MX2014011698A - Esquema multiacceso y estructura de señal para las comunicaciones de d2d. - Google Patents

Abstract

Se describe una estructura de señales para el uso en las comunicaciones D2D. En una modalidad, un preámbulo para el control automático de aumento en el extremo receptor se incluye en la señal transmitida. También se describen las técnicas para la programación de las transmisiones D2D usando el multiacceso por detección de portadora (CSMA, por sus siglas en inglés) y un esquema de control de potencia para la gestión de interferencias.

Description

ESQUEMA MULTIACCESO Y ESTRUCTURA DE SEÑAL PARA LAS COMUNICACIONES D2D Referencia Cruzada a las Solicitudes Relacionadas Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad al Número de Serie de Solicitud de Patente Americana 13/729, 164, presentado el 28 de diciembre de 2012, que reclama el beneficio de prioridad al Número de Serie de Solicitud de Patente Americana Provisional 61 /624.185, presentado el 13 de abril de 2012, que se incorporan en el presente documento por referencia en su totalidad.

Antecedentes de la Invención Las comunicaciones dispositivo a dispositivo (D2D, por sus siglas en ingles) son uno de los medios para mejorar el rendimiento de la red LTE (evolución a largo plazo) y de otras redes celulares. En las comunicaciones D2D, las terminales (denominadas como equipos de usuario o UE en la LTE) se comunican entre sí directamente en lugar de conectarse a través de la estación base (denominada como un nodo B evolucionado o eNB en la LTE). La comunicación D2D entre dos o más dispositivos D2D es comúnmente muy local, debido a la corta distancia entre los dispositivos D2D y a que usa muy bajas potencia de transmisión . Las comunicaciones D2D también son una manera muy eficaz para aumentar la reutilización espacial en los sistemas celulares para un mayor rendimiento.

Un método para las comunicaciones D2D como una base para una infraestructura de red LTE es una solución fuera de banda, en la cual el tráfico D2D se descargado a una banda sin licencia (por ejemplo, Wi-Fi tal como definen los estándares I EEE 802.1 1 ) en la capa de aplicación . Otro método es una solución en banda, en la cual las transmisiones D2D se llevarán a cabo en la misma banda con licencia que usa la red LTE. La presente divulgación aborda los aspectos del método en banda para las comunicaciones D2D. En particular, el enfoque se encuentra en una estructura de señal para soportar las comunicaciones D2D en banda, la programación de las transmisiones D2D y el control de potencia para la gestión de interferencias.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 muestra los dispositivos EU ejemplares para las comunicaciones D2D y un eNB.

La figura 2 ilustra una estructura de señales para las comunicaciones D2D en una modalidad .

La figura 3 muestra la operación de un AGC en un receptor D2D en una modalidad.

La figura 4 muestra un algoritmo ejemplar que ejecuta el receptor de D2D para acceder al canal mediante el CSMA.

La figura 5 ilustra un ejemplo de las designaciones de numeración usadas para los segmentos D2D distribuidos en tiempo y frecuencia.

La figura 6 es un diagrama que ilustra un problema con el CSMA cuando las potencias de transmisión varían entre los dispositivos D2D.

La figura 7 muestra la operación de un banco de correlador automático para la detección de la potencia de transmisión a partir del preámbulo.

Descripción Detallada de la Invención La siguiente descripción y los dibujos ilustran de manera suficiente las modalidades específicas para permitir que aquellos expertos en la teenica las pongan en práctica . Otras modalidades pueden incorporar los cambios lógicos, estructurales, eléctricos, metodológicos y otros cambios. Las porciones y las características de algunas modalidades pueden incluirse en , o sustituirse con otras modalidades. Las modalidades establecidas en las reivindicaciones abarcan todos equivalentes disponibles de esas reivindicaciones.

La figura 1 muestra un ejemplo de un UE 10 y un EU 20, cada uno de ellos incorpora un procesador 21 conectado con un circuito transceptor de radiofrecuencia (RF, por sus siglas en inglés) 22 que está conectado con una o más antenas 23. Una estación base o eN B 40 se muestra con un procesador 41 conectado con un circuito transceptor RF 42 que está conectado con una pluralidad de antenas 43. Los componentes ilustrados se proponen para representar cualquier tipo de configuración de hardware y software para proporcionar las interfaces aéreas para la comunicación tanto LTE como D2D y para realizar las funciones de procesamiento tal como se describe en el presente documento. En la modalidad que se muestra en la figura, ambos UE 10 y 20 se comunican con el eNB 40 a traves de las conexiones LTE y entre sí a través de D2D.

La capa física de LTE tiene fundamento en la multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM , por sus siglas en inglés) para el enlace descendente y una téenica relacionada, la multiplexación por división de frecuencias de portadora única (FDM-SC, por sus siglas en inglés), para el enlace ascendente En las OFDM/SC-FDM , cada uno de los símbolos de modulación compleja de acuerdo con un esquema de modulación como QAM (modulación de amplitud en cuadratura) está individualmente asignado a una subportadora particular de OFDM/SC-FDM transmitida en un símbolo de OFDM/SC-FDM , denominado como un elemento de recurso (RE, por sus siglas en inglés). Un RE es el menor recuso de tiempo-frecuencia en la LTE. La LTE también proporciona una operación MIMO (multientrada y multisalida) donde las múltiples capas de datos se transmiten y se reciben a través de varias antenas y donde cada uno de los símbolos de modulación compleja se asigna a una de las múltiples capas de transmisión y después se asigna a un puerto de antena particular. El puerto de antena, la posición de subportadora, y el índice símbolo de OFDM/SC-FDM entonces identifican de manera única cada uno de los RE dentro de una trama radioeléctrica. Las transmisiones LTE en el dominio de tiempo se organizan en tramas radioelectricas, cada una tiene una duración de 10 ms. Cada trama radioeléctrica consiste de 10 subtramas, y cada subtrama consiste en dos segmentos consecutivos de 0.5 ms. Cada segmento comprende seis símbolos OFDM indexados de acuerdo con un prefijo cíclico extendido y siete símbolos OFDM indexados de acuerdo con un prefijo cíclico normal. Un grupo de elementos de recursos que corresponden a doce subportadoras consecutivas dentro de un único segmento, se denomina como un bloque de recursos (RB, por sus siglas en inglés) o, con referencia a la capa física, un bloque de recursos físicos (PRB, por sus siglas en inglés). Cada par de PRB consiste en dos segmentos secuenciales en el tiempo.

