CN110839228B - 基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法、终端及*** - Google Patents

基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法、终端及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于信令监听的NB‑IoT的D2D通信方法、终端及***，在NB‑IoT网络中通过对发起终端所在小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；利用空闲时频域资源，确定目标信道；通过目标信道将D2D通信的关联信息发送至接收终端，并通过目标信道接收所述接收终端针对D2D通信的回复信息，使得发起终端与接收终端通过目标信道建立D2D通信；关联信息包括D2D通信请求和数据业务。实现了NB‑IoT终端之间的D2D通信不需要依靠基站进行数据转发，而是通过D2D模式进行直接通信，且通信时只占用一次信道资源，从而有效缓解小区接入终端数量的压力，提高D2D终端通信质量。

Description

基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法、终端及***
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法、终端及***。
背景技术
NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)是一种正在向5G自然演进的技术，具有覆盖广、连接多、低速率、低成本、低功耗、架构优等特点，目前广泛应用于智慧城市、工业物联网、农业与环境、可穿戴设备等领域，同时有着极大的发展空间。
D2D(Device-to-Device，设备到设备)通信技术已被列为第五代移动通信重要的无线关键技术之一。D2D通信技术被应用于蜂窝网络、车联网、AdHoc网络等多种应用场景，以此来提高小区用户吞吐量，扩大网络覆盖范围。
随着NB-IoT被集成到LTE标准且大规模应用，现有D2D通信方式中，各D2D终端都必须注册到基站，由基站协调D2D终端发现和同步、控制通信干扰等。当网络负载较重时，会增加基站负载，使得接入小区的终端数量有限，降低D2D终端通信质量。
发明内容
针对于上述问题，本发明提供一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法、终端及***，实现了缓解小区接入终端数量的压力，提高D2D终端通信质量。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法，应用于NB-IoT的D2D通信***的发起终端，所述***还包括接收终端，该方法包括：
通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；
利用所述空闲时频域资源，确定目标信道；
通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至所述接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务。
可选地，所述通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源，包括：
对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，获得***信息块的关联信息；
根据所述***信息块的关联信息，查找得到搜索空间，所述搜索空间包括公共搜索空间和用户专有搜索空间；
对所述搜索空间进行解码处理，得到基站资源分配信息；
在所述基站资源分配信息中获取所述小区的信道占用情况信息；
基于所述信道占用情况信息，获得针对D2D通信过程的空闲时频域资源。
可选地，所述利用所述空闲时频域资源，确定目标信道，包括：
根据所述空闲时频域资源，获取锚定载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将下行信道中的空闲时频域资源确定为第一信道；所述第一信道用于所述发起终端将D2D通信请求发送至所述接收终端；
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的上行信道占用情况信息；
依据所述上行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中上行信道的空闲时频域资源确定为第二信道，并将除第二信道外的上行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第三信道；所述第二信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对D2D通信请求的第一回复信息，所述第三信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对接收到数据业务的第二回复信息。
可选地，该方法还包括
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中下行信道的空闲时频域资源确定为第四信道，并将除所述第四信道外的下行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第五信道；
