一種基于lte網(wǎng)絡(luò)的d2d設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法，包括：LTE網(wǎng)絡(luò)分配各小區(qū)用于D2D設(shè)備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用發(fā)現(xiàn)資源，并設(shè)定相鄰專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域間的發(fā)現(xiàn)周期；D2D用戶在某小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)接入；成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣播消息獲取該小區(qū)的專用發(fā)現(xiàn)資源和發(fā)現(xiàn)周期；D2D用戶在專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域開始時(shí)對專用發(fā)現(xiàn)資源進(jìn)行隨機(jī)競爭；隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束后重新進(jìn)行隨機(jī)競爭；隨機(jī)競爭成功的D2D用戶利用競爭到的專用發(fā)現(xiàn)資源發(fā)送其自身的發(fā)現(xiàn)消息，其他接入該小區(qū)的D2D用戶在該專用發(fā)現(xiàn)資源上接收該D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息。本發(fā)明可提高設(shè)備的發(fā)現(xiàn)效率、降低發(fā)現(xiàn)時(shí)延，保障D2D設(shè)備間的即時(shí)通信。
【專利說明】
-種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及D2D通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] D2D通信技術(shù)，即設(shè)備到設(shè)備間的直接通信技術(shù)，是未來5G網(wǎng)絡(luò)中的一項(xiàng)關(guān)鍵候選 技術(shù)。D2D設(shè)備之間可W不經(jīng)過小區(qū)基站的轉(zhuǎn)發(fā)而直接進(jìn)行設(shè)備之間的通信，因此可W有效 地提高數(shù)據(jù)傳輸速率和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，具有極大的研究和應(yīng)用價(jià)值。作為D2D通信的 前提和基礎(chǔ)，D2D設(shè)備發(fā)現(xiàn)一直是D2D技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，如何讓每一個(gè)D2D設(shè)備盡可能多的感 知和識別周圍的潛在通信用戶是目前面臨的一個(gè)難題，因此提高設(shè)備發(fā)現(xiàn)效率是研究的一 個(gè)重點(diǎn)方向。
[0003] D2D發(fā)現(xiàn)是指一個(gè)設(shè)備終端感知并識別附近的另一個(gè)設(shè)備終端的過程。通常情況 下，完成D2D發(fā)現(xiàn)是D2D連接建立的一個(gè)前提。D2D設(shè)備發(fā)現(xiàn)技術(shù)有兩種：一種是基于核屯、網(wǎng) 的發(fā)現(xiàn)，每個(gè)D2D設(shè)備都通過與基站進(jìn)行信息交互實(shí)現(xiàn)對周圍鄰居的發(fā)現(xiàn);另一種是設(shè)備間 的自主發(fā)現(xiàn)，指設(shè)備之間可W直接進(jìn)行發(fā)現(xiàn)信號的發(fā)送和接收，直接得到周圍鄰居的信息。 自主發(fā)現(xiàn)方式可W擺脫設(shè)備對核屯、網(wǎng)絡(luò)的依賴，自主完成發(fā)現(xiàn)過程，具有較高的發(fā)現(xiàn)效率 和較低的發(fā)現(xiàn)時(shí)延。
[0004] 目前設(shè)備間的自主發(fā)現(xiàn)分為兩大類:類型1和類型2,后者又包括兩種不同的類型。 類型1主要針對網(wǎng)絡(luò)覆蓋或部分網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景下，采用分布式資源分配的方式，為用戶提 供資源池。類型2是指在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景下，基站集中調(diào)度，向用戶發(fā)送資源控制信令，其中 類型2中的一種是指在每個(gè)發(fā)現(xiàn)信號的發(fā)送時(shí)刻進(jìn)行動態(tài)調(diào)度，類型2中的另外一種是指采 用半靜態(tài)的方式進(jìn)行資源調(diào)度。由于類型2的方案更加符合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此目前在 D2D通信技術(shù)中對類型2的探討比較廣泛和深入，但現(xiàn)有的類型2的方案發(fā)現(xiàn)效率不高且發(fā) 現(xiàn)時(shí)延較大。
