本發(fā)明涉及無線通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種在非授權(quán)頻段與wifi共存的d2d通信中的信道分配方法。
背景技術(shù)：
：隨著d2d(devicetodevice，設(shè)備到設(shè)備)業(yè)務(wù)和lte-u(lteinunlicensedspectrums，lte在非授權(quán)頻段)技術(shù)的快速發(fā)展，d2d與lte-u的融合是未來通信發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)也是第五代移動通信(5g)中的一個(gè)重要應(yīng)用場景。但是初始wifi和d2d網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)在不同的頻段中運(yùn)營，將d2d部署在非授權(quán)頻段，必須考慮wifi與d2d通信的差異性。wifi(wirelessfidelity，無線保真技術(shù))系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：wifi系統(tǒng)部署在非授權(quán)頻段。wifi系統(tǒng)采用csma/ca(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance)的mac層協(xié)議。wifi用戶在通信之前會對信道進(jìn)行cca(clearchannelassessment)檢測，如果信道未被占用則進(jìn)行通信，否則為避免發(fā)生碰撞用戶需要執(zhí)行退避過程。同一時(shí)刻wifi系統(tǒng)只允許一個(gè)用戶占用整個(gè)信道，且每個(gè)用戶機(jī)會均等。wifi系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可選擇的互不交疊的信道數(shù)目有限，且協(xié)議并未規(guī)范在信道數(shù)目受限情況下的信道分配機(jī)制。wifi系統(tǒng)只能用于短距離通信。5ghz非授權(quán)頻段的信道衰落非常大，且協(xié)議規(guī)定非授權(quán)頻段上的發(fā)射功率受限。d2d通信的特點(diǎn)如下：d2d通信部署在授權(quán)頻段。d2d通信采用集中式的mac層協(xié)議。d2d用戶在通信之前不會進(jìn)行信道檢測。d2d通信具有很好的干擾可控性。帶寬被分為多個(gè)子信道支持ofdma(orthogonalfrequencydivisionmultipleaccess)通信。基站通過功率控制和資源分配允許多個(gè)用戶在同一時(shí)間進(jìn)行通信。d2d通信適用于短距離通信。在通信系統(tǒng)控制下，允許d2d設(shè)備在沒有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的情況下進(jìn)行直接通信。隨著移動用戶的增長以及移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增加，授權(quán)頻段資源日益缺乏，再將d2d通信部署到授權(quán)頻段，無疑會增加授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的壓力，所以考慮把d2d部署到非授權(quán)頻段。802.11系列協(xié)議規(guī)定非授權(quán)頻譜工作頻段為2.4ghz和5ghz，考慮到2.4ghz頻段已經(jīng)被wifi以及藍(lán)牙等無線技術(shù)密集占用，干擾復(fù)雜，而5ghz頻段使用率較低，可用空間大，將d2d部署在5ghz的非授權(quán)頻段實(shí)現(xiàn)d2d-u(device-to-devicecommunicationsintheunlicensedspectrum)通信是未來通信發(fā)展的必然趨勢?；谝陨蟱ifi與d2d通信的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩者在非授權(quán)頻段的共存主要問題如下：1、信道選擇問題：802.11協(xié)議本身并未規(guī)范在網(wǎng)絡(luò)初期節(jié)點(diǎn)如何選擇信道，默認(rèn)的機(jī)制將使得wifiap隨機(jī)工作在某一信道。