CN105025553B - D2d通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法 - Google Patents

D2d通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，基站根据用户设备地理位置将用户设备进行分组，并且将资源块按频率分组，同时使用户设备分组与资源块分组相匹配，进而基站根据资源分配准则为用户设备分配与其分组匹配的资源分组中的合适的资源块，从而提高用户设备发现效率。本发明可以有效提高在用户设备处于网络覆盖范围内，且用户设备数目远大于可用资源块数目的场景下的用户设备发现效率。

Description

D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法
技术领域
本发明是一种在D2D通信***中，用户设备处于网络控制范围内时的高效率用户设备发现方法，D2D用户设备发现是D2D通信技术的一部分，属于移动通信技术领域。
背景技术
Device-to-Device(D2D)通信是一种在***的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术，它能够增加蜂窝通信***频谱效率，在一定程度上解决无线通信***频谱资源匮乏的问题。此外，它还能带来的好处包括：减轻蜂窝网络的负担、减少移动终端的电池功耗、增加比特速率、提高网络基础设施故障的鲁棒性等，还能支持新型的小范围点对点数据服务。基于如上优点，D2D通信成为目前移动通信领域的研究热点。
文献：Qizhi Zhang,Deping Liu,“On the hopping pattern design for D2DDiscovery”，Vehicular Technology Conference(VTC Fall),2014 IEEE 80th，14-17Sept.2014，公开了一种资源跳变方案，能够为每个用户设备重新分配资源。
D2D用户设备发现作为D2D通信的基础，其效率直接影响D2D通信的质量，所以也备受瞩目。D2D通信场景众多，其中用户设备处于网络控制范围内的场景是最常出现的场景，此时用户设备发现过程可以由基站控制，基站可以为用户设备合理分配资源，达到降低用户设备间干扰的目的。当用户设备数目过多，尤其是用户设备数目远大于可用资源块数目的场景下，用户设备间的干扰变的极为严重，必须设计有效的资源分配方案，降低干扰，提高资源利用率和用户设备发现效率。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，用户设备分组与资源分组相匹配，基站在每个发现周期选取合适的用户设备为其分配合适的发现资源，从而实现在用户设备处于网络控制范围内，且用户设备数目远大于资源块数目的场景下的高效率用户设备发现。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，基站根据用户设备地理位置将用户设备进行分组，并且将资源块按频率分组，同时使用户设备分组与资源块分组相匹配，进而基站根据资源分配准则为用户设备分配与其分组匹配的资源分组中的合适的资源块，从而提高用户设备发现效率。
包括以下步骤：
步骤1，基站为每个用户设备编号，根据地理位置将用户设备进行分组；
步骤2，基站将可用资源池内资源资源块进行编号，每个资源块编号的用其频域、时域位置表示；基站根据步骤1中用户设备的分组情况将资源块按频率分组，使资源分组与用户设备分组相匹配；
步骤3，根据步骤1的用户设备的分组情况和步骤2的资源资源分组确定资源分配准则；在每个发现周期基站选择合适的用户设备并根据资源分配准则为其分配相应的资源块；
步骤4，当每个用户设备都发送过发现信号后，基站根据资源跳变方案为每个用户设备重新分配资源；
步骤5，用户设备根据检测到的其它用户设备数目或发现周期个数确定终止条件；当每个用户设备再次发送过发现信号后，若未达到终止条件，则基站将用户设备重新编号，回到步骤3进行下一周期；若达到终止条件，则结束整个用户设备发现过程。