[0005] 因此，需要提供一種高效的D2的受備自主發(fā)現(xiàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法，在現(xiàn)有LTE網(wǎng) 絡(luò)的基礎(chǔ)上對D2D用戶的設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程設(shè)計(jì)，W提高設(shè)備的發(fā)現(xiàn)效率、降低發(fā)現(xiàn)時(shí)延，保障 D2的受備間的即時(shí)通信。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[000引一種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2的受備自主發(fā)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟：
[0009] LTE網(wǎng)絡(luò)分配各小區(qū)用于D2D設(shè)備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用發(fā)現(xiàn)資源，并設(shè)定相鄰專用 發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域間的發(fā)現(xiàn)周期；
[0010] D2D用戶在某小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)接入；
[0011] 成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣播消息獲取該小區(qū)的專用發(fā)現(xiàn)資源和 發(fā)現(xiàn)周期；
[0012] D2D用戶在專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域開始時(shí)對專用發(fā)現(xiàn)資源進(jìn)行隨機(jī)競爭；
[0013] 隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間結(jié) 束后重新進(jìn)行隨機(jī)競爭；隨機(jī)競爭成功的D2D用戶利用競爭到的專用發(fā)現(xiàn)資源發(fā)送其自身 的發(fā)現(xiàn)消息，其他接入該小區(qū)的D2D用戶在該專用發(fā)現(xiàn)資源上接收該D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息。
[0014] 優(yōu)選地，成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣播消息還獲取D2D用戶上報(bào)周 期。
[0015] 優(yōu)選地，該方法還包括如下步驟:成功接收到其他D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息的D2D用戶 向基站周期上報(bào)自己的鄰居列表。
[0016] 優(yōu)選地，專用發(fā)現(xiàn)資源占用的是LTE網(wǎng)絡(luò)中PUSCH信道的時(shí)頻資源。
[0017] 優(yōu)選地，該方法還包括如下步驟:所述基站在本地維護(hù)一個(gè)D2D設(shè)備列表，當(dāng)有新 D2D用戶接入時(shí)將添加新D2D用戶信息到D2D設(shè)備列表中，如果D2D設(shè)備列表中的某設(shè)備在設(shè) 定的時(shí)間闊值內(nèi)沒有保持和基站的信息維護(hù)，基站將從D2D設(shè)備列表中刪除此D2D用戶的信 息。
[0018] 優(yōu)選地，所述發(fā)現(xiàn)周期設(shè)定為大于一個(gè)發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的信號的時(shí)域長度，且為Ims 的整數(shù)倍。
[0019] 優(yōu)選地，所述隨機(jī)退避時(shí)間設(shè)定為發(fā)現(xiàn)周期的整數(shù)倍，所述整數(shù)倍在0到最大退避 窗口 W之間隨機(jī)選擇，所述最大退避窗口 W取3-10之間的整數(shù)。
[0020] 優(yōu)選地，隨機(jī)退避規(guī)則的定義為：
[0021] D2D用戶在第g個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域到來的tg時(shí)刻進(jìn)行第1次隨機(jī)競爭，經(jīng)過長度 為化=2ms的處理時(shí)延和長度為Wr的響應(yīng)時(shí)間，所述Wr的范圍為Sms-IOms，如果該D2D用戶得 知本次隨機(jī)競爭失敗，則該D2D用戶在{Wb〇g[0，W]，W，Wb〇gN}中隨機(jī)選擇長度為Wbo的隨機(jī) 退避時(shí)間，當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間到達(dá)后，該D2D用戶會在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中再次 進(jìn)行專用發(fā)現(xiàn)資源的隨機(jī)競爭；
[0022] 其中
[0023] D2D用戶在{Wb〇G[0，W]，W，Wb〇GN}中隨機(jī)選擇長度為Wbo的隨機(jī)退避時(shí)間的過程指 的是該D2D用戶在其設(shè)備內(nèi)部生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)值Wbo;
[0024] 若第g個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中進(jìn)行第1次隨機(jī)競爭并且失敗的D2D用戶數(shù)為Mg,F (1)，則經(jīng)過* =化+胖1^+胖6〇+0.033時(shí)間后，運(yùn)些D2D用戶中的百分之n選擇在第i個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資 源區(qū)域中進(jìn)行再一次的重傳 ，i G [ g+1，g+W+1 ]，n % = 1 /Wbo ;