由于同頻相鄰節(jié)點(diǎn)之間存在競爭和干擾，會嚴(yán)重降低網(wǎng)絡(luò)性能，因此d2d-u設(shè)備的位置和信道選擇直接影響與wifi用戶相互干擾和競爭的程度。802.11協(xié)議中將5ghz的無許可證國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(unlicensednationalinformationinfrastructure，unii)頻段，分成低、中、高三個(gè)子頻段，每個(gè)子頻段包含4個(gè)互不重疊的信道，每個(gè)信道占據(jù)20mhz帶寬。雖然5ghz頻段提供了多個(gè)互不交疊的信道，但是各國對于允許的傳輸功率以及unii子頻段是否可用有著各自的法規(guī)，在中國大陸，使用5.8ghz頻段，工作頻率范圍為5725～5850mhz，總計(jì)125mhz帶寬，劃分為5個(gè)信道(信道號分別為149、153、157、161、165)，每個(gè)信道帶寬為20mhz。以下示例圖均以中國大陸地區(qū)為例。信道選擇是指d2d-u設(shè)備合理的選擇信道，避免出現(xiàn)在相同或相鄰覆蓋區(qū)域中的d2d-u設(shè)備與wifiap使用同一信道。但是在實(shí)際部署中，因?yàn)?02.11協(xié)議無明確的信道選擇規(guī)范，故wifiap所選定的信道也比較隨意。隨著wifiap和wifi終端數(shù)量的增多，d2d-u設(shè)備的信道選擇要比上面的情形復(fù)雜的多，信道復(fù)用不可避免，但wifi系統(tǒng)不像lte系統(tǒng)那樣有規(guī)則的小區(qū)形狀和計(jì)劃好的覆蓋范圍，wifiap的安裝位置比較隨意，它根據(jù)主人的需求任意擺放，使用的信道也具有隨機(jī)性，故d2d-u設(shè)備在非授權(quán)頻段實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用比蜂窩網(wǎng)要困難得多。截至目前為止，沒有一個(gè)有效的信道選擇機(jī)制來保證d2d-u設(shè)備與wifi用戶的共存。2、信道接入問題：d2d-u設(shè)備接入非授權(quán)頻段信道的機(jī)會受wifi系統(tǒng)采用802.11csma/ca機(jī)制限制，d2d-u設(shè)備通信之前不會進(jìn)行信道檢測，如果直接接入信道會導(dǎo)致wifi系統(tǒng)性能明顯降低；經(jīng)過研究，雖然d2d-u設(shè)備采用lbt競爭機(jī)制可以保證wifi用戶接入信道的公平性，但是對于商業(yè)區(qū)等d2d-u設(shè)備密集部署的場景，每個(gè)d2d-u設(shè)備都采用lbt競爭機(jī)制，相互干擾和競爭會大大降低wifi與d2d-u設(shè)備接入信道的成功率，影響網(wǎng)絡(luò)吞吐量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種在非授權(quán)頻段與wifi共存的d2d通信中的信道分配方法，以實(shí)現(xiàn)降低d2d-u設(shè)備之間、d2d-u設(shè)備與wifi用戶之間的信道干擾。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。一種在非授權(quán)頻段與wifi共存的d2d通信中的信道分配方法，包括：基于距離將與wifi共存的d2d-u設(shè)備分簇，給每個(gè)簇指定一個(gè)簇頭；每個(gè)簇的簇頭根據(jù)簇內(nèi)d2d-u設(shè)備成員對周圍頻譜環(huán)境的監(jiān)測結(jié)果，動態(tài)選擇其所在簇的當(dāng)前使用信道；所述簇頭代表其所在簇采用競爭機(jī)制獲取所述當(dāng)前使用信道的使用權(quán)，將所述當(dāng)前使用信道的資源分配給簇內(nèi)各個(gè)d2d-u設(shè)備使用。進(jìn)一步地，所述的基于距離將與wifi共存的d2d-u設(shè)備分簇，給每個(gè)簇指定一個(gè)簇頭，包括：根據(jù)各個(gè)d2d-u設(shè)備的位置坐標(biāo)，將相互之間位置距離小于設(shè)定數(shù)值的d2d-u設(shè)備分在同一個(gè)簇內(nèi)，每個(gè)簇分配一個(gè)簇id，按照設(shè)定的選擇策略從每個(gè)簇中的所有d2d-u設(shè)備中選擇一個(gè)簇頭，每個(gè)簇的服務(wù)范圍是以簇頭為中心，以距離d為半徑的圓形區(qū)域。