一种近距离业务多跳中继通信方法与流程

1.本技术涉及直接通信技术领域，特别涉及一种近距离业务多跳中继通信方法。


背景技术：

2.在没有lte网络覆盖的场景下，为解决两个终端之间的近距离通信，3gpp提出了prose(proximity-based services，近距离业务)技术。prose以3gpp lte为基础，定义了新的逻辑接口pc5，如图1所示。两个prose ue之间可以通过pc5接口进行近距离通信。
3.prose包含prose direct discovery(prose直接发现)过程和prose direct communication(prose直接通信)过程，这两个过程中所使用的空口资源可以预配置。
4.pc5 discovery plane协议栈接口为pc5-d，现有pc5-d协议栈如图2所示，其中，ue a和ue b分别表示prose直接通信中的两个ue，该pc5-d协议栈从下至上依次包括：物理层(phy)、媒体接入控制层(mac)和近距离业务协议层(prose protocol)。
5.pc5 direct communication信令面协议栈如图3所示，从下至上依次包括：phy、mac、无线链路控制层(rlc)、分组数据汇聚协议层(pdcp)、pc5信令协议层(pc5 signaling protocol)。
6.pc5 direct communication用户面协议栈如图4所示，从下至上依次包括：phy、mac、rlc、pdcp、ip,arp层、应用层(application)。
7.目前，3gpp prose只定义了两个ue间的近距离通信，如果两个ue距离较远则无法直接通信，这种情况下如何处理，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

8.本技术提供了一种近距离业务多跳中继通信方法，以实现两个远距离ue之间的直接通信。
9.本技术公开了一种近距离业务多跳中继通信方法，包括：
10.第一远距离终端和第二远距离终端基于近距离业务prose技术，通过至少一个中继终端的中继实现近距离业务prose通信；其中，第一远距离终端和第二远距离终端是两个无法直接进行prose通信的终端；
11.每一个中继终端在逻辑上分为两部分：prose ue和prose rue，其中，prose ue承担上一跳pc5接口的服务器的功能，prose rue承担下一跳pc5接口的客户端的功能；
12.各个中继终端中的prose ue通过pc5接口建立与上级节点的prose通信，各个中继终端中的prose rue通过pc5接口建立与下级节点的prose通信。
13.较佳的，该方法还包括：
14.在pc5-d协议栈的prose协议中增加跳信息，每个中继终端通过发现公告消息广播自身的跳信息，并通过接收周围其他终端广播的发现公告消息获知周围其他终端的跳信息；
15.各个中继终端根据自身的跳信息和周围其他终端的跳信息确定上下级节点。
16.较佳的，确定上下级节点的方式包括：
17.与有线网络互联的终端开机后进入发射状态，向周围终端发送同步数据、边缘连接-主信息块sl-mib信息和物理边缘连接发现信道psdch，其中，设置跳信息为0；
18.非与有线网络互联的终端开机进入接收状态，接收同步数据、sl-mib信息和psdch，若发现跳信息为0的终端，则选择所述跳信息为0的终端作为自身的上级中继终端，并设置自身的跳信息为1，否则，选择跳信息最小的终端作为自身的上级中继终端，并将自身的跳信息设置为所述上级中继终端的跳信息 1；然后，启动发送，向周围终端广播自身的包括跳信息在内的信息。
19.较佳的，该方法还包括：
20.若网络中有两个与有线网络互联的终端，则其中一个终端作为所述与有线网络互联的终端进行处理，另一个终端作为所述非与有线网络互联的终端进行处理。
21.较佳的，该方法还包括：
22.对直接发现资源池以所述多跳中继通信的多跳数进行划分，从时域的角度以子帧为粒度进行划分；
23.对直接通信资源池以所述多跳中继通信的多跳数进行划分，从时域的角度以子帧为粒度进行划分；
24.对广播/同步资源池以多跳数进行划分，从时域的角度以子帧为粒度进行划分；
25.对于所划分的资源采用时分复用的方式，按照固定周期以设定时间偏移错开进行资源占用。
26.较佳的，所述以多跳中继通信的多跳数进行划分包括：按照多跳数对相应的资源进行均分。
27.较佳的，以40毫秒为周期，按照终端的节点序号，为节点序号模4的结果相同的所有终端使用相同的资源配置。
28.较佳的，对于非与有线网络互联的终端，其prose ue和prose rue的空口中所使用的直接通信资源池相同，且psdch、广播/同步信道在prose ue和prose rue的空口上只发送一份。
29.由上述技术方案可见，本技术提出的近距离业务多跳中继通信方法，通过引入中继通信的概念，将每一个中继终端在逻辑上分为承担上一跳pc5接口的服务器功能的prose ue和承担下一跳pc5接口的客户端功能的prose rue，并由各个中继终端中的prose ue通过pc5接口建立与上级节点的prose通信，由各个中继终端中的prose rue通过pc5接口建立与下级节点的prose通信，从而，在两个无法直接进行prose通信的终端之间通过至少一个中继终端的中继实现了prose通信。
30.对于各中继终端的上下级关系选择问题，本技术通过在prose协议中增加跳信息，并由与有线网络互联的终端在开机后向周围终端广播其自身的跳信息为0，其他非与有线网络互联的终端在开机后接收周围终端的广播信息，并选择跳信息最小的终端作为自身的上级中继终端，并将自身的跳信息设置为所述上级中继终端的跳信息 1，再向周围终端广播自身的跳信息，使得中继终端在开机后可以通过直接发现过程发现周边ue，并检测周边ue的跳信息，以及设置自身的跳信息，从而解决了多级中继终端的上下级关系选择问题