En el caso de operación de la operación FDD (dúplex por división de frecuencias), donde se proporcionan las frecuencias portadoras separadas para la transmisión de enlace ascendente y de enlace descendente, la estructura de tramas anteriormente descrita es aplicable a tanto el enlace ascendente como al enlace descendente sin modificación . En la operación TDD (dúplex por división de tiempo), las subtramas se asignan para la transmisión ya sea de enlace ascendente o de enlace descendente con una subtrama especial que se presenta en la transmisión de enlace descendente a la transmisión de enlace ascendente (pero no en la transición de enlace ascendente a la transmisión de enlace descendente). El eNB gestiona la asignación de las subtramas de enlace ascendente y de enlace descendente en cada trama radioelectrica durante la operación TDD.

Estructura de señales D2D Con las comunicaciones D2D en banda, los UE que actúan como dispositivos D2D pueden comunicarse usando los recursos de tiempo y de frecuencia asignados para la conexión D2D por medio del eN B. La temporización y la sincronización se realizan entonces en una conexión LTE convencional donde cada dispositivo D2D sincroniza su reloj y el límite de símbolos/segmentos con el eNB en concepto de U E convencional. Puesto que las comunicaciones D2D son generalmente a una corta distancia, el tiempo de propagación del mismo eN B a los dispositivos D2D comunicadores debe ser aproximadamente el mismo. Más precisamente, la diferencia entre los dos tiempos (por ejemplo los límites de símbolos) del par D2D comunicador debe ser de aproximadamente 0.2-1 ps, que se encuentra dentro del prefijo cíclico de OFDM o de SC-FDM , eliminando la necesidad de otros mecanismos de sincronización. Aunque la temporización y la sincronización de frecuencia pueden alcanzarse tal y como en el sistema convencional, aún existen aspectos adicionales para las comunicaciones D2D. Puede haber diferentes eNB como el macro-eNB y el pico-eN B implementados en la zona de los dispositivos de D2D. Los eNB de los diferentes operadores pueden no sincronizarse entre sí o tienen la misma duración del símbolo OFDM. Por lo tanto, debe especificarse la referencia de tiempo y/o de frecuencia para los dispositivos D2D comunicadores. Por ejemplo, los dispositivos D2D comunicadores pueden asociarse al mismo eNB y ese eNB especifica un eNB, por ejemplo un macro- o un pico-eNB para la sincronización . Además de la temporización y la sincronización de frecuencia, es necesario que otros parámetros de capa física y de MAC como la frecuencia portadora, ancho de banda, longitud de prefijo cíclico, ID de grupo y recurso D2D de frecuencia y tiempo sean especificados por medio de un eNB o un coordinador D2D o propietario del grupo D2D. Usando los recursos de tiempo y frecuencia tal como se asignaron por medio del eNB, existen dos opciones de modulación para la modulación de datos D2D, la OFDM y la SC-FDM , que se emplean para el enlace descendente y el enlace ascendente en un dispositivo LTE convencional, respectivamente. Los dos esquemas comparten la mayoría de los componentes de hardware como los necesarios para realizar la FFT (transformada rápida de Fourier) y la I FFT (transformada rápida de Fourier inversa) . Aunque la SC-FDM padece menos una mayor PAPR (relación de potencia máxima a promedio) que la OFDM, aún puede ser deseable usar la OFDM para D2D. En primer lugar, puesto que las comunicaciones D2D son para el corto alcance y su potencia máxima debe ser mucho menor que aquella de la transmisión convencional de enlace ascendente. En segundo lugar, la SC-FDM padece la interferencia entre símbolos ( I S I , por sus siglas en ingles) mientras la OFDM no. En tercer lugar, la sobrecarga de entrenamiento de canal es menor para la OFDM que para la SC-FDM .

Para un receptor D2D que desmodula una señal recibida, se necesita una señal de entrenamiento de canal. Para reducir la complejidad de un U E que tambien está configurado para las operaciones D2D, los patrones existentes de la señal de referencia (RS, por sus siglas en inglés) usados en la LTE como U E-RS o DM-RS, también pueden emplearse para D2D. Sin embargo, las características de canal como el retraso multitrayecto y la variación de tiempo son muy diferentes para una conexión D2D en comparación con una conexión LTE común . Los dispositivos D2D están generalmente en interiores y experimentan menos movilidad y propagación de retraso que los U E convencionales. Por lo tanto, la densidad de RS para la conexión D2D puede hacerse más pequeña que aquella de una conexión celular convencional, y la reducción de la densidad de RS mejora el rendimiento. Puesto que el OFDMA o la SC-FDM podrían usarse para las comunicaciones D2D, los diseños de entrenamiento de canal poco diferentes podrían usarse para cada uno. Para la OFDM , la señal de entrenamiento de canal debe ser un conjunto de subportadoras de referencia, que puede ser un subconjunto de patrones existentes de RS. Por ejemplo, con respecto a un RB LTE convencional, solo las RS existentes del primer segmento de un par de PRB podrían usarse para el entrenamiento de canal con las RS en el segundo segmento usado para los datos. Además de tomar un subconjunto de las RS existentes, puede usarse un patrón diferente de RS. Por ejemplo, la subportadora RS puede solo ubicarse en el primer símbolo OFDM del par de PRB para la reducción de la latencia de estimación de canal y la sobrecarga de entrenamiento de canal. Para la SC-FDM , la señal de entrenamiento de canal debe ser uno o múltiples símbolos de referencia que ocupan únicamente la banda de frecuencia o la sub-banda del PRB durante la duración del símbolo. Nuevamente, menos RS pueden usarse para la conexión D2D que en un RB de enlace ascendente de LTE, por ejemplo, el segundo símbolo de RS en el RB puede sustituirse con un símbolo de datos.