進(jìn)一步地，所述的按照設(shè)定的選擇策略從每個(gè)簇中的所有d2d-u設(shè)備中選擇一個(gè)簇頭，包括：選擇擁有直接相鄰設(shè)備數(shù)目最多的d2d-u設(shè)備作為簇頭；或者，選擇剩余電量最多的d2d-u設(shè)備作為簇頭；或者，選擇與基站之間信道狀態(tài)最好的d2d-u設(shè)備作為簇頭；或者，選擇設(shè)備內(nèi)存最大的d2d-u設(shè)備作為簇頭。進(jìn)一步地，新d2d-u設(shè)備尋找加入簇的過程包括：新d2d-u設(shè)備將自己的位置信息廣播給周圍的簇頭；接收到廣播消息的簇頭計(jì)算此d2d-u設(shè)備與自己的距離dtemp，計(jì)算δd＝d-dtemp，若δd<0，則不做處理；若δd>0，則所述簇頭向所述新d2d-u設(shè)備發(fā)送攜帶δd值和本簇id號的允許接入信令；所述新d2d-u設(shè)備如果接收到來自周圍多個(gè)簇頭的允許接入信令后，則比較各個(gè)允許接入信令中攜帶δd的大小，選擇δd最大的那個(gè)簇接入，并添加收到的簇id；如果只接收到一個(gè)簇頭的允許接入信令，則選擇接入并添加收到的簇id；如果沒有收到任何簇頭的允許接入信令，則向基站報(bào)告，基站自動為其添加一個(gè)簇id，即新建一個(gè)簇，將新d2d-u設(shè)備暫時(shí)定為簇頭。進(jìn)一步地，所述的每個(gè)簇的簇頭根據(jù)簇內(nèi)d2d-u設(shè)備成員對周圍頻譜環(huán)境的監(jiān)測結(jié)果，動態(tài)選擇其所在簇的當(dāng)前使用信道，包括：d2d-u設(shè)備在每次信道掃描時(shí)，都記錄信道號、使用這個(gè)信道的服務(wù)集id、用戶數(shù)量，信道掃描結(jié)束后，將記錄結(jié)果反饋給簇頭；所述簇頭接收到各個(gè)d2d-u設(shè)備反饋的記錄結(jié)果后，篩除掉重復(fù)的記錄結(jié)果，對可用的每個(gè)信道的使用頻次與用戶數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)時(shí)相同的服務(wù)集id只統(tǒng)計(jì)一次，根據(jù)每個(gè)信道的使用頻次與用戶數(shù)量對每個(gè)信道進(jìn)行優(yōu)先級排序，選擇優(yōu)先級高的信道作為其所在簇的當(dāng)前使用信道。進(jìn)一步地，所述的根據(jù)每個(gè)信道的使用頻次與用戶數(shù)量對每個(gè)信道進(jìn)行優(yōu)先級排序，包括：簇頭根據(jù)每個(gè)信道的使用頻次與用戶數(shù)量對每個(gè)信道進(jìn)行優(yōu)先級排序的排序規(guī)則包括：未使用信道的優(yōu)先級高于已使用信道的優(yōu)先級；使用頻次低的信道的優(yōu)先級高于使用頻次高的信道的優(yōu)先級；當(dāng)多個(gè)信道的使用頻次相同時(shí)，信道上的用戶數(shù)少的信道的優(yōu)先級高于信道上的用戶數(shù)多的信道的優(yōu)先級；所有未使用信道中，中心頻率距離已使用信道優(yōu)先級最高的信道的中心頻率越遠(yuǎn)則優(yōu)先級越高。進(jìn)一步地，所述的簇頭代表其所在簇采用競爭機(jī)制獲取所述當(dāng)前使用信道的使用權(quán)，包括：d2d-u設(shè)備有通信需求時(shí)，向簇頭發(fā)送調(diào)度請求信令，該調(diào)度請求信令中攜帶自己預(yù)期傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)包大小，所述簇頭根據(jù)所有發(fā)送調(diào)度請求信令的d2d-u設(shè)備的信道狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制編碼格式、預(yù)期傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)包大小進(jìn)行所需資源的預(yù)估，來判斷一個(gè)信道能否滿足簇需求；如果所述簇頭根據(jù)預(yù)估結(jié)果判斷一個(gè)信道能夠滿足簇需求，則選擇最高優(yōu)先級信道作為其所在簇的當(dāng)前使用信道，采用lbt競爭機(jī)制獲取所述最高優(yōu)先級信道的使用權(quán)；如果所述簇頭根據(jù)預(yù)估結(jié)果判斷一個(gè)信道無法滿足簇需求，則按照優(yōu)先級從高到低的順序選擇多個(gè)信道作為其所在簇的當(dāng)前使用信道，采用lbt競爭機(jī)制獲取所述多個(gè)信道的使用權(quán)。