專利名稱：一種工作在ism頻段的lted2d通信方法
技術領域：
本發明屬于移動通信技術領域，涉及一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法。
背景技術：
當前的蜂窩移動通信系統是一種基于預設基礎設施的集中式網絡通信系統，系統中的移動終端不允許進行點到點直接通信，終端間通信需要經過有線骨干網或中心控制節點的路由和轉發。與這種集中式控制的通信方式不同，D2D(Device to Device)通信是一種新穎的應用于蜂窩系統中的終端間直接通信技術，它允許移動終端在蜂窩系統的控制下使用蜂窩系統授權頻段進行點到點通信。由于具有降低終端發射功率、延長電池使用時間、增強多播和廣播傳輸速率、提高系統頻譜效率等諸多優勢，D2D通信逐漸成為無線通信領域的研究熱點。 近年來，隨著頻譜資源的日趨緊張，能夠工作在共享頻段(例如ISM頻段)的基于LTE標準的通信技術受到越來越廣泛的重視。在ISM頻段使用LTE通信技術，可以帶來如下好處1)為基于LTE技術的未來通信系統提供新的市場；2)為蜂窩通信系統提供額外的容量；3)產生新的應用和通信解決方案(例如，使用LTE技術的無線D2D通信)。綜上所述，盡管當前的LTE D2D通信通常被假設為需要占用蜂窩系統的授權頻段來保障可控的干擾環境及傳輸質量；但是，仍然有必要認真研究工作在ISM頻段的D2D通信，因為這將是一種更低廉、更高效、更有市場前景的新型傳輸技術。為了使LTE D2D系統能夠工作在ISM頻段，主要的挑戰來自于LTE D2D系統和基于IEEE802. 11系列標準的WLAN系統的共存問題。由于使用ISM頻段的WLAN系統目前已經被廣泛部署，因此LTE D2D系統極有可能會與某個WLAN系統同時部署在某個相同區域并且競爭使用同一頻率資源，從而導致強烈的系統間干擾。雖然IEEE 802. 11系列標準所定義的媒體接入機制(例如CSMA/CA機制)能夠有效的協調和管理眾多WLAN用戶對無線信道的使用，不產生嚴重的系統內干擾；但是，LTE D2D系統和WLAN系統之間并不存在任何的協調機制。具體而言，對于任何一個ISM頻段的無線信道，LTE D2D用戶無法提前獲知該信道何時被WLAN系統占用以及何時被釋放，從而導致不可避免的數據包碰撞和吞吐量下降。此外，LTE標準是為工作在授權頻段的通信系統而設計的，從未考慮過可能存在嚴重的系統間干擾；因此，當工作在ISM頻段時，LTE系統中許多傳統的閉環物理層流程將不能有效的工作。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法，該方法能夠在與WLAN共信道的情況下高效率地使用ISM頻段的頻譜資源。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法，當一個LTE D2D發射機向一個LTE D2D接收機發送數據包后無法在預先指定的時頻資源塊上正確接收所述LTE D2D接收機反饋的ACK/NACK信號時，所述LTE D2D發射機不斷地向所述LTE D2D接收機發送SREI指示；所述SREI指示包含要求LTE D2D接收機重傳所述LTE D2D發射機沒有正確接收到的ACK/NACK信號。作為本發明的一種優選方案，所述SREI指示是被所述LTE D2D發射機周期性發射的，SREI指示的發射周期和最大發射次數根據當前特定的網絡狀況配置。作為本發明的另一種優選方案，在所述SREI指示的最大發射次數到達前，LTE D2D發射機必須周期性發射SREI指示，除非LTE D2D發射機檢測到附近的WLAN系統正在通信或者LTED2D發射機已經成功接收到了 LTE D2D接收機重傳的ACK/NACK信號。作為本發明的再一種優選方案，當所述SREI指示的最大發射次數已經到達但LTED2D發射機仍然沒有正確接收到LTE D2D接收機所反饋的ACK/NACK信號時，LTE D2D發射 機將視該情況為“接收到NACK信號”，并根據LTE HARQ協議發起數據包重傳或者丟棄當前數據包。作為本發明的再一種優選方案，一旦LTE D2D接收機成功接收到LTE D2D發射機發射的SREI指示，則LTE D2D接收機重傳最近一次反饋的ACK/NACK信號，除非LTE D2D接收機檢測到附近的WLAN系統正在通信。