En las comunicaciones convencionales de LTE, un UE solo se comunica con el eNB a traves de tanto el enlace descendente como el enlace ascendente. Esto permite que la temporización y el nivel de potencia se controlen a través de varias señales de canal de control entre el eNB y el U E de tal manera que la oscilación y la potencia controlen la retroalimentación. La situación es diferente en el caso de la D2D distribuida. Puesto que un dispositivo D2D puede recibir las señales desde diferentes dispositivos D2D, la potencia recibida variará comúnmente de dispositivo a dispositivo. Cuando un UE recibe una señal sobre una portadora de radiofrecuencia (RF, por sus siglas en inglés), la señal se convierte de manera reductiva a banda base, se amplifica y entonces se digitaliza con un convertidor de analógico a digital (ADC, por sus siglas en inglés) antes de demodularse. La digitalización exacta de la señal recibida, sin embargo, requiere que el aumento de la amplificación sea tal que la señal amplificada resultante se ubique dentro de un intervalo adecuado del ADC. Para configurar el AGC , puede colocarse un corto preámbulo al principio de la transmisión. Este corto preámbulo debe ubicarse en la misma banda o sub-banda de frecuencias como la posterior señal de datos. El preámbulo corto puede comprender múltiples periodos de la misma señal en el dominio de tiempo, donde la repetición de la misma señal permite la detección del preámbulo mediante la autocorrelación . La duración del preámbulo corto puede ser, por ejemplo, de entre 5 y 20 ps.

Debido al tamaño pequeño de la carga útil de los sensores, que puede ser la parte principal de los dispositivos D2D, 1 segmento x 1 RB puede definirse como la unidad básica de asignación de recursos, denominada en el presente documento como un segmento D2D o un paquete D2D. Para el tamaño grande de la carga útil, la unidad básica de asignación de recursos puede ser de 2 segmentos x 1 RB. Un ejemplo de una estructura de señales para un paquete D2D 200 que incorpora las características descritas anteriormente para la SC-FDM es tal como se muestra en la figura 2. Despues del preámbulo corto SP y una señal de referencia RS, están los símbolos SC-FDM para transportar la información o los datos de control, que son trasportados por medio de los elementos de recursos asignados a un canal físico de control D2D (PdCCH, por sus siglas en inglés) o un canal físico compartido D2D (PdSCH, por sus siglas en ingles), respectivamente. Un paquete D2D para la OFDM sería similar, excepto que las señales de referencia serían los elementos específicos de recursos distribuidos en el tiempo y la frecuencia. Los prefijos cíclicos de los símbolos OFDM o SC-FDM pueden hacerse más cortos que aquellos usados en la conexión celular LTE. La figura 3 ilustra la operación de un receptor D2D que utiliza el preámbulo corto del paquete D2D. Después de la recepción de la señal portadora de RF por medio del transceptor RF 301 , la señal resultante se convierte de manera reductiva a una banda base por el convertidor reductor 302, se amplifica por medio del amplificador 303, se muestrea y se digitaliza por medio del ADC 305 y entonces se demodula por medio del demodulador OFDM/SC-FDM 306 para extraer los símbolos transmitidos. Antes de la digitalización , el módulo de control de aumento automático 304 detecta el preámbulo corto al principio de un paquete D2D y con base en la potencia de la señal, ajusta el aumento del amplificador 303.

Control de programación distribuida Dentro del método en banda para las comunicaciones D2D, hay básicamente dos téenicas alternativas para programar las transmisiones. Uno se basa en la estación base, el eN B, para planificar y coordinar las transmisiones D2D usando los recursos asignados de tiempo y de frecuencia. La otra técnica se basa principalmente en los dispositivos D2D en sí que compiten por las transmisiones usando aquellos recursos asignados de tiempo y de frecuencia, así que gestionan cualquier interferencia. La segunda teenica es más adecuada para las redes de sensores, que suelen tener los paquetes de tamaño pequeño pero una grande sobrecarga de control . Para tales paquetes pequeños, la programación y el control de interferencia por medio del eN B pueden ser ineficaces debido a por lo menos dos razones. En primer lugar, habrá un gran número de dispositivos y conexiones D2D, y el eNB no puede estar completamente alerta del estado de interferencia entre cualquiera de las dos conexiones D2D. E incluso si el eNB puede solicitar a los dispositivos D2D que reporten las mediciones de interferencia, el sistema no puede ser capaz de proporcionar la gran sobrecarga de retroalimentación a partir de aquellos reportes o la gran sobrecarga de control en la programación de tantas transmisiones D2D.