31.对于各中继终端的空口资源协调问题，本技术充分考虑到psbch/slss/pscch/
psdch具有周期性，通过对直接通信资源池、直接通信资源池和广播/同步资源池以多跳数进行划分，并从时域的角度以子帧为粒度进行划分，使得各中继终端可以按照固定周期以一定时间偏移错开对相关资源的占用，从而解决了多级中继终端回传资源协调的问题。
附图说明
32.图1为现有prose ue之间通过pc5接口进行通信的示意图；
33.图2为现有pc5-d协议栈的示意图；
34.图3为现有pc5信令面协议栈的示意图；
35.图4为现有pc5用户面协议栈的示意图；
36.图5为本技术prose多跳通信方法的示意图；
37.图6为本技术prose多跳通信方法的中继过程示意图；
38.图7为本技术prose多跳中继通信的流程示意图
39.图8为本技术一较佳的为多个节点分配资源的示意图。
具体实施方式
40.为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本技术作进一步详细说明。
41.为解决现有技术所存在的技术问题，本技术提出一个设想：当两个ue距离较远时，是否可以采用中继(relay)的方式来支持这两个ue基于prose技术实现通信，然而，现有3gpp prose技术并不支持ue之间的多跳通信。
42.为此，本技术提出一种如图5所示的prose多跳通信方法，参见图5：
43.图中的remote ue1和remote ue2分别表示两个距离较远的ue；
44.图中的relay ue1、relay ue2和relay ue3表示remote ue1和remote ue2之间的若干个中继ue。
45.图5所示方法中，prose多跳通信的过程包括：
46.remote ue1通过pc5接口与relay ue1进行近距离通信；
47.relay ue1通过pc5接口与relay ue2进行近距离通信；
48.relay ue2通过pc5接口与relay ue3进行近距离通信；
49.relay ue3通过pc5接口与remote ue2进行近距离通信；
50.最终，通过relay ue1、relay ue2和relay ue3的中继，实现remote ue1和remote ue2之间的多跳通信。
51.下面参见图6，对图5所示多跳通信进行进一步详细说明。图6为本技术prose多跳通信方法的中继过程示意图，参见图6：
52.图中的remote ue1和remote ue2分别表示两个距离较远的ue；
53.图中的relay ue1和relay ue2表示remote ue1和remote ue2之间的中继ue。
54.如图所示，每一个relay ue可以看作是两个prose ue拼接而成的，其承担上一跳pc5接口的服务器角色(如图中prose ue所示)以及下一跳pc5接口的客户端角色(如图中prose rue所示)，而同一relay ue中的两个pc5接口之间需要资源协调。
55.图6中，remote ue1通过pc5接口建立与relay ue1中prose ue1的近距离通信，将
此称为n-1跳；这里的remote ue1也可能是一个relay ue，在此之前可能还有其他跳，原理是相同的，在此不再赘述；
56.然后，relay ue1中prose rue1通过pc5接口建立与relay ue2中prose ue2的近距离通信，将此称为n跳；
57.最后，relay ue2中prose rue2通过pc5接口建立与remote ue2的近距离通信，将此称为n 1跳；
58.从而，经过上述中继过程后，实现了remote ue1和remote ue2之间的3gpp prose多跳中继通信。当然，这里的remote ue2也可能是一个relay ue，在n 1跳之后可能还有n 2跳等等，继续进行中继通信的原理是相同的，在此不再赘述。
59.在上述多跳通信场景下，存在以下技术问题需要解决：
60.1、各relay ue的上下级关系选择：如何确定当前relay ue的上级节点，以及如何确定当前relay ue的下级节点？
61.2、各relay ue的空口资源协调：多跳通信时，同一relay ue的上一跳pc5接口和下一跳pc5接口的子帧不能冲突。
62.对于上述技术问题，本技术提出如下解决方案：
63.1、对于多级relay ue的上下级关系选择问题：
64.本技术通过在图2所示pc5-d协议栈的prose protocol中增加跳(hop)信息：prose hop id，每个relay ue通过发送发现公告(discovery announcement)消息广播自身的prose hop id，并通过接收周围其他ue广播的discovery announcement消息获知周围其他ue的prose hop id。第一级relay ue可以预设置prose hop id＝0。
65.上述定义的跳信息在后续处理中将用于确定各relay ue的上下级关系，具体请见下文的详细说明。
66.2、对于pc5接口资源协调问题：
67.由于同一终端上行同一时刻不能发送多个信道，因此，同一终端的所有上行信道以及各个不同中继终端的信道需要时分复用。
68.由于psbch/slss/pscch/psdch具有周期性，因此，各节点终端需按照固定周期以一定时间偏移进行错开。为此，本技术从以下三个方面进行处理：
