本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種D2D與WLAN共享ISM頻譜的方法。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，可用的蜂窩資源越來(lái)越緊張。LTE系統(tǒng)引入了OFDM、MIMO等關(guān)鍵技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率。ISM頻段是由國(guó)際電信聯(lián)盟ITU定義的免費(fèi)頻段，無(wú)需授權(quán)許可。基于IEEE 802.11技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的WLAN，利用射頻技術(shù)，使用電磁波在空中進(jìn)行通信連接，已成為該頻段上最常見(jiàn)和應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線系統(tǒng)，也將成為L(zhǎng)TE系統(tǒng)在此頻段上的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

D2D通信旨在使一定范圍內(nèi)的用戶(hù)通信設(shè)備直接通信，以降低對(duì)服務(wù)基站的負(fù)荷。目前，D2D作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充技術(shù)，已成為應(yīng)用于LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)。D2D利用LTE的技術(shù)可以稱(chēng)為L(zhǎng)TE D2D。LTE D2D與WLAN系統(tǒng)由于占用相同的頻段，所以存在頻段干擾與地理區(qū)域間的潛在惡性競(jìng)爭(zhēng)。過(guò)多的D2D對(duì)和WLAN的站點(diǎn)同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)信道會(huì)產(chǎn)生較大的時(shí)延和沖突，這將極大的降低信道的利用效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種D2D與WLAN共享ISM頻譜的方法，解決WLAN與蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存狀態(tài)下D2D簇在ISM頻譜競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種D2D與WLAN共享ISM頻譜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、發(fā)送嘗試信令，eNB首先向簇頭CH發(fā)送一個(gè)ISM嘗試信令，邀請(qǐng)簇頭及其簇內(nèi)成員嘗試競(jìng)爭(zhēng)ISM頻段進(jìn)行通信服務(wù)；

步驟二、準(zhǔn)備競(jìng)爭(zhēng)信道，簇頭CH接收到eNB的ISM嘗試信令后，開(kāi)始搜索WLAN信號(hào)并決定所要競(jìng)爭(zhēng)的ISM信道，接著簇頭CH按照簇內(nèi)成員所需的通信服務(wù)類(lèi)別，向其簇內(nèi)相關(guān)D2D成員對(duì)廣播ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令；

步驟三、相關(guān)用戶(hù)準(zhǔn)備，簇內(nèi)相關(guān)的用戶(hù)接收到ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令后：

1、如果MAC地址標(biāo)志位為1，RTS的發(fā)送者UEi將檢索自己所保存的CTS發(fā)送者UEj的MAC地址，然后直接進(jìn)入步驟四；

2、如果MAC地址標(biāo)志位為0，相關(guān)D2D對(duì)用戶(hù)UEs需要通過(guò)簇頭CH交換彼此的MAC地址，UEs將所收到的其他用戶(hù)MAC地址保存在本地；

步驟四、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制開(kāi)啟，準(zhǔn)備競(jìng)爭(zhēng)ISM信道的相關(guān)用戶(hù)UEs充當(dāng)虛擬的WLAN用戶(hù)，利用擴(kuò)展的CSMA/CA機(jī)制開(kāi)啟競(jìng)爭(zhēng)信道機(jī)制：

步驟五、發(fā)送搶占結(jié)果，如果RTS的發(fā)送者UEi成功收到其對(duì)應(yīng)的D2D用戶(hù)UEj的CTS，即D2D對(duì)UEi/UEj成果搶占ISM信道，UEi將向簇頭CH發(fā)送搶占結(jié)果指示信令；若搶占ISM信道失敗，簇將保持初始的蜂窩通信頻譜配置狀態(tài)；

步驟六、發(fā)送占用信令，如果簇頭CH接收到來(lái)自于RTS發(fā)送者UEi的成功占用ISM信道指示后，簇頭CH將向基站eNB發(fā)送其簇成員成功占用ISM信道的信令，且信令中包含了使用ISM信道的持續(xù)時(shí)間，從而基站eNB可以在此期間，將之前分配給簇的蜂窩頻譜資源分配給其他簇用戶(hù)使用。

上述的一種D2D與WLAN共享ISM頻譜的方法，其特征在于：所述步驟四具體為：

1、RTS發(fā)送者UEi首先更新自己的RTS幀信息，將自己的MAC地址填充到RTS幀的TA位，而將對(duì)應(yīng)CTS發(fā)送者UEj的MAC地址填充到RA位，在業(yè)務(wù)持續(xù)時(shí)間位中填入ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令中所標(biāo)示的通信業(yè)務(wù)持續(xù)時(shí)間；

2、在單播服務(wù)的信道競(jìng)爭(zhēng)中，用戶(hù)UEj收到RTS幀且檢測(cè)到RA位中的MAC地址為自己時(shí)，將依據(jù)WLAN競(jìng)爭(zhēng)信道流程機(jī)制，向相應(yīng)用戶(hù)UEj反饋CTS幀，CTS幀中的RA位填入對(duì)應(yīng)RTS發(fā)送者UEi的MAC地址。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明將LTE系統(tǒng)集中控制和較好協(xié)調(diào)的優(yōu)勢(shì)充分地開(kāi)發(fā)利用，基于融合蜂窩網(wǎng)的D2D技術(shù)，借助基站eNB的集中控制優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)ISM頻譜的共享，用以高效解決多系統(tǒng)共存及資源競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，有效配置優(yōu)化蜂窩頻譜及ISM頻譜資源，提高頻譜的利用率，實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化頻譜資源配置。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的分布式頻譜競(jìng)爭(zhēng)流程圖。

圖2是本發(fā)明的LTE D2D系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)共存場(chǎng)景圖。

