D2d中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于D2D網(wǎng)絡(luò)中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002]基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備到設(shè)備(06￥；[06-1:0-06￥；[06，020)通信，或稱為鄰近服務(wù)(Proximity Service，ProSe)，是指用戶數(shù)據(jù)可不經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)而直接在終端之間傳輸。如圖1所示，基于網(wǎng)絡(luò)控制的D2D通信，主要包括以下步驟:若移動(dòng)管理實(shí)體(MME)中存在需要通信的兩個(gè)設(shè)備且處在同一個(gè)基站覆蓋的小區(qū)中，則MME通知基站進(jìn)一步檢查兩個(gè)終端是否處于同一個(gè)或者相鄰的基站內(nèi)；若基站發(fā)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備處于同一個(gè)基站內(nèi)，則基站向兩個(gè)設(shè)備發(fā)送直接建立D2D通信的消息。
[0003]針對(duì)D2D的研究成果中，已經(jīng)有針對(duì)D2D用戶通信的資源分配機(jī)制，其主要思想是根據(jù)用戶的通信需求，以及用戶的業(yè)務(wù)類(lèi)型特點(diǎn)和該用戶是否為D2D用戶類(lèi)型進(jìn)行資源調(diào)度，利用時(shí)域/頻域干擾協(xié)調(diào)、功率控制、多點(diǎn)協(xié)調(diào)傳輸以及認(rèn)知無(wú)線電等技術(shù)來(lái)降低D2D用戶與蜂窩用戶之間的互干擾，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中用于傳輸?shù)臒o(wú)線資源分配給用戶用以數(shù)據(jù)傳輸。
[0004]D2D發(fā)現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備發(fā)現(xiàn)所有跟他相鄰的用戶的機(jī)制，而D2D發(fā)現(xiàn)資源分配是指在網(wǎng)絡(luò)中如何對(duì)用戶分配用于D2D發(fā)現(xiàn)的資源塊(Discovery Resource Block DRB)。目前發(fā)現(xiàn)資源分配機(jī)制主要有兩種:基于用戶以競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制(類(lèi)型I發(fā)現(xiàn)資源分配，Type I)和基站(Evolved Node B,eNB)分配(類(lèi)型2發(fā)現(xiàn)資源分配，Type 2)。
[0005]類(lèi)型I發(fā)現(xiàn)資源分配中，基站讀取可用的DRB，對(duì)所有的用戶隨機(jī)等概率的構(gòu)建可用DRB信息，并且將該信息廣播發(fā)送給全部用戶。用戶接收到可用DRB信息以后，以隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)方式從資源池中選擇一個(gè)或者多個(gè)DRB用于D2D發(fā)現(xiàn)。也有技術(shù)提出利用跳時(shí)、跳頻技術(shù)、功率最小，以及基于著色理論實(shí)現(xiàn)相同頻率用戶距離最遠(yuǎn)的方法降低碰撞。
[0006]在類(lèi)型2發(fā)現(xiàn)資源分配中，基站讀取可用的DRB以及需要資源的用戶，進(jìn)行對(duì)應(yīng)分配，形成DRB分配信息，并向用戶廣播該信息。用戶收到信息后根據(jù)其中的DRB分配來(lái)使用DRB。但是該機(jī)制會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)較大的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)和復(fù)雜度。