69.1)direct discovery资源池的使用：
70.对direct discovery资源池以多跳数进行划分，从时域的角度以子帧为粒度进行划分；具体的资源池与多跳索引相关联。例如：可以均分，也可以按照跳数按比例进行分配。
71.2)direct communication资源池的使用：
72.对direct communication资源池以多跳数进行划分，从时域的角度以子帧为粒度进行划分；具体的资源池可以与多跳索引相关联。例如：可以均分，也可以按照跳数按比例进行分配。
73.3)同步资源的使用：
74.对广播/同步资源池以多跳数进行划分，从时域的角度以子帧为粒度进行划分；具体的资源池可以与多跳索引相关联。例如：可以均分，也可以按照跳数按比例进行分配。
75.3、pc5相关过程
76.如图7所示为本技术prose多跳中继通信的流程示意图，该流程包括以下步骤：
77.步骤1：与有线网络互联的终端(即：该终端的一侧与固定网络相连，相当于第0跳)开机后进入发射状态，按照预配置的资源发射psbch/slss/psdch，具体包括：向周围终端发送同步数据和sl-mib(sidelink-master information block：边缘连接-主信息块)信息，并向周围终端发送psdch(physical sidelink discovery channel：物理边缘连接发现信道)，其中，设置prose hop id＝0，广播“i am who(我是谁)”。
78.若网络中有两个与有线网络互联的终端，则规定其中一个终端作为“与有线网络互联的终端”，按照上述步骤1进行处理，而另一个终端作为“非与有线网络互联的终端”，按照步骤2进行处理。
79.步骤2：非与有线网络互联的终端开机进入接收状态，接收psbch/slss/psdch，即：接收同步信号、sl-mib以及psdch，确认周围的终端。若发现周围终端的prose hop id为0，则设置自身的prose hop id为1，并根据全局预配置表确认自身节点的资源，启动发送，向其他终端广播自身的信息。其中，全局配置表用于配置每个节点的资源。后面各节点的操作以此类推。
80.对于非与有线网络互联的终端，其前后节点(即：该终端中的prose ue和prose rue)的空口中所使用的pscch和pssch资源池相同，但psdch，psbch/slss在前后节点的空口上只发送一份。
81.基于上述机制，relay ue开机通过直接发现(direct discovery)过程发现周边ue，监测周边ue的discovery announcement消息中的prose hop id；
82.然后，选择prose hop id值最小的relay ue作为自己的上级relay ue；
83.最后，该relay ue将其自身的prose hop id设置为上级relay ue的跳数 1(即：上级relay ue的跳信息 1)，并通过discovery announcement消息广播自身的prose hop id。
84.从而解决了如前所述的多级relay ue的上下级关系选择问题。
85.此外，多跳通信的上一跳pc5接口、下一跳pc5接口的discovery资源和communication资源以及其他资源采用时分方式进行协调分配，从而解决了多级relay ue回传资源协调的问题。其中，discovery资源是psdch所使用的资源，communication资源是pscch/pssch所使用的资源。
86.下面通过一个具体实施例对本技术技术方案进行举例说明。
87.考虑到psbch周期为40ms，为了避免资源分配配置中的浪费，本实施例设置以40ms为周期，每个节点终端按照协议规定：
88.1、pscch固定发送2次，占用2个子帧；
89.2、pssch固定发送2次，最小占用4个子帧；
90.3、psdch重复发送次数可配置(取值范围为0～3)，按照占用3个子帧进行配置；
91.4、psbch发送1次，占用1个子帧。
92.从以上可以看出，一个节点终端最小需占用10个子帧，40ms可包括4个节点，若超过4个节点，时域资源可循环使用，按照节点序号为节点序号mod 4的结果相同的所有节点使用相同的资源配置，如图8所示：
93.图中以10m带宽为例进行说明，频域上为0～49个rb；
94.时域上，一个周期为40ms，图中示出一个周期内的0～39个子帧。
95.节点1的信道发送情况为：
96.节点1的pdsch可以在3个子帧中重复发送三次，如图中d-0-tx所占用的方框所示；
97.节点1的pscch可以在2个子帧中重复发送两次，如图中pscch-0-tx所占用的方框所示；
98.节点1的pssch可以在4个子帧中重复发送四次，如图中pssch-0-tx所占用的方框所示；
99.节点1的psbch只在1个子帧中发送，如图中psbch0/slss0所占用的方框所示。
100.节点4的信道发送情况为：
101.节点4的pdsch可以在3个子帧中重复发送三次，如图中d-3-tx所占用的方框所示；
102.节点4的pscch可以在2个子帧中重复发送两次，如图中pscch-3-tx所占用的方框所示；
103.节点4的pssch可以在4个子帧中重复发送四次，如图中pssch-3-tx所占用的方框所示；
104.节点4的psbch只在1个子帧中发送，如图中psbch3/slss3所占用的方框所示。
105.对于其他节点，采用与上述类似的方式进行处理。
106.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。