[0025] 每個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中參與隨機(jī)競爭的D2D用戶數(shù)都與前面多個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源 區(qū)域中的隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶數(shù)有關(guān)系，則每個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中包含的進(jìn)行第1次 隨機(jī)競爭的D2D用戶數(shù)Mi[l]可用如下公式表示：
[0026]
[0027] 優(yōu)選地，所述發(fā)現(xiàn)消息包含D2D用戶的設(shè)備ID、編碼方式和同步消息。
[0028] 優(yōu)選地，所述隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，當(dāng)隨機(jī) 退避時(shí)間結(jié)束后重新進(jìn)行隨機(jī)競爭中，若隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束時(shí)處于專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中， 而該隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域重新進(jìn)行隨機(jī)競爭。
[0029] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0030] 本發(fā)明所述技術(shù)方案可W擺脫對核屯、網(wǎng)絡(luò)的依賴，不需要知道D2D用戶的具體位 置信息，能夠?qū)崿F(xiàn)無線信號層面的可見，而非地理意義上的鄰近，對于網(wǎng)絡(luò)整體來說復(fù)雜度 大大降低。同時(shí)，通過采用隨機(jī)退避等機(jī)制能夠減小用戶間的碰撞概率，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提 高資源利用效率，有效保障D2D通信的進(jìn)行。此外在設(shè)備或者鏈路出現(xiàn)故障的情況下，保證 網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。
【附圖說明】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0032] 圖1示出LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的示意圖。
[0033] 圖2示出基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2的受備自主發(fā)現(xiàn)方法的流程圖。
[0034] 圖3示出基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法中D2D設(shè)備間發(fā)現(xiàn)過程的詳細(xì)流程 圖。
[0035] 圖4示出LTE網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)退避機(jī)制的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件W相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體 描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)W此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037] 本實(shí)施例提供的基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2的受備自主發(fā)現(xiàn)方法，包括W下步驟：
[0038] LTE網(wǎng)絡(luò)分配各小區(qū)用于D2D設(shè)備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用發(fā)現(xiàn)資源，并設(shè)定相鄰專用 發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域間的發(fā)現(xiàn)周期，專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域包含時(shí)間和頻率兩個(gè)維度，而相鄰專用發(fā) 現(xiàn)資源區(qū)域間的區(qū)間選擇為專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域的時(shí)間維度；
[0039] D2D用戶在某小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)接入；
[0040] 成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣播消息獲取該小區(qū)的專用發(fā)現(xiàn)資源和 發(fā)現(xiàn)周期等消息；
[0041] D2D用戶在專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域開始時(shí)對專用發(fā)現(xiàn)資源進(jìn)行隨機(jī)競爭；
