[发明专利]一种用于移动通信系统中的设备到设备通信路由建立的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信网络、最终用户设备之间的设备到设备通信，并且涉及用于移动通信系统中的设备到设备通信路由建立的装置和方法。

背景技术

数据通信领域近年来处于动荡之中。新的技术正在被引入，而旧的技术正在被废弃。具体而言，无线移动通信系统中的数据率近年来在不断地快速提高。由3G合作伙伴项目（3GPP）标准化的长期演进（LTE）代表了无线移动通信系统中的巨大飞跃。LTE的主要目的之一在于提供至少100Mbps的下行链路数据率和至少50Mbps的上行链路数据率。LTE工作在两种模式下，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。在FDD中，上行链路传输和下行链路传输使用被分隔开一定频率偏移的不同的频带。因而，FDD工作在成对的频带中。从移动节点（即用户设备）的角度而言，存在两个载波频率，一个用于上行链路发送，另一个用于下行链路接收。下行链路接收和上行链路发送同时发生。下行链路接收使用正交频分多路复用（OFDMA），而上行链路发送使用单载波频分多路复用（SC-FDMA）。在上行链路发送中使用SC-FDMA的原因在于OFDMA信号发送中的高峰值与平均值功率比（PAPR）。OFDMA发送器中的放大器必须通过使用额外的功率回退（back-off）来保持在放大器的线性区域中。这导致电池消耗的增加或者较短的上行链路距离。较短的上行链路距离对于远离基站的移动节点来说可能是个问题。在FDD中，这个问题是需要有足够的无线电频谱可用于成对的频带。因此，TDD已被标准化为FDD的替代方案。TDD使用相同的频带进行发送和接收，以使得基站和移动节点轮流进行发送。TDD在实际上本质为半双工的传输中仿真全双工传输。因为传输方向的快速变化，所以这是可能的。

最终用户终端之间的设备到设备通信的可能性已在LTE标准化中有所讨论。使用设备到设备通信提供了某些优点。首先，它允许节省上行链路和下行链路无线电资源（例如要被释放的OFDMA或SC-FDMA）并且从而提高可用于为了它们自身的目的而不能使用设备到设备通信的用户的整体容量，例如如果用户正在从远距离服务器下载文件。第二，设备到设备通信可能发生在具有传输功率上限的频带内，例如在TV白空间（TVWS）中与工作TV频道相邻的TV频道。第三，设备到设备通信可以被用于将基站小区的覆盖区域增大到基站不能到达的区域，例如没有配备有基站的隧道、洞穴和建筑物。这通过使用结束于实际上在基站小区的覆盖区域内的设备的最终用户设备链来实现。第四，使用设备到设备通信与常规的上行链路传输相比需要较少的传输功率并且进而减少了电池消耗。第五，在一些情况下，设备到设备通信可以提供更好的无线电信道质量，这进而导致用于用户的更好的服务质量（QoS）。

为了能够建立设备到设备通信，发起设备必须请求用于探测目标设备的无线电资源。所述探测涉及向目标设备发送测试信号。如果测试信号的质量是足够的，则设备可以使用用于设备到设备通信的无线电资源开始通信。如果测试传输未能到达目标设备或者质量太低，则设备必须按传统方式通过基站和核心网络进行通信。很明显，这种事件触发的设备到设备通信建立过程涉及到蜂窝系统的大量的信令开销以及很长的通信建立延迟，尤其是当测试传输失败时。多跳的设备到设备通信路径的建立可能涉及非常大的延迟。

能够例如在设备到设备通信频繁发生的区域内预先建立关于到移动通信系统的可能的设备到设备通信路由的信息将是有益的。预先建立的信息将加速建立设备到设备通信路由的过程。通信路由可能涉及经由不同的最终用户设备的多个跳或者路由可以只是两个最终用户设备之间的直接连接。如果路由包括多个跳，则更大的益处被实现。

在自适应网络的区域中，特定的路由方法已经被研发，所述自适应网络指包括移动设备作为可能的路由器的网络。在诸如高动态目标序列距离向量路由协议（DSDV）之类的主动路由方法中，路由表被维护在作为路由器的每个节点上。路由表使用由网络中的所有节点分发的路由广告被构建。路由表包括关于目的地、下一跳、距离和序号的信息以确定路由信息的时期。主动路由方法的缺点包括为了维护实时的路由表节点所必须交换的数据量和路由广告的数目。主动路由方法对自适应网络拓扑变化和设备间的链路故障的反应也很慢。主动路由方法的其它示例包括作为第2层无线网格路由协议的自适应无线分配服务（AWDS）和方向转发路由（DFR）。