作為本發明的再一種優選方案，該通信方法具體包括以下步驟第I步，當WLAN系統在ISM頻段沒有數據包傳輸時，LTE D2D通信系統中的發射機Dl向接收機D2發送一個D2D數據包，并且接收機D2成功接收到了所述D2D數據包；第2步，在接收機D2成功譯碼D2D數據包之后，且在預先指定的時頻資源塊上反饋八0(/嫩0(信號給發射機01之前，在WLAN的信號覆蓋范圍之內的接收機D2檢測到了 WLAN系統對所述預先指定的時頻資源塊的使用；第3步，接收機D2保持靜默，無法在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機Dl ；第4步，當發射機Dl沒有在預先指定的時頻資源塊上接收到來自接收機D2的ACK/NACK信號時，發射機Dl重新調度或者申請時頻資源塊，周期性向接收機D2傳輸SREI指示;第5步，一旦接收機D2能夠重新使用ISM頻段的時頻資源塊，即WLAN系統停止了通信，則接收機D2向發射機Dl重傳最近一次的ACK/NACK信號以響應SREI指示；第6步，當發射機Dl成功接收到了接收機D2重傳的ACK/NACK信號后，發射機Dl根據LTE HARQ協議執行相應的新數據包傳輸或者舊數據包重傳操作。作為本發明的再一種優選方案，該通信方法具體包括以下步驟第I’步，當WLAN系統沒有數據包傳輸時，LTE D2D系統中的發射機D2向接收機Dl發送一個D2D數據包，并且接收機Dl成功接收到了所述D2D數據包；第2’步，當接收機Dl成功譯碼D2D數據包之后，需要在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機D2 ;在WLAN的信號覆蓋范圍之內的發射機D2在接收接收機Dl在預先指定的時頻資源塊上反饋的ACK/NACK信號時被WLAN系統的通信所干擾；第3’步，發射機D2重新調度或者申請時頻資源塊周期性地向接收機Dl傳輸SREI指示;第4，步一旦接收機Dl接收到了發射機D2發射的SREI指示，則接收機Dl向發射機D2重傳最近一次的ACK/NACK信號以響應SREI指示；如果接收機Dl重傳的ACK/NACK信號被發射機D2成功接收，則發射機D2立即停止發送SREI指示；否則，發射機D2繼續周期性發送SREI指示，直至達到SREI指示的最大發射次數；第5’步當發射機D2成功接收到了接收機Dl重傳的ACK/NACK信號時，發射機D2根據LTE HARQ協議執行相應的新數據包傳輸或者舊數據包重傳操作。本發明的有益效果在于本發明所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法旨在提高D2D通信傳輸效率的ACK/NACK信令流程，該信令流程應用于工作在ISM頻段的LTED2D通信中，通過周期性發射SREI指示，使LTE D2D發射機可以在很大概率上避免不必要的數據包重傳，從而達到提高D2D通信頻譜利用率的目的。
圖Ia至圖Id為實施例一所述的一種WLAN系統干擾LTE系統通信的場景不意圖； 圖Ie為實施例一所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法中第4步驟的示意圖；圖If為實施例一所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法中第5步驟的示意圖；圖Ig為實施例一所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法中第6步驟的示意圖；圖2a至圖2c為實施例二所述的另一種WLAN系統干擾LTE系統通信的場景示意圖；圖2d為實施例二所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法中第3’步驟的示意圖；圖2e為實施例二所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法中第4’步驟的示意圖；圖2f為實施例二所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法中第5’步驟的示意圖；圖3為本發明所述的工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法的流程示意圖。
具體實施例方式本發明公開了一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法，流程如圖3所示，該方法旨在提高D2D通信傳輸效率的ACK/NACK信令流程。該信令流程應用于工作在ISM頻段的LTE D2D通信中，通過周期性發射 SREI (Status Report Error Indicator)指不，使LTE D2D發射機可以在很大概率上避免不必要的數據包重傳，從而達到提高D2D通信頻譜利用率的目的。本發明給出了兩個典型的例子來說明當LTE D2D通信系統工作于ISM頻段時，由于受到WLAN系統的共信道干擾，傳統的LTE ACK/NACK信令流程不能有效工作，并導致了低效率的頻譜資源使用，詳見實施例一和二所示。下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。實施例一
