JP2019083588A - ネットワークサービス範囲なしのデバイス間通信における初期同期および衝突回避のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークサービス範囲なしのデバイス間通信における初期同期および衝突回避のための方法およびシステムの提供。【解決手段】デバイス間無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法であって、この方法は、第２のデバイスの存在信号が第１の期間にわたって受信されるかどうかを検出するステップであって、第２のデバイスの存在信号は、タイムスロット境界を有する、ステップと、第２のデバイスの存在信号が検出されない場合、選択されたタイムスロットで第１のデバイスの第１の存在信号を伝送するステップを含む、第１のデバイスによってタイムスロット境界を開始するステップと、第１の存在信号への確認応答をチェックするステップとを含む、方法。【選択図】図９

Description

（開示の分野）
本開示は、無線デバイス間（ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−ｄｅｖｉｃｅ）（Ｄ２Ｄ）通信に関し、より具体的には、制御するネットワークインフラストラクチャノードを伴わないデバイス間通信に関する。

現在の無線ネットワークシナリオでは、デバイスは、典型的には、デバイスがサービス提供されている基地局またはアクセスポイント等のネットワークインフラストラクチャノードと通信し、これは、次いで、同一のネットワークインフラストラクチャノードによってサービス提供されるものを含む、他のデバイスへ、または他のネットワークインフラストラクチャノードによってサービス提供されるデバイスへの通信を可能にする。しかしながら、そのような通信は、インフラストラクチャノードからの無線ネットワーク受信可能範囲が存在しない、ある地域、例えば、無線ネットワーク展開がない遠隔地、または無線ネットワークインフラストラクチャの破壊を被った地域では、可能ではない場合がある。さらに、無線ネットワーク受信可能範囲が存在する場合でも、ネットワークインフラストラクチャノードを使用する通信は、望ましくない場合がある。例えば、一般的な通信システムでは、データの直接Ｄ２Ｄ伝送は、現在のネットワークよりも効率的な無線リソースの利用を提供し得る。

デバイス間通信は、通信がユーザ機器（ＵＥ）の間で直接進み、ネットワークインフラストラクチャノードを通して進まない、２つの無線デバイスまたはＵＥの間の通信である。Ｄ２Ｄ通信の用途は、緊急および非緊急事態の両方のためであり得る。例えば、初期対応者および公安メンバーが、デバイス間で通信するためにＤ２Ｄ通信を使用し得る。これは、遠隔地または建物の内側等のネットワーク受信可能範囲がない状況で有用であり得る。しかしながら、ネットワーク受信可能範囲の地域でさえも、場合によっては、Ｄ２Ｄ通信が、公安状況では望ましい。

非緊急事態では、相互に近接近している友人が、相互と直接通信することを所望し得る。他の事例は、モバイル無線デバイスのユーザが空いた駐車場を見出すことに役立つように、範囲内のモバイル無線デバイスに話し掛けるパーキングメータ等の人間と機械との相互作用を含む。マシンからマシンへの通信も可能であり、例えば、温度／湿度／圧力センサが、記録されたデータをコントローラデバイスに伝達する。他の実施例も可能である。関与するデバイスは、ステーションまたはモバイルであり得る。

しかしながら、そのような通信のための中心制御がないため、ネットワークインフラストラクチャ要素を伴わない他のデバイスと通信するためのデバイスの動作には課題がある。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
デバイス間の無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法であって、
第２のデバイスの存在信号が第１の期間にわたって受信されるかどうかを検出するステップであって、前記第２のデバイスの前記存在信号は、タイムスロット境界を有する、ステップと；
前記第２のデバイスの前記存在信号が検出されない場合、
選択されたタイムスロットで前記第１のデバイスの第１の存在信号を伝送するステップを含む、
前記第１のデバイスによってタイムスロット境界を開始するステップと、
を含む、方法。
（項目２）
前記第１の存在信号に対する確認応答が受信される場合、前記第１の存在信号に基づいて、前記第１のデバイス上で前記タイムスロット境界を確立するステップを含む、
項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第１のデバイスは、後続のフレームの間に、前記選択されたタイムスロットで前記第１の存在信号を伝送し、フレームが、整数のタイムスロットを備える、項目２に記載の方法。
（項目４）
タイムスロット持続時間は、事前に判定される、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記第１の期間は、事前判定されたフレーム期間と、非決定論的競合期間とを備える、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記フレーム期間は、整数のタイムスロット持続時間を備える、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記第２のデバイスの前記存在信号が検出される場合、前記第１のデバイス上のタイムスロット境界を、前記第２のデバイスによって確立される前記タイムスロット境界に整合させるステップと、
前記第２のデバイスによって確立される前記タイムスロット境界に整合した後、前記第１のデバイスによる伝送のために使用するタイムスロットを判定するステップと、
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記タイムスロットを判定するステップは、
１つまたはそれを上回る空きタイムスロットを検出するステップと、
空きタイムスロットを選択するステップと、
前記選択された空きタイムスロット上で前記第１の存在信号を伝送するステップと、
を含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記第１の存在信号に対する確認応答をチェックするステップをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記第１のデバイス以外の任意のデバイスの受信した存在信号に対する確認応答を送信するステップをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記第１の存在信号は、１つ以上のシーケンスを備える、項目１に記載の方法。
（項目１２）
前記第１の存在信号は、一次同期信号と、二次同期信号とを備える、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
前記一次同期信号は、前記タイムスロット境界を確立するために使用される、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記シーケンスのうちの１つ以上は、２つの連続する存在信号伝送の間で変動する、項目１１に記載の方法。
（項目１５）
前記シーケンスのうちの１つ以上は、複数の連続する存在信号伝送に対して同じままである、項目１１に記載の方法。
（項目１６）
前記第１の存在信号の選択は、前記第１のデバイスの識別に関係付けられる、項目１に記載の方法。
（項目１７）
デバイス間の無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法であって、
チャネル上の存在信号であって、少なくとも１つのシーケンスを備える、存在信号をリッスンするステップと；
前記存在信号の検出の際に、
前記存在信号に対する確認応答を伝送するステップと；
前記存在信号の前記少なくとも１つのシーケンスを利用することによって、前記存在信号と関連付けられるタイムスロット境界に整合するステップと、
を含む、方法。
（項目１８）
前記存在信号は、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスを備える、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記存在信号は、一次同期信号と、二次同期信号とを備える、項目１７に記載の方法。
（項目２０）
前記一次同期信号のシーケンスは、複数のデバイスの識別に関する、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
前記二次同期信号の前記シーケンスは、前記存在信号を伝送するデバイスの識別に関する、項目１９に記載の方法。
（項目２２）
前記第１のデバイスは、信号衝突を識別するために、前記二次同期信号を使用する、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
デバイス間の無線リンクを可能にするためのデバイスにおける方法であって、
チャネル上で別のデバイスから存在信号をリッスンするステップと；
タイムスロット境界を確立するように、前記チャネル上で存在信号を伝送するステップと、
を含み、前記存在信号の前記伝送は、別のデバイスが前記確立されたタイムスロット境界に整合することを可能にする、
方法。
（項目２４）
前記リッスンするステップは、事前判定されたフレーム期間と、ランダムに生成された競合期間とを含む、第１の期間にわたって行われる、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記フレーム期間は、整数のタイムスロット持続時間を備える、項目２３に記載の方法。
（項目２６）
前記存在信号は、一次同期信号と、二次同期信号とを備える、項目２３に記載の方法。
（項目２７）
前記開始するステップはさらに、前記第１の存在信号に対する確認応答をチェックするステップを含む、項目１に記載の方法。

本開示は、図面を参照して、より理解されるであろう。
図１は、タイムスロット内の存在信号の提供を図示する、ブロック図である。 図２は、第１の無線フレームが存在信号を伝送するために使用され、第２の無線フレームが確認応答を伝送するために使用される、タイムスロットを示すブロック図である。 図３は、発見期間にわたって存在信号および確認応答を伝送するために使用される単一の搬送波を示す、ブロック図である。 図４は、２つの搬送波、すなわち、存在信号を伝送するために使用される第１の搬送波、および確認応答を伝送するために使用される第２の搬送波を示す、ブロック図である。 図５は、一次同期信号、第２の同期信号、および確認応答の伝送のための無線フレームを示す、ブロック図である。 図６は、異なるデバイスのための複数の無線フレームを示す、ブロック図である。 図７は、一次同期信号、第２の同期信号、および確認応答を伝送するためのＳＣ−ＦＤＭＡ無線フレームを示す、ブロック図である。 図８は、本開示の一実施形態を実装するためのデバイスプロセスを示す、プロセス図である。 図９は、タイムスロット境界の設定を示す、ブロック図である。 図１０は、未使用タイムスロットの選択を示す、ブロック図である。 図１１は、異なる数のデバイス、および異なる数の最大デバイスを有する、複数のネットワークの収束のプロットである。 図１２は、タイムスロット境界不整合を示す、ブロック図である。 図１３は、確率的な隠れたノードの問題を示す、ブロック図である。 図１４は、リンク欠陥が起こり得る実施形態のためのプロセスを示す、プロセス図である。 図１５は、例示的な境界確立ブロックのための機能性を示す、プロセス図である。 図１６は、例示的ＰＳ伝送ブロックのための機能性を示す、プロセス図である。 図１７は、例示的確認応答伝送ブロックのための機能性を示す、プロセス図である。 図１８は、異なる数のデバイス、および異なる数の最大デバイスを有する、複数のネットワークの収束のプロットである。 図１９は、本開示の実施形態とともに使用され得る、例示的ユーザ機器のブロック図である。

本開示は、デバイス間無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法であって、第２のデバイスの存在信号が第１の期間にわたって受信されるかどうかを検出するステップであって、第２のデバイスの存在信号は、タイムスロット境界を有する、ステップと、第２のデバイスの存在信号が検出されない場合、選択されたタイムスロットで第１のデバイスの第１の存在信号を伝送するステップを含む、第１のデバイスによってタイムスロット境界を開始するステップとを含む、方法を提供する。

本方法はさらに、第１の存在信号への確認応答をチェックするステップを含む。

本開示はさらに、デバイス間リンクを可能にするためのデバイスを提供し、デバイスは、プロセッサを備え、プロセッサは、第２のデバイスの存在信号であって、タイムスロット境界を有する、第２のデバイスの存在信号が第１の期間にわたって受信されるかどうかを検出し、第２のデバイスの存在信号が検出されない場合、選択されたタイムスロットで第１のデバイスの第１の存在信号を伝送することと、第１の存在信号への確認応答をチェックすることとを含み、第１のデバイスによってタイムスロット境界を開始するように構成されている。