其中，所述第四信道用于所述发起终端向所述接收终端发送业务数据；所述第五信道用于所述发起终端向所述接收终端发送通信频段切换指令。
可选地，该方法还包括：
若各非锚定载波中的下行信道或上行信道的空闲时频域资源已被占用，基于位于锚定载波中的上下行信道占用情况信息，以及D2D请求通信过程中占用的时频域资源的情况信息，确定位于锚定载波中的备选信道，所述备选信道表征D2D业务通信过程中所需的上下行空闲时频域资源。
可选地，该方法还包括：
当通过第一信道将D2D通信请求发送至所述接收终端时，如果在预设时间段内未接收到所述接收终端针对所述D2D通信请求的第一回复消息，则将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，重新发送所述D2D通信请求；
切换到D2D业务频段上接收所述接收终端的第一回复消息；
若在预设重新发送请求的次数内均未接收到所述接收终端的第一回复消息或者在重新发送过程中空闲时频域资源不足够重传D2D请求信息，生成上报指令，并将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，所述上报指令表征与所述接收终端的D2D通信失败。
可选地，该方法还包括：
响应于接收到所述接收终端发送的所述第二回复消息，在D2D业务通信载波的下行信道中的时频域位置上向所述接收终端发送通信频段切换指令，并将自身载波频段切换到锚定载波端。
可选地，该方法还包括：
若在预设重新发送业务数据的次数内均未接收到所述接收终端的第二回复消息或者在重新发送过程中空闲时频域资源不足够重传业务数据，生成上报指令，并将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，所述上报指令表征与所述接收终端的D2D通信失败。
一种发送终端，包括：
监听单元，用于通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；
确定单元，用于利用所述空闲时频域资源，确定目标信道；
发送单元，用于通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至所述接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务。
一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信***，包括发起终端和接收终端，其中，
所述发起终端，用于执行如上任意一项所述的基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法；
所述接收终端，用于接收发起终端发送的D2D通信的关联信息，并根据所述关联信息生成回复消息，将所述回复消息发送至所述发起终端。
相较于现有技术，本发明提供了一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法、终端及***，通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；利用所述空闲时频域资源，确定目标信道；通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至所述接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务。实现了NB-IoT终端之间的D2D通信不需要依靠基站进行数据转发，而是通过D2D模式进行直接通信，且通信时只占用一次信道资源，从而有效缓解小区接入终端数量的压力，提高D2D终端通信质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种NB-IoT-D2D终端之间的D2D通信场景的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种NB-IoT-D2D终端之间D2D通信区域图；
图4为本发明实施例提供的一种针对NB-IoT的D2D通信的时频域资源图；
图5为本发明实施例提供的一种针对NB-IoT的发起终端与接收终端在请求D2D通信时的相互通信流程图；
图6为本发明实施例提供的一种针对NB-IoT的发起终端与接收终端在D2D业务传输时的相互通信流程图；
图7为本发明实施例提供的一种NB-IoT的D2D通信***的发起终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
为了便于对本发明提供的实施例进行理解，现将本发明用到的术语信息进行解释。
NB-IoT：Narrow Band Internet of Things，窄带物联网。
D2D：Device-to-Device，设备到设备。
SIM：Subscriber Identification Module，用户识别模块。是NB-IoT专用SIM卡。
NPBCH：Narrow-band Physical Broadcast Channel，窄带物理广播信道。
NPDSCH：Narrow-band Physical Downlink Shared Channel，窄带物理下行共享信道。
NPUSCH：Narrow-band Physical Uplink Shared Channel，窄带物理上行共享信道。