本實施例提供一種WLAN系統干擾LTE系統通信的場景，如圖Ia至圖Id所示，一個LTE D2D用戶對(包括發射機Dl和接收機D2)和一個WLAN系統被部署在一個相同的區域內。LTE D2D系統的通信和WLAN系統的通信都需要使用ISM頻段中的某個相同信道。LTED2D接收機D2位于WLAN的信號覆蓋范圍之內，LTE D2D發射機Dl位于WLAN的信號覆蓋范圍之外。不失一般性，假設WLAN系統的業務量并不飽和，即每個WLAN用戶并不是總有數據包需要傳輸。因此，在該無線信道上存在著空閑時間段可供LTE D2D傳輸。LTE D2D用戶具有感知無線電的功能，能夠探測WLAN系統的是否對該信道進行使用，并在WLAN通信空閑的時段使用該無線信道。當WLAN系統在ISM頻段沒有數據包傳輸時，LTE D2D通信系統中的發射機Dl向接收機D2發送一個D2D數據包，并且接收機D2成功接收到了該數據包。當接收機D2成功譯碼D2D數據包之后，需要在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK信號給發射機Dl。假設在接收機D2成功譯碼數據包和反饋ACK信號之間的這段空閑時段內，接收機D2檢測到了 WLAN系統對該信道的使用，即檢測到了 WLAN RTS/CTS信號，WLAN RTS/CTS信號要求WLAN系統 信號覆蓋范圍中的所有用戶保持一段時間的靜默以避免干擾。假設由WLAN RTS/CTS信號所制定的該段靜默時間(由RTS/CTS信號中的NAV符號指示)涵蓋了 D2反饋ACK信號的時頻資源塊。在上述情況下，LTE D2D系統中的接收機D2保持靜默，無法在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK信號給發射機Dl。因此，發射機Dl無法在預先指定的時頻資源塊上接收到ACK/NACK信號，根據現有的LTE協議，發射機Dl認為“無信號”即“NACK信號”。根據LTE HARQ協議，在上述情況下，LTE D2D系統中的發射機Dl將發起一次不必要的數據包重傳，或者直接丟棄當前數據包。上述兩種反應，均會導致無線資源的浪費。在當前最新版本的LTE標準中，接收機反饋信號的狀態有三種，分別為ACK信號、NACK信號和無信號。在圖Ia至圖Id所示的場景中，不難發現，LTE D2D系統中的接收機D2反饋信號的可能狀態事實上超過了三種，分別為ACK信號、NACK信號、ACK信號但是被WLAN系統要求靜默、NACK信號但是被WLAN系統要求靜默、以及由于其它原因導致的無信號。本實施例根據LTE D2D系統工作在ISM頻段時遇到的上述干擾情況，為LTE D2D系統設計了新的ACK/NACK信令流程以確保高效的使用頻率資源。本實施例提供一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法，如圖Ia至圖Ig所示，包括以下步驟第I步當WLAN系統在ISM頻段沒有數據包傳輸時，LTE D2D通信系統中的發射機Dl向接收機D2發送一個D2D數據包，并且接收機D2成功接收到了所述D2D數據包，如圖Ia所示。第2步當接收機D2成功譯碼D2D數據包之后，且在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機Dl之前(即在接收機D2成功譯碼D2D數據包和反饋ACK/NACK信號之間的這段空閑時段內)，接收機D2檢測到了 WLAN系統對所述預先指定的時頻資源塊的使用(即檢測到了 WLAN RTS/CTS信號，WLAN RTS/CTS信號要求WLAN系統信號覆蓋范圍中的所有用戶保持一段時間的靜默以避免干擾)，如圖Ib所示。第3步接收機D2保持靜默，無法在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機Dl ;因此，發射機Dl也無法在預先指定的時頻資源塊上接收到ACK/NACK信號；此時，發射機Dl根據現有的LTE協議，認為“無信號”即“NACK信號”，如圖Ic所示。
第4步當發射機Dl沒有在預先指定的時頻資源塊上接收到來自接收機D2的ACK/NACK信號時，發射機Dl重新調度或者申請時頻資源塊，向接收機D2傳輸SREI指示；考慮到接收機D2有可能長時間處于被WLAN系統靜默的狀態，因此所述SREI指示需要被發射機Dl周期性的發射。SREI指示的發射周期和最大發射次數可以根據當前特定的網絡狀況來配置，如圖Ie所示。第5步一旦接收機D2能夠重新使用ISM頻段的時頻資源塊，即WLAN系統停止了通信，則接收機D2向發射機Dl重傳最近一次的ACK/NACK信號以響應SREI指示，如圖If所示。第6步當發射機Dl成功接收到了接收機D2重傳的ACK/NACK信號后，發射機Dl根據LTE HARQ協議執行相應的新數據包傳輸或者舊數據包重傳操作，如圖Ig所示。實施例二