En la técnica para el control de programación distribuida descrito en el presente documento, el multiacceso por detección de portadora (CSMA, por sus siglas en inglés) se usa para la comunicación D2D en banda. El CSMA no solo logra la mayor reutilización espacial sino también reduce la sobrecarga de control entre el dispositivo D2D y el eN B . Tal como se discutió anteriormente, el eN B asigna los recursos para las comunicaciones D2D. El eNB emite la asignación de recursos a un grupo de dispositivos D2D. La agrupación de los dispositivos puede ser de acuerdo con las cualidades de los canales entre ellos. Tal como se describió anteriormente, los recursos pueden dividirse en segmentos D2D o pares de PRB, donde un grupo de segmentos D2D o pares de PRB asignados pueden localizar en el tiempo y/o la frecuencia o pueden distribuirse en el tiempo y la frecuencia. En una modalidad, cada tal segmento D2D se usa como un segmento de tiempo para asignar el CSMA de tipo aloha que incorpora un mecanismo de reducción de potencia para reducir la frecuencia de colisión. Las etapas implicadas en un algoritmo ejemplar son tal como se muestra en la figura 4 para un dispositivo D2D que desea realizar la transmisión . En la etapa 401 , el dispositivo selecciona de manera aleatoria un número N para comenzar un conteo regresivo. En la etapa 402 , el dispositivo detecta el comienzo del próximo segmento D2D. Si el segmento está ocupado, el conteo regresivo se suspende en la etapa 403 y se repite la etapa 402. Si el segmento no está ocupado, N se disminuye en la etapa 404. Si se determina que N se ha reducido a cero en la etapa 405, el dispositivo transmite en el siguiente segmento en la etapa 406. De lo contrario, el dispositivo regresa a la etapa 402. Los segmentos D2D pueden etiquetarse en orden secuencial tal como se ilustra en la figura 5 de modo que puede llevarse a cabo el conteo regresivo de los segmentos dentro del periodo de reducción de potencia. El orden de los segmentos en la figura 5 es la frecuencia primero para reducir el retraso y considerar la operación semidúplex de un dispositivo D2D.

En otra modalidad , un dispositivo transmisor D2D puede especificar un tiempo de reserva en el PdCCH de un paquete transmitido para indicar cuánto tiempo transmitirá el dispositivo. Al detectar el tiempo de reserva especificado en el PdCCH , los dispositivos D2D pueden omitir la operación de detección de portadora e ingresar al estado de reposo hasta que concluya el tiempo de reserva. Esto reduce el consumo de energía de los dispositivos D2D. Tambien , puesto que el retraso del CSMA de tipo aloha está ilimitado, otra modalidad implica el uso del eNB si es necesario para cumplir con los requisitos de latencia. Por ejemplo, el dispositivo D2D puede solicitar al eNB que envíe los datos D2D al dispositivo de destino D2D si la conexión D2D no puede enviar los datos a tiempo. Esto mejora la latencia del tráfico D2D al usar el eNB como un respaldo.

Detección y control de potencia para la gestión de interferencias En el sistema D2D tal como se describió anteriormente, múltiples dispositivos D2D pueden competir por el acceso al canal y enviar los datos a otros dispositivos D2D. Puesto que un dispositivo D2D puede transmitir los datos a los diferentes dispositivos D2D a diferentes distancias, la potencia de transmisión debe variar de acuerdo con la distancia de transmisión para las finalidades de reducción de interferencia, aumentando su reutilización espacial, y optimizando la eficiencia energética. En una red D2D con un gran número de nodos, el multiacceso por detección de portadora (CSMA, por sus siglas en ingles) tal como se describió anteriormente es la manera más eficiente para el control de acceso al canal. Sin embargo, el CSMA por sí solo no puede soportar un acceso equitativo entre los nodos con diferentes potencias de transmisión. La razón es que un dispositivo ya no puede predecir su nivel de interferencia en otro dispositivo usando la señal recibida desde la detección de portadora convencional. Por ejemplo, tal como se ilustra en la figura 6, el nodo C desearía transmitir y no quiere interferir con cualquier transmisión existente en el aire. El nodo C realiza la detección de portadora y detecta la transmisión existente desde el nodo al nodo B. En el CSMA convencional, si la potencia de señal recibida detectada a partir de la detección de portadora está por debajo de cierto umbral , el nodo C debería considerar el canal como inactivo y puede acceder al canal. La suposición aquí, sin embargo, es que el nivel de interferencia es recíproco entre cualquier par de transmisor y de receptor. Si un receptor experimenta un nivel de interferencia desde un transmisor, el transmisor debe experimentar el mismo nivel de interferencia cuando el transmisor original detecta el transmisor del receptor original . Esto se basa en el hecho de que el canal inalámbrico es recíproco y la potencia de transmisión es continua entre todos los nodos. Sin embargo, cuando la potencia de transmisión varía a través de los nodos, esta hipótesis ya no es aplicable. En el ejemplo en la figura 6, el nodo A y el nodo B están cerca entre sí, el nodo A usa menor potencia para la emisión al nodo B. La interferencia resultante desde el nodo A al nodo C es pequeña debido a la reducida potencia de transmisión . Por lo tanto, si el nodo C no está informado que el nodo A redujo su potencia de transmisión , el nodo C puede comenzar la transmisión con plena potencia para la emisión al nodo B.