[0007]上述的相關(guān)技術(shù)可以看出，針對(duì)D2D用戶通信的資源分配是指的對(duì)用戶用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線資源進(jìn)行分配的機(jī)制，該機(jī)制不能完成對(duì)用戶D2D用戶發(fā)現(xiàn)資源進(jìn)行分配;而類(lèi)型I發(fā)現(xiàn)資源分配和類(lèi)型2發(fā)現(xiàn)資源分配發(fā)現(xiàn)機(jī)制雖然能夠完成對(duì)發(fā)現(xiàn)資源的分配，但是在D2D通信中，不同的用戶具有的不同的優(yōu)先級(jí)，而上述技術(shù)缺乏對(duì)不同用戶的區(qū)分服務(wù)，不能自適應(yīng)的進(jìn)行發(fā)現(xiàn)資源分配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種能夠提高發(fā)現(xiàn)效率、自適應(yīng)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)資源分配的應(yīng)用于D2D網(wǎng)絡(luò)中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種D2D網(wǎng)絡(luò)中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配系統(tǒng)，其包括動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配模塊和自適應(yīng)隨機(jī)接入模塊；
[0009]所述動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配模塊:用于根據(jù)小區(qū)中發(fā)送ERM信息的高優(yōu)先級(jí)的D2D用戶PUs和可用的發(fā)現(xiàn)資源塊的DRBs個(gè)數(shù)，構(gòu)建下一發(fā)現(xiàn)周期的發(fā)現(xiàn)資源消息幀，并將包含可用發(fā)現(xiàn)資源塊的DRB分配信息塊廣播發(fā)送；
[0010]所述自適應(yīng)隨機(jī)接入模塊:用于D2D用戶根據(jù)計(jì)數(shù)器數(shù)值與預(yù)設(shè)門(mén)限值的大小關(guān)系，進(jìn)行隨機(jī)接入模式的選擇，完成動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源的分配。
[0011]進(jìn)一步的，所述動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配模塊中，根據(jù)小區(qū)中發(fā)送ERM信息的高優(yōu)先級(jí)的D2D用戶HJs和可用的發(fā)現(xiàn)資源塊的DRBs個(gè)數(shù)，構(gòu)建下一周期的發(fā)現(xiàn)資源消息幀步驟具體為:Al、高優(yōu)先級(jí)的D2D用戶PUs向基站發(fā)送ERM信息來(lái)請(qǐng)求緊急發(fā)現(xiàn)資源塊的分配；
[0012]A2、基站接收ERM信息，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并讀取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)資源塊DRB的個(gè)數(shù)以及可用的發(fā)現(xiàn)資源塊 DRBs 個(gè)數(shù)，其中 PUse{l，2...M}、NPUse{l，2...N}、DRBs e {I，2...Ρ}，NPUs表示不是高優(yōu)先級(jí)的用戶，其中Μ、Ν、Ρ分別表示PUs、NPUs和DRBs的總數(shù)；
[0013]A3、如果可用的發(fā)現(xiàn)資源塊DRBs個(gè)數(shù)大于高優(yōu)先級(jí)的用戶PUs個(gè)數(shù)，基站隨機(jī)產(chǎn)生M個(gè)I到P之間的隨機(jī)數(shù)值，并且將發(fā)現(xiàn)資源消息幀中與生成的隨機(jī)數(shù)值對(duì)應(yīng)的DRB標(biāo)記為a，其余的DRB標(biāo)記為b。將構(gòu)建的發(fā)現(xiàn)資源消息幀廣播發(fā)送；
[0014]如果可用的發(fā)現(xiàn)資源塊DRBs個(gè)數(shù)小于等于HJs個(gè)數(shù)，在下一個(gè)發(fā)現(xiàn)時(shí)間間隔DTP內(nèi)，基站將發(fā)現(xiàn)資源消息幀所有的DRB標(biāo)記為a。將構(gòu)建的發(fā)現(xiàn)資源消息幀廣播發(fā)送。
[0015]進(jìn)一步的，所述自適應(yīng)隨機(jī)接入模塊進(jìn)行隨機(jī)接入模式的選擇具體為:B1、用戶接收發(fā)現(xiàn)資源消息幀，根據(jù)自身優(yōu)先級(jí)別判斷是否是PUs，如果是則讀取發(fā)現(xiàn)資源消息幀中標(biāo)記為a的資源塊；