NPDCCH：Narrow-band Physical Downlink Control Channel，窄带物理下行控制信道。
RAR：Random Access Response，随机接入回复。
CSS：Common Search Space，公共搜索空间。分为用于寻呼接收的Type1-NPDCCH公共搜索空间(T1CSS)和与RAR消息、Msg3、Msg4有关的Type2-NPDCCH公共搜索空间(T2CSS)。
USS：UE-specific Search Space，用户专有搜索空间。用于连接态UE接收NPDCCH。
SIB-NB：System Information Block-Narrow Band，***信息块-窄带。其中携带两种CSS的配置参数。
DCI：Downlink Control Information，下行控制信息。功能主要是调度各信道使用的时频域位置和调制编码方式等。NB-IoT支持的DCI有三种格式：与上行NPUSCH调度相关的Format N0；与下行NPDSCH调度相关以及与PDCCH order触发的随机接入相关的FormatN1；与寻呼的NPDSCH调度相关以及与***消息更新直接指示相关的Format N2。
IDLE：在NB-IoT中，NB-IoT终端处于空闲时的状态。在此状态下，NB-IoT终端可监听NPDCCH和NPBCH、获取***消息等。
IDLE DRX：Idle Discontinuous Reception，空闲态非连续接收。是NB-IoT终端处于IDLE时的一种状态，可进行非连续监听NPDCCH和NPBCH。
NB-IoT-D2D终端：在NB-IoT中，注册成功且可进行D2D通信的NB-IoT终端。
蜂窝通信模式：NB-IoT-D2D终端与基站通信的一种通信模式。
D2D通信模式：NB-IoT-D2D终端之间直接通信的一种通信模式。
IDLE监听态：当各NB-IoT-D2D终端处于蜂窝通信模式或D2D通信模式时，此状态指各终端可接收和发送消息的状态。
发起终端：当NB-IoT终端需上传数据时，请求D2D通信的NB-IoT-D2D终端。
接收终端：接受发起终端的D2D通信请求，可与发起终端进行D2D通信的NB-IoT-D2D终端。
Q-ACK：接收终端收到发起终端的D2D通信请求后回复的确认消息。
D-ACK：接收终端收到发起终端上传的数据业务后回复的确认消息。
D2D请求通信过程：发起终端向接收终端请求D2D通信的通信过程。
D2D业务通信过程：包含接收终端向发起终端回复Q-ACK的过程、发起终端向接收终端传输数据业务的过程、接收终端向发起终端回复D-ACK的过程以及发起终端向接收终端发送频段切换指令的通信过程。
锚定载波：在NB-IoT多载波小区中，一个可承载所有上下行传输业务的载波，各NB-IoT终端在IDLE时驻留在此载波。此载波用于承载D2D请求通信过程。
非锚定载波：在NB-IoT多载波小区中，不承载NPSS/NSSS/NPBCH/SIB-NB的载波。
D2D业务通信载波：通过分析NB-IoT-D2D终端所在小区的信道空闲时频域资源，优先从各非锚定载波中选择用于承载D2D业务通信过程的一个最优非锚定载波。若各非锚定载波中的空闲时频域资源都已被占用，则选择锚定载波作为D2D业务通信载波。
D2D业务频段：在D2D业务通信过程中，D2D业务通信载波的频段。
在融合NB-IoT和D2D的无线通信模式中，规定NB-IoT-D2D终端可同时支持蜂窝通信和D2D通信两种模式。NB-IoT-D2D终端根据通信需求，可通过基站实现传统的蜂窝通信，也可在D2D通信模式下，与其它NB-IoT-D2D终端直接进行通信。具体如下：NB-IoT-D2D终端进行蜂窝通信时，其处理流程与传统的NB-IoT通信流程一致。当NB-IoT-D2D终端需要进行D2D通信时，首先切换到IDLE监听态，通过监听基站信令中SIB信息、NPDCCH的方式获取当前小区的信道占用情况信息。基于该信息，选择可用于D2D通信的空闲频谱资源，以蜂窝网络的锚定载波为请求通信载体，以原有信道为信息载体，向接收终端发起D2D通信请求，准备完成业务分组的传输。此时，如果D2D业务为单播业务，则接收终端数量为1；如果D2D业务为组播或广播业务，则接收终端数量大于1。
本发明中NB-IoT-D2D终端可通过D2D模式直接进行通信，而不需要依靠基站进行数据转发。NB-IoT-D2D终端之间进行通信时，只占用一次信道资源，可有效缓解小区接入终端数量的压力。同时NB-IoT-D2D终端以监听基站信令的方式利用蜂窝网络的空闲频谱资源进行D2D通信，可有效避免D2D通信对蜂窝通信模式的影响，降低信道冲突，提高频谱利用率。此外，通过节点之间的D2D通信可以有效扩展基站的覆盖面积。
本发明提供的一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法，应用于NB-IoT的D2D通信***的发起终端，所述D2D通信***还包括接收终端，参见图1，该方法包括：
S101、通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源。
在获得D2D通信过程中所需的空闲时频域资源的过程具体包括：
对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，获得***信息块的关联信息；
根据所述***信息块的关联信息，查找得到搜索空间，所述搜索空间包括公共搜索空间和用户专有搜索空间；
对所述搜索空间进行解码处理，得到基站资源分配信息；
在所述基站资源分配信息中获取所述小区的信道占用情况信息；