所述步骤1中基站根据地理位置将用户设备分组，并为每个用户设备编号的方法：基站首先将每个小区内的每个用户设备进行编号，编号包括每个用户设备的小区号和小区内编号，然后基站根据地理位置将用户设备分组，并为每个用户设备标识其分组号。
所述步骤3中的分配准则为：同小区同组用户设备使用同一资源分组中的不同资源块，不同小区同组用户设备可以使用相同资源分组的资源块，并且可以使用同一资源块，不同组用户设备则始终选择不同资源分组的资源块；若小区内某组用户设备数目大于该组可用资源块数目，则选择与资源块数目相同个数的一部分用户设备进行资源分配。
所述步骤3中具体的资源分配方法为：基站根据用户设备分组与资源块分组为小区内用户设备分配资源块，当为小区内用户设备号为1的用户设备分配资源块时，首先根据其用户分组号选择相应的资源分组，若其用户分组组号为1，则在资源分组组号为1的资源池中选择资源块(1，1)分配给用户，若用户设备号为2，用户分组号为1，则在资源分组1中选择资源块(1，2)分配给用户，以此类推。
所述步骤4中采用资源跳变方案为每个用户设备重新分配资源的方法：在每个小区内所有用户设备都发送过发现信号后，基站根据资源块跳变方案，为在之前最后一个用户设备发送周期内发送过信号的用户设备从新分配发现资源。
所述步骤5中的终止条件为：
终止条件一、设定最长发现周期个数门限值，当发现周期大于设定的门限值时结束发现过程；
终止条件二、根据用户设备检测到的其它用户设备数目，若检测到的用户设备数目趋于稳定，则结束发现过程；若检测到的用户设备数目仍一直增加，则不会停止用户设备发现过程。
所述步骤5中基站将用户设备重新编号的方法：只改变小区内用户设备号，组号和小区号不变；若小区内有n个用户设备，则将1到n的整数随机排列，原来编号为1的用户设备的新编号为该随机排列的第一个数，编号为2的用户设备的新编号为该随机排列的第二个数，以此类推。
有益效果：本发明提供的一种D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，相比于现有技术，具有以下有益效果：
1、本方法提出对用户设备按地理位置进行分组，为同小区内同组用户分配不同资源，可以有效避免近距离用户设备产生的干扰情况。
2、本方法提出对用户设备按地理位置进行分组，不同小区同组用户设备可以复用同一资源块，从而提高资源利用率，在用户设备远大于资源块数目的场景下可以有效提高用户设备发现效率。
3、本方法提出对用户设备按地理位置进行分组，不同组用户设备始终选择不同组资源块，可以有效避免干扰以及远近效应的影响。
附图说明
图1为用户设备分组
图2为资源块分组
图3为用户设备数目为650时不同方案用户设备发现性能比较
图4为用户设备数目为450时不同方案用户设备发现性能比较
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，本发明是在用户设备处于网络控制范围内，且用户设备数目远大于可用资源块的场景下，基于用户设备以及资源块分组的高效率D2D用户设备发现方法。基站根据用户设备地理位置将用户设备进行分组，并且将资源块按频率分组，同时使用户设备分组与资源块分组相匹配，进而基站根据资源分配准则为用户设备分配与其分组匹配的资源分组中的合适的资源块，从而提高用户设备发现效率，从而降低用户设备间干扰，提高资源利用效率，提高用户设备发现效率。
包括以下步骤：
步骤1，基站为每个用户设备编号，根据地理位置将用户设备进行分组。
所述步骤1中基站根据地理位置将用户设备分组，并为每个用户设备编号的方法：基站首先将每个小区内的每个用户设备进行编号，编号包括每个用户设备的小区号和小区内编号，，并可由小区号和小区内编号唯一标识。然后基站根据地理位置将用户设备分组，并为每个用户设备标识其分组号。
步骤2，基站将可用资源池内资源资源块进行编号，每个资源块编号的用其频域、时域位置表示；基站根据步骤1中用户设备的分组情况将资源块按频率分组，使资源分组与用户设备分组相匹配。
基站首先将可用资源块进行编号，每个资源块可以用其频域、时域位置表示，比如资源池中第二行第三列的资源块可以表示为(2，3)，即该资源块的位置为频域上第二个资源块，时域上第三个时隙。然后基站按频率将可用资源池进行分组，并为每个资源块标识其组号。本文以资源池大小为44×16为例，即频域上为44个资源块的宽度，分别标号为1-44，时域上位16个时隙的宽度，分别标号为1-16。若将资源块分为4组，如图2所示，第一组资源的频域范围为1，5，9......37，41号频域宽度，时域宽度则始终为16，第二组，第三组，第四组资源块分布以此类推。