本實施例提供另一種WLAN系統干擾LTE系統通信的場景，如圖2a至圖2c所示。與實施例一相比，本實施例中LTE D2D系統的終端Dl和D2的收發角色發生了互換，即D2為發射機，Dl為接收機，其他情況基本相同。在此種情況下，LTE標準所定義的HARQ流程可歸納為以下3個連續的過程1)當WLAN系統沒有數據包傳輸時，LTE D2D系統中的發射機D2向接收機Dl發送一個D2D數據包，并且接收機Dl成功接收到了所述D2D數據包。2)當接收機Dl成功譯碼D2D數據包之后，需要在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK信號給發射機D2。由于發射機D2在WLAN的信號覆蓋范圍之內，當發射機D2接收接收機Dl在預先指定的時頻資源塊上反饋回來的ACK信號時，很可能會被WLAN系統的通信所干擾，即WLAN的數據包與ACK信號發生碰撞。3)當WLAN的數據包與ACK信號發生了碰撞，LTE D2D系統的發射機D2就無法從接收機Dl處正確接收ACK信號，從而導致發射機D2發起一次不必要的數據包重傳或者直接丟棄當前數據包。上述兩種反應，均會導致無線資源的浪費。在當前最新版本的LTE標準中，接收機反饋信號的狀態有三種，分別為ACK信號、NACK信號和無信號。在本實施例中不難發現，LTE D2D系統的接收機Dl反饋信號的可能狀態事實上超過了三種，分別為ACK、NACK、ACK但是和WLAN數據包發生碰撞、NACK但是和WLAN數據包發生碰撞、由于其它原因導致的無信號。因此，當LTE D2D系統工作在ISM頻段時，有必要為其設計新的ACK/NACK信令流程以確保高效的使用頻率資源。本實施例提供一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法，如圖2a至圖2f所示，包括以下步驟第I’步當WLAN系統沒有數據包傳輸時，LTE D2D系統中的發射機D2向接收機Dl發送一個D2D數據包，并且接收機Dl成功接收到了所述D2D數據包，如圖2a所示。第2’步當接收機Dl成功譯碼D2D數據包之后，需要在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機D2。由于發射機D2在WLAN的信號覆蓋范圍之內，當發射機D2接收接收機Dl在預先指定的時頻資源塊上反饋回來的ACK/NACK信號時，被WLAN系統的通信所干擾，即WLAN的數據包與ACK信號發生碰撞，如圖2b所示。第3’步當發射機D2沒有在預先指定的時頻資源塊上接收到來自接收機Dl的ACK/NACK信號時，發射機D2重新調度或者申請時頻資源塊向接收機Dl傳輸SREI指示，如圖2d所示。所述SREI指示被發射機D2周期性的發射，直到發射機D2檢測到附近的WLAN系統正在通信或者發射機D2已經成功接收到了接收機Dl重傳的ACK/NACK信號為止。SREI指示的發射周期和最大發射次數可以根據當前特定的網絡狀況來配置。第4，步一旦接收機Dl接收到了發射機D2發射的SREI指示，接收機Dl向發射機D2重傳最近一次的ACK/NACK信號以響應SREI指示。如果接收機Dl重傳的ACK/NACK信號被發射機D2成功接收，即WLAN系統停止了通信，發射機D2立即停止發送SREI指示；否則，發射機D2繼續周期性發送SREI指示，直至預先配置好的SREI指示的最大發射次數，如圖2e所示。第5’步當發射機D2成功接收到了接收機Dl重傳的ACK/NACK信號時，發射機D2根據LTE HARQ協議執行相應的新數據包傳輸或者舊數據包重傳操作，如圖2f所示。本發明的描述和應用是說明性的，并非想將本發明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精 神或本質特征的情況下，本發明可以以其他形式、結構、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件來實現。
權利要求
1.一種工作在ISM頻段的LTE D2D通信方法，其特征在于當一個LTE D2D發射機向一個LTE D2D接收機發送數據包后無法在預先指定的時頻資源塊上正確接收所述LTE D2D接收機反饋的ACK/NACK信號時，所述LTE D2D發射機不斷地向所述LTE D2D接收機發送SREI指示；所述SREI指示包含要求LTE D2D接收機重傳所述LTE D2D發射機沒有正確接收到的ACK/NACK 信號。
2.根據權利要求I所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，其特征在于所述SREI指示是被所述LTE D2D發射機周期性發射的，SREI指示的發射周期和最大發射次數根據當前特定的網絡狀況配置。
3.根據權利要求2所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，其特征在于在所述SREI指示的最大發射次數到達前，LTE D2D發射機必須周期性發射SREI指示，除非LTE D2D發射機檢測到附近的WLAN系統正在通信或者LTE D2D發射機已經成功接收到了 LTE D2D接收機重傳的ACK/NACK信號。