Una solución a este problema consiste en especificar el nivel de potencia de transmisión antes de la transmisión para que los otros nodos puedan predecir el nivel de interferencia. El nivel de potencia de transmisión puede enviarse o difundirse en un canal de control (D2D) por medio del nodo transmisor o de un nodo coordinador. En lugar de usar un canal de control, que puede ser capaz de contener múltiples tipos de información de control , el nivel de potencia de transmisión puede especificarse simplemente por medio de un indicador de potencia de transmisión agregado a los paquetes D2D. La especificación avanzada de la potencia de transmisión antes de la transmisión real puede aplicarse al CSMA y a otros tipos de medios de acceso como la programación distribuida. Puesto que el nivel de potencia de transmisión es para que otros nodos predigan su nivel de interferencia en caso de que causen problemas de interferencia, esta especificación avanzada debe enviarse confiablemente. Por ejemplo, la transmisión de alta potencia o la codificación confiable como la repetición, la propagación y el código de canal pueden aplicarse para difundir el nivel de potencia de transmisión . En un tipo de medio de acceso de la detección de portadora, un receptor D2D que desea transmitir entonces puede usar la información de potencia transmisión para calcular la potencia de transmisión durante la detección de portadora. En una modalidad , el nivel de potencia de transmisión se indica al principio de cada ráfaga de transmisión . Después, el nivel de potencia de transmisión se detecta o se calcula, la atenuación de transmisión pueden calcularse al restar la potencia de señal recibida de la potencia de transmisión . Usando la atenuación de transmisión , el receptor D2D puede decidir si puede transmitir y que nivel de potencia de transmisión debe usar. A continuación se describen las téenicas ejemplares para transmitir el indicador de potencia de transmisión .

En una modalidad, los paquetes D2D con diferentes potencias de transmisión pueden enviarse con las diferentes secuencias de preámbulo, donde la secuencia puede detectarse durante la detección de portadora o durante la estimación de canal . Tal como se describió anteriormente, el preámbulo del paquete D2D puede usarse también para ajustar el control de aumento adaptativo (AGC, por sus siglas en inglés) o para la estimación de canal. Por ejemplo, los preámbulos cortos con diferentes períodos (por ejemplo 2 ps, 3 ps o 5 ps) pueden usarse para indicar el nivel de potencia de transmisión y ajustar del AGC. El receptor puede tener un banco de correladores automáticos con diferentes duraciones de correlación (por ejemplo 2 ps, 3 ps o 5 m s ) para detectar la llegada de la señal y transmitir el nivel de potencia. Un ejemplo de un banco de correladores automáticos en un receptor D2D usado para distinguir entre los periodos de preámbulo de 2 ps y de 3 ps se muestra en la figura 7. Despues de la recepción por medio del transceptor RF 301 y la conversión reductiva a la banda base por medio del convertidor reductor 302, las versiones de la señal retrasada en 2 ps y 3 ps se producen por medio de los elementos de retraso 320 y 330, respectivamente. Las versiones retrasadas de la señal entonces se correlacionan con la señal des-energiza por medio de los correladores 310 y 31 1 . Las salidas de los correladores entonces se comparan por medio del comparador 312 para detectar la periodicidad del preámbulo.

En otra modalidad , en lugar de poner el indicador de potencia de transmisión en la secuencia de preámbulo, el indicador de potencia de transmisión (TPI , por sus siglas en inglés) puede colocarse en las señales de entrenamiento de canal si se prefiere usar las muestras digitales. Por ejemplo, el TPI puede colocarse en las señales de referencia como un solo símbolo SC-FDM usado como la RS en SC-FDM o en los diferentes elementos de recursos usados como señales de referencia en la OFDM . Puede aplicarse una diferente secuencia de entrenamiento de canal para cada diferente nivel de potencia de transmisión . Puesto que el número de niveles de potencia puede ser de entre cuatro y ocho, puede ser necesario sólo un grupo de secuencias, y el error de detección de secuencia sería insignificante en la operación SNR de la trama de datos. Para las señales de referencia distribuidas como en la OFDM , la potencia de transmisión puede detectarse durante el paquete D2D completo en comparación con las otras opciones. Si el receptor en el canal pierde el principio del paquete D2D, aún puede aprender posteriormente acerca de la potencia de transmisión usando las señales de referencia distribuidas.

Si el número de niveles de potencia de transmisión es relativamente grande, los metodos anteriores pueden incurrir en una mayor tasa de error en la detección de secuencia. En otra modalidad para lidiar con este problema, el nivel de potencia de transmisión puede indicarse por medio de los bits en el encabezado de capa física. El encabezado de capa física puede seguir la secuencia para el ajuste del AGC como el preámbulo corto. Esto reduce la latencia de la detección de portadora y el consumo energético del receptor. El receptor debe decodificar los bits del TPI a partir del encabezado. El encabezado puede tener los bits de verificación de CRC para verificar los bits de TPI detectados. Tal como se discutió anteriormente, además de la potencia de transmisión, el receptor puede también estar interesado en la duración de la transmisión para poder evitar las colisiones. Tal información de duración o tiempo de reserva de canal, también pueden estar en el encabezado o especificarse implícitamente por medio del sistema. En un ejemplo de una especificación implícita, la duración puede ser siempre una subtrama para un sistema.

En otra modalidad, el nivel de potencia de transmisión se indica por medio del intercambio de reserva de canal antes de la transmisión del bloqueo de datos. Esto sería similar a la reserva de canal RTS/CTS usada en Wi-Fi. En la D2D celular, la reserva del canal puede realizarse por medio del transmisor y del receptor con un nivel de potencia (alto) predeterminado de tal manera que otros dispositivos D2D en las proximidades puedan saber acerca de la duración reservada y la potencia de transmisión dentro de la duración. Como una alternativa, la estación base puede difundir la reserva de canal y el nivel de potencia transmisión a los dispositivos D2D cercanos para un par transmisor.

