CN102970686A - 一种工作在ism频段的lted2d通信方法 - Google Patents

一种工作在ism频段的lted2d通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工作在ISM频段的LTED2D通信方法，具体包括：当一个LTED2D发射机向一个LTED2D接收机发送数据包后无法在预先指定的时频资源块上正确接收所述LTED2D接收机反馈的ACK/NACK信号时，所述LTED2D发射机不断地向所述LTED2D接收机发送SREI指示；所述SREI指示包含要求LTED2D接收机重传所述LTED2D发射机没有正确接收到的ACK/NACK信号。本发明所述的工作在ISM频段的LTED2D通信方法旨在提高D2D通信传输效率的ACK/NACK信令流程，该信令流程应用于工作在ISM频段的LTED2D通信中，通过周期性发射SREI指示，使LTED2D发射机可以在很大概率上避免不必要的数据包重传，从而达到提高D2D通信频谱利用率的目的。

Description

一种工作在ISM频段的LTED2D通信方法
技术领域
本发明属于移动通信技术领域，涉及一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法。 
背景技术
当前的蜂窝移动通信***是一种基于预设基础设施的集中式网络通信***，***中的移动终端不允许进行点到点直接通信，终端间通信需要经过有线骨干网或中心控制节点的路由和转发。与这种集中式控制的通信方式不同，D2D(Device to Device)通信是一种新颖的应用于蜂窝***中的终端间直接通信技术，它允许移动终端在蜂窝***的控制下使用蜂窝***授权频段进行点到点通信。由于具有降低终端发射功率、延长电池使用时间、增强多播和广播传输速率、提高***频谱效率等诸多优势，D2D通信逐渐成为无线通信领域的研究热点。 
近年来，随着频谱资源的日趋紧张，能够工作在共享频段(例如ISM频段)的基于LTE标准的通信技术受到越来越广泛的重视。在ISM频段使用LTE通信技术，可以带来如下好处：1)为基于LTE技术的未来通信***提供新的市场；2)为蜂窝通信***提供额外的容量；3)产生新的应用和通信解决方案(例如，使用LTE技术的无线D2D通信)。 
综上所述，尽管当前的LTE D2D通信通常被假设为需要占用蜂窝***的授权频段来保障可控的干扰环境及传输质量；但是，仍然有必要认真研究工作在ISM频段的D2D通信，因为这将是一种更低廉、更高效、更有市场前景的新型传输技术。 
为了使LTE D2D***能够工作在ISM频段，主要的挑战来自于LTE D2D***和基于IEEE802.11系列标准的WLAN***的共存问题。由于使用ISM频段的WLAN***目前已经被广泛部署，因此LTE D2D***极有可能会与某个WLAN***同时部署在某个相同区域并且竞争使用同一频率资源，从而导致强烈的***间干扰。虽然IEEE 802.11系列标准所定义的媒体接入机制(例如CSMA/CA机制)能够有效的协调和管理众多WLAN用户对无线信道的使用，不产生严重的***内干扰；但是，LTE D2D***和WLAN***之间并不存在任何的协调机制。具体而言，对于任何一个ISM频段的无线信道，LTE D2D用户无法提前获知该信道何时被WLAN***占用以及何时被释放，从而导致不可避免的数据包碰撞和吞吐量下降。此外，LTE标准是为工作在授权频段的通信***而设计的，从未考虑过可能存在严重的***间干扰；因此，当工作在ISM 频段时，LTE***中许多传统的闭环物理层流程将不能有效的工作。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，该方法能够在与WLAN共信道的情况下高效率地使用ISM频段的频谱资源。 
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。 
一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，当一个LTE D2D发射机向一个LTE D2D接收机发送数据包后无法在预先指定的时频资源块上正确接收所述LTE D2D接收机反馈的ACK/NACK信号时，所述LTE D2D发射机不断地向所述LTE D2D接收机发送SREI指示；所述SREI指示包含要求LTE D2D接收机重传所述LTE D2D发射机没有正确接收到的ACK/NACK信号。 
作为本发明的一种优选方案，所述SREI指示是被所述LTE D2D发射机周期性发射的，SREI指示的发射周期和最大发射次数根据当前特定的网络状况配置。 
作为本发明的另一种优选方案，在所述SREI指示的最大发射次数到达前，LTE D2D发射机必须周期性发射SREI指示，除非LTE D2D发射机检测到附近的WLAN***正在通信或者LTED2D发射机已经成功接收到了LTE D2D接收机重传的ACK/NACK信号。 