[0042] 隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，W減小碰撞概率，當(dāng) 隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束后重新進(jìn)行隨機(jī)競爭；隨機(jī)競爭成功的D2D用戶利用競爭到的專用發(fā)現(xiàn) 資源發(fā)送其自身的發(fā)現(xiàn)消息，其他接入該小區(qū)的D2D用戶在該專用發(fā)現(xiàn)資源上接收該D2D用 戶的發(fā)現(xiàn)消息。
[0043] 其中
[0044] 上述發(fā)現(xiàn)周期設(shè)定為大于一個(gè)發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的信號的時(shí)域長度，且為Ims的整數(shù) 倍，并根據(jù)具體小區(qū)情況設(shè)定，通常設(shè)定為l〇ms-200ms。
[0045] 成功接收到其他D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息的D2D用戶將向基站周期上報(bào)自己的鄰居列 表。
[0046] D2D用戶在某小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)接入過程和傳統(tǒng)蜂窩用戶的接入過程類似，但是需要 在接入信息中告知基站自己是D2的受備；
[0047] 基站會在本地維護(hù)一個(gè)D2D設(shè)備列表，當(dāng)有新D2D用戶接入時(shí)將添加新D2D用戶信 息到D2D設(shè)備列表中，如果D2D設(shè)備列表中的某設(shè)備在達(dá)到設(shè)定的維護(hù)信息時(shí)間長度后沒有 保持和基站的信息維護(hù)，基站將從D2D設(shè)備列表中刪除此D2D用戶的相關(guān)信息，上述維護(hù)信 息時(shí)間長度根據(jù)具體小區(qū)情況設(shè)定，通常設(shè)定為120ms-60min;
[0048] D2D用戶通過基站的廣播消息獲得該小區(qū)的專用發(fā)現(xiàn)資源和發(fā)現(xiàn)周期等消息的過 程中：
[0049] 基站廣播消息中包含專用發(fā)現(xiàn)資源的到達(dá)周期（即發(fā)現(xiàn)周期）、分配的用于D2D設(shè) 備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用發(fā)現(xiàn)資源的時(shí)頻位置W及D2D用戶的上報(bào)周期等信息，D2D用戶的上 報(bào)周期為D2D用戶將自己的鄰居列表上報(bào)給基站的周期，上述D2D用戶的上報(bào)周期根據(jù)具體 小區(qū)情況設(shè)定，通常設(shè)定為lOOs-eOOs;
[0050] 分配的專用發(fā)現(xiàn)資源占用的是LTE網(wǎng)絡(luò)中PUSCH信道的時(shí)頻資源，上報(bào)信息也通過 PUSCH信道傳輸；
[0051] 隨機(jī)競爭指的是D2D用戶在每次專用發(fā)現(xiàn)資源到來時(shí)，與其他D2D用戶采用隨機(jī)的 方式競爭專用發(fā)現(xiàn)資源中的某一個(gè)時(shí)頻位置；
[0052] 每個(gè)D2D用戶在用于D2D專用發(fā)現(xiàn)消息的資源區(qū)域DZ到來的時(shí)刻都試圖向周圍鄰 居廣播自己的存在，即采用隨機(jī)競爭的方式選擇RB對進(jìn)行發(fā)現(xiàn)消息的發(fā)送，在運(yùn)里我們定 義:如果某個(gè)RB對(專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域DZ中?？谟糜趥鬏敯l(fā)現(xiàn)消息的時(shí)頻資源)恰好只被一 個(gè)D2D用戶選中，則認(rèn)為該D2D用戶競爭成功。競爭成功的D2D用戶在經(jīng)過設(shè)定的固定周期Ts 再次競爭專用發(fā)現(xiàn)資源，W維護(hù)與其鄰居列表中D2D用戶的鄰居關(guān)系，上述固定周期設(shè)定為 發(fā)現(xiàn)周期的整數(shù)倍，通常設(shè)定為150S-300S。反之，如果兩個(gè)W上D2D用戶選擇同一個(gè)RB對， 則認(rèn)為運(yùn)些D2D用戶發(fā)生碰撞，本次競爭失敗。競爭失敗的D2D用戶將會進(jìn)行一段時(shí)間的隨 機(jī)退避，之后再次競爭，每個(gè)用戶的最大重傳次數(shù)為Lmax。
[0053] 設(shè)備競爭失敗重傳過程包括：
[0054] 競爭失敗是指如果兩個(gè)W上的D2D用戶選擇同一個(gè)時(shí)頻資源傳輸消息，接收端將 無法正常識別信息內(nèi)容；
[0055] 隨機(jī)退避規(guī)則為競爭失敗用戶在確定競爭失敗后按照隨機(jī)選取退避時(shí)間的規(guī)則 退避并在隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束后再次競爭，上述隨機(jī)退避時(shí)間設(shè)定為發(fā)現(xiàn)周期的整數(shù)倍，具 體的倍數(shù)在0到最大退避窗口 W之間隨機(jī)選擇，W取3-10之間的整數(shù)；
[0056] 上述隨機(jī)退避規(guī)則定義如下：