步骤3，根据步骤1的用户设备的分组情况和步骤2的资源资源分组确定资源分配准则；在每个发现周期基站选择合适的用户设备并根据资源分配准则为其分配相应的资源块；
所述步骤3中的分配准则为：同小区同组用户设备使用同一资源分组中的不同资源块，不同小区同组用户设备可以使用相同资源分组的资源块，并且可以使用同一资源块，不同组用户设备则始终选择不同资源分组的资源块；若小区内某组用户设备数目大于该组可用资源块数目，则选择与资源块数目相同个数的一部分用户设备进行资源分配。这种资源分配方式可以有效降低干扰以及远近效应的影响，提高资源利用效率，从而提高用户设备发现效率。
例如用户设备分组1中的用户设备选择资源块分组1中的可用资源。基站根据用户设备编号按顺序为其分配资源分组中的资源块，如1号用户分配第一个资源块，2号用户分配第二个资源块，以此类推。若每小区组内用户设备数目大于其对应的资源分组中的资源块数目，则选择与资源块数目相同的一部分用户设备分配资源。
具体的资源分配方法为：基站根据用户设备分组与资源块分组为小区内用户设备分配资源块，当为小区内用户设备号为1的用户设备分配资源块时，首先根据其用户分组号选择相应的资源分组，若其用户分组组号为1，则在资源分组组号为1的资源池中选择资源块(1，1)分配给用户，若用户设备号为2，用户分组号为1，则在资源分组1中选择资源块(1，2)分配给用户，以此类推。若小区内某组用户设备数目大于该组可用资源块数目，则选择与资源块数目相同个数的一部分用户设备进行资源分配，即不允许同小区内同组用户设备选择同一资源块。比如，当每个小区内用户设备数目为650时，此时小区1内所有用户设备组号都为1，但此时每个资源池组资源块数目为176(共704，分为4组)，因此在每个发现周期小区1内只为176个用户设备分配资源块，为确保公平性，在其后的发现周期内会选择之前未发送过信号的用户设备分配资源块，本文按照用户设备编号选择每个发现周期发送信号的用户设备，第一个发现周期选择1到176号用户设备，第二个发现周期选择177到352号用户设备，以此类推。
步骤4，当每个用户设备都发送过发现信号后，基站根据资源跳变方案为每个用户设备重新分配资源；
所述步骤4中采用资源跳变方案为每个用户设备重新分配资源的方法：在每个小区内所有用户设备都发送过发现信号后，基站根据资源块跳变方案，为在之前最后一个用户设备发送周期内发送过信号的用户设备从新分配发现资源。重新编号的目的是避免不同小区内不同组的用户设备始终选择同一资源块传输信号，重新编号的方法为将1到n(n为每个小区内用户设备数目)的整数随机排列，原来编号为1的用户设备的新编号为该排列的第一个数，编号为2的用户设备的新编号为该排列的第二个数，以此类推。。
步骤5，用户设备根据检测到的其它用户设备数目或发现周期个数确定终止条件；当每个用户设备再次发送过发现信号后，若未达到终止条件，则基站将用户设备重新编号，回到步骤3进行下一周期；若达到终止条件，则结束整个用户设备发现过程。
所述步骤5中的终止条件为：
终止条件一、设定最长发现周期个数门限值，当发现周期大于设定的门限值时结束发现过程；
终止条件二、根据用户设备检测到的其它用户设备数目，若检测到的用户设备数目趋于稳定，则结束发现过程；若检测到的用户设备数目仍一直增加，则不会停止用户设备发现过程。
所述步骤5中基站将用户设备重新编号的方法：只改变小区内用户设备号，组号和小区号不变；若小区内有n个用户设备，则将1到n的整数随机排列，原来编号为1的用户设备的新编号为该随机排列的第一个数，编号为2的用户设备的新编号为该随机排列的第二个数，以此类推。将用户重新编号的目的是避免不同小区内不同组的用户设备始终选择同一资源块传输信号。
实例
本实例为LTE***内的D2D用户设备发现为例，分组方式如图1所示，设置***内一共有19个小区，每个小区均匀撒放450或650个用户设备，设置可用资源池大小为44×16。以中心小区用户设备平均发现的总用户设备个数为性能指标。