本開示はさらに、デバイス間無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法を提供し、この方法は、チャネル上の存在信号であって、少なくとも１つのシーケンスを備える、存在信号をリッスンするステップと、存在信号の検出時に、存在信号に対する確認応答を伝送するステップと、存在信号の少なくとも１つのシーケンスを利用することによって、存在信号と関連付けられるタイムスロット境界に整合するステップとを含む。

本開示はさらに、デバイス間無線リンクを可能にするためのデバイスを提供し、デバイスは、プロセッサを備え、プロセッサは、チャネル上の存在信号であって、少なくとも１つのシーケンスを備える、存在信号をリッスンし、存在信号の検出時に、存在信号に対する確認応答を伝送し、存在信号の少なくとも１つのシーケンスを利用することによって、存在信号と関連付けられるタイムスロット境界に整合するように構成されている。

本開示はさらに、デバイス間無線リンクを可能にするためのデバイスにおける方法を提供し、この方法は、チャネル上で別のデバイスから存在信号をリッスンするステップと、タイムスロット境界を確立するように、チャネル上で存在信号を伝送するステップとを含み、存在信号の伝送は、別のデバイスが、そのような存在信号を検出すること、および確立されたタイムスロット境界に整合することを可能にする。

本開示はさらに、デバイス間無線リンクを可能にするためのデバイスを提供し、このデバイスは、プロセッサを備え、プロセッサは、チャネル上で別のデバイスから存在信号をリッスンし、タイムスロット境界を確立するように、チャネル上で存在信号を伝送するように構成され、存在信号の伝送は、別のデバイスが、そのような存在信号を検出すること、および確立されたタイムスロット境界に整合することを可能にする。

本明細書では近接性ベースのアプリケーションおよびサービスとも称される、デバイス間アプリケーションおよびサービスは、新たな社会的および技術的動向を代表する。この点に関して、３^ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ）ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）アーキテクチャが進化しており、この３ＧＰＰ産業が発展途上の市場にサービス提供し、同時に、種々の公安業界の緊急の要求を満たすことを可能にするであろうようなサービスを含む。

しかしながら、中央コントローラを伴わないデバイス間のネットワークの実装は、種々の問題を有する。デバイス間通信に関する１つの問題は、ネットワーク受信可能範囲外のデバイスの発見、およびデバイスが相互と通信するための能力である。具体的には、現在、制御ネットワーク要素を有していないアドホック（ａｄ ｈｏｃ）ネットワーク内で、デバイスの確実な発見を達成する方法がない。そのような発見は、ネットワーク内のデバイスが、それらが直接通信することができる他のデバイスの存在を継続的に認識することを可能にする。さらに、信号の伝送のために、現在、いかなるネットワークインフラストラクチャもない場合に、ロングタームエボリューション直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）または単一搬送波周波数分割多重アクセス（ＳＣ−ＦＤＭＡ）符号伝送または受信のための共通時間枠同期を確立する明確な方法がない。

Ｄ２Ｄ通信のさらなる問題は、タイムスロットが使用される、固定長伝送に関する。デバイスによって伝送される周期的発見信号は、１つ未満のタイムスロット（ＴＳ）を占め得、現在、アドホックネットワーク内の多数のデバイスの伝送を整合させるように、どのようにしてタイムスロット境界および無線フレームタイミングを確立するかが明確ではない。

本明細書で使用されるように、タイムスロットは、他のデバイスと通信するためにデバイスによって使用され得る、固定長時間窓の一般化用語であり、ＬＴＥ仕様によって使用されるような「スロット」とは異なる。

さらなる問題は、２つまたはそれを上回るデバイスが両方とも、伝送のために同一の初期タイムスロットを選択するときに、現在、デバイスが、デバイス間通信のための潜在的なアップリンク伝送衝突を検出して解決しないことである。したがって、衝突解決方法論が、本明細書で提供される。

したがって、本開示は、ネットワーク受信可能範囲外でデバイス間通信のための無線ネットワークの初期化を提供する。具体的には、本開示は、いくつかある特徴の中でも、デバイスのグループがどのようにして、相互を発見し、タイムスロット境界を画定し、伝送タイムスロットを各デバイスに割り当て、衝突を回避して解決し、相互と同期するかに対処する。これらの初期化ステップは、デバイスが相互の間でデータ通信を有することができる前に起こる。さらに、本明細書で説明される実施形態は、全てのデバイスがネットワーク内の全ての他のデバイスからの伝送を受信できるわけではない場合等、完全に接続されたネットワークまたは部分的に接続されたネットワークのいずれかに適用される。

本開示は、ＬＴＥアーキテクチャを利用する実施例を提供するが、本明細書で説明される実施形態は、そのようなアーキテクチャに限定されず、他のネットワークアーキテクチャも同等に使用することができる。したがって、本明細書で提供される技法および実施例は、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）以外の他の技術に拡張することができる。

システムが発見段階にあるとき、デバイスは、ネットワークに接続されておらず、したがって、同期が確立されていなくてもよい。本開示の一実施形態によると、これに対処するために、デバイスは、タイムスロット内で伝送することができる、固定長を伴う存在信号（ＰＳ）を周期的に伝送してもよい。そのような存在信号の構成が、以下で提供される。

識別可能なＰＳを受信すると、確認応答信号（ＡＣＫ）が、ＰＳを伝送するデバイスに返送されてもよい。ＡＣＫは、以下で説明されるように、複数の受信者が同一のＡＣＫを伝送することによってＰＳに応答することができるように設計されている。さらに、本開示によると、デバイスを同一のタイムスロット境界に整合させるように、アルゴリズムが提供される。ここでの説明は、実施例として確認応答（ＡＣＫ）に焦点を合わせるが、同一の伝送は、多くの場合、否定応答（ＮＡＣＫ）も伝送するように設計できることに留意されたい。例えば、伝送は、２つの可能なシーケンスを使用することができる（例えば、ＡＣＫのための全て０のシーケンス対ＮＡＣＫのための全て１のシーケンス）。ＰＳ伝送をサポートするためにＮＡＣＫを同様に使用することができるが、簡単にするために、本議論は、主にＡＣＫに焦点を合わせる。ネットワーク確立におけるＮＡＣＫの使用法は、本明細書で説明されるプロシージャおよびプロトコルの対象となることが意図される。

さらなる実施形態によると、ＬＴＥ ＯＦＤＭ／ＳＣ−ＦＤＭ符号伝送／受信のための時間周波数同期を得るために、本開示は、タイムスロット内の符号境界を検出するためにＬＴＥで使用されるような存在する一次同期信号（ＰＳＳ）の使用を提供する。

さらなる実施形態によると、第１の伝送デバイスが、ネットワーク内の他のデバイスのためのＴＳ境界基準を確立することを可能にする、プロシージャを通して、ＴＳレベル同期が達成されてもよい。これを行うことによって、スロット時分割二重（ＴＤＤ）システムが確立される。

さらなる実施形態によると、同一のタイムスロット上で複数のＰＳ信号の伝送を検出するために、ランダムホッピング二次同期信号（ＳＳＳ）方式が、サイクル毎に新しいＳＳＳを存在信号に割り当てるように使用される。ここで、サイクルとは、信号を伝送および受信する時間基準として関連デバイスによって使用される時間枠を指す。例えば、ある信号（例えば、ブロードキャスト信号）は、サイクル毎に、または整数のサイクル毎に、規則的に反復してもよい。本用途では、サイクルはまた、フレームとも称される。受信デバイスは、起こり得るＳＳＳに１つずつ相関し、ＰＳ信号の複数の伝送を検出することができる。

さらなる実施形態によると、ＵＥが存在信号を周期的に伝送するため、および近隣から確認応答を得るためのプロトコルが提供される。例えば、伝送デバイスは、少なくとも１つのＡＣＫを受信する場合に、それが現在使用しているタイムスロットを利用し続け、ある持続時間にわたってＡＣＫを受信しない場合に、新しい空きタイムスロットにジャンプし得る。いったんシステムサービス範囲が安定状態に落ち着くと、全てのＵＥは、衝突がないＰＳを周期的にブロードキャストすることができる。したがって、上記のアルゴリズムは、完全に配送され得る。

本明細書で使用されるように、モバイルデバイス、デバイス、ユーザ機器、または他のそのような用語は、交換可能であり、デバイス間通信を確立することが可能であるデバイスを指す。

ここで、図１を参照する。ネットワーク内のデバイスが、通信することができる他のデバイスの存在を継続的に認識することを可能にするために、本開示の一実施形態によると、各デバイスは、実質的に周期的な存在信号を伝送する。存在信号は、デバイスが最初に伝送し始めるときに、他のデバイスの存在信号と衝突し得るが、以下で説明されるような競合解決プロシージャ後に、各デバイスによって伝送されるＰＳは、タイムスロット内で一意的である。このようにして、各デバイスは、デバイスが動作中である限り、そのピアデバイスによって個別に識別可能であり、各デバイスは、連続衝突解決を伴わずに専用時間周波数リソースを取得することができる。

発見信号は、本開示によると、２つの信号のうちの１つを伴う。発見信号を形成する第１の信号は、デバイスによって送信される存在信号である。デバイスは、その存在を通知するように、さらに、タイムスロットを留保するように、そのＰＳをブロードキャストする。第２の発見信号は、デバイスによって受信される確認応答信号（ＡＣＫ）である。ＰＳを復号（デコード）するデバイスの全てまたはサブセットは、タイムスロットの承認を示すように、ＡＣＫをブロードキャストする。

したがって、図１で図示されるように、特定のタイムスロット１１０は、参照番号１２０によって示されるようなタイムスロットにつき１つの単位、または参照番号１３０によって示されるようなタイムスロットにつき２つの単位のいずれかを有してもよい。図１の実施形態のいずれかでは、各単位は、同期信号１４０と、存在信号または確認応答のいずれかを備え得る、発見信号１４２と、データペイロード１４４とを含有する。

複数のタイムスロットは、発見期間１５０を形成するように組み合わせられ、発見信号の周期性のための発見期間の時間は、発見期間あたりのタイムスロットの数（Ｎ_Ｍａｘ）×タイムスロットあたりの時間（Ｔ_Ｓ）であることが定義される。発見期間は、フレームと同一の長さを有することができる。フレームは、初期発見および後続のデータ通信の両方のための時間基準として使用される。

したがって、本開示によると、発見信号は、各発見期間で反復される。各発見期間は、Ｎ_Ｍａｘ個のタイムスロットから成り、デバイスは、任意の所与のタイムスロット上で無線フレームを伝送するか、または受信するかのいずれかを行うことができる。Ｎ_Ｍａｘは、設計されたアーキテクチャに従って発見することができるＵＥの最大数を表し得る。