[0057] D2D用戶在第g個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域DZ(g)到來的tg時(shí)刻進(jìn)行第1次隨機(jī)競爭，經(jīng)過 長度為化= 2ms的處理時(shí)延和長度為WR(Sms-IOms)的響應(yīng)時(shí)間，如果該D2D用戶得知本次隨 機(jī)競爭失敗，則該D2D用戶在{胖8伯[0，胖]，胖，胖8〇￡?中隨機(jī)選擇長度為胖8〇的隨機(jī)退避時(shí)間， 當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間到達(dá)后，該D2D用戶會在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中再次進(jìn)行專用 發(fā)現(xiàn)資源的隨機(jī)競爭，而若隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束時(shí)處于專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中，而該隨機(jī)競爭 失敗的D2D用戶在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域重新進(jìn)行隨機(jī)競爭；
[005引 D2D用戶在IWboG [0，W]，W，Wb〇GN}中隨機(jī)選擇長度為Wbo的隨機(jī)退避時(shí)間的過程指 的是該D2D用戶在其設(shè)備內(nèi)部生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)值，運(yùn)個(gè)隨機(jī)數(shù)值就是化0;
[0059]如果假設(shè)在第i個(gè)DZ中進(jìn)行第1次(l《Lmax)資源競爭并且成功的用戶數(shù)為Mi,S[l]， 第i個(gè)DZ中進(jìn)行第1次(l《Lmax)傳輸失敗的用戶數(shù)為Mi,F[1]，則：
[0060]
[0061 ] Mi,F[l]=Mi[l]-Mi,s[l]
[0062] 其中，Mi[l]代表競爭用戶的數(shù)量，R代表每個(gè)DZ中可用資源RB對的個(gè)數(shù)。
[0063] 若第g個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域DZ(g)中進(jìn)行第1次隨機(jī)競爭并且失敗的D2D用戶數(shù)為 Mg,F(l)，則經(jīng)過t =化+Wr+Wbo+0.03s時(shí)間后，運(yùn)些D2D用戶中的百分之n選擇在第i個(gè)專用發(fā) 現(xiàn)資源區(qū)域DZ(i)中進(jìn)行再一次的重傳，i G [ g+1，g+W+ U，n% = 1 /Wbo ;
[0064] 其中，每個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中參與隨機(jī)競爭的D2D用戶數(shù)都與前面若干個(gè)專用 發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中的隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶數(shù)有關(guān)系，因此形成了離散時(shí)間狀態(tài)下的馬爾 可夫鏈，則每個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中包含的進(jìn)行第1次(2《l《Lmax)隨機(jī)競爭的D2D用戶數(shù) Mi[l]可用化下公式親示：
[00 化]
[0066] 當(dāng)競爭失敗用戶重傳次數(shù)達(dá)到設(shè)定的最大重傳次數(shù)Lmax時(shí)，將放棄競爭，上述最大 重傳次數(shù)Lmax的設(shè)定根據(jù)具體小區(qū)情況設(shè)定，通常設(shè)定為2-10之間的整數(shù)；
[0067] 其他接入該小區(qū)的D2D用戶在該專用發(fā)現(xiàn)資源上接收該D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息中：
[0068] 發(fā)現(xiàn)消息的內(nèi)容包含D2D用戶的設(shè)備ID、編碼方式和同步消息等；
[0069] D2D用戶在本地維護(hù)一個(gè)鄰居列表，并通過PUSCH向基站周期上報(bào)自己的鄰居信 息；
[0070] 本地鄰居列表內(nèi)包含該D2D用戶新發(fā)現(xiàn)的鄰居和周期維護(hù)的鄰居信息，對于列表 中的某個(gè)鄰居如果不能在最大等待時(shí)間內(nèi)再次接收到該鄰居的發(fā)現(xiàn)消息，則刪除相應(yīng)的用 戶設(shè)備信息，上述最大等待時(shí)間的設(shè)定范圍為4min-10min。
[0071] 下面將本實(shí)施例提供的基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法應(yīng)用于如圖1所示的 LTE網(wǎng)絡(luò)作進(jìn)一步地說明：
[0072] 如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供的基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法，包括如 下步驟：
[0073] LTE網(wǎng)絡(luò)分配各小區(qū)用于D2D設(shè)備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用發(fā)現(xiàn)資源，并設(shè)定相鄰專用 發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域間的發(fā)現(xiàn)周期，專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域包含時(shí)間和頻率兩個(gè)維度，而相鄰專用發(fā) 現(xiàn)資源區(qū)域間的區(qū)間選擇為專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域的時(shí)間維度；
[0074] D2D用戶在某小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)接入；