基于所述信道占用情况信息，获得针对D2D通信过程的空闲时频域资源。
S102、利用所述空闲时频域资源，确定目标信道。
该过程包括：
根据所述空闲时频域资源，获取锚定载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将下行信道中的空闲时频域资源确定为第一信道；所述第一信道用于所述发起终端将D2D通信请求发送至所述接收终端；
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的上行信道占用情况信息；
依据所述上行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中上行信道的空闲时频域资源确定为第二信道，并将除第二信道外的上行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第三信道；所述第二信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对D2D通信请求的第一回复信息，所述第三信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对接收到数据业务的第二回复信息。
对应的，在对空闲时频域资源进行分析时，还包括：
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中下行信道的空闲时频域资源确定为第四信道，并将除第四信道外的下行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第五信道；所述第四信道用于所述发起终端向所述接收终端发送业务数据；所述第五信道用于所述发起终端向所述接收终端发送通信频段切换指令。
S103、通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至所述接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务。
下面对上述实施例进行具体说明。
在NB-IoT网络中，发起终端监听所在小区的锚定载波，并从NPBCH和NPDSCH中获取SIB信息，根据SIB信息找到所有CSS和USS，接着从所有搜索空间中解码出由NPDCCH承载的所有DCI格式下的基站资源分配信息。然后首先分析在USS和CSS解码得到的Format N1和N2的下行信道占用情况，选择位于锚定载波中的下行信道的空闲时频域资源，用于在D2D请求通信过程中发起终端向接收终端请求D2D通信；选择位于D2D业务通信载波中的下行信道的空闲时频域资源，用于在D2D业务通信过程中发起终端向接收终端传输数据业务和发送通信频段切换指令。接着分析在USS和T2CSS解码得到的Format N0的上行信道占用情况，选择位于D2D业务通信载波中的上行信道的空闲时频域资源，用于接收终端向发起终端回复可进行D2D通信的Q-ACK以及接收终端向发起终端回复已收到数据业务的D-ACK。若各非锚定载波中的下行信道或上行信道的空闲时频域资源都已被占用，则可以考虑选择位于锚定载波中的上下行信道的空闲时频域资源用于D2D通信。
发起终端完成分析用于D2D通信的空闲时频域资源后，在锚定载波中的下行信道的时频域位置上携带自身位置、两终端ID号、D2D业务通信载波的信息、D2D通信中各步骤所占用的空闲时频域资源的大小和位置等信息向接收终端请求D2D通信，同时发起终端启动等待接收终端回复的定时器，并将自身载波频段切换到D2D业务频段，等待接收终端回复确认信息。
接收终端在锚定载波的下行信道中收到该发起终端的请求信息后，则从锚定载波频段切换到D2D业务频段上，然后在D2D业务通信载波的上行信道中的时频域位置上，回复该发起终端Q-ACK告知可进行D2D通信；同时接收终端启动等待发起终端传输数据业务的定时器，等待发起终端上传数据。
发起终端在D2D业务通信载波上收到接收终端回复的Q-ACK后，在D2D业务通信载波的下行信道中的时频域位置上，携带需要传输的数据发送给该接收终端，同时再次启动等待接收终端回复的定时器，等待接收终端回复D-ACK。如果第一次等待接收终端回复的定时器变为0，发起终端在D2D业务通信载波上仍未收到接收终端回复的Q-ACK，证明此次业务传输失败，则发起终端将自身频段切换到锚定载波频段，(频段切换的目的:此处是为出现的异常通信情况——‘在锚定载波上由于资源干扰或资源突然被占用等问题使接收终端不能收到发送终端的D2D请求消息，从而导致发起终端收不到Q-ACK。’做出的应对方法。此时发起终端需要回到锚定载波频段上重新发送D2D请求。此外，由于锚定载波业务较多，出现资源干扰或资源突然被占用的概率较大，所以此种异常情况出现概率较高。)重传D2D通信请求，然后切换到D2D业务频段上等待接收终端的回复消息。若发起终端重传N次，仍未在D2D业务通信载波上收到接收终端的Q-ACK，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。若发起终端在重传第K次(K≤N)时，所分析的空闲时频域资源不足够重传D2D通信请求，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。