進(jìn)一步地，所述的將所述當(dāng)前使用信道的資源分配給簇內(nèi)各個(gè)d2d-u設(shè)備使用，包括：所述簇頭采用時(shí)分復(fù)用方式給每個(gè)發(fā)送調(diào)度請求信令的簇內(nèi)d2d-u設(shè)備分配信道資源，通過pscch信道發(fā)送資源分配信息，該資源分配信息中包含給每個(gè)發(fā)送調(diào)度請求信令的簇內(nèi)d2d-u設(shè)備分配的信道資源信息，所述資源分配信息用ra-c-rnti進(jìn)行掩碼的，所述ra-c-rnti根據(jù)簇頭所在簇的簇id而確定；所述簇頭所在簇的簇內(nèi)d2d-u設(shè)備通過pscch信道接收到所述資源分配信息后，根據(jù)其所在簇的簇id匹配ra-c-rnti，根據(jù)所述ra-c-rnti對所述資源分配信息進(jìn)行解碼，根據(jù)解碼結(jié)果獲取分配給自己的信道資源。由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例針對wifiap位置、wifiap工作信道具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，通過將d2d-u設(shè)備分成若干個(gè)不相交的簇，根據(jù)頻譜環(huán)境，動態(tài)調(diào)整簇內(nèi)的工作信道，不僅充分利用了空閑的頻譜資源，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)降低d2d-u設(shè)備之間、d2d-u設(shè)備與wifi用戶之間的信道干擾，盡可能提高通信鏈路的性能。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種d2d-u設(shè)備的分簇過程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種局部服務(wù)集場景示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種設(shè)備掃描信道流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種ra實(shí)施過程示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種探測響應(yīng)幀格式示意圖。具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。本
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。本
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。為便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。實(shí)施例一為了提高系統(tǒng)容量并且保證d2d-u與wifi的公平共存，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于簇的分布式的信道選擇機(jī)制：1)分簇選擇信道?；诰嚯x將d2d-u設(shè)備分簇，分簇形成后，根據(jù)簇周圍的頻譜環(huán)境，動態(tài)調(diào)整簇內(nèi)的工作信道：可以充分利用空閑的非授權(quán)頻譜資源，同時(shí)也可以降低與wifi之間的干擾，盡可能提高通信性能，達(dá)到雙贏。2)簇頭競爭信道。每個(gè)簇內(nèi)工作信道選定后，由簇頭代表本簇采用lbt(listenbeforetalk，先聽后說)機(jī)制進(jìn)行信道接入的競爭，信道競爭成功后，簇內(nèi)d2d-u設(shè)備采用時(shí)分復(fù)用方式進(jìn)行通信：有效的降低同一信道上位置鄰近的競爭者數(shù)目，降低碰撞概率，提高信道利用率。5.1設(shè)備分簇1)分簇方式選擇分簇可以用來降低簇內(nèi)干擾。干擾避免的分簇方式有兩種：其一，將相互間不會產(chǎn)生干擾或干擾較小的d2d-u設(shè)備分入同一簇中，簇中d2d-u設(shè)備復(fù)用簇頭競爭得到的信道。其二，將相互間可能產(chǎn)生嚴(yán)重干擾的d2d-u設(shè)備分入同一簇中，簇中d2d-u設(shè)備時(shí)分復(fù)用簇頭競爭得到的信道。但是wifi干擾具有空間局部性，簇頭競爭來的可接入的信道對于簇頭周圍的wifi用戶來說無干擾，但對于簇中與簇頭相隔甚遠(yuǎn)的其他用戶來說，與自己周圍wifi用戶可能干擾嚴(yán)重，會導(dǎo)致雙方通信性能受到影響。