作为本发明的再一种优选方案，当所述SREI指示的最大发射次数已经到达但LTE D2D发射机仍然没有正确接收到LTE D2D接收机所反馈的ACK/NACK信号时，LTE D2D发射机将视该情况为“接收到NACK信号”，并根据LTE HARQ协议发起数据包重传或者丢弃当前数据包。 
作为本发明的再一种优选方案，一旦LTE D2D接收机成功接收到LTE D2D发射机发射的SREI指示，则LTE D2D接收机重传最近一次反馈的ACK/NACK信号，除非LTE D2D接收机检测到附近的WLAN***正在通信。 
作为本发明的再一种优选方案，该通信方法具体包括以下步骤： 
第1步，当WLAN***在ISM频段没有数据包传输时，LTE D2D通信***中的发射机D1向接收机D2发送一个D2D数据包，并且接收机D2成功接收到了所述D2D数据包； 
第2步，在接收机D2成功译码D2D数据包之后，且在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D1之前，在WLAN的信号覆盖范围之内的接收机D2检测到了WLAN***对所述预先指定的时频资源块的使用； 
第3步，接收机D2保持静默，无法在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发 射机D1； 
第4步，当发射机D1没有在预先指定的时频资源块上接收到来自接收机D2的ACK/NACK信号时，发射机D1重新调度或者申请时频资源块，周期性向接收机D2传输SREI指示； 
第5步，一旦接收机D2能够重新使用ISM频段的时频资源块，即WLAN***停止了通信，则接收机D2向发射机D1重传最近一次的ACK/NACK信号以响应SREI指示； 
第6步，当发射机D1成功接收到了接收机D2重传的ACK/NACK信号后，发射机D1根据LTE HARQ协议执行相应的新数据包传输或者旧数据包重传操作。 
作为本发明的再一种优选方案，该通信方法具体包括以下步骤： 
第1’步，当WLAN***没有数据包传输时，LTE D2D***中的发射机D2向接收机D1发送一个D2D数据包，并且接收机D1成功接收到了所述D2D数据包； 
第2’步，当接收机D1成功译码D2D数据包之后，需要在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D2；在WLAN的信号覆盖范围之内的发射机D2在接收接收机D1在预先指定的时频资源块上反馈的ACK/NACK信号时被WLAN***的通信所干扰； 
第3’步，发射机D2重新调度或者申请时频资源块周期性地向接收机D1传输SREI指示； 
第4’步：一旦接收机D1接收到了发射机D2发射的SREI指示，则接收机D1向发射机D2重传最近一次的ACK/NACK信号以响应SREI指示；如果接收机D1重传的ACK/NACK信号被发射机D2成功接收，则发射机D2立即停止发送SREI指示；否则，发射机D2继续周期性发送SREI指示，直至达到SREI指示的最大发射次数； 
第5’步：当发射机D2成功接收到了接收机D1重传的ACK/NACK信号时，发射机D2根据LTE HARQ协议执行相应的新数据包传输或者旧数据包重传操作。 
本发明的有益效果在于：本发明所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法旨在提高D2D通信传输效率的ACK/NACK信令流程，该信令流程应用于工作在ISM频段的LTE D2D通信中，通过周期性发射SREI指示，使LTE D2D发射机可以在很大概率上避免不必要的数据包重传，从而达到提高D2D通信频谱利用率的目的。 
附图说明
图1a至图1d为实施例一所述的一种WLAN***干扰LTE***通信的场景示意图； 
图1e为实施例一所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法中第4步骤的示意图； 
图1f为实施例一所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法中第5步骤的示意图； 
图1g为实施例一所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法中第6步骤的示意图； 
图2a至图2c为实施例二所述的另一种WLAN***干扰LTE***通信的场景示意图； 
图2d为实施例二所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法中第3’步骤的示意图； 
图2e为实施例二所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法中第4’步骤的示意图； 