接收终端收到发起终端所传数据后，在D2D业务通信载波的上行信道中的时频域位置上回复D-ACK告知完成D2D通信。同时，接收终端启动载波切换等待定时器，等待发起终端的通信频段切换指令。如果接收终端等待发起终端传输数据业务的定时器变为0，仍未收到发起终端发送的数据业务，证明此次业务传输失败，则接收终端在D2D业务通信载波中重传Q-ACK，等待发起终端的数据业务传输。若接收终端重传M次，仍未收到发起终端发送的数据业务，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。若接收终端在重传第L次(L≤M)时，所分析的空闲时频域资源不足够重传Q-ACK，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。
发起终端收到接收终端回复的D-ACK后，发起终端在D2D业务频段的下行信道中的时频域位置上向接收终端发送通信频段切换指令，并将自身载波频段切换到锚定载波频段。如果第二次等待接收终端回复的定时器变为0，发起终端仍未收到接收终端发送的D-ACK，证明此次业务传输失败，则发起终端在D2D业务频段中重传D2D数据业务，等待接收终端的D-ACK。若发起终端重传X次，仍未收到D-ACK，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。若发起终端在重传第Z次(Z≤X)时，所分析的空闲时频域资源不足够重传D2D数据业务，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。
接收终端收到通信频段切换指令，将自身频段切换到锚定载波频段，结束本次D2D通信。如果载波切换等待定时器变为0，接收终端仍未收到通信频段切换指令，则自动切换到锚定载波频段，结束D2D通信。
在基于NB-IoT的D2D通信***中，本发明不依靠基站进行协调D2D通信，而是采用以信令监听为基础的直接D2D通信的模式，是旨在缓解小区接入终端数量的压力、提高频谱利用率和网络容量。
在基于NB-IoT的D2D通信***中，目前主要研究两个有SIM卡且注册成功的NB-IoT-D2D终端之间的D2D通信模式，通信场景如图2所示。
场景1：在同一基站覆盖范围内的NB-IoT-D2D终端之间的通信。
场景2：无蜂窝网络覆盖的NB-IoT-D2D终端之间的通信。
场景3：在不同基站覆盖范围内的NB-IoT-D2D终端之间的通信。
NB-IoT-D2D终端之间进行D2D通信过程具体流程如下：
S201、发起终端分析D2D通信过程中所需的空闲频谱资源，携带相应信息向接收终端请求D2D通信：
发起终端首先监听所在NB-IoT小区的锚定载波，并从NPBCH和NPDSCH中获取SIB信息，根据SIB信息找到所有CSS和USS，接着从所有搜索空间中解码出由NPDCCH承载的所有DCI格式下的基站资源分配信息，进而从已分析的基站资源分配信息中获取当前小区的信道占用情况信息，基于此信息，选择用于D2D通信的空闲时频域资源：
S2011、D2D请求通信过程所需资源：
NB-IoT终端处于IDLE态时驻留于锚定载波上，则发起终端与接收终端的D2D请求通信过程需要在锚定载波中进行。
发起终端分析在USS和CSS解码得到的Format N1和N2的锚定载波的下行信道占用情况，选择下行信道中的空闲时频域资源用于在D2D请求通信过程中发起终端向接收终端请求D2D通信。
S2012、D2D业务通信过程所需资源：
在NB-IoT机制中，各NB-IoT终端的初始同步都位于锚定载波中，此载波业务较多，所以为了降低锚定载波的压力，优先选择位于非锚定载波上的空闲资源用于D2D业务通信过程。
发起终端分析在USS和T2CSS解码得到的Format N0下的D2D业务通信载波的上行信道占用情况，首先选择此D2D业务通信载波中上行信道的空闲时频域资源用于D2D业务通信过程中接收终端向发起终端回复可进行D2D通信的Q-ACK；然后选择上行信道中剩余的空闲时频域资源用于接收终端向发起终端回复已收到数据业务的D-ACK。
发起终端分析在USS和CSS解码得到的Format N1和N2下的D2D业务载波的下行信道占用情况，首先选择此D2D业务通信载波中下行信道的空闲时频域资源用于在D2D业务通信过程中发起终端向接收终端传输数据业务，然后选择下行信道中剩余的空闲时频域资源用于发起终端向接收终端发送通信频段切换指令。
对于上述过程中NB-IoT-D2D终端之间的D2D通信区域图如图3所示，时频域资源图如图4所示。
若各非锚定载波中的下行信道或上行信道的空闲时频域资源都已被占用，则基于位于锚定载波中的上下行信道占用情况的信息，以及D2D请求通信过程占用的时频域资源的情况，分析并选择锚定载波中的上下行空闲时频域资源用于D2D业务通信过程。
发起终端完成分析用于D2D通信的空闲时频域资源后，在锚定载波中的下行信道的时频域位置上携带自身位置、两终端ID号、D2D业务通信载波的信息、D2D通信中各步骤所占用的空闲时频域资源的大小和位置等信息向接收终端请求D2D通信，同时发起终端启动等待接收终端回复的定时器，并将自身载波频段切换到D2D业务频段，等待接收终端回复Q-ACK。
S202、接收终端接收发起终端的请求信息，告知发起终端可确认D2D通信：
当接收终端处于蜂窝模式下IDLE监听态时，需首先接收发起终端的请求D2D通信的消息，完成基站规定的DRX状态后，再进入D2D通信模式与发起终端通信；
当接收终端处于D2D通信模式下IDLE监听态且无其余任务时，接收发起终端的请求信息，与发起终端直接通信。