故第二種分簇方法更適應(yīng)wifi系統(tǒng)的工作方式，且簇內(nèi)的用戶不會相互干擾，所有的干擾都來自簇外，包括鄰簇和鄰wifiap區(qū)域。2)d2d-u設(shè)備分簇本發(fā)明實(shí)施例提供的一種d2d-u設(shè)備的分簇過程示意圖如圖1所示，小區(qū)中分布著大量的d2d-u設(shè)備，本發(fā)明實(shí)施例把位置相近的d2d-u設(shè)備分簇，即將相互之間位置距離小于設(shè)定數(shù)值的d2d-u設(shè)備分在同一個(gè)簇內(nèi)，每個(gè)簇分配一個(gè)簇id(clusteridentification)。按照設(shè)定的選擇策略從每個(gè)簇中的所有d2d-u設(shè)備中選擇一個(gè)簇頭。將d2d-u設(shè)備分簇的目的就是將相互間可能產(chǎn)生較大干擾的d2d-u設(shè)備分入同一個(gè)簇中，由簇頭代表整個(gè)簇進(jìn)行信道競爭及資源分配，避免簇內(nèi)干擾，且避免過多d2d-u設(shè)備競爭導(dǎo)致wifi性能下降嚴(yán)重。分簇時(shí)，不預(yù)先設(shè)定簇的具體數(shù)量，也不預(yù)先設(shè)定簇內(nèi)d2d-u設(shè)備的具體數(shù)量。每個(gè)簇的服務(wù)范圍是以簇頭為中心，以距離d為半徑的圓形區(qū)域。分簇的過程是在隨機(jī)接入時(shí)完成的。當(dāng)一個(gè)新的d2d-u設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會向基站上報(bào)自己的位置信息。同時(shí)d2d-u設(shè)備尋找加入簇的過程如下：①d2d-u設(shè)備將自己的位置信息廣播給周圍的簇頭。②接收到廣播的簇頭計(jì)算此d2d-u設(shè)備與自己的距離為dtemp，計(jì)算δd＝d-dtemp，若δd<0，則表明新d2d-u設(shè)備與自己距離過遠(yuǎn)，不做處理；若δd>0，則表明新d2d-u設(shè)備與自己距離近，可以加入本簇，并向新d2d-u設(shè)備發(fā)送允許接入信令、δd值及本簇id號。③新d2d-u設(shè)備如果接收到來自周圍多個(gè)簇頭的允許接入信令，則比較δd的大小，選擇δd最大的即距離自己最近的那個(gè)簇接入，并添加收到的簇id；如果只接收到一個(gè)簇頭的允許接入信令，則選擇接入并添加收到的簇id；如果沒有收到任何簇頭的允許接入信令，則向基站報(bào)告，基站自動為其添加一個(gè)簇id，即新建一個(gè)簇，將新d2d-u設(shè)備暫時(shí)定為簇頭。3)簇的維護(hù)與變更當(dāng)簇內(nèi)d2d-u簇成員位置發(fā)生變更，將更新后的新位置發(fā)送給簇頭，簇頭計(jì)算是否在自己服務(wù)范圍內(nèi)，如果在，則不做處理，否則通知該成員刪除自己的簇id，并且尋找新的簇加入，過程如上。當(dāng)簇頭位置變更，與簇服務(wù)區(qū)域中心點(diǎn)位置的距離大于簇成員到簇服務(wù)區(qū)域中心點(diǎn)位置的距離，則將自己的簇頭身份移交給距離簇服務(wù)區(qū)域中心點(diǎn)位置最近的簇成員，并發(fā)廣播通知簇成員，否則繼續(xù)擔(dān)任簇頭。4)簇頭的確定每個(gè)簇需要確定一個(gè)簇頭，新簇形成時(shí)簇頭由基站確定，在不同的應(yīng)用場合使用不同的規(guī)則。這些信息在隨機(jī)接入成功后以及進(jìn)行信道測量時(shí)基站均可以獲得。例如：選擇擁有直接相鄰設(shè)備數(shù)目最多的d2d-u設(shè)備；選擇剩余電量最多的d2d-u設(shè)備；選擇與基站之間信道狀態(tài)信息(channelstateinformation，csi)最好的d2d-u設(shè)備；選擇設(shè)備內(nèi)存最大的d2d-u設(shè)備；5.2信道選擇信道選擇可以降低簇外干擾。頻譜資源具有空間復(fù)用的特性，簇與簇或者簇與wifiap之間的距離如果比較遠(yuǎn)則可以復(fù)用相同信道進(jìn)行傳輸，所以每個(gè)簇在進(jìn)行信道選擇時(shí)，只需根據(jù)當(dāng)前簇周圍的頻譜環(huán)境做選擇。