步骤1：基站将每个用户设备编号，每个设备由其小区号(1-19)，小区内编号(1-650或1-450)唯一标识，再根据用户设备位置为其分为4组，分组方式如图1所示，并为每个用户设备添加其组号(1-4)。
步骤2；基站将可用资源池内资源进行编号，每个资源块由其频率位置(1-44)，时域位置(1-16)唯一标识，再根据用户设备分组也将资源块按频率分为4组，分组方式如图2所示，并为每个资源块添加其组号(1-4)。
如图2所示，本方法中使用的资源池大小为44×16，即频域为44个资源块宽度，时域为16个时隙的宽度。将资源块按图2分组方式进行分组的好处有，首先，同一小区中同组用户设备使用同组但不同资源块，可以降低同小区内近距离用户设备发现过程中由于半双工通信模式带来的不利影响。第二，将同一资源分组中，处于不同频率的资源块的频率间隔扩大，可以增大频率分集增益，有效克服频率选择性衰落。
步骤3：基站根据用户设备分组与资源块分组为小区内用户设备分配资源块，当为小区内用户设备号为1的用户设备分配资源块时，首先根据其用户分组号选择相应的资源分组，若其用户分组组号为1，则在资源分组组号为1的资源池中选择资源块(1，1)分配给用户，若用户设备号为2，用户分组号为1，则在资源分组1中选择资源块(1，2)分配给用户，以此类推。由于此时每小区中每组用户设备数目(650或450)大于其对应的资源分组中资源块数目(176)，因此本方法选择与资源块数目相同个数的一部分用户设备进行资源分配，即不允许同小区内同组用户设备选择同一资源块。因此在每个发现周期内，每个小区只为176个用户设备分配资源块，为确保公平性，在其后的发现周期内会选择之前未发送过信号的用户设备分配资源块，本方法按照用户设备编号选择每个发现周期发送信号的用户设备，第一个发现周期选择1到176号用户设备，第二个发现周期选择177到352号用户设备，以此类推。
步骤4：每个小区内所有用户设备都发送过发现信号后(本例每小区用户设备数目为650，则此时经过了4个发现周期)，基站根据资源块跳变方案，为在之前发送周期内发送过信号的用户设备从新分配发现资源，基站为用户设备分配资源的顺序依旧是按照上步，即首先选择1到176号用户设备分配资源，其次是177到352号用户设备，以此类推。
步骤5：当每个用户设备再次发送过发现信号后，若未达到终止条件，则基站将用户设备重新编号(只改变小区内用户设备号，组号和小区号不变)，回到步骤3；若达到终止条件则结束整个用户设备发现过程。重新编号的方法为将1到650的整数随机排列，原来编号为1的用户设备的新编号为该排列的第一个数，编号为2的用户设备的新编号为该排列的第二个数，以此类推。
终止条件：
1、可以由厂商设定最长发现周期个数，当发现周期大于厂商设定的门限值时结束发现过程。
2、根据用户设备检测到的其它用户设备数目，若检测到的用户设备数目趋于稳定，则结束发现过程；若检测到的用户设备数目仍一直增加，则不会停止用户设备发现过程。
观察图3、图4为不同方案用户设备发现性能比较，其中group表示本方法提到的用户设备以及资源块分组，pefect表示最理想情况下的***内平均发现的用户设备数目，此时用户设备间没有干扰也没有半双工通信模式的限制，影响用户设备发现的因素只有路径损耗。baseline表示不采用任何分组方案、资源跳变方案，用户设备随机选择资源块的情况。no-group表示不采用任何分组方案，但仍由基站为用户设备分配资源块，相当于每个小区是独立的，基站为本小区用户设备分配资源块时不会考虑其它小区资源块分配情况，所以同一小区内的不同用户设备不会被分配同一资源块，但不同小区内的用户设备可能会分配到同一资源块。如图可以看出，当用户设备数目为650时，本方法的用户设备发现性能较baseline提高85.1％，当用户设备数目为450时，本方法的用户设备发现性能较baseline提高32.1％。