接收终端在锚定载波的下行信道中收到该发起终端的请求信息后，则从锚定载波频段转换到D2D业务频段上，然后在D2D业务通信载波的上行信道中的时频域位置上，回复该发起终端Q-ACK，告知可进行D2D通信；同时接收终端启动等待发起终端传输数据业务的定时器，等待发起终端上传数据。此时对于发起终端与接收终端相互通信的流程图如图5所示。
S203、发起终端收到接收终端确认D2D通信的消息后，上传给接收终端数据业务：
发起终端在D2D业务通信载波的下行信道中的时频域位置上，携带需要传输的数据发送给该接收终端，同时再次启动等待接收终端回复的定时器，等待接收终端回复D-ACK。
如果第一次等待接收终端回复的定时器变为0，发起终端在D2D业务通信载波上仍未收到接收终端回复Q-ACK的消息，证明此次业务传输失败，则发起终端将自身频段切换到锚定载波频段，重传D2D通信请求，然后切换到D2D业务频段上等待接收终端的回复消息。若发起终端重传N次，仍未在D2D业务通信载波上收到接收终端回复Q-ACK的消息，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。若发起终端在重传第K次(K≤N)时，所分析的空闲时频域资源不足够重传D2D通信请求，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。
S204、接收终端收到发起终端所传数据后，回复给发起终端D-ACK：
接收终端在D2D业务通信载波的上行信道中的时频域位置上回复给发起终端D-ACK告知完成D2D通信。同时，接收终端启动载波切换等待定时器，等待发起终端的通信频段切换指令。此时对于发起终端与接收终端相互通信的流程图如图6所示。
如果接收终端等待发起终端传输数据业务的定时器变为0，仍未收到发起终端发送的数据业务，证明此次业务传输失败，则接收终端在D2D业务通信载波中重传Q-ACK，等待发起终端的数据业务传输。若接收终端重传M次，仍在D2D业务通信载波中未收到发起终端发送的数据业务，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。若接收终端在重传第L次(L≤M)时，所分析的空闲时频域资源不足够重传Q-ACK，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。
S205、发起终端向接收终端发送频段切换指令：
发起终端收到接收终端回复的D-ACK后，发起终端在D2D业务通信载波的下行信道中的时频域位置上向接收终端发送通信频段切换指令，并将自身载波频段切换到锚定载波频段。
如果第二次等待接收终端回复的定时器变为0，发起终端仍未收到接收终端发送的D-ACK，证明此次业务传输失败，则发起终端在D2D业务通信载波中重传D2D数据业务，等待接收终端的D-ACK。若发起终端重传X次，仍未收到D-ACK，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。若发起终端在重传第Z次(Z≤X)时，所分析的空闲时频域资源不足够重传D2D数据业务，则放弃D2D通信，并上报此次D2D通信失败，并将自身载波切换到锚定载波频段。
S206、接收终端切换频段：
接收终端收到通信频段切换指令，将自身频段切换到锚定载波频段，结束本次D2D通信。
如果载波切换等待定时器变为0，接收终端仍未收到通信频段切换指令，则自动切换到锚定载波频段，结束D2D通信。
本发明中各NB-IoT-D2D终端之间的通信不需要依靠基站进行数据转发，而是通过D2D模式直接进行通信，且通信时只占用一次信道资源，从而有效缓解小区接入终端数量的压力、提高网络容量。NB-IoT-D2D终端以监听基站信令的方式利用蜂窝网络的空闲频谱资源进行D2D通信，可有效避免D2D通信对蜂窝通信模式的影响，降低信道冲突，提高频谱利用率。NB-IoT-D2D终端通过D2D模式直接进行节点之间的D2D通信，可有效扩展基站的覆盖面积。因NB-IoT-D2D终端之间的通信不产生流量费，本方法只需花费一定数量的NB-IoT-D2D终端与基站通信的费用，从而节省了大量因D2D通信产生的流量开销，提高用户服务体验。
另一方面，在本发明实施例中还提供了一种发起终端，该发起终端为NB-IoT的D2D通信***中的发起通信的终端，参见图7，该发起终端包括：
监听单元10，用于通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；
确定单元20，用于利用所述空闲时频域资源，确定目标信道；
发送单元30，用于通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至所述接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务。
在上述实施例的基础上，所述监听单元包括：
空间查找子空间，用于根据所述***信息块的关联信息，查找得到搜索空间，所述搜索空间包括公共搜索空间和用户专有搜索空间；
解码子单元，用于对所述搜索空间进行解码处理，得到基站资源分配信息；
第一获取子单元，用于在所述基站资源分配信息中获取所述小区的信道占用情况信息；
第二获取子单元，用于基于所述信道占用情况信息，获得针对D2D通信过程的空闲时频域资源。
在上述实施例的基础上，所述确定单元包括：
第三获取子单元，用于根据所述空闲时频域资源，获取锚定载波的下行信道占用情况信息；
第一确定子单元，用于依据所述下行信道占用情况信息，将下行信道中的空闲时频域资源确定为第一信道；所述第一信道用于所述发起终端将D2D通信请求和业务数据发送至所述接收终端；