Modalidades ejemplares En una modalidad, un U E comprende un radiotransmisor para proporcionar una interfaz aerea para comunicarse con un eN B y para las comunicaciones D2D y el circuito de procesamiento conectado con el radiotransceptor para: recibir las asignaciones de recursos de tiempo y frecuencia para las comunicaciones D2D desde el eNB y establecer una sesión de comunicaciones D2D con un segundo UE. Donde hay múltiples eN B, el circuito de procesamiento puede establecer la temporización y la sincronización de frecuencia con el mismo eNB en concepto del segundo UE. Los recursos o las transmisiones D2D hacia y desde el segundo U E pueden ser las mismas estructuras de recursos tal como se usó en una conexión celular LTE o pueden organizarse en los segmentos D2D con cada segmento D2D que inicia con un preámbulo y que contiene una pluralidad de símbolos OFDM/SC-FDM . La longitud del prefijo cíclico de los símbolos OFDM/SC-FDM puede ser más corta que aquella usada en la conexión celular LTE. El circuito de procesamiento puede convertirse de manera reductiva y amplificar los preámbulos de los segmentos D2D recibidos antes de la conversión de analógico a digital, donde los preámbulos de los segmentos D2D recibidos se usan para el control automático de aumento (AGC, por sus siglas en ingles) . El circuito de procesamiento puede usar el preámbulo para el AGC al principio de la ráfaga de datos si el tiempo transcurrido desde la última transmisión al segundo UE ha sido tan largo que el ajuste del AGC puede estar fuera del intervalo. El preámbulo puede ser una secuencia repetitiva de señales en el dominio de tiempo, y cada segmento D2D puede incluir uno o más símbolos de referencia. Las señales de entrenamiento de canal o las señales de referencia de un segmento D2D pueden tener una densidad menor que aquella usada en la conexión celular LTE. El circuito de procesamiento puede además detectar el preámbulo de los segmentos D2D recibidos a través de correlación automática. El circuito de procesamiento puede además iniciar una sesión de comunicación con el segundo UE usando el multiacceso por detección de portadora (CSMA, por sus siglas en inglés) con respecto a un segmento D2D por medio de: detección de un segmento D2D actual para determinar si la actividad de transmisión está presente; y, si el segmento D2D actual no está ocupado, el envío de una transmisión D2D al segundo UE al inicio 5 de un segmento D2D posterior. Los circuitos de procesamiento pueden además iniciar una sesión de comunicación con el segundo U E por medio de: si el segmento D2D actual no está ocupado, el inicio de un conteo regresivo con un número seleccionado; la disminución del conteo regresivo despues de 10 detectar cada segmento D2D desocupado y la suspensión del conteo regresivo cuando se detecta una segmento D2D ocupado; y el envío de la transmisión D2D al segundo UE al comienzo del siguiente segmento D2D después de que el conteo regresivo llegue a cero. El número especificado para el conteo regresivo ís puede ser seleccionado de manera aleatoria o pseudoaleatoria.

Un segmento D2D puede además incluir un tiempo de reserva codificado en un canal de control que especifica cuántos segmentos D2D se transmitirán consecutivamente por medio de un dispositivo transmisor. Los segmentos D2D pueden numerarse 0 consecutivamente en el dominio de tiempo y/o de frecuencia. El circuito de procesamiento puede además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, descontinuar la detección de los segmentos D2D hasta que expire el tiempo de reserva. El circuito de procesamiento puede además, cuando se detecta un 5 tiempo de reserva en un segmento D2D, ingresar en un estado de reposo hasta que expire el tiempo de reserva. El circuito de procesamiento puede además transmitir una indicación de un nivel de potencia de transmisión en cada segmento D2D. El preámbulo puede ser una secuencia de señales repetitivas en el dominio de tiempo con una periodicidad indicativa de los niveles de potencia de transmisión . El circuito de procesamiento puede además comprender un banco de correladores con diferentes duraciones de correlación para detectar la llegada del preámbulo y el nivel de potencia de transmisión .

En otra modalidad , un UE comprende un radiotransceptor para proporcionar una interfaz aerea para comunicarse con un eNB y para las comunicaciones D2D y el circuito de procesamiento está conectado con el radiotransceptor para: recibir las asignaciones de recursos de tiempo y de frecuencia para las comunicaciones D2D desde el eNB y establecer una sesión de comunicaciones D2D con un segundo U E. Los circuitos de procesamiento pueden además transmitir la indicación del nivel de potencia de transmisión en uno o más símbolos de referencia, donde un símbolo de referencia especificado o secuencia especificada de los símbolos de referencia indican el nivel de potencia de transmisión. El nivel de potencia de transmisión puede especificarse antes de la transmisión de datos presente para permitir la predicción de interferencia cuando coexisten múltiples niveles de potencia de transmisión . El circuito de procesamiento puede además transmitir e indicar el nivel de potencia de transmisión como bits codificados en un encabezado de capa física despues de un preámbulo. El encabezado de capa física puede además comprender una indicación del número de segmentos D2D que conforman un bloque de transporte y se enviarán de forma consecutiva. El circuito de procesamiento pueden además recibir las asignaciones de los recursos de tiempo y de frecuencia para las comunicaciones D2D desde el eNB en respuesta a una solicitud de reserva de canal, y donde una indicación del nivel de potencia de transmisión para las comunicaciones D2D y la duración de la reserva están contenidas en la solicitud de reserva de canal. La petición de reserva de canal puede transmitirse a una potencia suficientemente alta que otros UE en la proximidad al dispositivo pueden aprender de la reserva de canal y del nivel de potencia de transmisión .