[0016]B2、如果是NPUs，則讀取計(jì)數(shù)器次數(shù)NPU_C，并判斷其是否大于預(yù)先設(shè)定的門(mén)限值W，如果NPU_C大于等于W，則NPU選擇標(biāo)記為b的DRB，如果NPU_C小于W，則選擇標(biāo)記為b的DRB ；
[0017]B3、D2D用戶判斷發(fā)現(xiàn)臨近目標(biāo)用戶是否成功，如果成功并與之建立D2D通信，則置CUE_C = 0，如果不成功用戶將重新請(qǐng)求發(fā)現(xiàn)資源，并且計(jì)數(shù)器值加I，等待下一個(gè)周期。
[0018]一種D2D網(wǎng)絡(luò)中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配方法，其包括以下步驟:
[0019]401、PUs向基站發(fā)送ERM信息來(lái)請(qǐng)求緊急發(fā)現(xiàn)資源塊的分配。
[0020 ] 40 2、基站接收ERM信息，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并讀取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)資源塊DRB的個(gè)數(shù)，判斷接收ERM信息個(gè)數(shù)M和發(fā)現(xiàn)資源塊DRB的個(gè)數(shù)P的大小；
[0021]403、將構(gòu)建的發(fā)現(xiàn)資源消息幀以廣播的形式進(jìn)行發(fā)送。
[0022]404、用戶接收到發(fā)現(xiàn)資源消息幀后，根據(jù)自身優(yōu)先級(jí)別判斷是否是Pus，
[0023]405、如果接收到成功并與之建立D2D信息，則置CUE_C = O。如果沒(méi)有接收到成功建立D2D的信息，用戶將重新請(qǐng)求發(fā)現(xiàn)資源，并且計(jì)數(shù)器值加I，等待下一個(gè)周期。
[0024]進(jìn)一步的，步驟402具體為:4.2.1如果P大于M，基站隨機(jī)產(chǎn)生M個(gè)I到P之間的隨機(jī)數(shù)值，并且將發(fā)現(xiàn)資源消息幀中與生成的隨機(jī)數(shù)值對(duì)應(yīng)的DRB標(biāo)記為a，構(gòu)建發(fā)現(xiàn)資源消息幀；
[0025]4.2.2如果P小于等于M，在下一個(gè)DTP內(nèi)，基站將發(fā)現(xiàn)資源消息幀所有的DRB標(biāo)記為a，構(gòu)建發(fā)現(xiàn)資源消息幀。
[0026]進(jìn)一步的，步驟404根據(jù)自身優(yōu)先級(jí)別判斷是否是PUs，具體為:
[0027]4.4.1如果是，則讀取發(fā)現(xiàn)資源消息幀中標(biāo)記為a的資源塊，并且利用該資源塊發(fā)起D2D發(fā)現(xiàn)；
[0028]4.4.2如果不是，則讀取計(jì)數(shù)器次數(shù)NPU_C，并判斷其是否大于預(yù)先設(shè)定的門(mén)限值W；
[0029]4.4.2.1如果即1]_(:大于等于￥，對(duì)應(yīng)的即1]選擇]\?^1^0骱13機(jī)制選擇標(biāo)記為13的DRB ；
[0030]4.4.2.2如果NPU_C小于W，則選擇MCALOHA機(jī)制選擇標(biāo)記為I^DRB ；
[0031 ] 4.4.3.利用選出的DRB發(fā)起D2D發(fā)現(xiàn)，并等待是否成功消息。
[0032]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下:
[0033]步驟A1-A3中，基站通過(guò)讀取系統(tǒng)中發(fā)送ERMs的高優(yōu)先級(jí)用戶數(shù)，動(dòng)態(tài)分配發(fā)現(xiàn)資源，即高優(yōu)先級(jí)用戶使用Ty2發(fā)現(xiàn)資源分配，因此沒(méi)有信令之間的碰撞。該動(dòng)態(tài)資源分配機(jī)制，不僅可以滿足高優(yōu)先級(jí)用戶業(yè)務(wù)需求，還能增加被發(fā)現(xiàn)的用戶數(shù)以及增加用戶發(fā)現(xiàn)范圍。
[0034]步驟B1-B3中，低優(yōu)先級(jí)用戶初始化利用MCALOHA機(jī)制進(jìn)行隨機(jī)資源選擇，當(dāng)其計(jì)數(shù)器次數(shù)大于預(yù)設(shè)門(mén)限值時(shí)，即由MCALOHA機(jī)制切換至MCAL0HA-ES機(jī)制，由于MCAL0HA-ES機(jī)制擁有發(fā)現(xiàn)信令碰撞低的特性，因此該自適應(yīng)隨機(jī)接入機(jī)制，同樣可以增加被發(fā)現(xiàn)的用戶數(shù)以及增加用戶發(fā)現(xiàn)范圍。