第四获取子单元，用于根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的上行信道占用情况信息；
第二确定子单元，用于依据所述上行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中上行信道的空闲时频域资源确定为第二信道，并将除第二信道外的上行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第三信道；所述第二信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对D2D通信请求的第一回复信息，所述第三信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对接收到数据业务的第二回复信息。
在上述实施例的基础上，该发送终端还包括
第五获取子单元，根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的下行信道占用情况信息；
第三确定子单元，依据所述下行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中下行信道的空闲时频域资源确定为第四信道，并将除第四信道外的下行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第五信道；所述第四信道用于所述发起终端向所述接收终端发送业务数据；所述第五信道用于所述发起终端向所述接收终端发送通信频段切换指令。
在上述实施例的基础上，该发送终端还包括：
第四确定子单元，用于若各非锚定载波中的下行信道或上行信道的空闲时频域资源已被占用，基于位于锚定载波中的上下行信道占用情况信息，以及D2D请求通信过程中占用的时频域资源的情况信息，确定位于锚定载波中的备选信道，所述备选信道表征D2D业务通信过程中所需的上下行空闲时频域资源。
在上述实施例的基础上，该发送终端还包括：
第一判断子单元，用于当通过第一信道将D2D通信请求发送至所述接收终端时，如果在预设时间段内未接收到所述接收终端针对所述D2D通信请求的第一回复消息，则将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，重新发送所述D2D通信请求；
第一切换子单元，用于切换到D2D业务频段上接收所述接收终端的第一回复消息；
第一指令生成单元，用于若在预设重新发送请求的次数内均未接收到所述接收终端的第一回复消息或者在重新发送过程中空闲时频域资源不足够重传D2D请求信息，生成上报指令，并将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，所述上报指令表征与所述接收终端的D2D通信失败。
在上述实施例的基础上，该发送终端还包括：
发送子单元，用于响应于接收到所述接收终端发送的所述第二回复消息，在D2D业务通信载波的下行信道中的时频域位置上向所述接收终端发送通信频段切换指令，并将自身载波频段切换到锚定载波端。
在上述实施例的基础上，该发送终端还包括：
第二指令生成单元，用于若在预设重新发送业务数据的次数内均未接收到所述接收终端的第二回复消息或者在重新发送过程中空闲时频域资源不足够重传业务数据，生成上报指令，并将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，所述上报指令表征与所述接收终端的D2D通信失败。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法，其特征在于，应用于NB-IoT的D2D通信***的发起终端，所述***还包括接收终端，该方法包括：
通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；
利用所述空闲时频域资源，确定目标信道；
通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至所述接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务；
其中，所述利用所述空闲时频域资源，确定目标信道：
根据所述空闲时频域资源，获取锚定载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将下行信道中的空闲时频域资源确定为第一信道；所述第一信道用于所述发起终端将D2D通信请求发送至所述接收终端；
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的上行信道占用情况信息；
依据所述上行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中上行信道的空闲时频域资源确定为第二信道，并将除第二信道外的上行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第三信道；所述第二信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对D2D通信请求的第一回复信息，所述第三信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对接收到数据业务的第二回复信息；