デバイスが相互を発見する前に、データペイロード時間単位１４４は、空のままである。

本開示によると、２つのシステム設計が説明されている。しかしながら、そのようなシステムは、単なる例にすぎず、他のシステムも使用することができる。第１のシステムでは、タイムスロットにつき２つの単位が使用される、１搬送波周波数時分割二重システムが提供される。第２のシステムでは、タイムスロットにつき１つだけの単位がある、２搬送波周波数時分割二重システムが使用される。

１搬送波周波数ＴＤＤシステム

一実施形態によると、ＵＥは、伝送および受信の両方に１つだけの搬送波周波数（例えば、ＬＴＥで定義されるように、例えば、アップリンクリンクチャネルまたはダウンリンクチャネルのいずれか）を使用する、Ｄ２Ｄモードで動作する。本明細書で使用されるように、アップリンクは、アプリンクがデバイスからの伝送を指す、セルラーシステムに同様と定義される。同様に、ダウンリンクは、デバイスで受信される信号を伴う。

ここで、各タイムスロットが、所与のデバイスの視点から、伝送部分および受信部分に分割される、本開示の一実施形態による、チャネルの実施形態を示す、図２を参照する。典型的には、データまたは同期信号等の他の目的で、タイムスロットの他の部分を使用することができ、したがって、図２の実施形態は、簡略化にすぎない。

図２で見られるように、上記からのＮ_ＭＡＸが３として定義される、３つのタイムスロットが提供される。したがって、図２のシステムは、タイムスロット自体が反復する、３つのデバイスを用いた解決策に収束した。

図２によると、各タイムスロットは、第１の伝送インスタンスがＰＳ信号のためであり、第２の伝送インスタンスがＡＣＫ信号のためである、２つの伝送インスタンスを有する。一実施形態によると、各タイムスロットは、長さが２ミリ秒であってもよい。ＬＴＥ仕様に基づいて、ＵＥがそのＰＳを伝送し得、ある数のミリ秒後にＡＣＫを受信するべきであるように、システムが提供される。例えば、図２の実施形態によると、ＡＣＫは、信号の伝送の３ミリ秒後に受信される。

具体的には、第１のタイムスロット２１０で、ＰＳ信号が、参照番号２１２によって示される、モバイルデバイスＡによって送信される。３ミリ秒後に、参照番号２１４によって示されるように、デバイスＢおよび／またはＣは、ＰＳ信号を正しく受信した場合に確認応答を送信する。

タイムスロット２２０では、デバイスＢは、参照番号２２２によって示されるように、第１の伝送インスタンスでそのＰＳ信号を伝送し、３ミリ秒後に、伝送インスタンス２２４によって示されるように、デバイスＣおよび／またはＡは、ＰＳ信号を正しく受信した場合にＡＣＫを送信する。

同様に、タイムスロット２３０では、伝送インスタンス２３２で、デバイスＣは、そのＰＳ信号を伝送し、伝送インスタンス２３４で、デバイスＡおよび／またはＢは、それらのＡＣＫを送信する。

この場合の発見期間は、３つのタイムスロットが、２ミリ秒を有する各タイムスロットを提供される、６ミリ秒である。

上記の変形例が可能である。さらに、タイミングは、変化することができ、上記の実施例は、例証目的で提供されるにすぎない。

図２の実施形態のいくつかの変形例は、所与のデバイスのためのＰＳおよびＡＣＫを含む、発見信号の周期性の変動性を含んでもよい。一実施形態では、発見信号の周期性は、デバイスが初期接続を試行しているときに短く（Ｎ_Ｍａｘ）あり得る。したがって、いったん確立されると、発見信号周期性は、発見信号の伝送または受信の数を削減するように、長い期間（例えば、４×Ｎ_Ｍａｘ）に切り替えられてもよい。しかしながら、伝送または受信の数の削減は、デバイスが選択する伝送インスタンスが別のデバイスによって占有されていないことを確実にするように、ネットワークに接続しようとしているデバイスが、より長い期間にわたってチャネルを監視する必要があろうことを意味する。

さらなる変形例では、全てのピアデバイスがデバイスのＰＳ伝送に応答する必要があるわけではない。例えば、いくつかの実施形態では、伝送デバイスに特定の方法で関係付けられるピアデバイスのみが、伝送デバイスのＰＳに応答して、ＡＣＫを送信する必要があり得る。これは、例えば、デバイス間接続が安定して確立されるときに、特に有用であり得る。例えば、ある識別子を伴うデバイスが、あるサブフレーム内で応答する必要がある、アドホック（ａｄ ｈｏｃ）ネットワーク内で、いったんデバイスが識別子を割り当てられると、応答は、デバイス識別子に基づいてもよい。別の実施形態では、あるＰＳ伝送機会が近づいているデバイスが、ＡＣＫを送信する必要があり得るように、タイミングベースの関係が利用されてもよい。他の実施例が可能である。

同様に、図３を参照すると、Ｎ_Ｍａｘ＝６であり、確認応答がＰＳの伝送の５ミリ秒後に起こる、システムが示されている。具体的には、図３で見られるように、伝送インスタンス３１０で、第１のデバイスが、ＰＳを伝送し、これは、無線フレーム３１２で承認される。同様に、伝送インスタンス３１４で、第２のデバイスが、ＰＳを伝送し、これは、伝送インスタンス３１６で承認される。他の伝送インスタンスが、同様に伝送および確認応答に使用される。

図３の実施例では、１２ミリ秒の発見期間後、プロセス自体が反復する。

図２および３の上記の実施形態は、各タイムスロットが満杯であることを仮定する。他の実施形態では、例えば、新しいデバイスが追加されることを可能にするように、いくつかのタイムスロットは、占有されていなくてもよい。

２搬送波周波数ＴＤＤシステム

上記の図２および３を参照して説明されるものに対する代替的実施形態では、ＵＥは、アップリンクおよびダウンリンクチャネルの両方を有してもよく、チャネルのそれぞれは、伝送および受信の両方が可能である。この場合、Ｄ２Ｄ通信のために、一方の搬送波は、ＰＳ信号のために割り付けられてもよく、他方のチャネル／搬送波は、ＡＣＫ信号のために割り付けられてもよい。ここで、図４を参照する。

図４の実施例では、タイムスロットが、１ミリ秒として定義され、１２個のタイムスロットが、ＰＳおよびＡＣＫチャネルのそれぞれのために示されている。タイムスロット４１０では、第１のデバイスが、そのＰＳを伝送し、これは、参照番号４１２によって示されるように、３ミリ秒後に承認される。

同様に、第２のタイムスロットでは、第２のデバイスが、参照番号４２０によって示されるように、そのＰＳ信号を伝送し、これは、次いで、タイムスロット４２２で承認される。

タイムスロットは、占有または非占有されることができ、確認応答は、確認応答チャネル上の対応するタイムスロット内で３ミリ秒後に起こってもよい。

ＰＳとＡＣＫとの間のタイミング関係は、実装に応じて変動し得る。したがって、ＰＳは、必ずしも最も近い時間でＡＣＫにおいて応答されるわけではない。ＰＳは、典型的には、伝搬時間および伝送／受信処理時間を可能にするために、いくつかのタイムスロットを離れて、ＡＣＫ信号によって承認される。ＰＳとＡＣＫとの間の正確なタイミング関係は、一実施形態では、ＬＴＥ周波数分割二重（ＦＤＤ）システムで使用される４ミリ秒分離等の種々の値を採用してもよい。他の値も可能である。

任意の所与のタイムスロットで、ＵＥは、伝送モードまたは受信モードのいずれかであり得る。伝送モードでは、ＵＥは、ＰＳ信号またはＡＣＫ信号のいずれかを伝送する。同様に、受信モードでは、ＵＥは、ＰＳ信号、ＡＣＫ信号、およびＰＳ信号の衝突、または空のタイムスロットを検出する。衝突は、２つまたはそれを上回るＵＥが１つのタイムスロットでＰＳを伝送するときに起こり得る。また、ＵＥが同時に伝送および受信することができないという事実により（全二重ＵＥがここでは仮定されない）、伝送モードのＵＥは、他のＵＥとの衝突を検出することができない。しかしながら、受信モードである、これらのＵＥは、そのような衝突を検出することができる。一実施形態では、受信モードのＵＥは、いかなる通知も伝送しないであろうが、伝送ＵＥは、衝突を検出するために、以下で説明されるような信頼尺度を使用してもよい。他の実施形態では、受信モードのＵＥは、伝送機ＵＥに正当に通知してもよい。

図４を参照して説明されるように、無線リソースをＰＳタイムスロットおよびＡＣＫタイムスロットに分割することによって、本開示によると、フィードバック機構が適応させられる。具体的には、受信モードのＵＥが衝突を検出する場合には、一実施形態では、ＡＣＫ信号を返送しない。しかしながら、衝突がない場合、受信機ＵＥは、Ｔ_ＡＣＫ持続時間後に、ＡＣＫタイムスロット上で確認応答信号をブロードキャストしてもよい。伝送機ＵＥは、そのタイムスロットを確保する前に、ＡＣＫ信号を受信するために待機しなければならない。伝送機ＵＥがＡＣＫを受信しない場合、理想的な条件では、衝突が起こったことを仮定し、したがって、ＰＳを再伝送するように新しいタイムスロットを見出してもよい。非理想的条件では、ＡＣＫが受信されない場合、タイムスロット内の伝送ＵＥによる信頼は、閾値を下回るまで減少し得、その時点で、伝送ＵＥは、ＰＳを再伝送するように新しいタイムスロットを探す。

フレーム構造および信号設計

本開示の一実施形態によると、一次同期信号（ＰＳＳ）は、時間／周波数同期のためのプリアンブル、また、一次存在信号としての両方の二重目的で、使用されてもよい。二次同期信号（ＳＳＳ）は、二次存在信号として、および一時的なデバイス識別子として使用されてもよい。

現在のＬＴＥ規格によると、３つの可能性がＰＳＳに存在する。デバイス間通信については、ＰＳＳ値は、デバイス間クラスタを識別するために利用することができる。具体的には、クラスタは、それらの間で直接リンクを確立することができる、デバイスのグループである。一実施例では、グループ内の各デバイスは、本開示によると、グループ内の全ての他のデバイスのワンホップ近隣である。

ＬＴＥでは、ＳＳＳの１６８個の可能な値があるため、ＳＳＳは、以下で説明されるような強化型衝突検出技法を可能にするために、一種の一時的なデバイス識別子として利用されてもよい。

各発見サイクルで、デバイスは、ランダムに選ばれたＳＳＳ符号語を伝送してもよい。発見段階中に、衝突が２つのデバイスの存在信号の間で起こる場合には、他のデバイスが、衝突が起こったことを判定することが可能である。さらに、他のデバイスは、いくつのＳＳＳ信号が衝突したかを告げることが可能であり得る。