本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于排序的信道選擇算法，某簇選擇信道時(shí)，利用簇內(nèi)d2d-u設(shè)備成員對周圍頻譜環(huán)境的監(jiān)測結(jié)果，簇頭對可用信道進(jìn)行優(yōu)先級排序，優(yōu)先選擇優(yōu)先級高的信道使用。本發(fā)明實(shí)施例基于信道使用頻次及信道負(fù)載進(jìn)行優(yōu)先級排序，以降低相鄰服務(wù)集(ap、簇)之間的干擾為目標(biāo)。d2d-u設(shè)備在每次信道掃描時(shí)，都記錄信道號、使用這個(gè)信道的服務(wù)集id、用戶數(shù)量。信道掃描結(jié)束后，將掃描結(jié)果反饋給簇頭，簇頭對每個(gè)信道的使用頻次與負(fù)載進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不同設(shè)備可能會提交相同的掃描結(jié)果，對于信道號和服務(wù)集id相同的反饋結(jié)果只統(tǒng)計(jì)一次。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種局部服務(wù)集場景圖，如圖2所示，中心服務(wù)集是一個(gè)簇，簇內(nèi)有4個(gè)d2d-u設(shè)備，一個(gè)簇頭，三個(gè)簇成員，處于中心的簇周圍有5個(gè)服務(wù)集，分別標(biāo)記為a、b、c、d、e，使用的信道分別為149、153、157、149、153(以中國大陸可使用的信道為例)。每個(gè)d2d-u設(shè)備定期進(jìn)行信道掃描(因?yàn)閷?shí)際部署中，ap設(shè)備更換信道的概率很低，故設(shè)備掃描周期時(shí)間以小時(shí)為單位)，并將掃描結(jié)果反饋給所在簇的簇頭，簇頭根據(jù)收集的頻譜信息選擇信道。假設(shè)當(dāng)前是三個(gè)設(shè)備的掃描結(jié)果如表5.1所示。表1設(shè)備掃描結(jié)果每個(gè)d2d-u設(shè)備將掃描得到的表中服務(wù)集id不為null的信道號+服務(wù)集id+用戶數(shù)量反饋給簇頭，簇頭篩除掉重復(fù)的記錄結(jié)果，對這些記錄結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)信道使用的頻次與用戶數(shù)量。統(tǒng)計(jì)時(shí)，相同的服務(wù)集id只統(tǒng)計(jì)一次。從表1中可以看出，中心簇周圍，信道149有兩個(gè)服務(wù)集a和d使用；信道153有兩個(gè)服務(wù)集b和e在使用；信道157有1個(gè)服務(wù)集c在使用。那在簇頭處統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5.2所示。表2簇頭統(tǒng)計(jì)結(jié)果簇頭完成結(jié)果統(tǒng)計(jì)后，優(yōu)先根據(jù)信道的使用頻次排序。排序規(guī)則為：未使用信道的優(yōu)先級高于已使用信道的優(yōu)先級。優(yōu)先排列已使用的信道，即使用頻次不為0的信道：誰的使用頻次低則優(yōu)先級高，當(dāng)多個(gè)信道的使用頻次相同時(shí)，比較信道上的用戶數(shù)量，信道上的用戶數(shù)越少則優(yōu)先級越高；然后排列未使用的信道即使用頻次為0的信道：誰的中心頻率距離已使用信道優(yōu)先級最高的信道的中心頻率越遠(yuǎn)則優(yōu)先級越高。設(shè)計(jì)這樣的排序規(guī)則，主要是為了降低相鄰服務(wù)集之間的同頻干擾和鄰頻干擾。讓兩個(gè)相鄰的服務(wù)集使用兩個(gè)中心頻率盡可能遠(yuǎn)的信道。不僅可以提高信道利用率，還可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。5.3信道競爭簇形成且簇內(nèi)信道確定后，簇頭代表全簇采用lbt競爭機(jī)制進(jìn)行當(dāng)前信道接入的競爭，這時(shí)簇內(nèi)成員是不進(jìn)行競爭的，一旦獲得接入機(jī)會，簇頭按照簇內(nèi)用戶需求進(jìn)行資源分配。這樣做的目的是減少當(dāng)前信道上相鄰競爭者數(shù)目，降低碰撞概率，同時(shí)避免簇內(nèi)干擾。5.4資源分配及傳輸過程資源分配及傳輸過程可以歸納為以下的步驟：步驟1:d2d-u設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)后，在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，主動掃描信道，監(jiān)測周圍的頻譜環(huán)境。