[0035]綜上所述，本文提出的提出的一種應(yīng)用于D2D網(wǎng)絡(luò)中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配機(jī)制，針對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配，針對(duì)低優(yōu)先級(jí)用戶的碰撞問(wèn)題，用戶可以自適應(yīng)改變隨機(jī)接入方式。因此不僅能夠滿足高優(yōu)先級(jí)用戶業(yè)務(wù)需求，還能增加被發(fā)現(xiàn)的用戶數(shù)以及用戶發(fā)現(xiàn)范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施D2D通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明中動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3是本發(fā)明中自適應(yīng)隨機(jī)接入模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4是本發(fā)明中D2D發(fā)現(xiàn)資源幀結(jié)構(gòu)組成示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0041]根據(jù)D2D發(fā)現(xiàn)資源分配類(lèi)型I和類(lèi)型2的特性，本發(fā)明提出了一種基于動(dòng)態(tài)幀結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)隨機(jī)接入的D2D發(fā)現(xiàn)資源分配的機(jī)制。D2D用戶根據(jù)優(yōu)先級(jí)不同分為兩類(lèi):具有高優(yōu)先級(jí)的D2D用戶PUs (Pr1rity Users)和低優(yōu)先級(jí)的D2D用戶NPUs (Non-Pr1rityUsers)，PUs使用類(lèi)型2發(fā)現(xiàn)資源分配，其所使用的DRB由基站統(tǒng)一調(diào)度;NPUs使用的DRB通過(guò)多信道隨機(jī)接入(MCALOHA)或者基于能量感知的多信道隨機(jī)接入(MCAL0HA-ES)機(jī)制來(lái)獲得;并且在NPUs用戶端有資源塊使用計(jì)數(shù)器的存在，如果在一個(gè)發(fā)現(xiàn)時(shí)間間隔(DiscoveryTime Per1d，DTP)內(nèi)，NPUs沒(méi)有得到發(fā)現(xiàn)資源塊，則計(jì)數(shù)器值加I。在下一個(gè)DTP內(nèi)如果此計(jì)數(shù)器數(shù)值大于預(yù)設(shè)的門(mén)限制，則NPUs用戶的隨機(jī)接入機(jī)制變?yōu)镸CAL0HA-ES，以此來(lái)減少功耗并提高發(fā)現(xiàn)概率，如果計(jì)數(shù)器值小于預(yù)設(shè)門(mén)限值，則NPUs用戶使用MCALOHA。
[0042]本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于D2D網(wǎng)絡(luò)中基于自適應(yīng)隨機(jī)接入的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配機(jī)制，該機(jī)制包含2個(gè)模塊:動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配模塊和自適應(yīng)隨機(jī)接入模塊。
[0043]所述的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)資源分配模塊主要用于根據(jù)小區(qū)中發(fā)送ERM信息的PUs和可利用的發(fā)現(xiàn)資源塊之間的關(guān)系，構(gòu)建下一周期的發(fā)現(xiàn)幀，并將包含DRB分配的信息塊廣播發(fā)送，模塊如圖2所示。
[0044]PUs向基站發(fā)送ERM信息來(lái)請(qǐng)求緊急發(fā)現(xiàn)資源塊的分配。
[0045]基站接收ERM信息，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并讀取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)資源塊DRB的個(gè)數(shù)以及可用的發(fā)現(xiàn)資源塊DRBs個(gè)數(shù)。其中PUse {1,2...M}、NPUse{l，2...N}、DRBsE {I，2...Ρ}，其中M、N、P分別表示PUs、NPUs和DRB