu序列，PSS)和輔同步信號(m序列，SSS)，首先由終端本身生成的序列與PSS相關(guān)，取得時間同步；接著通過SSS和PSS位置之間固定的關(guān)系找到SSS進行頻率同步，至此同步結(jié)束。同時PRB為終端能識別的最小單位，即如果一個PRB中有某個SC-FDMA符號出現(xiàn)問題，該PRB就無法成卻還原。
[0050]子幀:一個子幀由兩個0.5ms的時隙組成，長度為1ms。
[0051]無線子幀:一個無線子幀由5個長度為Ims的子幀組成，長度為5ms。
[0052]無線幀:一個無線幀由2個長度為5ms的無線子幀組成，長度為10ms。
[0053]隨機避讓窗:中繼節(jié)點間為了防止轉(zhuǎn)發(fā)時的沖突，進行隨機避讓的時間，總窗長3.5ms,最小隨機避讓時長0.5ms,即隨機避讓時長為最小隨機避讓時長的1_7倍。采用隨機避讓機制可以有效地降低節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)間的沖突。
[0054]假設(shè)條件:
[0055]1、終端采用雙模手機，即終端之間通信均采取SC-FDMA的多址方式
[0056]2、終端可以實時的進行信號的接收和解調(diào)。
[0057]信道劃分:
[0058]將信道分為下面三類:
[0059]隨機接入信道PRACH(—個):處于整個帶寬中央1.08MHZ (6個PRB塊)，用于發(fā)送接收:通話發(fā)起通知；通話占用的數(shù)據(jù)信道和控制信道位置。
[0060]數(shù)據(jù)信道PSCH (多個，取決于群組數(shù)和語音數(shù)據(jù)量):位于控制信道中間，占用多個帶寬，用于發(fā)送接收數(shù)據(jù)。
[0061]控制信道PCCH (多個，每個數(shù)據(jù)信道有兩個控制信道):位于數(shù)據(jù)信道的前方和后方，各占半個帶寬(前半個可用于發(fā)送主同步信號，后半個用于發(fā)送輔同步信號)，從PSCH中劃分出來，用于傳輸接收同步信息；
[0062]手機狀態(tài):
[0063]將手機狀態(tài)分為以下三類:
[0064]發(fā)送態(tài):手機為發(fā)話或轉(zhuǎn)發(fā)方。
[0065]監(jiān)聽態(tài):手機為監(jiān)聽信道態(tài)。
[0066]空閑態(tài):手機不監(jiān)聽信道，并且不向信道上發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)信息。
[0067]將手機的時隙分為以下兩種:
[0068]發(fā)送時隙:對于始發(fā)節(jié)點，時長0.5ms,由發(fā)送態(tài)組成；
[0069]轉(zhuǎn)發(fā)時隙:對于其他節(jié)點，時長0.5ms,由發(fā)送態(tài)組成。
[0070]監(jiān)聽時隙:對于其他節(jié)點，時長0.5ms,由監(jiān)聽態(tài)組成。
[0071]空閑時隙:時長0.5ms，由空閑態(tài)組成。
[0072]采用上述方案，在TD-LTE的仿真背景下(ITU規(guī)定的室外步行速度信道B)，同時采用TD-LTE上行信道的模型，對上述方案進行仿真。成員20人，成員間的信道模型生成100次，每個模型下每個信噪比下測試1000個時隙(500ms，7000個SC-FDMA符號)，得到群組的平均延時和信噪比關(guān)系如圖2所示，群組的最大延時和信噪比關(guān)系如圖3所示，群組的成功率和/[目噪比關(guān)系如圖4所不。
[0073]因為當信噪比小于SdB的時候，系統(tǒng)的成功率很低，即大部分節(jié)點都收不到數(shù)據(jù)包，因此也完成不了轉(zhuǎn)發(fā)，因此研究信噪比小于SdB的平均延遲是沒有意義的，通過上圖可以看出，隨著信噪比的上升，系統(tǒng)的成功率不斷上升，平均延遲不斷下降，平均延遲沒有超過3.5ms的,最大延遲不超過7ms,因此將隨機避讓窗長設(shè)計成3.5ms是合理的。
【權(quán)利要求】
1.TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，其特征是: 在無基站區(qū)域的群組中，共包括M個節(jié)點,M為正整數(shù)…個節(jié)點中包括一個始發(fā)節(jié)點和N級節(jié)點，N為正整數(shù)；所述N級節(jié)點中的每一級中的節(jié)點的數(shù)量隨信噪比的變化而確定；第一級節(jié)點中包括始發(fā)節(jié)點A ; TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法由以下步驟實現(xiàn): 步驟一、始發(fā)節(jié)點A監(jiān)聽數(shù)據(jù)信道(PSCH)，尋找空閑的連續(xù)帶寬； 步驟二、始發(fā)節(jié)點A判斷是否找到空閑的連續(xù)帶寬，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟三；如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟一； 