[0075] 成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣播消息獲取該小區(qū)的專用發(fā)現(xiàn)資源和 發(fā)現(xiàn)周期等消息；
[0076] D2D用戶在專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域開始時(shí)對專用發(fā)現(xiàn)資源進(jìn)行隨機(jī)競爭；
[0077] 隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，W減小碰撞概率，當(dāng) 隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束后重新進(jìn)行隨機(jī)競爭；隨機(jī)競爭成功的D2D用戶利用競爭到的專用發(fā)現(xiàn) 資源發(fā)送其自身的發(fā)現(xiàn)消息，其他接入該小區(qū)的D2D用戶在該專用發(fā)現(xiàn)資源上接收該D2D用 戶的發(fā)現(xiàn)消息，如果某D2D用戶成功接收到其他D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息后，將向基站周期上報(bào) 自己的鄰居列表。
[0078] 更詳細(xì)地，如圖3所示，描述了 D2的受備間發(fā)現(xiàn)過程的詳細(xì)流程，具體過程如下：
[0079] 當(dāng)前D2D用戶開機(jī)進(jìn)行初始化操作，掃描信道；
[0080] 當(dāng)前D2D用戶向所在小區(qū)eNB申請隨機(jī)接入，并匯報(bào)自身的身份信息；
[0081] 如果當(dāng)前D2D用戶成功接入所在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，將通過PBCH信道接收本小區(qū)eNB的廣播 信息，廣播信息中設(shè)及到D2D用戶的消息包括本小區(qū)可用于D2D設(shè)備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用資 源配置和發(fā)現(xiàn)周期等；
[0082] 本發(fā)明實(shí)例中LTE網(wǎng)絡(luò)中用于D2D設(shè)備發(fā)現(xiàn)的資源配置圖如圖4所示，其中DZ表示 D2D用戶的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域，按一定的周期循環(huán)配置，專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域包含時(shí)間和頻率 兩個(gè)維度，而相鄰專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域間的區(qū)間選擇為專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域的時(shí)間維度；
[0083] 基站會在本地維護(hù)一個(gè)D2D設(shè)備列表，當(dāng)有新D2D用戶接入時(shí)將添加新用戶信息到 列表中，如果列表中的某設(shè)備在達(dá)到一定時(shí)間長度后沒有保持和基站的信息維護(hù)，基站將 刪除此設(shè)備的相關(guān)信息；
[0084] 當(dāng)前D2D用戶在獲取所在小區(qū)資源配置信息后，將在專用發(fā)現(xiàn)資源到達(dá)時(shí)進(jìn)行隨 機(jī)競爭W向周圍鄰居發(fā)送自身的相關(guān)發(fā)現(xiàn)信息，發(fā)送的發(fā)現(xiàn)信息內(nèi)容包含設(shè)備ID、編碼方 式、同步消息等；
[0085] 如果用戶競爭成功，則會開啟相關(guān)定時(shí)器進(jìn)行對設(shè)定的固定周期的計(jì)時(shí)，只有定 時(shí)結(jié)束到時(shí)后才會成功用戶才會進(jìn)行下一次的資源競爭，W維護(hù)與其鄰居列表中D2D用戶 的鄰居關(guān)系，上述固定周期設(shè)定為發(fā)現(xiàn)周期的整數(shù)倍，通常設(shè)定為150S-300S;
[0086] 如果隨機(jī)競爭失敗，設(shè)備會對重傳次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，若達(dá)到最大重傳次數(shù)，將停止繼 續(xù)競爭;若未達(dá)到最大重傳次數(shù)，將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行一段時(shí)間的隨機(jī)退避，然后繼續(xù) 競爭資源；
[0087] 上述隨機(jī)退避規(guī)則定義如下：
[00則如果某一 D2D用戶在第g個(gè)DZ到來的tg時(shí)刻進(jìn)行第1次競爭，經(jīng)過長度為化= 2ms的 處理時(shí)延和長度為Wr的響應(yīng)時(shí)間，用戶得知本次競爭失敗，因此會立即隨機(jī)選擇一個(gè)長度 為Wbo的隨機(jī)退避時(shí)間。隨機(jī)退避時(shí)間是發(fā)現(xiàn)周期的整數(shù)倍，倍數(shù)是D2D用戶在0到最大退避 窗口W之間隨機(jī)選擇的，（W取3~10整數(shù)）。當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間到達(dá)后，D2D用戶會在下一個(gè)到來 的DZ中再次進(jìn)行發(fā)現(xiàn)資源的競爭。
[0089] 運(yùn)里要說明的是，對于每個(gè)失敗用戶Og,在{胖6〇￡[0，胖]，胖，胖6〇￡?中進(jìn)行隨機(jī)選 擇的過程指的是設(shè)備在其內(nèi)部生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)值，運(yùn)個(gè)隨機(jī)數(shù)值就是化0。