En otra modalidad, un UE comprende un radiotransceptor para proporcionar una interfaz aérea para comunicarse con un eN B y para las comunicaciones D2D y el circuito de procesamiento está conectado con el radiotransceptor para: recibir las asignaciones de recursos de tiempo y de frecuencia para las comunicaciones D2D desde el eN B; establecer una sesión de comunicaciones D2D con un segundo UE, donde las transmisiones D2D hacia y desde el segundo UE se organizan en los segmentos D2D donde cada segmento D2D contiene una pluralidad de símbolos OFDM/SC-FDM , al iniciar una sesión de comunicación con el segundo UE usando el multiacceso por detección de portadora (CSMA, por sus siglas en ingles) con respecto a un segmento D2D por detección por medio de: la detección de un actual segmento D2D para determinar si la actividad de transmisión está presente; y, si el actual segmento D2D no está ocupado, el envío de una transmisión D2D al segundo U E al inicio de un segmento D2D posterior. Los circuitos de procesamiento pueden además iniciar una sesión de comunicación con el segundo UE por medio de: si el segmento D2D actual no está ocupado, el inicio de un conteo regresivo con un número seleccionado; la disminución del conteo regresivo después de detectar cada segmento D2D desocupado y la suspensión del conteo regresivo cuando se detecta una segmento D2D ocupado; y el envío de la transmisión D2D al segundo UE al comienzo del siguiente segmento D2D después de que el conteo regresivo llegue a cero. El número especificado para el conteo regresivo puede ser seleccionado de manera aleatoria o pseudoaleatoria. Un segmento D2D puede además incluir un tiempo de reserva codificado en un canal de control que especifica cuántos segmentos D2D se transmitirán consecutivamente por medio de un dispositivo transmisor. El circuito de procesamiento puede además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, descontinuar la detección de los segmentos D2D hasta que expire el tiempo de reserva. El circuito de procesamiento puede además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, ingresar en un estado de reposo hasta que expire el tiempo de reserva.

Las modalidades tal como se describieron anteriormente pueden implementarse como metodos para la operación o en varias configuraciones de hardware que pueden incluir un procesador para ejecutar las instrucciones que realizan los métodos. Tales instrucciones pueden estar contenidas en un medio de almacenamiento adecuado desde el cual se transfieren a una memoria o a cualquier otro medio ejecutable por el procesador.

La materia se ha descrito en el contexto de una red LTE.

Excepto donde surgirían las inconsistencias, la materia podría usarse en otros tipos de redes celulares con las referencias a un U E y un eNB sustituidas con las referencias a una terminal y una estación base, respectivamente.

La materia se ha descrito en combinación con las anteriores modalidades específicas. Debe apreciarse que aquellas modalidades pueden combinarse en cualquier manera considerada como ventajosa. Además, muchas alternativas, variantes y modificaciones serán evidentes para aquellos expertos en la téenica. Otras tales alternativas, variantes y modificaciones pretenden ubicarse dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones anexas.

El resumen se proporciona para cumplir con 37 C. F. R. Sección 1 .72(b) que requiere un resumen que permitirá al lector determinar la naturaleza y la esencia de la divulgación técnica.

Se afirma con el entendimiento de que no se usará para limitar o interpretar el alcance o el significado de las reivindicaciones. Las siguientes reivindicaciones se incorporan por este medio a la descripción detallada, donde cada reivindicación permanece independiente como una modalidad separada.

Claims (30)

REIVINDICACIONES

1 . Un dispositivo de equipo de usuario (UE, por sus siglas en inglés) , que comprende: un radiotransceptor para proporcionar una interfaz aérea para comunicarse con un eNB (nodo B evolucionado) y para las comunicaciones D2D (dispositivo a dispositivo); y el circuito de procesamiento está conectado con el radiotransceptor para: recibir las asignaciones de los recursos de tiempo y de frecuencia para las comunicaciones D2D desde el eN B; establecer una sesión de comunicaciones D2D con un segundo UE, donde las transmisiones D2D hacia y desde el segundo UE se organizan en los segmentos D2D donde cada segmento D2D comienza con un preámbulo y contiene una pluralidad de símbolos OFDM o SC-FDM; y, realizar el control automático de aumento (AGC, por sus siglas en inglés) usando los preámbulos de los segmentos D2D recibidos.

2. El dispositivo de la reivindicación 1 , donde el preámbulo es una secuencia de señales repetitivas en el dominio de tiempo.

3. El dispositivo de la reivindicación 2, donde los circuitos de procesamiento además detectan el preámbulo de los segmentos D2D recibidos a través de la correlación automática.

4. El dispositivo de la reivindicación 2 , donde cada segmento D2D incluye uno o más símbolos de referencia.

5. El dispositivo de la reivindicación 2, donde el circuito de procesamiento además inicia una sesión de comunicación con el segundo U E usando el multiacceso por detección de portadora 5 (CSMA, por sus siglas en ingles) con respecto a un segmento D2D por medio de: detectar un segmento D2D actual para determinar si la actividad de transmisión está presente; y, si el segmento D2D actual no está ocupado, enviar una ío transmisión D2D al segundo UE al inicio de un segmento D2D posterior.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, donde el circuito de procesamiento además inicia una sesión de comunicación con el segundo UE por medio de: 15 si el segmento D2D actual no está ocupado, iniciar un conteo regresivo con un número seleccionado; disminuir el conteo regresivo después de detectar cada segmento D2D no ocupado y suspender el conteo regresivo cuando se detecta un segmento D2D ocupado; y 0 enviar la transmisión D2D al segundo UE al comienzo del siguiente segmento D2D después de que el conteo regresivo llega a cero.

7. El dispositivo de la reivindicación 6, donde el número especificado del conteo regresivo se selecciona de manera 25 aleatoria o pseudoaleatoria.

8. El dispositivo de la reivindicación 5, donde un segmento D2D además incluye un tiempo reserva codificado en un canal de control que especifica cuántos segmentos D2D se transmitirán consecutivamente por medio de un dispositivo 5 transmisor.

9. El dispositivo de la reivindicación 8, donde el circuito de procesamiento además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, descontinua la detección de los segmentos D2D hasta que expire el tiempo de reserva. ío

10. El dispositivo de la reivindicación 9, donde el circuito de procesamiento además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, ingresa en un estado de reposo hasta que expire el tiempo de reserva.

1 1 . El dispositivo de la reivindicación 5, donde los 15 segmentos D2D pueden numerarse consecutivamente en el dominio de tiempo y/o de frecuencia.