上記は、それぞれ、ＰＳＳおよびＳＳＳのための３個または１６８個のシーケンスを説明するが、実装に応じて、他の数のシーケンスが可能であり得る。識別のために１６８個のシーケンスを有する代わりに、例えば、クラスタのために同時に動作中である所与の数のデバイスは、４０を超えることが予期され得ないため、４０のみが必要とされ得る。より小さいシーケンススペースを使用することにより、受信デバイス上の処理負担を低減させる。

単一のデバイスの視点から、第１のデバイスが例として使用される、以下の図５に関して、フレーム構造が示されている。図５の例では、第１のデバイスは、第１のサブフレーム上で伝送する。ここでは、ＬＴＥで定義されるようなサブフレームが、一般的にタイムスロットに類似する例として使用される。サブフレームは、参照番号５１０で拡大されて示されている。

第１のサブフレームでは、最初の３つの記号が、制御領域５１２に使用される。さらに、デバイスが、そのサブフレームで伝送しているため、ＰＳＳ５１４ならびにランダムに選択されたＳＳＳ５１６が、サブフレームで伝送されてもよい。

次のサブフレームでは、ＡＣＫが必要とされる場合には、ＡＣＫは、参照番号５２０によって示されるように送信されてもよい。図では、ＡＣＫが、ＰＳ伝送を伴うサブフレームの直後にサブフレームで伝送されるものとして示されているが、ＡＣＫ伝送のための他の時間遅延が可能であり、例えば、ＡＣＫは、ＰＳ伝送を伴うサブフレームの４サブフレーム後にＡＣＫが送信されると理解されることに留意されたい。

したがって、図５によると、所与のデバイスの存在信号が、常に偶数のサブフレームで伝送される一方で、ＡＣＫ応答は、奇数のサブフレームで伝送される。しかしながら、他のタイミング関係が、上記で定義されるように可能である。

クラスタ全体の視点から、３つのデバイスの存在信号および対応するＡＣＫが図示される、図６に関して、フレーム構造が示されている。具体的には、図６で見られるように、サブフレーム６１０は、第１のデバイスが伝送するために使用され、サブフレーム６１２は、第２のデバイスが伝送するために使用され、サブフレーム６１４は、第３のデバイスが伝送するために使用される。

図５および６の一次存在信号は、一次同期信号のために定義される既存のＬＴＥシーケンスｄ（ｎ）の構造を再利用することができる。基地局によって送信されるＰＳＳとの混同を回避するために、異なる値が、デバイス間通信に使用されるときに、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕルートシーケンス指数ｕに選択されてもよい。一つの例は、デバイス間通信のための異なるｕ値のセットとして、代替的な指数値を選択することである。例えば、４０、４１、２３という指数値が、一実施形態で使用されてもよい。

デバイスが、そのような既存のＰＳＳ信号を復号するように適合され、したがって、デバイス上の受信回路が同一のままであり得るため、Ｄ２Ｄ通信の目的での既存のＰＳＳ構造の再利用はさらに、デバイス実装を最小限化するという利益を有する。

二次存在信号については、これらの信号は、二次同期信号のために定義される既存のＬＴＥシーケンスｄ（ｎ）の構造を再利用してもよい。基地局のＳＳＳとの混同を回避するために、指数（ｍ_０，ｍ_１）の値を、デバイス間通信のために異なって選択することができる。

ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、既存のＬＴＥ物理的ハイブリッド確認反復要求（ＨＡＲＱ）インジケータチャネル（ＰＨＩＣＨ）構造を再利用して、伝送することができる。反復符号化後、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）記号ｚ（０），…，ｚ（Ｍ_ｓ−１）のブロックは、直交シーケンスと記号毎に乗算されてスクランブルされてもよく、以下の式に従って、変調記号ｄ（０），…，ｚ（Ｍ_ｓｙｍｂ−１）のシーケンスをもたらす。

パラメータ、

は、ＬＴＥ定義から再利用される。セル特有のスクランブリングシーケンスｃ（ｉ）は、ＰＳに応答する目的で固定される。直交ｗ（ｉ）も固定され、例えば、［＋１ ＋１ ＋１ ＋１］である。さらに、ＰＨＩＣＨの設計特徴により、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫをともに多重化することができる。これは、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ（または複数のＡＣＫ）が送信されるものであるときはいつでも有用であり得る。例えば、これは、（時間または周波数のいずれかで別個である）２つのデバイスのＰＳが、ＡＣＫを送信するためのリソースを節約するように同一のＴＳに応答させられる場合に、または初期ネットワーク確立が行われた後にＰＳおよびデータパケットが共存するときに、ＰＳおよびデータパケットの両方へのＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信する必要があるときに起こり得る。この場合、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ（またはＡＣＫのみ）の２つまたはそれを上回るセットを伝送のために組み合わせることができ、各セットは、異なる直交シーケンスｗ（ｉ）、例えば、［＋１ ＋１ ＋１ ＋１］および［＋１ −１ ＋１ −１］を使用する。伝送（ＰＳまたはデータパケット）とＰＨＩＣＨ伝送との間のマッピングを事前定義するように、規則を特定することができる。

さらなる実施形態では、デバイスは、信号を変調するために、ＯＦＤＭの代わりにＳＣ−ＦＤＭを使用してもよい。この場合、フレーム構造が、図７の第１のデバイスの視点から示されている。図７で見られるように、ＰＳＳ７１２およびＳＳＳ７１４は、サブフレーム７１０の間に伝送され、確認応答７２０は、制御領域７３０で提供されてもよい。

したがって、ＯＦＤＭのために上記で示される同一のＰＳＳ、ＳＳＳ設計はまた、変更を伴わずにＳＣ−ＦＤＭ伝送で使用することもできる。ＡＣＫ／ＮＡＣＫについては、物理的アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）型の伝送が代わりに使用されてもよい。

デバイスプロセス

上記は、図８の実施形態によって実装されてもよい。具体的には、図８のプロセスは、ブロック８１０から始まり、ＴＳがデバイスのためにすでに確立されているかどうかを確認するようにチェックが行われる、ブロック８１２へ進む。もしそうでなければ、プロセスは、ランダム競合時間τが選ばれる、ブロック８１４へ進み、次いで、プロセスは、デバイスが、Ｄが発見期間（フレーム期間）長であるＤ＋τとして指定される期間をリッスンする、ブロック８１６へ進む。ここで、「リッスン」とは、そのような信号が伝送されたかどうかを確認するように、デバイスが潜在的な信号の検出を行う、機能を指す。同様に、これは、潜在的な信号に対するデバイス「チェック」と称され得る。

具体的には、いかなるＴＳもまだ確立されていない初期段階で、全てのデバイスが、クラスタを形成し始める。この段階での主要な目標は、デバイスがＰＳを伝送するＴＳを見出すことができるように、ＴＳ境界を確立することである。図８の実施形態によると、第１の衝突がないＰＳが、ＴＳ境界を確立し、これは、次いで、全てのデバイスがそれらのＴＳを並べるための基準境界になる。

これは、図９を参照して示されている。具体的には、図９で見られるように、デバイスは、Ｔ０と標識されるデバイス選択時間から始まり、ランダムに選ばれた競合時間τを加えた、発見期間（フレーム期間）と対応する発見時間Ｄをリッスンする。この場合、τは、０〜Ｄの間で一様に分配されるように選択される。

図９で見られるように、Ｔ０’と標識される時間Ｔ０＋Ｄ＋τで、デバイスは、別のデバイスからの信号を検出しておらず、したがって、デバイスは、参照番号９１０で示されるように、ＴＳ境界を開始するようにＰＳを伝送する。

次いで、デバイスは、確認応答をリッスンする。確認応答がＰＳ伝送９１０に対して受信される場合には、デバイスは、ＴＳスロット境界を確立し、時系列９２０に沿って、参照番号９２２および９２４によって示されるように、Ｘが正の整数である、時間Ｔ０’＋ＸＤで、周期的にその信号を伝送し続ける。

逆に、いかなる確認応答も参照番号９１０で伝送されたＰＳに対して受信されない場合には、デバイスは時系列９３０を辿る。

図９の実施形態では、時系列９３０は、デバイスが、競合時間τが０〜Ｄの間の新たに選ばれたランダムな値である、長さＤ＋τの新しい探査期間を開始する、実施形態を示す。この場合、デバイスは、別のデバイスによって伝送されたＰＳ信号９３２を検出し、そのＴＳを別のデバイスによって確立されたＴＳスロット境界に整合させる。デバイスは、その探査期間の残りをリッスンすることを放棄し、そのＰＳを伝送するように空きＴＳのうちの１つを選択するモードに切り替える。Ｔ_Ａｃｋ持続時間後に、デバイスは、ＰＳ信号９３２への確認応答を送信する。

再度、図８を参照すると、上記は、デバイスが時間Ｄ＋τをリッスンする、ブロック８１４および８１６に関して示されている。

次いで、デバイスは、ブロック８１８で、存在信号がリスニング期間中に受信されたかどうかをチェックする。ブロック８１８でのチェックは、リスニング時間全体中に連続的に行われる必要があり得る。

ブロック８１８から、ＰＳが受信された場合には、プロセスがブロック８２０へ進み、ＴＳ境界が確立される。

逆に、ブロック８１８から、ＰＳが受信されていない場合、プロセスは、デバイス自体が、ＴＳ境界を確立しようとするように、そのＰＳを伝送する、ブロック８２２へ進む。次いで、プロセスは、確認応答時間がすでに生じたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック８３０へ進む。もしそうでなければ、プロセスは、ブロック８３０で確認応答時間に達したことが見出されるまで、デバイスがアイドル状態のままである、ブロック８３２へ進む。この時点で、プロセスは、確認応答が受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック８３４へ進む。確認応答が受信された場合には、プロセスは、ＴＳ境界が確立される、ブロック８３６へ進む。

ブロック８２２で、または図９のメッセージ９１０に関する、ＰＳのブロードキャストは、ＰＳＳおよび／またはＳＳＳに加えて、またはそれと同時に、システムフレーム番号（ＳＦＮ）を含んでもよい。ＳＦＮは、ＳＦＮが第１の伝送のために０に設定され得る、経過した発見期間（フレーム）の数を追跡するように、ブロードキャストされてもよい。

ＴＳ境界を確立した後、ＴＳ境界を確立したデバイスは、全発見期間の第１のＴＳ上でＰＳおよびＳＦＮを周期的にブロードキャストしてもよい。ＳＦＮは、各フレームに１だけインクリメントされてもよい。

しかしながら、デバイスが応答してＡＣＫを受信しない場合、他のデバイスとのＰＳ伝送の部分的または完全衝突があったか、または他のデバイスが周囲になかったと仮定される。したがって、ＴＳ境界が確立されず、デバイスは、いくつかの他のデバイスがＴＳ境界を確立することに成功したかどうかを確認するように、チャネルを最初から再び探査し始める必要がある。