[0090] 如果假設(shè)在第i個(gè)DZ中進(jìn)行第1次(l《Lmax)資源競爭并且成功的用戶數(shù)為Mi,S[l]， 第i個(gè)DZ中進(jìn)行第1次(l《Lmax)傳輸失敗的用戶數(shù)為Mi,F[1]，則：
[0091]
[0092] Mi,F[l]=Mi[l]-Mi,s[l]
[0093] 其中，Mi[l]代表競爭用戶的數(shù)量，R代表每個(gè)DZ中可用資源RB對的個(gè)數(shù)。
[0094] 若設(shè)DZ(g)中進(jìn)行第1次資源競爭并且失敗的D2D用戶數(shù)為Mg,F(I),則經(jīng)過t =化+Wr +Wbo+0.03s時(shí)間后，運(yùn)些D2D用戶中的百分之n選擇在DZ( i)中進(jìn)行再一次的重傳，其中n% = 1/Wboo
[OOM]其中，每個(gè)DZ中的競爭用戶數(shù)都與前面若干個(gè)DZ中的失敗用戶數(shù)有關(guān)系，因此形 成了離散時(shí)間狀態(tài)下的馬爾可夫鏈。貝晦個(gè)DZ中包含的進(jìn)行第1次(2《l《Lmax)隨機(jī)競爭的 用戶數(shù)Mi[l]可用如下公式表示：
[0096]
[0097] 若隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束時(shí)處于專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中，而該隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶 在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域重新進(jìn)行隨機(jī)競爭.
[0098] 當(dāng)前D2D用戶除了在競爭到的專用發(fā)現(xiàn)資源上發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息，還會在其他D2D用戶 競爭到的專用發(fā)現(xiàn)資源上接收其他D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息；
[0099] 如果當(dāng)前D2D用戶接收到攜帶有其他D2D用戶信息的發(fā)現(xiàn)消息，根據(jù)該發(fā)現(xiàn)消息更 新自身的鄰居信息列表，并根據(jù)鄰居列表信息將更新的鄰居信息周期上報(bào)給eNB;
[0100] 需要說明的是，eNB會在本地維護(hù)一個(gè)包含已經(jīng)互相發(fā)現(xiàn)的D2D用戶對信息列表， 并根據(jù)每個(gè)用戶的上報(bào)結(jié)果更新列表。此列表包含的是本小區(qū)所有潛在進(jìn)行D2D通信的設(shè) 備對，eNB將根據(jù)此列表判斷某兩個(gè)D2D用戶之間能否進(jìn)行D2D通信。
[0101] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法，該發(fā)現(xiàn)方法 可W擺脫設(shè)備對核屯、網(wǎng)絡(luò)的依賴，不需要知道D2D用戶的具體位置信息，能夠?qū)崿F(xiàn)無線信號 層面的可見，而非地理意義上的鄰近，同時(shí)也在一定程度上減輕了小區(qū)基站的負(fù)載壓力，對 于網(wǎng)絡(luò)整體來說復(fù)雜度大大降低。本發(fā)明通過采用隨機(jī)退避等機(jī)制能夠減小用戶間的碰撞 概率，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。此外在設(shè)備或者鏈路出現(xiàn)故障的情況下， 能夠有效保證網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。
[0102] 顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 W做出其它不同形式的變化或變動，運(yùn)里無法對所有的實(shí)施方式予W窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于LTE網(wǎng)絡(luò)的D2D設(shè)備自主發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： LTE網(wǎng)絡(luò)分配各小區(qū)用于D2D設(shè)備發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息的專用發(fā)現(xiàn)資源，并設(shè)定相鄰專用發(fā)現(xiàn) 資源區(qū)域間的發(fā)現(xiàn)周期； D2D用戶在某小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)接入； 成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣播消息獲取該小區(qū)的專用發(fā)現(xiàn)資源和發(fā)現(xiàn) 周期； D2D用戶在專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域開始時(shí)對專用發(fā)現(xiàn)資源進(jìn)行隨機(jī)競爭； 隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī)退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束后 重新進(jìn)行隨機(jī)競爭；隨機(jī)競爭成功的D2D用戶利用競爭到的專用發(fā)現(xiàn)資源發(fā)送其自身的發(fā) 現(xiàn)消息，其他接入該小區(qū)的D2D用戶在該專用發(fā)現(xiàn)資源上接收該D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，成功接入某小區(qū)的D2D用戶，通過基站的廣 播消息還獲取D2D用戶上報(bào)周期。