4.根據權利要求2所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，其特征在于當所述SREI指示的最大發射次數已經到達但LTE D2D發射機仍然沒有正確接收到LTE D2D接收機所反饋的ACK/NACK信號時，LTE D2D發射機將視該情況為“接收到NACK信號”，并根據LTEHARQ協議發起數據包重傳或者丟棄當前數據包。
5.根據權利要求I所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，其特征在于一旦LTED2D接收機成功接收到LTE D2D發射機發射的SREI指示，則LTE D2D接收機重傳最近一次反饋的ACK/NACK信號，除非LTE D2D接收機檢測到附近的WLAN系統正在通信。
6.根據權利要求I至5任意一項所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，其特征在于，該通信方法具體包括以下步驟 第I步，當WLAN系統在ISM頻段沒有數據包傳輸時，LTE D2D通信系統中的發射機Dl向接收機D2發送一個D2D數據包，并且接收機D2成功接收到了所述D2D數據包； 第2步，在接收機D2成功譯碼D2D數據包之后，且在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機Dl之前，在WLAN的信號覆蓋范圍之內的接收機D2檢測到了 WLAN系統對所述預先指定的時頻資源塊的使用； 第3步，接收機D2保持靜默，無法在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機Dl ； 第4步，當發射機Dl沒有在預先指定的時頻資源塊上接收到來自接收機D2的ACK/NACK信號時，發射機Dl重新調度或者申請時頻資源塊，周期性向接收機D2傳輸SREI指示； 第5步，一旦接收機D2能夠重新使用ISM頻段的時頻資源塊，即WLAN系統停止了通信，則接收機D2向發射機Dl重傳最近一次的ACK/NACK信號以響應SREI指示； 第6步，當發射機Dl成功接收到了接收機D2重傳的ACK/NACK信號后，發射機Dl根據LTE HARQ協議執行相應的新數據包傳輸或者舊數據包重傳操作。
7.根據權利要求I至5任意一項所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，其特征在于，該通信方法具體包括以下步驟 第I’步，當WLAN系統沒有數據包傳輸時，LTE D2D系統中的發射機D2向接收機Dl發送一個D2D數據包，并且接收機Dl成功接收到了所述D2D數據包； 第2’步，當接收機Dl成功譯碼D2D數據包之后，需要在預先指定的時頻資源塊上反饋ACK/NACK信號給發射機D2 ;在WLAN的信號覆蓋范圍之內的發射機D2在接收接收機Dl在預先指定的時頻資源塊上反饋的ACK/NACK信號時被WLAN系統的通信所干擾； 第3’步，發射機D2重新調度或者申請時頻資源塊周期性地向接收機Dl傳輸SREI指示； 第4’步一旦接收機Dl接收到了發射機D2發射的SREI指示，則接收機Dl向發射機D2重傳最近一次的ACK/NACK信號以響應SREI指示；如果接收機Dl重傳的ACK/NACK信號被發射機D2成功接收，則發射機D2立即停止發送SREI指示；否則，發射機D2繼續周期性發送SREI指示，直至達到SREI指示的最大發射次數； 第5’步當發射機D2成功接收到了接收機Dl重傳的ACK/NACK信號時，發射機D2根 據LTE HARQ協議執行相應的新數據包傳輸或者舊數據包重傳操作。
全文摘要
本發明公開了一種工作在ISM頻段的LTED2D通信方法，具體包括當一個LTED2D發射機向一個LTED2D接收機發送數據包后無法在預先指定的時頻資源塊上正確接收所述LTED2D接收機反饋的ACK/NACK信號時，所述LTED2D發射機不斷地向所述LTED2D接收機發送SREI指示；所述SREI指示包含要求LTED2D接收機重傳所述LTED2D發射機沒有正確接收到的ACK/NACK信號。本發明所述的工作在ISM頻段的LTED2D通信方法旨在提高D2D通信傳輸效率的ACK/NACK信令流程，該信令流程應用于工作在ISM頻段的LTED2D通信中，通過周期性發射SREI指示，使LTED2D發射機可以在很大概率上避免不必要的數據包重傳，從而達到提高D2D通信頻譜利用率的目的。
文檔編號H04W16/14GK102970686SQ20111025775
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者周斌, 酈振虹, 王海峰 申請人:上海無線通信研究中心