ランダム競合時間τは、各ＴＳ境界作成試行が他のデバイスとの衝突を回避するために異なり得る。

いくつかの実施形態では、デバイスがＫ回の試行後にＴＳ境界を確立することができないか、または見出すことができない場合、デバイスは、Ｄ２Ｄネットワークを確立するために受信可能範囲領域内に他のデバイスがないと結論付けるため、伝送を中止する。

いったんＴＳ境界が確立されると、次いで、デバイスは、伝送するＴＳを探すことができる。したがって、再度、図８を参照して、ブロック８２０によって示されるように、ＰＳが受信され、ＴＳ境界が存在する場合、次いで、デバイスは、ブロック８４０へ進み、そのＰＳを伝送する新しいＴＳを判定するように、１つの発見サイクルをリッスンする。したがって、デバイスは、リッスンして、任意の空のＴＳ（すなわち、空きＴＳ）があるかどうかを判定することができる。ブロック８４２では、任意の空きＴＳが存在するかどうかを判定するようにチェックが行われ、もしそうでなければ、プロセスは、クラスタが満杯であるためブロック８４４で終了する。

逆に、ブロック８４２で、空きＴＳが検出された場合には、デバイスは、ブロック８４６で示されるように、空きＴＳをランダムに選んでもよい。ブロック８３４から、ＡＣＫが受信されていない場合、またはブロック８３６もしくはブロック８４６から、プロセスは、デバイスが動作のために次のＴＳに移動する、ブロック８５０へ進む。

ブロック８５０から、プロセスは、ブロック８５２へ進む。同様に、ブロック８１２のチェックで示されるように、ＴＳが以前に確立されている場合には、プロセスは、ブロック８５２へ直接進んでもよい。ブロック８５２では、現在のＴＳがデバイスのための発見ＴＳであるかどうかを判定するようにチェックが行われる。具体的には、ブロック８５２でのチェックは、デバイスがＰＳを伝送するためか、またはＡＣＫを受信するために、ＴＳが使用されるかどうかを判定する。もしそうであれば、プロセスは、ＴＳがＰＳを伝送するために使用されるタイムスロットであるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック８５４へ進む。

ブロック８５４から、ＴＳがＰＳを伝送するためのものである場合、プロセスは、ＰＳが伝送される、ブロック８５６へ進み、次いで、プロセスは、デバイスが次のＴＳへ行く、ブロック８５０へ進む。

逆に、ブロック８５４から、ＴＳがＰＳを伝送するために使用されるタイムスロットではない場合には、ブロック８６０でＡＣＫが受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる。ＡＣＫが受信された場合には、プロセスは、プロセスが次のＴＳへ行く、ブロック８５０へ進む。そうでなければ、ＡＣＫが受信されていない場合には、デバイスは、衝突を受けた場合があり、プロセスは、デバイスが新しいＴＳを選ぶ１つのサイクルをリッスンする、ブロック８６２へ進む。次いで、プロセスは、任意の空きＴＳがあるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック８４２へ進み、もしそうでなければ、プロセスは、ブロック８４４で終了する。空きＴＳがある場合には、デバイスは、ブロック８４６で空きＴＳをランダムに選び、次いで、プロセスが次のＴＳへ進む、ブロック８５０に戻る。

ブロック８５２から、ＴＳが、デバイスがＰＳを伝送するため、またはＡＣＫを受信するために指定されるものではない場合には、プロセスは、ＰＳがそのＴＳで受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック８７０へ進む。もしそうであれば、ブロック８７２によって示されるように、衝突が存在するかどうかを判定するようにチェックが行われる。衝突が存在する場合には、プロセスは、ブロック８５０で次のＴＳへ行く。

衝突がブロック８７２で見出されない場合には、プロセスは、ＡＣＫが伝送される、ブロック８７４へ進む。理解されるように、ブロック８７４でのＡＣＫ伝送は、上記で提供されるようにＡＣＫタイミングを確保するために、将来のいくつかのサブフレームで行われてもよい。

したがって、上記によると、デバイスが探査期間で存在信号を検出するとき、デバイスは、ＴＳ境界が確立されていることを認識し、次いで、デバイスは、以前から存在する存在信号を検出するようにチャネルをリッスンする必要がある。探査期間は、１つまたはそれを上回る整数の倍数の発見サイクル期間であり得、各デバイスが各発見サイクルで伝送する場合には、１つだけのサイクルがリッスンされる必要がある。しかしながら、上記で示されるように、デバイスは、倍数サイクル毎に１回伝送し、次いで、その倍数は、空きＴＳを確保するためにリッスンされる必要がある。

ＴＳ境界およびＴＳをリッスンすることにより、デバイスが、各発見期間で区分化するタイムスロットと整合し、全ての占有された利用可能なタイムスロットを導出することを可能にする。占有されるタイムスロットの数は、そのような発見期間ですでに確立された、その数のＵＥがあることを意味する。

ＰＳ伝送を試行するタイムスロットの選択は、特定のタイムスロットを選択することによって、ネットワークに参加して衝突しようとしている２つのデバイスを有することを回避するように、利用可能なＴＳ内でランダムであり得る。換言すると、利用可能な残りのタイムスロットのうち、デバイスは、衝突を回避する機会を増進するために利用可能であるタイムスロットのうちの１つをランダムに選ぶ。

図８のプロセス、具体的には、ブロック８７４での動作は、デバイスがＡＣＫを伝送すること、または何も伝送しないことのいずれかを可能にする。したがって、２つの状態、すなわち、ＡＣＫおよび不連続伝送（ＤＴＸ）がある。

代替実施形態では、３つの可能な応答が利用可能である。この場合、ＡＣＫ、ＮＡＣＫ、またはＤＴＸが使用されてもよい。しかしながら、そのような場合において、これは、別のデバイスが特定のタイムスロットで伝送するであろうかどうかをデバイスが把握していないため困難であり得、したがって、ＰＳ信号が検出されない場合、受信デバイスは、例えば、チャネル条件により、誰もＰＳを伝送しなかったか、または伝送されたＰＳが適正に受信されなかったかどうかのいずれかを告げる方法を有していない場合があり、または２つのデバイスが同時にＰＳを伝送して衝突し、したがって、干渉を生じる。この場合、ＮＡＣＫを送信しないことが、システム性能を向上させ得る。

ここで、図８のプロセスによる、ＴＳの選択を示す、図１０を参照する。

具体的には、デバイスは、ＰＳ信号１０１２および１０１４を検出する、長さＤの探査期間１０１０を有する。

探査期間１０１０の終了時に、デバイスは、参照番号２０２０によって示されるように、空きＴＳをランダムに選び、選択されたＴＳで伝送する。次いで、デバイスは、事前判定された持続時間Ｔ_Ａｃｋ後にＡＣＫをリッスンし、ＡＣＫが受信された場合には、デバイスは、次いで、同一ＴＳがデバイスに選択され、デバイスが各発見期間にわたってそのＴＳで伝送し続ける、時系列１０３０に沿って進む。

ＡＣＫが、参照番号１０２０で伝送された対応するＰＳのためのＴ_Ａｃｋ持続時間後に受信されない場合、デバイスは、時系列１０４０に沿って進む。この時系列上で、長さＤの新しい探査期間１０４２が開始され、探査期間の終了時に、空きＴＳがランダムに選択される。この場合、伝送１０４４が行われ、ＡＣＫがリッスンされてもよい。ＡＣＫがＴ_Ａｃｋ持続時間後に受信された場合には、デバイスは、ＴＳを確保し、各後続の発見期間の間にＴＳ中でそのＰＳを伝送し続ける。

図１１を参照すると、ＵＥが発見のために独自のタイムスロットを留保する安定状態に落ち着くためにシステムがどれだけ長い時間を要するかを判定するために、上記のシミュレーションが、デバイスの数およびサイクルの平均数に関して示されている。シミュレーションでは、全てのＵＥが、ネットワーク内で他のＵＥへの直接リンクを有し、したがって、完全に接続されたクラスタを作成すると仮定される。シミュレーションは、経路損失および復号誤差をリンク欠陥率に抽象化し、欠陥は、０であると仮定される。リンク欠陥が０ではない、他のシミュレーションが以下で説明される。

４つのシナリオがシミュレートされ、すなわち、Ｎ_ｍａｘが、１０、２０、５０、および１００であった。Ｎ_ｍａｘの各値について、ネットワークは、２〜Ｎ_ｍａｘの種々の数のデバイスを用いてシミュレートされた。複数の実行が各値に行われ、平均が収束のために得られた。シミュレーションでは、全てのＵＥが、最初に非同期された。ネットワーク収束は、全てのデバイスが同一のＴＳ境界に整合し、しかも各デバイスがそのＰＳを伝送する競合のないタイムスロットを確保していることを意味する。

図１１で見られるように、デバイスの数の増加は、収束に達するために必要とされるサイクルの数の増加につながる。しかしながら、増加は、タイムスロットの総数に対するデバイスの数の比が低いときに直線的である。タイムスロットの総数に対するデバイスの総数の比が１に近づくと、次いで、デバイス間のＰＳ衝突の可能性も指数関数的に増加するため、増加がより急激である。また、タイムスロットの総数に対するデバイスの総数の固定比について、ネットワーク収束時間が、より多くのデバイスを伴うネットワークにとって、より長いことを観察することができる。これは、より大きいネットワークが収束するためにより長い時間を必要とすることを意味する。

リンク欠陥を伴うネットワーク

上記の実施形態は、ネットワークが完全に接続されたという仮定の下に、ネットワークが理想の条件下で動作していると仮定した。換言すると、上記は、ネットワーク内の１つのデバイスから任意の他のデバイスへの直接的な誤差のないリンクを仮定した。

本開示の一実施形態によると、リンクがある欠陥率を有することを可能にすることによって、上記の仮定が緩和される。これは、ＰＳ信号が伝送されるときに、ネットワーク内のいくつかのデバイスによって復号可能ではない場合がある可能性があることを意味する。

直接的な誤差のないリンクの仮定の除去は、２つの主要な問題につながる。第１は、ネットワーク内の複数のＴＳ境界（複数のリーダデバイス）であり、第２は、確率的な隠れたノードの問題である。本実施形態によると、図８からのプロセスは、これらの問題に適応するように修正される。