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟:成功接收到其他 D2D用戶的發(fā)現(xiàn)消息的D2D用戶向基站周期上報(bào)自己的鄰居列表。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，專用發(fā)現(xiàn)資源占用的是LTE網(wǎng)絡(luò) 中PUSCH信道的時(shí)頻資源。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟:所述基站在本地 維護(hù)一個(gè)D2D設(shè)備列表，當(dāng)有新D2D用戶接入時(shí)將添加新D2D用戶信息到D2D設(shè)備列表中，如 果D2D設(shè)備列表中的某設(shè)備在設(shè)定的時(shí)間闊值內(nèi)沒有保持和基站的信息維護(hù)，基站將從D2D 設(shè)備列表中刪除此D2D用戶的信息。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)現(xiàn)周期設(shè)定為大于一個(gè)發(fā)送發(fā)現(xiàn)消 息的信號的時(shí)域長度，且為1ms的整數(shù)倍。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述隨機(jī)退避時(shí)間設(shè)定為發(fā)現(xiàn)周期的整數(shù) 倍，所述整數(shù)倍在0到最大退避窗口 W之間隨機(jī)選擇，所述最大退避窗口 W取3-10之間的整 數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，隨機(jī)退避規(guī)則的定義為： D2D用戶在第g個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域到來的tg時(shí)刻進(jìn)行第1次隨機(jī)競爭，經(jīng)過長度為化= 2ms的處理時(shí)延和長度為化的響應(yīng)時(shí)間，所述Wr的范圍為5ms-10ms，如果該D2D用戶得知本次 隨機(jī)競爭失敗，則該D2D用戶在{Wboe [0，W]，W，WboeN}中隨機(jī)選擇長度為Wbo的隨機(jī)退避時(shí) 間，當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間到達(dá)后，該D2D用戶會在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中再次進(jìn)行專 用發(fā)現(xiàn)資源的隨機(jī)競爭； 其中 D2D用戶在{化〇￡[〇，胖]，胖，胖6〇￡?中隨機(jī)選擇長度為化〇的隨機(jī)退避時(shí)間的過程指的是 該D2D用戶在其設(shè)備內(nèi)部生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)值Wbo ; 若第g個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中進(jìn)行第1次隨機(jī)競爭并且失敗的D2D用戶數(shù)為Mg,F(l)，則 經(jīng)過t =化+Wr+Wb〇+0.03s時(shí)間后，運(yùn)些D2D用戶中的百分之η選擇在第i個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域 中進(jìn)行再一次的重傳 ，i e [ g+1，g+W+1 ]，η % = 1 /Wbo ; 每個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中參與隨機(jī)競爭的D2D用戶數(shù)都與前面多個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域 中的隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶數(shù)有關(guān)系，則每個(gè)專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中包含的進(jìn)行第1次隨機(jī) 競爭的D2D用戶數(shù)Mi[l]可用如下公式表示：9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)現(xiàn)消息包含D2D用戶的設(shè)備ID、編碼 方式和同步消息。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶將按照隨機(jī) 退避規(guī)則進(jìn)行隨機(jī)退避，當(dāng)隨機(jī)退避時(shí)間結(jié)束后重新進(jìn)行隨機(jī)競爭中，若隨機(jī)退避時(shí)間結(jié) 束時(shí)處于專用發(fā)現(xiàn)資源區(qū)域中，而該隨機(jī)競爭失敗的D2D用戶在下一個(gè)到來的專用發(fā)現(xiàn)資 源區(qū)域重新進(jìn)行隨機(jī)競爭。
【文檔編號】H04W74/08GK105979497SQ201610302375
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】章嘉懿, 李旭, 鄧立凱, 梁亞楠
【申請人】北京交通大學(xué)