具體實(shí)施方式

圖2描繪了單蜂窩小區(qū)系統(tǒng)的場(chǎng)景模型，一個(gè)小區(qū)內(nèi)存在多個(gè)移動(dòng)用戶(hù)，假定每個(gè)用戶(hù)都有一個(gè)臨時(shí)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)(C-RNTI)，其中某些用戶(hù)既可以加入局域網(wǎng)進(jìn)行蜂窩通信，也可以形成D2D簇進(jìn)行短距離通信。針對(duì)用戶(hù)設(shè)備的假設(shè)功能如下：

1.LTE設(shè)備具有LTE和WLAN雙重模式。

2.每個(gè)用戶(hù)設(shè)備具有兩套射頻天線系統(tǒng)，一套用于蜂窩頻段，而另一套用于ISM頻段。

3.D2D用戶(hù)通過(guò)蜂窩頻段完成配對(duì)，他們像WLAN基站一樣借用CSMA/CA機(jī)制偵聽(tīng)及競(jìng)爭(zhēng)ISM頻段。

在這些用戶(hù)中，可以選擇信道質(zhì)量最佳的一個(gè)用戶(hù)設(shè)備作為簇頭CH，它負(fù)責(zé)管理簇和了解簇成員的通信需求和業(yè)務(wù)類(lèi)別。此外，簇頭CH也明確D2D成員對(duì)的RTS和CTS發(fā)送者，以及它們所需求的通信持續(xù)時(shí)間。簇頭CH也知道簇內(nèi)相關(guān)通信成員是否已經(jīng)交換過(guò)彼此MAC地址。

其中，本發(fā)明所提到的D2D通信系統(tǒng)與WLAN通信系統(tǒng)共享頻譜資源的模型中，D2D設(shè)備和WLAN設(shè)備的關(guān)系是完全對(duì)等的，不存在高級(jí)用戶(hù)或者低級(jí)用戶(hù)的概念。

依據(jù)圖2所示的系統(tǒng)場(chǎng)景，下文詳細(xì)介紹本發(fā)明所提機(jī)制的具體步驟。

如圖1所示，一種D2D與WLAN共享ISM頻譜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、發(fā)送嘗試信令，eNB首先向簇頭CH發(fā)送一個(gè)ISM嘗試信令，邀請(qǐng)簇頭及其簇內(nèi)成員嘗試競(jìng)爭(zhēng)ISM頻段進(jìn)行通信服務(wù)；

步驟二、準(zhǔn)備競(jìng)爭(zhēng)信道，簇頭CH接收到eNB的ISM嘗試信令后，開(kāi)始搜索WLAN信號(hào)并決定所要競(jìng)爭(zhēng)的ISM信道，接著簇頭CH按照簇內(nèi)成員所需的通信服務(wù)類(lèi)別，向其簇內(nèi)相關(guān)D2D成員對(duì)廣播ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令，該信令所包含的信息如表1所示；

表1：ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令的信息位

步驟三、相關(guān)用戶(hù)準(zhǔn)備，簇內(nèi)相關(guān)的用戶(hù)接收到ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令后：

1、如果MAC地址標(biāo)志位為1，RTS的發(fā)送者UEi將檢索自己所保存的CTS發(fā)送者UEj的MAC地址，然后直接進(jìn)入步驟四；

2、如果MAC地址標(biāo)志位為0，相關(guān)D2D對(duì)用戶(hù)UEs需要通過(guò)簇頭CH交換彼此的MAC地址，UEs將所收到的其他用戶(hù)MAC地址保存在本地；

步驟四、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制開(kāi)啟，準(zhǔn)備競(jìng)爭(zhēng)ISM信道的相關(guān)用戶(hù)UEs充當(dāng)虛擬的WLAN用戶(hù)，利用擴(kuò)展的CSMA/CA機(jī)制開(kāi)啟競(jìng)爭(zhēng)信道機(jī)制：

步驟五、發(fā)送搶占結(jié)果，如果RTS的發(fā)送者UEi成功收到其對(duì)應(yīng)的D2D用戶(hù)UEj的CTS，即D2D對(duì)UEi/UEj成果搶占ISM信道，UEi將向簇頭CH發(fā)送搶占結(jié)果指示信令；若搶占ISM信道失敗，簇將保持初始的蜂窩通信頻譜配置狀態(tài)；

步驟六、發(fā)送占用信令，如果簇頭CH接收到來(lái)自于RTS發(fā)送者UEi的成功占用ISM信道指示后，簇頭CH將向基站eNB發(fā)送其簇成員成功占用ISM信道的信令，且信令中包含了使用ISM信道的持續(xù)時(shí)間，從而基站eNB可以在此期間，將之前分配給簇的蜂窩頻譜資源分配給其他簇用戶(hù)使用。

本實(shí)施例中，所述步驟四具體為：

1、RTS發(fā)送者UEi首先更新自己的RTS幀信息，將自己的MAC地址填充到RTS幀的TA位，而將對(duì)應(yīng)CTS發(fā)送者UEj的MAC地址填充到RA位，在業(yè)務(wù)持續(xù)時(shí)間位中填入ISM信道競(jìng)爭(zhēng)準(zhǔn)備信令中所標(biāo)示的通信業(yè)務(wù)持續(xù)時(shí)間。

2、在單播服務(wù)的信道競(jìng)爭(zhēng)中，用戶(hù)UEj收到RTS幀且檢測(cè)到RA位中的MAC地址為自己時(shí)，將依據(jù)WLAN競(jìng)爭(zhēng)信道流程機(jī)制，向相應(yīng)用戶(hù)UEj反饋CTS幀，CTS幀中的RA位填入對(duì)應(yīng)RTS發(fā)送者UEi的MAC地址。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。