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種設(shè)備掃描信道流程圖，包括如下的處理過程：①d2d-u設(shè)備采用lbt競爭機(jī)制獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)；②d2d-u設(shè)備發(fā)送一個(gè)包含自身mac地址的廣播探測請求幀(proberequestframe)；③d2d-u設(shè)備啟動探測定時(shí)器；④d2d-u設(shè)備在最大信道等待時(shí)間(maxchanneltime)內(nèi)等待探測響應(yīng)幀，同時(shí)記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有響應(yīng)；⑤d2d-u設(shè)備探測定時(shí)器超時(shí)后，切換到下一信道，重復(fù)步驟①-④，直到掃描完所有信道。⑥d2d-u設(shè)備將自己的信道掃描結(jié)果發(fā)送給簇頭，簇頭進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)。步驟2:d2d-u設(shè)備具有通信需求時(shí)，向簇頭發(fā)送調(diào)度請求(schedulingrequest,sr)信令，發(fā)起上行調(diào)度請求，并將自己預(yù)期傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)包大小發(fā)送給簇頭。步驟3:簇頭根據(jù)發(fā)送調(diào)度請求d2d-u設(shè)備的信道狀態(tài)信息(channelstateinformation，csi)、數(shù)據(jù)傳輸速率、調(diào)制編碼格式、預(yù)期傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)包大小進(jìn)行所需資源的預(yù)估，來確定一個(gè)信道能否滿足簇需求；步驟4:根據(jù)步驟3的預(yù)估結(jié)果，如果一個(gè)信道就可以滿足簇需求，則只需要選擇最高優(yōu)先級信道，由簇頭采用lbt競爭機(jī)制進(jìn)行信道的競爭接入；如果一個(gè)信道無法滿足簇需求，則需要選擇最高優(yōu)先級和次最高優(yōu)先級兩個(gè)信道，因?yàn)榇仡^無法同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)信道的競爭接入，故簇頭進(jìn)行最高優(yōu)先級信道的競爭接入，隨機(jī)指定一個(gè)簇成員進(jìn)行次最高優(yōu)先級信道的競爭接入。步驟5:信道競爭成功后，采用時(shí)分的方式調(diào)度成員的通信。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種ra實(shí)施過程示意圖，包括如下的處理過程：簇頭將ra(resourceallocation，資源分配)的信息通過pscch(physicalsidelinkcontrolchannel，物理sidelink控制信道)信道反饋給發(fā)送調(diào)度請求的簇內(nèi)成員，ra信息中包含給每個(gè)發(fā)送調(diào)度請求信令的簇內(nèi)d2d-u設(shè)備分配的信道資源信息。注意，這個(gè)ra信息是用一個(gè)ra-c-rnti進(jìn)行掩碼的，類似于tc-rnti(temporarycell-radionetworktemporaryidentifier，臨時(shí)小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號)，而不是給簇內(nèi)的每個(gè)成員都分配一個(gè)ra-c-rnti。ra-c-rnti可以根據(jù)簇頭所在簇的簇id而確定，比如可以直接設(shè)定ra-c-rnti為該簇的簇id。簇頭所在簇的簇內(nèi)d2d-u設(shè)備通過pscch信道接收到所述資源分配信息后，根據(jù)其所在簇的簇id匹配ra-c-rnti，根據(jù)所述ra-c-rnti對所述資源分配信息進(jìn)行解碼，根據(jù)解碼結(jié)果獲取分配給自己的信道資源。這樣該簇的所有成員都可以譯出資源分配信息，從而獲得分配給自己的ra信息。這樣，通過在pscch信道上發(fā)送一個(gè)信令就可以為該簇設(shè)備提供ra的信息，降低了pscch的信令開銷。