图2f为实施例二所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法中第5’步骤的示意图； 
图3为本发明所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法的流程示意图。 
具体实施方式
本发明公开了一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，流程如图3所示，该方法旨在提高D2D通信传输效率的ACK/NACK信令流程。该信令流程应用于工作在ISM频段的LTE D2D通信中，通过周期性发射SREI(Status Report Error Indicator)指示，使LTE D2D发射机可以在很大概率上避免不必要的数据包重传，从而达到提高D2D通信频谱利用率的目的。 
本发明给出了两个典型的例子来说明当LTE D2D通信***工作于ISM频段时，由于受到WLAN***的共信道干扰，传统的LTE ACK/NACK信令流程不能有效工作，并导致了低效率的频谱资源使用，详见实施例一和二所示。 
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。 
实施例一 
本实施例提供一种WLAN***干扰LTE***通信的场景，如图1a至图1d所示，一个LTE D2D用户对(包括发射机D1和接收机D2)和一个WLAN***被部署在一个相同的区域内。LTE D2D***的通信和WLAN***的通信都需要使用ISM频段中的某个相同信道。LTE D2D接收机D2位于WLAN的信号覆盖范围之内，LTE D2D发射机D1位于WLAN的信号覆盖范围之外。不失一般性，假设WLAN***的业务量并不饱和，即：每个WLAN用户并不是总有数据包需要传输。因此，在该无线信道上存在着空闲时间段可供LTE D2D传输。LTE D2D用户具有感知无线电的功能，能够探测WLAN***的是否对该信道进行使用，并在WLAN通信空闲的时段使用该无线信道。 
当WLAN***在ISM频段没有数据包传输时，LTE D2D通信***中的发射机D1向接收机D2发送一个D2D数据包，并且接收机D2成功接收到了该数据包。当接收机D2成功译码D2D数据包之后，需要在预先指定的时频资源块上反馈ACK信号给发射机D1。假设在接收机D2成功译码数据包和反馈ACK信号之间的这段空闲时段内，接收机D2检测到了WLAN***对该信道的使用，即检测到了WLAN RTS/CTS信号，WLAN RTS/CTS信号要求WLAN***信号覆盖范围中的所有用户保持一段时间的静默以避免干扰。假设由WLAN RTS/CTS信号所制定的该段静默时间(由RTS/CTS信号中的NAV符号指示)涵盖了D2反馈ACK信号的时频资源块。在上述情况下，LTE D2D***中的接收机D2保持静默，无法在预先指定的时频资源块上反馈ACK信号给发射机D1。因此，发射机D1无法在预先指定的时频资源块上接收到ACK/NACK信号，根据现有的LTE协议，发射机D1认为“无信号”即“NACK信号”。根据LTE HARQ协议，在上述情况下，LTE D2D***中的发射机D1将发起一次不必要的数据包重传，或者直接丢弃当前数据包。上述两种反应，均会导致无线资源的浪费。 
在当前最新版本的LTE标准中，接收机反馈信号的状态有三种，分别为：ACK信号、NACK信号和无信号。在图1a至图1d所示的场景中，不难发现，LTE D2D***中的接收机D2反馈信号的可能状态事实上超过了三种，分别为：ACK信号、NACK信号、ACK信号但是被WLAN***要求静默、NACK信号但是被WLAN***要求静默、以及由于其它原因导致的无信号。 
本实施例根据LTE D2D***工作在ISM频段时遇到的上述干扰情况，为LTE D2D***设计了新的ACK/NACK信令流程以确保高效的使用频率资源。 
本实施例提供一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，如图1a至图1g所示，包括以下步骤： 
第1步：当WLAN***在ISM频段没有数据包传输时，LTE D2D通信***中的发射机D1向接收机D2发送一个D2D数据包，并且接收机D2成功接收到了所述D2D数据包，如图1a所示。 
第2步：当接收机D2成功译码D2D数据包之后，且在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D1之前(即在接收机D2成功译码D2D数据包和反馈ACK/NACK信号之间的这段空闲时段内)，接收机D2检测到了WLAN***对所述预先指定的时频资源块的使用(即检测到了WLAN RTS/CTS信号，WLAN RTS/CTS信号要求WLAN***信号覆盖范围中的所有用户保持一段时间的静默以避免干扰)，如图1b所示。 