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中下行信道的空闲时频域资源确定为第四信道，并将除所述第四信道外的下行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第五信道；其中，所述第四信道用于所述发起终端向所述接收终端发送业务数据；所述第五信道用于所述发起终端向所述接收终端发送通信频段切换指令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源，包括：
对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，获得***信息块的关联信息；
根据所述***信息块的关联信息，查找得到搜索空间，所述搜索空间包括公共搜索空间和用户专有搜索空间；
对所述搜索空间进行解码处理，得到基站资源分配信息；
在所述基站资源分配信息中获取所述小区的信道占用情况信息；
基于所述信道占用情况信息，获得针对D2D通信过程的空闲时频域资源。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
若各非锚定载波中的下行信道或上行信道的空闲时频域资源已被占用，基于位于锚定载波中的上下行信道占用情况信息，以及D2D请求通信过程中占用的时频域资源的情况信息，确定位于锚定载波中的备选信道，所述备选信道表征D2D业务通信过程中所需的上下行空闲时频域资源。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
当通过第一信道将D2D通信请求发送至所述接收终端时，如果在预设时间段内未接收到所述接收终端针对所述D2D通信请求的第一回复消息，则将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，重新发送所述D2D通信请求；
切换到D2D业务频段上接收所述接收终端的第一回复消息；
若在预设重新发送请求的次数内均未接收到所述接收终端的第一回复消息或者在重新发送过程中空闲时频域资源不足够重传D2D请求信息，生成上报指令，并将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，所述上报指令表征与所述接收终端的D2D通信失败。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
响应于接收到所述接收终端发送的第二回复消息，在D2D业务通信载波的下行信道中的时频域位置上，向所述接收终端发送通信频段切换指令，并将自身载波频段切换到锚定载波端。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
若在预设重新发送业务数据的次数内均未接收到所述接收终端的第二回复消息或者在重新发送过程中空闲时频域资源不足够重传业务数据，生成上报指令，并将所述发起终端的自身频段切换至锚定载波频段，所述上报指令表征与所述接收终端的D2D通信失败。
7.一种发起终端，其特征在于，包括：
监听单元，用于通过对所述发起终端所在NB-IoT小区的锚定载波进行监听，得到D2D通信过程中所需的空闲时频域资源；
确定单元，用于利用所述空闲时频域资源，确定目标信道；
发送单元，用于通过所述目标信道将D2D通信的关联信息发送至接收终端，并通过所述目标信道接收所述接收终端针对所述D2D通信的回复信息，使得所述发起终端与所述接收终端通过所述目标信道建立D2D通信；所述关联信息包括D2D通信请求和数据业务；
其中，所述确定单元具体用于：
根据所述空闲时频域资源，获取锚定载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将下行信道中的空闲时频域资源确定为第一信道；所述第一信道用于所述发起终端将D2D通信请求发送至所述接收终端；
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的上行信道占用情况信息；
依据所述上行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中上行信道的空闲时频域资源确定为第二信道，并将除第二信道外的上行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第三信道；所述第二信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对D2D通信请求的第一回复信息，所述第三信道用于所述接收终端向所述发起终端回复针对接收到数据业务的第二回复信息；
根据所述空闲时频域资源，获取D2D业务通信载波的下行信道占用情况信息；
依据所述下行信道占用情况信息，将D2D业务通信载波中下行信道的空闲时频域资源确定为第四信道，并将除所述第四信道外的下行信道中剩余的空闲时频域资源确定为第五信道；其中，所述第四信道用于所述发起终端向所述接收终端发送业务数据；所述第五信道用于所述发起终端向所述接收终端发送通信频段切换指令。
8.一种基于信令监听的NB-IoT的D2D通信***，其特征在于，包括发起终端和接收终端，其中，
所述发起终端，用于执行如权利要求1-6中任意一项所述的基于信令监听的NB-IoT的D2D通信方法；
所述接收终端，用于接收发起终端发送的D2D通信的关联信息，并根据所述关联信息生成回复消息，将所述回复消息发送至所述发起终端。
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