步驟三、始發(fā)節(jié)點A轉(zhuǎn)為發(fā)送態(tài)，向隨機接入信道(PRACH)發(fā)送前導信息，所述發(fā)送前導信息的時長4ms,其中:前0.5ms為信息,后3.5ms為空閑； 步驟四、始發(fā)節(jié)點A轉(zhuǎn)到所要占用的連續(xù)帶寬上開始連續(xù)進行發(fā)送時隙，時隙中的信息部分包括信息本身以及信息的同步信息，直至始發(fā)節(jié)點A的信息全部發(fā)送完畢； 步驟五、每個第一級節(jié)點均監(jiān)聽PRACH信道，即:處于監(jiān)聽時隙，每個第一級節(jié)點接收始發(fā)節(jié)點A發(fā)送的前導信息，并進行同步解碼，隨機避讓后將始發(fā)節(jié)點A發(fā)送的前導信息轉(zhuǎn)發(fā)至PRACH信道，所述第一級節(jié)點的處理過程時長為4ms ；i的初始值為I ; 然后轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，并按以下周期變化: 步驟五一、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為監(jiān)聽狀態(tài),時長為0.5ms ； 步驟五二、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為隨機避讓狀態(tài)，時長為0.5ms的整數(shù)倍,且為1-6倍； 步驟五三、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送始發(fā)節(jié)點A的的信息，時長為0.5ms ； 步驟五四、該第一級節(jié)點轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，時長為[4ms-(步驟五一 +步驟五二 +步驟五三的時長)]; 直至將發(fā)起始發(fā)節(jié)點A的待發(fā)送信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢； 步驟六、每個第i級節(jié)點均監(jiān)聽PRACH信道，即:處于等待轉(zhuǎn)發(fā)時隙，每個第i級節(jié)點接收到第i_l級節(jié)點發(fā)來的前導信息，并進行同步解碼，隨機避讓后將第i_l級節(jié)點發(fā)來的前導信息轉(zhuǎn)發(fā)至PRACH信道，所述第i級節(jié)點的處理過程時長為4ms ；i的初始值為2 ； 然后轉(zhuǎn)到會話所要占用的帶寬上開始進行監(jiān)聽，并按以下周期變化: 步驟六一、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為監(jiān)聽狀態(tài)，時長為0.5ms ； 步驟六二、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為隨機避讓狀態(tài),時長為0.5ms ； 步驟六三、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送始發(fā)節(jié)點A的的信息，時長為0.5ms ； 步驟六四、該第i級節(jié)點轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，時長為[4ms-(步驟六一 +步驟六二 +步驟六三的時長)]; 直至將第i級節(jié)點的待發(fā)送信息全部轉(zhuǎn)發(fā)完畢； 步驟七、令i的值加1，且判斷i的值是否小于或等于N;如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟六；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟八； 步驟八、完成對始發(fā)節(jié)點A的信息的多跳傳輸，所有節(jié)點進入監(jiān)聽狀態(tài)，完成一次TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，其特征在于步驟三中所述的前導信息包括前導信息的同步信息和會話所要占用的帶寬信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，其特征在于前導信息的同步信息包括主同步信號和輔同步信號； 接收端通過解碼同步信息得到始發(fā)節(jié)點A所要發(fā)起的群組信息以及始發(fā)節(jié)點A的終端信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，其特征在于主同步信號為Zadoff-Chu序列；輔同步信號為m序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TD-LTE脫網(wǎng)下群組組播通信方法，其特征在于會話所要占用的帶寬信息為:默認占用的帶寬的前2個資源塊和最后2個資源塊用于PCCH信道，中間為控制信道(PSCH)。
【文檔編號】H04W74/08GK104378743SQ201410735446
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】吳少川, 趙震, 高書瑩, 袁鐘達, 牛麗娟, 馬康健 申請人:哈爾濱工業(yè)大學