さらに、再設計されたプロセスが、ＡＣＫリンク上のリンク欠陥に対して堅牢である場合、これはまた、信号重畳によるＡＣＫ完全取消の発生に対しても十分堅牢であり得る。

上記による第１の問題は、リンク欠陥による複数のＴＳ境界である。この問題は、ＴＳ境界が確立されているときに生じる。伝送しているデバイスが、その存在信号がＴＳ境界を確立するために基準として使用される、第１のデバイスであるとき、そのような信号を伝送するデバイスは、先導デバイスまたはリーダと呼ばれる。リンク欠陥がその第１の伝送中に起こり得るため、いくつかのデバイスは、ＰＳ信号を受信しない場合がある。結果として、これらのデバイスのうちの１つが、デバイスのサブセットの間で別個のＴＳ境界を確立するように各自のＰＳ信号を伝送してもよく、したがって、第２のリーダになる。

ここで、図１２を参照する。図１２で見られるように、第１のリーダ１２１０は、デバイス１２１２、１２１４、１２１６、１２１８、１２２０、および１２２２等の種々のデバイスの間で第１のＴＳ境界を確立する。

第２のデバイス１２３０は、リーダ１２１０からのＴＳ境界確立を逃し、したがって、ＴＳ境界を確立するようにＰＳ信号を伝送する。デバイス１２３２および１２３４もまた、デバイス１２１０からの元のＴＳ境界信号を逃し、したがって、デバイス１２３０によって提供されるようなＴＳ境界を使用する。

クラスタまたはネットワーク内に２つのＴＳ境界を有することを克服するために、１つのオプションは、いったんＴＳ境界の不整合が発見されると、ネットワークをリセットすることである。これは、デバイスがＴＳ境界不整合を被るときに他のデバイスに通知することができるように、ＰＳチャネル上でＲＥＳＥＴ信号を指定することによって行うことができる。一実施形態では、ＲＥＳＥＴ信号は、例えば、特別なＳＳＳシーケンスを伴うＰＳ信号であり得る。

図１２の実施例では、デバイス１２２２は、リーダ１２１０およびリーダ１２３０の両方からの信号を検出し、２つの間にＴＳ境界不整合があることを認識する。その後、デバイス１２２２は、リセット信号を伝送し、さらに、それ自体をリセットする。

同様に、デバイス１２３４は、リーダ１２１０の下でデバイスのためのＰＳ信号を受信するときに、ＴＳ境界不整合を検出することができ、また、１つのサイクルの持続時間にわたって、そのＰＳチャネル上でリセット信号を伝送してもよい。

場合によっては、リセットは、特定のネットワーク上で行われてもよい。例えば、より大きいネットワークに関する収束問題を回避するために、より大きいネットワークよりもむしろ、より小さいネットワークがリセットされてもよい。他の場合において、より高い優先順位のデータペイロードを有するグループまたはネットワークは、代わりに、ＴＳ境界不整合を伴う他のネットワークがそれ自体をリセットすることを要求してもよい。他の場合において、両方のネットワークは、プロセス全体を最初からやり直すように、それら自体をリセットしてもよい。いったんリセットが受信されると、図１４のプロセスが再開されてもよく、図１５のプロセスが、新しいＴＳ境界を再確立するために使用されてもよい。

上記で説明されるランダムなリンク欠陥によって引き起こされる第２の問題は、確率的な隠れたノードの問題に関する。そのような隠れたノードの問題の２つのシナリオが存在する。第１のシナリオは、２つのデバイスが、最初の試行でそれらのＰＳを伝送するように同一のＴＳを選ぶときに起こる。第２のシナリオは、１つのデバイスが、タイムスロット上でそのＰＳをすでに伝送しているが、リンク欠陥により、新しいデバイスが、既存のＰＳを検出しない場合があり、独自のＰＳを伝送するように同一のＴＳを選び得るときに起こる。

両方のシナリオの結果は、第１のデバイスおよび第２のデバイスが衝突するが、ネットワーク内のランダムなリンク欠陥により、衝突が決して解決されないかも知れないことである。具体的には、第１のデバイス１３１０および第２のデバイス１３１２が両方とも伝送する、図１３に関して示されるように、伝送機のうちの１つから信号を受信するのみである、デバイス１３１６およびデバイス１３１８等のいくつかのデバイスがある。換言すると、図１３の実施例では、デバイス１３１６は、デバイス１３１０のみから信号を受信してもよく、デバイス１３１８は、デバイス１３１２のみから信号を受信してもよい。

ネットワーク内の他のデバイスは、デバイス１３１０およびデバイス１３１２の信号の間で衝突を被り、ＡＣＫを送信しないが、デバイス１３１６は、デバイス１３１０から信号を受信したのみであるため、ＡＣＫをデバイス１３１０に送信する。同様に、デバイス１３１８は、デバイス１３１２のみから信号を受信したため、ＡＣＫをデバイス１３１２に送信する。

デバイス１３１０および１３１２は、ＡＣＫ信号を受信し、そしてそれらはＴＳを確保したと考える。デバイス１３１０および１３１２は、衝突について全く知らず、したがって、衝突を回避するように、決して新しいＴＳにジャンブしないで。

上記を克服するために、１つの解決策は、無線リンクが独立した準静的フェージングを受けるという観察に基づき、それによって、任意の受信デバイスが、いくつかのサイクルにわたって、正しいＰＳ信号、破損したＰＳ信号、および逸失信号の混合物を経験する。ＰＳ信号の衝突を検出する増加された能力は、二次存在信号としてのＳＳＳ信号の使用によって可能にされる。２つまたはそれを上回るＳＳＳ信号が組み合わさるとき、そのような信号を検出することができ、同一のタイムスロット上の複数のデバイスの存在を数えることができる。これに基づいて、本開示の一実施形態は、ＵＥがそのＴＳにとどまるべきか、または別のＴＳに移動するべきかどうかを判定するために、「ＴＳ信頼レベル」を提供する。

一実施形態では、ＴＳ信頼レベルは、伝送機および受信機側の両方のタイムスロットのために設計されてもよい。受信機側で、一実施形態によると、ＴＳの受信ＴＳ信頼レベルは、単一のＰＳ信号がＴＳで受信されるときに、１単位だけ増加させられる。ＴＳの受信ＴＳ信頼レベルは、１つより多くの信号が受信されるか、または１つより多くのＳＳＳ信号がそのＴＳで検出されるときに、１単位だけ減少する。ＴＳの受信ＴＳ信頼レベルが、所定の受信ＴＳ信頼閾値より大きい場合、そのＴＳで正しいＰＳ信号を受信すると、ＡＣＫ信号が送信されるであろう。

同様に、伝送機側で、ＴＳの伝送ＴＳ信頼レベルは、ＡＣＫがそのＴＳで伝送されたＰＳのために受信された場合に、１単位だけ増加させられる。同様に、ＴＳの伝送ＴＳ信頼レベルは、ＡＣＫがそのＴＳ上で伝送されたＰＳのために受信されていない場合に、１単位だけ減少する。伝送信頼レベルが所定の閾値を下回る場合、伝送機ＵＥは、新しいＴＳを検索するように移動する前に、その確保されたＴＳを放棄する。

いくつかの発見期間の窓にわたって、ＰＳ信号が所与のＴＳで受信される回数が、ＰＳ信号が逸欠した回数より有意に少ない場合、受信デバイスは、衝突がそのＴＳ上で生じたに違いないことを暗示的に推論することができる。例えば、リンク欠陥率が１０％であり、２つのデバイスが衝突する場合、受信デバイスは、時間の８１％で両方の衝突デバイスの複合ＰＳ信号を検出し、１８％で衝突デバイスのうちのいずれか１つからのＰＳ信号を検出し、１％でいかなるＰＳ信号も検出しないであろう。したがって、この確率的な隠れたノードのシナリオでは、それらの受信信頼レベルが時間とともに減少すると、全ての受信機ノードが、最終的に、より高い確率で衝突を検出する。したがって、そのようなデバイスは、衝突伝送機にＡＣＫ信号を返送することを止める。いくつかの計数期間後に、衝突伝送機は、十分なＡＣＫ信号を受信せず、それらの確保されたタイムスロットに低い伝送ＴＳ信頼をもたらす。最終的に、そのようなデバイスは、伝送する新しいランダムなＴＳを選択するように動く。

デバイスが、無線リンク欠陥のみを被るが、衝突を被らないとき、次いで、受信されるＰＳ信号の数は、逸失信号の数より有意に大きい。例えば、リンク欠陥が１０％である場合、受信デバイスは、時間の９０％でＰＳ信号を検出し、時間の１０％でいかなるＰＳ信号も検出しない。したがって、受信ＴＳ信頼レベルは、いくつかの逸欠したＰＳ信号があるときでも、任意の受信機デバイスがＡＣＫ信号を伝送機に返送するために十分大きいままである。したがって、本実施形態は、リンク欠陥に対して堅牢である。

上記は、例えば、図１４のプロセスを参照して実装されてもよい。図１４で見られるように、プロセスは、ブロック１４１０から始まるか、またはリセットし、リセットが受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１４１２へ進む。もしそうであれば、次いで、プロセスは、リセットが起こる、ブロック１４１０に戻り、次いで、ブロック１４１２に戻る。

リセットが受信されていない場合、プロセスは、ＴＳ境界が確立されたかどうかを判定するように、ブロック１４２０へ進む。もしそうでなければ、プロセスは、境界確立ブロック１４３０へ進む。境界確立ブロックの一実施例が、図１５に関して見出される。

具体的には、図１５を参照すると、プロセスは、ブロック１５１０で参入し、ランダム競合時間τが選ばれる、ブロック１５１２へ進む。次いで、プロセスは、デバイスが時間Ｄ＋τまでリッスンする、ブロック１５１４へ進む。

ブロック１５１４から、プロセスは、ＰＳが探査時間Ｄ＋τ中に受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１５１６へ進む。当業者によって理解されるように、ブロック１５１６でのチェックは、継続中のチェックであり、Ｄ＋τ時間間隔中にいつでも起こり得、Ｄ＋τ時間間隔の終了まで待機する必要はない。

ブロック１５１６から、ＰＳが受信された場合には、プロセスは、ＴＳ境界が確立される、ブロック１５２０へ進む。次いで、プロセスは、デバイスが空きＴＳを選ぶように１つの発見サイクルをリッスンする、ブロック１５２２へ進み、次いで、プロセスは、任意の空きＴＳが見出されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１５２４へ進む。空きＴＳがブロック１５２４で見出されなかった場合、プロセスは、ブロック１５３０へ進み、デバイスが通信するために利用可能な空きＴＳがないため終了する。

逆に、空きＴＳが見出された場合には、デバイスは、空きＴＳがランダムに選択される、ブロック１５３２へ進み、プロセスは、プロセスが境界確立ブロックから退出する、ブロック１５６０へ進む。