由上述可知，本发明的一种基于用户设备位置的用户设备分组以及资源分组方法，用于提高D2D通信中用户设备处于网络控制范围内，且用户设备数目远大于资源块数目的场景下的用户设备发现效率，旨在使用尽量少的资源块在尽量短的时间内发现尽量多的用户设备数目。该方法通过基站对用户设备以及可用资源块进行分组，使用户设备分组与资源块分组相匹配，使同小区内同组用户设备使用同一资源分组中的不同资源块，达到降低近距离用户设备间干扰的目的，不同小区内同组用户设备可以使用相同资源块，达到提高资源利用率的目的，不同组用户设备则始终选择不同资源分组中的资源块，从而降低远近效应的影响。通过以上方法，可以有效提高在用户设备处于网络覆盖范围内，且用户设备数目远大于可用资源块数目的场景下的用户设备发现效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，其特征在于：基站根据用户设备地理位置将用户设备进行分组，并且将资源块按频率分组，同时使用户设备分组与资源块分组相匹配，进而基站根据资源分配准则为用户设备分配与其分组匹配的资源分组中的合适的资源块，从而提高用户设备发现效率；包括以下步骤：
步骤1，基站为每个用户设备编号，根据地理位置将用户设备进行分组；
步骤2，基站将可用资源池内资源资源块进行编号，每个资源块编号的用其频域、时域位置表示；基站根据步骤1中用户设备的分组情况将资源块按频率分组，使资源分组与用户设备分组相匹配；
步骤3，根据步骤1的用户设备的分组情况和步骤2的资源资源分组确定资源分配准则；在每个发现周期基站选择合适的用户设备并根据资源分配准则为其分配相应的资源块；
分配准则为：同小区同组用户设备使用同一资源分组中的不同资源块，不同小区同组用户设备使用相同资源分组的资源块，并且使用同一资源块，不同组用户设备则始终选择不同资源分组的资源块；若小区内某组用户设备数目大于该组可用资源块数目，则选择与资源块数目相同个数的一部分用户设备进行资源分配；
资源分配方法为：基站根据用户设备分组与资源块分组为小区内用户设备分配资源块，当为小区内用户设备号为1的用户设备分配资源块时，首先根据其用户分组号选择相应的资源分组，若其用户分组组号为1，则在资源分组组号为1的资源池中选择资源块（1，1）分配给用户，若用户设备号为2，用户分组号为1，则在资源分组1中选择资源块（1，2）分配给用户，以此类推；
步骤4，当每个用户设备都发送过发现信号后，基站根据资源跳变方案为每个用户设备重新分配资源；
步骤5，用户设备根据检测到的其它用户设备数目或发现周期个数确定终止条件；当每个用户设备再次发送过发现信号后，若未达到终止条件，则基站将用户设备重新编号，回到步骤3进行下一周期；若达到终止条件，则结束整个用户设备发现过程。
2.根据权利要求1所述的D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，其特征在于：所述步骤1中基站根据地理位置将用户设备分组，并为每个用户设备编号的方法：基站首先将每个小区内的每个用户设备进行编号，编号包括每个用户设备的小区号和小区内编号，然后基站根据地理位置将用户设备分组，并为每个用户设备标识其分组号。
3.根据权利要求2所述的D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，其特征在于：所述步骤4中采用资源跳变方案为每个用户设备重新分配资源的方法：在每个小区内所有用户设备都发送过发现信号后，基站根据资源块跳变方案，为在之前最后一个用户设备发送周期内发送过信号的用户设备从新分配发现资源。
4.根据权利要求3所述的D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，其特征在于：所述步骤5中的终止条件为：
终止条件一、设定最长发现周期个数门限值，当发现周期大于设定的门限值时结束发现过程；
终止条件二、根据用户设备检测到的其它用户设备数目，若检测到的用户设备数目趋于稳定，则结束发现过程；若检测到的用户设备数目仍一直增加，则不会停止用户设备发现过程。
5.根据权利要求4所述的D2D通信中基于用户设备分组的用户设备发现方法，其特征在于：所述步骤5中基站将用户设备重新编号的方法：只改变小区内用户设备号，组号和小区号不变；若小区内有n个用户设备，则将1到n的整数随机排列，原来编号为1的用户设备的新编号为该随机排列的第一个数，编号为2的用户设备的新编号为该随机排列的第二个数，以此类推。
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