[发明专利]工作在ISM频段的D2D通信系统的资源预调度方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种资源调度方法，特别涉及一种工作在ISM频段的D2D通信系统的资源预调度方法。

背景技术

当前的蜂窝移动通信系统是一种基于预设基础设施的集中式通信网络，系统中的移动终端不允许进行点到点直接通信，终端间通信需要经过有线骨干网或中心控制节点的路由转发。与这种集中式控制的通信方式不同，D2D（Device to Device）通信是一种新颖的应用于蜂窝系统中的终端间直接通信的技术，它允许移动终端在蜂窝系统的控制下使用蜂窝系统授权频段进行点到点通信。由于具有降低终端发射功率、延长电池使用时间、增强多播和广播传输速率、提高系统频谱效率等诸多优势，D2D通信逐渐成为无线通信领域的研究热点。近年来，随着频谱资源的日趋紧张，能够工作在共享频段（例如ISM（Industrial Scientific Medical）频段）的基于LTE标准的通信技术受到越来越广泛的重视。在ISM频段使用LTE通信技术，可以带来如下好处：1）为基于LTE技术的未来通信系统提供新的市场；2）为蜂窝通信系统提供额外的容量；3）产生新的应用和通信解决方案（例如，使用LTE技术的无线D2D通信）。综上所述，尽管当前的LTE D2D通信通常被假设为需要占用蜂窝系统的授权频段来保障可控的干扰环境及传输质量，但是，仍然有必要认真研究工作在ISM频段的D2D通信，因为这将是一种更低廉、更高效、更有市场前景的新型传输技术。

为了使LTE D2D系统能够工作在ISM频段，主要的挑战来自于LTE D2D系统和基于IEEE802.11系列标准的WLAN系统的共存问题。由于使用ISM频段的WLAN系统目前已经被广泛部署，因此LTE D2D系统极有可能会与某个WLAN系统同时部署在某个相同区域并且竞争使用同一频率资源，从而导致强烈的系统间干扰。虽然IEEE 802.11系列标准所定义的媒体接入机制（例如CSMA/CA机制）能够有效的协调和管理众多WLAN用户对无线信道的使用，不产生严重的系统内干扰；但是，LTE D2D系统和WLAN系统之间并不存在任何的协调机制。具体而言，对于任何一个ISM频段的无线信道，LTE D2D用户无法提前获知该信道何时被WLAN系统占用以及何时被释放，从而导致不可避免的数据包碰撞和吞吐量下降。此外，现有的LTE标准是为工作在授权频段的通信系统而设计的，从未考虑过可能存在严重的系统间干扰；因此，为了使LTE D2D通信系统能够高效的工作在ISM频段，需要对现有LTE系统中的无线资源管理方案（例如：资源调度和信道占用的方式）进行优化以及重新设计。

目前，工作在2.4GHz ISM频段的WLAN标准主要包括：802.11b、802.11g和802.11n。这些标准都使用相同的ISM频段信道划分方案（Channelization Scheme）。该信道划分方案由美国联邦通信委员会（FCC）和欧洲电信标准协会(ETSI)定义，仅针对WLAN/Wi-Fi应用。如图1所示，整个ISM频段被划分为14个WLAN信道，每个信道带宽为22MHz，信道中心频率的最小间隔为5MHz，整个ISM频段最多同时支持3个非重叠的WLAN信道。北美地区允许使用前11个信道，欧洲地区允许使用前13个信道。如果LTE D2D终端采用与WLAN系统相同的CSMA/CA方式来竞争和使用ISM的无线信道，会产生以下三个方面的问题：

1、LTE终端之间的D2D信道通常具有较高的信道质量，能够支持如64QAM和5/6码率之类的高速率信息传输；因此，对于任意一对有D2D通信需求的LTE终端对(以下简称为：D2D通信对)而言，独自占用ISM频段上一个带宽为22MHz的WLAN信道进行D2D通信过于浪费。为了提高ISM频段的频谱利用率，同时支持更多对LTE终端间的D2D通信，有必要让成功竞争到WLAN信道的D2D通信对与其它没有竞争到信道的D2D通信对进行资源共享。目前，没有已经公开的方案可以很好的解决这一问题。

2、如果每个LTE终端一旦有D2D通信需求就立即“自发的”执行CSMA/CA协议来竞争ISM频段的信道，多个D2D通信对之间会形成竞争关系；随着有D2D通信需求的LTE终端数目的增加，这种“无序的”竞争会带来频繁的数据包碰撞（包括D2D通信对之间的碰撞和D2D通信对与WLAN用户之间的碰撞），从而导致ISM频段的频谱利用率急剧下降。为此，有必要使LTE D2D通信对在某个中心控制节点的调度下，有序的进行资源竞争和信道占用。目前，没有已经公开的方案可以很好的解决这一问题。