第3步：接收机D2保持静默，无法在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发 射机D1；因此，发射机D1也无法在预先指定的时频资源块上接收到ACK/NACK信号；此时，发射机D1根据现有的LTE协议，认为“无信号”即“NACK信号”，如图1c所示。 
第4步：当发射机D1没有在预先指定的时频资源块上接收到来自接收机D2的ACK/NACK信号时，发射机D1重新调度或者申请时频资源块，向接收机D2传输SREI指示；考虑到接收机D2有可能长时间处于被WLAN***静默的状态，因此所述SREI指示需要被发射机D1周期性的发射。SREI指示的发射周期和最大发射次数可以根据当前特定的网络状况来配置，如图1e所示。 
第5步：一旦接收机D2能够重新使用ISM频段的时频资源块，即WLAN***停止了通信，则接收机D2向发射机D1重传最近一次的ACK/NACK信号以响应SREI指示，如图1f所示。 
第6步：当发射机D1成功接收到了接收机D2重传的ACK/NACK信号后，发射机D1根据LTE HARQ协议执行相应的新数据包传输或者旧数据包重传操作，如图1g所示。 
实施例二 
本实施例提供另一种WLAN***干扰LTE***通信的场景，如图2a至图2c所示。与实施例一相比，本实施例中LTE D2D***的终端D1和D2的收发角色发生了互换，即D2为发射机，D1为接收机，其他情况基本相同。在此种情况下，LTE标准所定义的HARQ流程可归纳为以下3个连续的过程：1)当WLAN***没有数据包传输时，LTE D2D***中的发射机D2向接收机D1发送一个D2D数据包，并且接收机D1成功接收到了所述D2D数据包。2)当接收机D1成功译码D2D数据包之后，需要在预先指定的时频资源块上反馈ACK信号给发射机D2。由于发射机D2在WLAN的信号覆盖范围之内，当发射机D2接收接收机D1在预先指定的时频资源块上反馈回来的ACK信号时，很可能会被WLAN***的通信所干扰，即WLAN的数据包与ACK信号发生碰撞。3)当WLAN的数据包与ACK信号发生了碰撞，LTE D2D***的发射机D2就无法从接收机D1处正确接收ACK信号，从而导致发射机D2发起一次不必要的数据包重传或者直接丢弃当前数据包。上述两种反应，均会导致无线资源的浪费。 
在当前最新版本的LTE标准中，接收机反馈信号的状态有三种，分别为：ACK信号、NACK信号和无信号。在本实施例中不难发现，LTE D2D***的接收机D1反馈信号的可能状态事实上超过了三种，分别为：ACK、NACK、ACK但是和WLAN数据包发生碰撞、NACK但是和WLAN数据包发生碰撞、由于其它原因导致的无信号。因此，当LTE D2D***工作在ISM频段时，有 必要为其设计新的ACK/NACK信令流程以确保高效的使用频率资源。 
本实施例提供一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，如图2a至图2f所示，包括以下步骤： 
第1’步：当WLAN***没有数据包传输时，LTE D2D***中的发射机D2向接收机D1发送一个D2D数据包，并且接收机D1成功接收到了所述D2D数据包，如图2a所示。 
第2’步：当接收机D1成功译码D2D数据包之后，需要在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D2。由于发射机D2在WLAN的信号覆盖范围之内，当发射机D2接收接收机D1在预先指定的时频资源块上反馈回来的ACK/NACK信号时，被WLAN***的通信所干扰，即WLAN的数据包与ACK信号发生碰撞，如图2b所示。 
第3’步：当发射机D2没有在预先指定的时频资源块上接收到来自接收机D1的ACK/NACK信号时，发射机D2重新调度或者申请时频资源块向接收机D1传输SREI指示，如图2d所示。所述SREI指示被发射机D2周期性的发射，直到发射机D2检测到附近的WLAN***正在通信或者发射机D2已经成功接收到了接收机D1重传的ACK/NACK信号为止。SREI指示的发射周期和最大发射次数可以根据当前特定的网络状况来配置。 
第4’步：一旦接收机D1接收到了发射机D2发射的SREI指示，接收机D1向发射机D2重传最近一次的ACK/NACK信号以响应SREI指示。如果接收机D1重传的ACK/NACK信号被发射机D2成功接收，即WLAN***停止了通信，发射机D2立即停止发送SREI指示；否则，发射机D2继续周期性发送SREI指示，直至预先配置好的SREI指示的最大发射次数，如图2e所示。 
第5’步：当发射机D2成功接收到了接收机D1重传的ACK/NACK信号时，发射机D2根据LTE HARQ协议执行相应的新数据包传输或者旧数据包重传操作，如图2f所示。 
本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。 

Claims (7)