ブロック１５１６から、ＰＳが探査時間間隔中に受信されない場合には、プロセスは、デバイス自体がＴＳ境界を開始するためにＰＳを伝送する、ブロック１５４０へ進む。

次いで、プロセスは、確認応答時間にすでに達したかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１５４２へ進む。そうではない場合には、プロセスは、アイドルブロック１５４４へ進み、次いで、ブロック１５４２に戻る。

いったん確認応答時間に達すると、プロセスは、ブロック１５５０へ進み、ＡＣＫが受信されているかどうかをチェックする。もしそうであれば、プロセスは、ＴＳ境界が確立される、ブロック１５５２へ進む。

ブロック１５５０から、現在ＡＣＫが受信されていない場合、またはブロック１５５２後に、プロセスは、ＴＳ境界確立ブロックが終了する、ブロック１５６０へ進む。

当業者によって理解されるように、ＡＣＫがブロック１５５０で受信されていない場合には、その時間にＴＳ境界確立がなく、プロセスは、図１４のブロック１４３０に戻るであろう

図１４を再び参照すると、いったんブロック１４３０での境界確立が終了すると、プロセスは、デバイスが次のＴＳへ進む、ブロック１４６０へ進む。ブロック１４６０から、プロセスがリセットが受信されたかどうかをチェックするように、ブロック１４１２に戻る。

ブロック１４２０でのチェック中に、ＴＳ境界が確立された場合には、プロセスは、現在のＴＳが伝送ＰＳタイムスロットまたは受信ＡＣＫタイムスロット（すなわち、デバイスのための発見タイムスロット）のいずれかであるかどうかを判定するように、チェックが行われる、ブロック１４４０へ進む。そうであれば、次いで、プロセスは、ＰＳ伝送ブロックであるブロック１４４２へ進む。ＰＳ伝送ブロックの一実施例が、図１６に関して示されている。

具体的には、図１６を参照すると、プロセスは、ブロック１６１０から始まり、ＴＳがＰＳを伝送するために使用されるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１６１２へ進む。もしそうであれば、次いで、プロセスは、ＰＳが伝送される、ブロック１６２０へ進み、次いで、プロセスは、ＰＳ伝送ブロックが終了する、ブロック１６３０へ進む。

ＴＳがブロック１６１２で判定されるようにＰＳを伝送していない場合、プロセスは、ＡＣＫがデバイスで受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１６４０へ進む。もしそうであれば、プロセスは、ブロック１６４２へ進み、伝送ＴＳ信頼は、１単位だけ増加させられる。逆に、ＡＣＫが受信されていない場合、プロセスは、伝送ＴＳ信頼が１単位だけ減少させられる、ブロック１６４４へ進む。

次いで、プロセスは、ブロック１６４２またはブロック１６４４から、伝送ＴＳ信頼が所定の閾値未満であるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１６５０へ進む。伝送ＴＳ信頼が閾値未満である場合には、デバイスは、ＴＳ選択に関して確信があり、プロセスは、ブロック１６３０に戻り、ＰＳ伝送ブロックを終了する。

逆に、伝送ＴＳ信頼が閾値未満である場合には、プロセスは、ブロック１６５０から、デバイスが新しい空きＴＳを選ぶように１つの発見サイクルをリッスンする、ブロック１６５２へ進む。

次いで、プロセスは、任意の空きＴＳがあるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１６６０へ進む。もしそうでなければ、デバイスは、ブロック１６６２へ進み、通信に利用可能な空きＴＳがないため、プロセスを終了する。

逆に、空きＴＳがある場合には、プロセスは、ブロック１６６０から、新しいＴＳが利用可能な空きＴＳからランダムに選ばれる、ブロック１６６４へ進む。ブロック１６６４から、プロセスは、ブロック１６３０へ進み、ＰＳ伝送ブロックを終了する。

再度、図１４を参照すると、いったんプロセスがＰＳ伝送ブロックを終了すると、次いで、プロセスは、デバイスが次のＴＳへ行く、ブロック１４６０へ進み、次いで、リセットが受信されたかどうかをチェックするようにブロック１４１２に戻る。

ブロック１４４０から、ＴＳがＰＳを伝送するか、またはＡＣＫを受信するために使用されるものではない場合には、プロセスは、ＡＣＫ伝送ブロックである、ブロック１４５０へ進む。ここで、ＡＣＫ伝送ブロックの一実施例を示す、図１７を参照する。

ＡＣＫ伝送ブロックは、ブロック１７１０で参入され、プロセスは、ＰＳがＴＳで受信されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１７１２へ進む。もしそうであれば、プロセスは、ＴＳが不整合であるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１７２０へ進む。ＴＳの不整合は、例えば、複数のＰＳ、またはデバイスのために確立されたＴＳとは異なるＴＳ境界を有するＰＳを受信することによって、検出されてもよい。

プロセスは、不整合がある場合、ブロック１７２０からブロック１７２２へ進む。ブロック１７２２では、ＲＥＳＥＴがデバイスによって伝送され、次いで、プロセスは、デバイス自体がそのＴＳ境界をリセットする、ブロック１７２４へ進む。

ブロック１７２４から、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

ブロック１７２０のチェックで判定されるように、ＴＳが不整合させられていない場合、プロセスは、衝突がＴＳで検出されたかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１７４０へ進む。衝突が検出された場合には、プロセスは、受信ＴＳ信頼が１単位だけ減少させられる、ブロック１７４２へ進み、次いで、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

衝突が検出されない場合には、プロセスは、受信ＴＳ信頼が１単位だけ増加させられる、ブロック１７４４へ進み、次いで、プロセスは、受信ＴＳ信頼が所定の閾値より大きいかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１７５０へ進む。受信ＴＳ信頼が閾値より大きくない場合、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

受信ＴＳ信頼がブロック１７５０によって判定されるように閾値より大きい場合、プロセスは、デバイスがＡＣＫを伝送し、そのＴＳ状態を１に設定する、ブロック１７５２へ進む。

ブロック１７５２から、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

ＰＳがタイムスロットで受信されない場合、プロセスは、ブロック１７１２から、ＴＳ状態が１であるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１７６０へ進む。もしそうでなければ、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

ＴＳ状態が１である場合、プロセスは、ブロック１７６０から、受信ＴＳ信頼が１単位だけ減少させられる、１７６２へ進む。

次いで、プロセスは、受信ＴＳ信頼が第２の所定の閾値未満であるかどうかを判定するようにチェックが行われる、ブロック１７６４へ進む。もしそうでなければ、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

しかしながら、受信ＴＳ信頼が第２の閾値未満である場合、プロセスは、ブロック１７６６へ進み、ＴＳ状態を０に設定する。ブロック１７６６から、プロセスは、ブロック１７３０へ進み、ＡＣＫ伝送ブロックを終了する。

上記から、図１７のタイムスロット状態を１に設定することは、ＴＳでの信頼を示す。

再度、図１４を参照すると、いったんブロック１４５０でのＡＣＫ伝送ブロックが終了すると、次いで、プロセスは、デバイスが次のＴＳに戻る、ブロック１４６０へ進む。

ここで、３２に設定されたＮ_ＭＡＸ、および２から３２まで変動する実際に収束に達しようとしているデバイスの数を伴って、収束に達する時間のプロットを示す、図１８を参照する。図１８で見られるように、種々のリンク欠陥率が提供され、ネットワーク収束に必要とされるサイクルの数が示されている。図に示すように、最大１０％のリンク欠陥率で、収束のためのサイクルの数は、ネットワーク内のデバイスの数とともに直線的に増加する。２０％リンク欠陥率では、デバイスの数が２０より多いときに、直線性が損なわれる。これは、高いリンク欠陥率が、多数の確率的な隠れたノードを生じ、デバイスが選択するためのタイムスロットが十分なでないためである。

ＩＤ選択

さらなる実施形態では、収束が達成されるとき、Ｎ_Ｍａｘ数のタイムスロットの全て、またはそれらのうちのいくつかが占有されてもよい。各デバイスが、１つのタイムスロットを留保する。したがって、ローカルの近隣に十分なデバイスがある場合には、収束したデバイス状態Ｍ＝Ｎ_Ｍａｘの数のデバイスが、ネットワークに参加することができる。Ｍ＜Ｎ_Ｍａｘであるように、十分なデバイスがない場合、いくつかのタイムスロットは空のままである。各デバイスが発見期間につきＭ−１個の存在信号を復号することができるため、各デバイスは、Ｍ個の確立されたデバイスがあることを数えることができる。確立されたデバイスの数が発見期間の２つの連続サイクルにわたって変化しない場合には、全ての確立されたデバイスは、収束状態に達しており、一実施形態によると、識別子選択プロセスを開始できると仮定する。

この目的を達成するために、全ての確立されたデバイスは、２進コードのビットのプールから一意のＩＤを選択する。プールは、例えば、

であってもよい。第１のタイムスロット上で伝送するデバイスは、２進コードの任意の

ビットを選ぶことによって、その識別子をランダムに選択し、同様にその存在信号を搬送する同一のＯＦＤＭ記号上で、それをブロードキャストすることができる。全ての他のＭ−１個のデバイスは、第１のデバイスによって選択されたＩＤを受信する。第２のタイムスロット上で伝送するデバイスは、第１のデバイスによって使用されるＩＤを除外し、残りのプールから２進コードの別の

ビットをランダムに選ぶ。第３のデバイスは、そのプールから最初の２つのデバイスによって選択されるＩＤを除外し、プロセスは、最後のデバイスがそのＩＤを選択してブロードキャストするまで継続する。

このようにして、各デバイスは、デバイス間の有向通信を可能にするように、一意の識別子を受信する。

デバイス到着および離脱

さらなる実施形態では、デバイスは、クラスタから退出してもよい。これは、デバイスがオフにされるか、またはデバイスがピアデバイスから離れるか、もしくはデバイスのユーザがＤ２Ｄモードを動作停止させ、したがって、いかなるＤ２Ｄ型信号も伝送しないであろうために、起こり得る。

デバイスが退出するとき、ピアデバイスは、デバイス発見信号が減少していることを検出する。それが上記で定義されるような閾値を下回るとき、ピアデバイスは、デバイスがクラスタから退出したことを判定する。任意のタイムスロット上のＰＳ信号が、例えば、３つの連続サイクルにわたって逸失している場合には、対応するデバイスは、離脱したと仮定される。しかしながら、３という数は、一実施例にすぎず、他の所定の数が確立されてもよい。

ＴＳ境界を確立することができる第１のデバイスが離脱する必要がある場合には、ＳＦＮを伝送するように、ネットワーク内の別の確立されたデバイスをランダムに割り当てることができる。それに対応して、退出するデバイスは、グループ内の他のデバイスの弱化する信号強度を感知し得る。クラスタのＰＳの基準信号受信電力（ＲＳＲＰ）が所定の閾値を下回る場合、退出するデバイスは、ＰＳを伝送することを止め、クラスタから分離するべきである。