12. El dispositivo de la reivindicación 1 , donde el circuito de procesamiento además transmite una indicación de un nivel de potencia de transmisión en cada segmento D2D. 20

13. El dispositivo de la reivindicación 12, donde el preámbulo puede ser una secuencia de señales repetitivas en el dominio de tiempo con una periodicidad indicativa de los niveles de potencia de transmisión .

14. El dispositivo de la reivindicación 1 3, donde el circuito 25 de procesamiento además comprende un banco de correladores con diferentes duraciones de correlación para detectar la llegada del preámbulo y del nivel de potencia de transmisión.

15. El dispositivo de la reivindicación 12, donde el circuito de procesamiento además transmite la indicación del nivel de 5 potencia de transmisión en uno o más símbolos de referencia, donde un símbolo de referencia especificado o secuencia especificada de los símbolos de referencia indican el nivel de potencia de transmisión.

16. El dispositivo de la reivindicación 12, donde el circuito ío de procesamiento además transmite e indica el nivel de potencia de transmisión como bits codificados en un encabezado de capa física despues del preámbulo.

17. El dispositivo de la reivindicación 16, donde el encabezado de capa física además comprende una indicación del 15 número de segmentos D2D que conforman un bloque de transporte y se enviarán de forma consecutiva.

18. El dispositivo de la reivindicación 1 , donde el circuito de procesamiento además recibe las asignaciones de los recursos de tiempo y de frecuencia para las comunicaciones D2D desde el 20 eNB en respuesta a una solicitud de reserva de canal, y donde una indicación del nivel de potencia de transmisión para las comunicaciones D2D y la duración de la reserva están contenidas en la solicitud de reserva de canal.

19. El dispositivo de la reivindicación 18, donde la petición 25 de reserva de canal se transmite a una potencia suficientemente alta que otros U E en la proximidad al dispositivo pueden aprender de la reserva de canal y del nivel de potencia de transmisión .

20. Un dispositivo de equipo de usuario (UE, por sus siglas en ingles) , que comprende: un radiotransceptor para proporcionar una interfaz aérea para las comunicaciones D2D (dispositivo a dispositivo); y el circuito de procesamiento conectado al radiotransceptor para: iniciar una sesión de comunicaciones D2D con un segundo U E, donde las transmisiones D2D hacia y desde el segundo UE se organizan en segmentos D2D, donde cada segmento D2D contiene una pluralidad de símbolos OFDM o SC-FDM , usando el multiacceso por detección de portadora (CSMA, por sus siglas en inglés) con respecto a un segmento D2D, el circuito de procesamiento además es para: detectar un segmento D2D actual para determinar si la actividad de transmisión está presente; y, si el segmento D2D actual no está ocupado, enviar una transmisión D2D al segundo U E al inicio de un segmento D2D posterior.

21 . El dispositivo de la reivindicación 20, donde el circuito de procesamiento además inicia una sesión de comunicación con el segundo UE por medio de: si el segmento D2D actual no está ocupado, iniciar un conteo regresivo con un número seleccionado; disminuir el conteo regresivo despues de detectar cada segmento D2D no ocupado y suspender el conteo regresivo cuando se detecta un segmento D2D ocupado; y enviar la transmisión D2D al segundo U E al comienzo del 5 siguiente segmento D2D después de que el conteo regresivo llega a cero.

22. El dispositivo de la reivindicación 21 , donde el número especificado del conteo regresivo se selecciona de manera aleatoria o pseudoaleatoria. ío

23. El dispositivo de la reivindicación 20, donde un segmento D2D además incluye un tiempo de reserva codificado en un canal de control que especifica cuántos segmentos D2D se transmitirán consecutivamente por medio de un dispositivo transmisor. 15

24. El dispositivo de la reivindicación 23, donde el circuito de procesamiento además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, descontinúa la detección de los segmentos D2D hasta que expire el tiempo de reserva.

25. El dispositivo de la reivindicación 24, donde el circuito 0 de procesamiento además, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, ingresa en un estado de reposo hasta que expire el tiempo de reserva.

26. Un método para operar un dispositivo de usuario de equipo (UE, por sus siglas en inglés), que comprende: recibir las 25 asignaciones de los recursos de tiempo y de frecuencia para las comunicaciones D2D desde un nodo B evolucionado (eNB, por sus siglas en ingles); donde las transmisiones D2D hacia y desde un segundo U E se organizan en los segmentos D2D donde con cada segmento D2D contiene una pluralidad de símbolos OFDM o SC-FDM, detectar un segmento D2D actual para determinar si la actividad de transmisión está presente; y, si el segmento D2D actual no está ocupado, enviar una transmisión D2D al segundo UE al inicio de un segmento D2D posterior.

27. El método de la reivindicación 26, que además comprende: si el segmento D2D actual no está ocupado, iniciar un conteo regresivo con un número seleccionado; disminuir el conteo regresivo después de detectar cada segmento D2D no ocupado y suspender el conteo regresivo cuando se detecta un segmento D2D ocupado; y enviar la transmisión D2D al segundo UE al comienzo del siguiente segmento D2D después de que el conteo regresivo llega a cero.

28. El método de la reivindicación 26, que además comprende como un preámbulo para el uso por medio de un segundo UE en la transmisión D2D.

29. El método de la reivindicación 26, que además comprende incluir un tiempo de reserva codificado en un canal de control que especifica cuántos segmentos D2D se transmitirán consecutivamente por medio de un dispositivo transmisor.

30. El metodo de la reivindicación 26, donde además comprende, cuando se detecta un tiempo de reserva en un segmento D2D, descontinuar la detección de los segmentos D2D hasta que expire el tiempo de reserva.