1.一种工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于：当一个LTE D2D发射机向一个LTE D2D接收机发送数据包后无法在预先指定的时频资源块上正确接收所述LTE D2D接收机反馈的ACK/NACK信号时，所述LTE D2D发射机不断地向所述LTE D2D接收机发送SREI指示；所述SREI指示包含要求LTE D2D接收机重传所述LTE D2D发射机没有正确接收到的ACK/NACK信号。
2.根据权利要求1所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于：所述SREI指示是被所述LTE D2D发射机周期性发射的，SREI指示的发射周期和最大发射次数根据当前特定的网络状况配置。
3.根据权利要求2所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于：在所述SREI指示的最大发射次数到达前，LTE D2D发射机必须周期性发射SREI指示，除非LTE D2D发射机检测到附近的WLAN***正在通信或者LTE D2D发射机已经成功接收到了LTE D2D接收机重传的ACK/NACK信号。
4.根据权利要求2所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于：当所述SREI指示的最大发射次数已经到达但LTE D2D发射机仍然没有正确接收到LTE D2D接收机所反馈的ACK/NACK信号时，LTE D2D发射机将视该情况为“接收到NACK信号”，并根据LTE HARQ协议发起数据包重传或者丢弃当前数据包。
5.根据权利要求1所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于：一旦LTE D2D接收机成功接收到LTE D2D发射机发射的SREI指示，则LTE D2D接收机重传最近一次反馈的ACK/NACK信号，除非LTE D2D接收机检测到附近的WLAN***正在通信。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于，该通信方法具体包括以下步骤：
第1步，当WLAN***在ISM频段没有数据包传输时，LTE D2D通信***中的发射机D1向接收机D2发送一个D2D数据包，并且接收机D2成功接收到了所述D2D数据包；
第2步，在接收机D2成功译码D2D数据包之后，且在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D1之前，在WLAN的信号覆盖范围之内的接收机D2检测到了WLAN***对所述预先指定的时频资源块的使用；
第3步，接收机D2保持静默，无法在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D1；
第4步，当发射机D1没有在预先指定的时频资源块上接收到来自接收机D2的ACK/NACK信号时，发射机D1重新调度或者申请时频资源块，周期性向接收机D2传输SREI指示；
第5步，一旦接收机D2能够重新使用ISM频段的时频资源块，即WLAN***停止了通信，则接收机D2向发射机D1重传最近一次的ACK/NACK信号以响应SREI指示；
第6步，当发射机D1成功接收到了接收机D2重传的ACK/NACK信号后，发射机D1根据LTE HARQ协议执行相应的新数据包传输或者旧数据包重传操作。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的工作在ISM频段的LTE D2D通信方法，其特征在于，该通信方法具体包括以下步骤：
第1’步，当WLAN***没有数据包传输时，LTE D2D***中的发射机D2向接收机D1发送一个D2D数据包，并且接收机D1成功接收到了所述D2D数据包；
第2’步，当接收机D1成功译码D2D数据包之后，需要在预先指定的时频资源块上反馈ACK/NACK信号给发射机D2；在WLAN的信号覆盖范围之内的发射机D2在接收接收机D1在预先指定的时频资源块上反馈的ACK/NACK信号时被WLAN***的通信所干扰；
第3’步，发射机D2重新调度或者申请时频资源块周期性地向接收机D1传输SREI指示；
第4’步：一旦接收机D1接收到了发射机D2发射的SREI指示，则接收机D1向发射机D2重传最近一次的ACK/NACK信号以响应SREI指示；如果接收机D1重传的ACK/NACK信号被发射机D2成功接收，则发射机D2立即停止发送SREI指示；否则，发射机D2继续周期性发送SREI指示，直至达到SREI指示的最大发射次数；
第5’步：当发射机D2成功接收到了接收机D1重传的ACK/NACK信号时，发射机D2根据LTE HARQ协议执行相应的新数据包传输或者旧数据包重传操作。
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