步驟6:d2d-u對中發(fā)送方d2d-ut接收到來自簇頭的ra信息后，把這一信息通知給接收方d2d-ur。這一信息被稱為sci(sidelinkcontrolinformation，sidelink控制信息)。由于pc5接口(d2d-u設(shè)備之間通信使用的)沒有反饋鏈路，為保證可靠性，sci信息重復(fù)發(fā)送兩次。d2d-ut播報(bào)的sci信息中包含d2d-ur的memberid。d2d-ur用戶偵測到sci信息，檢查sci信息中包含的memberid，如果與自己的對應(yīng)，則接收，否則將該sci作為干擾忽略。步驟7:pc5屬于無連接接口，所以閉環(huán)鏈路適應(yīng)機(jī)制例如amc(adaptivemodulationandcoding)、h-arq(hybridautomaticrepeatrequest)等都不可以使用。將mcs(modulationandcodingscheme)信息包含在sci中發(fā)送方就可以依據(jù)信道狀態(tài)信息動態(tài)調(diào)整mcs，確定最佳調(diào)制和編碼方案，傳輸數(shù)據(jù)，接收端收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行譯碼和解調(diào)。步驟8:簇內(nèi)通信完成后，由簇頭釋放資源。探測響應(yīng)幀結(jié)構(gòu)如圖5所示：信息元素操作類別服務(wù)集id信道號用戶數(shù)量信息元素用來區(qū)分不同的信息。操作類別指明了當(dāng)前使用的頻譜，這主要受不同地區(qū)的法規(guī)限制。服務(wù)集id指明設(shè)備所在的服務(wù)集。信道號指明此服務(wù)集使用的信道。用戶數(shù)量指明此服務(wù)集中的用戶數(shù)量。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例針對wifiap位置、wifiap工作信道具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，通過將d2d-u設(shè)備分成若干個(gè)不相交的簇，根據(jù)頻譜環(huán)境，動態(tài)調(diào)整簇內(nèi)的工作信道，不僅充分利用了空閑的頻譜資源，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)降低d2d-u設(shè)備之間、d2d-u設(shè)備與wifi用戶之間的信道干擾，盡可能提高通信鏈路的性能。針對wifi干擾的時(shí)空局部特性，d2d-u設(shè)備只需要監(jiān)測局部頻譜環(huán)境。計(jì)算簡單，節(jié)約能源，除了少量的計(jì)算外，最大的能量開銷就是周期性采集信道狀態(tài)，而該操作本身十分廉價(jià)。設(shè)備協(xié)作，每個(gè)設(shè)備以分布式方式感知周圍頻譜環(huán)境。針對辦公區(qū)、商業(yè)區(qū)等d2d-u設(shè)備密集部署的特點(diǎn)，以簇為單位采用lbt競爭機(jī)制進(jìn)行非授權(quán)信道的接入。這樣可以減少信道接入的競爭者數(shù)量，從而降低碰撞概率，避免用戶長時(shí)間處于退避狀態(tài)，大大的增加成功傳輸?shù)膸茁?。簇?nèi)成員相互之間的干擾度很大，簇頭獲得接入信道的機(jī)會后，由簇頭給簇內(nèi)成員進(jìn)行資源分配，避免簇內(nèi)干擾。以簇為單位來進(jìn)行信道的接入和資源的分配，每個(gè)簇使用一個(gè)簇id進(jìn)行掩碼的信令，簇頭發(fā)送一個(gè)信令則簇中所有成員都可以獲悉該信令，而不必為每個(gè)d2d-u設(shè)備分配一個(gè)rnti，可以大大降低信令開銷。針對pc5接口的無連接性，將mcs包含在sci中，可以增加d2d-u通信的信道適應(yīng)性，提高平均頻譜利用率，進(jìn)而提高系統(tǒng)容量。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。通過以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如rom/ram、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實(shí)施。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12