空きタイムスロットが発見期間内に利用可能である限り、任意の新しいデバイスがネットワークに参加することができる。それぞれの新たに到着するデバイスは、最初に、ＴＳ境界および利用可能なタイムスロットを知るように、全発見サイクルにわたってチャネルを探査し、次いで、利用可能なタイムスロット上でＰＳを伝送し、他のデバイスからのＡＣＫを待機しなければならない。

発見サイクルの周期性を調整する

さらなる実施形態では、発見サイクルの周期性が調整されてもよい。例えば、ネットワークが収束の状態にあり、確立されたデバイスの数が、発見期間あたりのＴＳの総数よりはるかに少ないか、またはデバイスの数が発見サイクル内の最大数のタイムスロット内のデバイスの最大数に近づくかのいずれかであるとき、周期性が調整されてもよい。同様に、新しいデバイスが到着するか、または確立されたデバイスがクラスタから退出するときはいつでも、次いで、周期性が調整される必要があり得る。

周期性の調整は、確立されたデバイスが、より大きく、または小さくあり得る、新しい発見サイクルに集合的に再整合するように、調整をブロードキャストによって達成されてもよい。

全てのデバイスが新しい周期性を認識する確率を増加させるために、種々のオプションが可能である。１つのオプションでは、デバイスは、新しい周期性を判定するリーダまたはマスタを有してもよく、しかも、そのマスタは、所定のＴＳで新しい周期性を割り当てる、メッセージをブロードキャストしてもよい。メッセージは、変更の開始時間を含んでもよい。

クラスタメンバーのサブセットは、クラスタマスタのメッセージを反復することによって、それを反響させてもよい。メンバーのサブセットは、例えば、最低ＩＤを有するものであってもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、全てのメンバーが反復してもよく、他の実施形態では、反復クラスタメンバーの選択は、他の基準に基づいて選択されてもよい。

公表された開始時間に、次いで、クラスタ内の全てのデバイスは、新しいＰＳ期間に調製する。

上記は、例えば、その内容全体が参照することにより本明細書に組み込まれる、３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１１ “Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ （Ｅ−ＵＴＲＡ）； Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”， ｖ． １１．３．０， Ｊｕｎｅ ２０１３を変更することによって、実装されてもよい。具体的には、以下の表１内の太字の節が追加されてもよい。

上記は、任意のＵＥによって実装されてもよい。１つの例示的なデバイスが、図１９に関して以下で説明される。

ＵＥ１９００は、典型的には、音声およびデータ通信能力を有する、双方向無線通信デバイスである。ＵＥ１９００は、他のＵＥと、場合によってはネットワークに通信する能力を有してもよい。提供される正確な機能性に応じて、ＵＥは、実施例として、データメッセージングデバイス、双方向ポケットベル、無線Ｅメールデバイス、データメッセージング能力を伴う携帯電話、無線インターネットアプライアンス、無線デバイス、モバイルデバイス、またはデータ通信デバイスと呼ばれてもよい。

ＵＥ１９００が双方向通信に使用可能である場合、それは、受信機１９１２および伝送機１９１４の両方、ならびに１つまたはそれを上回るアンテナ要素１９１６および１９１８、局部発振器（ＬＯ）１９１３、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１９２０等の処理モジュール等の関連構成要素を含む、通信サブシステム１９１１を組み込んでもよい。通信の分野の当業者に明白であるように、通信サブシステム１９１１の特定の設計は、デバイスが動作することが意図されている、通信システムに依存するであろう。通信サブシステム１９１１の無線周波数フロントエンドを、上記で説明される実施形態のうちのいずれかに使用することができる。

ネットワーク接続ならびにＤ２Ｄ接続のために有効にされた場合、ＵＥ１９００は、ネットワークのタイプに応じて変化してもよい、ネットワークアクセス要件を有し得る。いくつかのネットワークでは、ネットワークアクセスは、ＵＥ１９００の加入者またはユーザと関連付けられる。ＵＥは、ＣＤＭＡネットワーク上で動作するために、リムーバブルユーザ識別モジュール（ＲＵＩＭ）または加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カードを必要としてもよい。ＳＩＭ／ＲＵＩＭインターフェース１９４４は、通常、ＳＩＭ／ＲＵＩＭカードを挿入して取り出すことができる、カードスロットと同様である。ＳＩＭ／ＲＵＩＭカードは、メモリを有し、多くの主要構成１９５１、ならびに識別および加入者関連情報等の他の情報１９５３を保持することができる。

該当する場合、必要ネットワーク登録または起動プロシージャが完了したときに、ＵＥ１９００は、ネットワーク上で通信信号を伝送および受信してもよい。そうでなければ、ネットワーク登録は、Ｄ２Ｄネットワークの上記の実施形態に従って起こり得る。

アンテナ１９１６によって受信される信号は、信号増幅、周波数下方変換、フィルタリング、チャネル選択、および同等物等の共通受信機機能を果たしてもよい、受信機１９１２に入力される。受信信号のＡ／Ｄ変換は、復調および復号等のより複雑な通信機能が、ＤＳＰ１９２０において果たされることを可能にする。同様に、例えば、デジタル・アナログ変換、周波数上方変換、フィルタリング、増幅、およびアンテナ１９１８を介した伝送のために伝送機１９１４に入力される、ＤＳＰ１９２０による変調および符号化を含んで、伝送される信号が処理される。ＤＳＰ１９２０は、通信信号を処理するだけでなく、受信機および伝送機制御も提供する。例えば、受信機１９１２および伝送機１９１４において通信信号に印加される利得は、ＤＳＰ１９２０において実装される自動利得制御アルゴリズムを通して、適応的に制御されてもよい。

ＵＥ１９００は、概して、デバイスの全体的動作を制御するプロセッサ１９３８を含む。データおよび音声通信を含む、通信機能は、通信サブシステム１９１１を通して果たされる。プロセッサ１９３８はまた、ディスプレイ１９２２、フラッシュメモリ１９２４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１９２６、補助入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム１９２８、シリアルポート１９３０、１つまたはそれを上回るキーボードまたはキーパッド１９３２、スピーカ１９３４、マイクロホン１９３６、短距離通信サブシステム等の他の通信サブシステム１９４０、および概して１９４２と指定される任意の他のデバイスサブシステム等のさらなるデバイスサブシステムと相互作用する。シリアルポート１９３０は、ＵＳＢポートまたは当業者に公知である他のポートを含むことができる。

図１９に示されるサブシステムのうちのいくつかが、通信関連機能を果たす一方で、他のサブシステムは、「常駐」またはオンデバイス機能を提供してもよい。顕著に、例えば、キーボード１９３２およびディスプレイ１９２２等のいくつかのサブシステムが、例えば、通信ネットワーク上で伝送するためにテキストメッセージを入力すること等の通信関連機能、および計算機、またはタスクリスト等のデバイス常駐機能の両方に使用されてもよい。

プロセッサ１９３８によって使用されるオペレーティングシステムソフトウェアは、代わりに読取専用メモリ（ＲＯＭ）または同様の記憶要素（図示せず）であり得る、フラッシュメモリ１９２４等の永続記憶部に記憶されてもよい。当業者であれば、オペレーティングシステム、特定のデバイスアプリケーション、またはそれらの複数部分が、ＲＡＭ１９２６等の揮発性メモリに一時的にロードされてもよいことを理解し得る。受信した通信信号もまた、ＲＡＭ１９２６に記憶されてもよい。

示されるように、フラッシュメモリ１９２４は、コンピュータプログラム１９５８とプログラムデータ記憶１９５０、１９５２、１９５４、および１９５６との両方のための異なる領域に分離されてもよい。これらの異なる記憶タイプは、各プログラムが、独自の記憶要件のために、フラッシュメモリ１９２４の一部分を割り付けることができることを示す。プロセッサ１９３８は、そのオペレーティングシステム機能に加えて、ＵＥ上でのソフトウェアアプリケーションの実行を可能にしてもよい。例えば、少なくともデータおよび音声通信アプリケーションを含む、基本動作を制御する所定の一セットのアプリケーションが、通常、製造中にＵＥ１９００上にインストールされる。他のアプリケーションを、後に、または動的にインストールすることができる。

アプリケーションおよびソフトウェアは、任意のコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、光学（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ等）、磁気（例えば、テープ）、または当技術分野で公知である他のメモリ等の、有形または一過性／非一過性の媒体であってもよい。

１つのソフトウェアアプリケーションは、Ｅメール、カレンダーイベント、音声メール、予約、およびタスク項目等であるが、それらに限定されない、ＵＥのユーザに関するデータ項目を組織化して管理する能力を有する、個人情報マネージャ（ＰＩＭ）アプリケーションであってもよい。当然ながら、１つまたはそれを上回るメモリ記憶が、ＰＩＭデータ項目の記憶を促進するためにＵＥ上で利用可能であろう。そのようなＰＩＭアプリケーションは、データ項目を伝送および受信する能力を有してもよい。さらなるアプリケーションもまた、例えば、補助Ｉ／Ｏサブシステム１９２８、シリアルポート１９３０、短距離通信サブシステム１９４０、または任意の他の好適なサブシステム１９４２を通してＵＥ１９００上にロードされ、プロセッサ１９３８による実行のためにユーザによってＲＡＭ１９２６または不揮発性記憶部（図示せず）にインストールされてもよい。アプリケーションのインストールにおけるそのような融通性が、デバイスの機能性を増加させ、強化されたオンデバイス機能、通信関連機能、または両方を提供してもよい。

データ通信モードでは、テキストメッセージまたはウェブページダウンロード等の受信した信号が、通信サブシステム１９１１によって処理され、ディスプレイ１９２２に、または代替として補助Ｉ／Ｏデバイス１９２８に出力するために受信した信号をさらに処理してもよい、プロセッサ１９３８に入力される。

ＵＥ１９００のユーザはまた、ディスプレイ１９２２およびおそらく補助Ｉ／Ｏデバイス１９２８と併せて、例えば、とりわけ、完全英数字キーボードまたは電話タイプキーパッドであり得る、キーボード１９３２を使用して、Ｅメールメッセージ等のデータ項目を作成してもよい。次いで、そのような作成された項目は、通信サブシステム１９１１を通して通信ネットワーク上で伝送されてもよい。

音声通信については、受信した信号が、典型的には、スピーカ１９３４に出力され、伝送するための信号が、マイクロホン１９３６によって生成されるであろうことを除いて、ＵＥ１９００の全体的動作は同様である。音声メッセージ録音サブシステム等の代替的な音声またはオーディオＩ／Ｏサブシステムもまた、ＵＥ１９００上に実装されてもよい。音声またはオーディオ信号出力は、概して、主にスピーカ１９３４を通して達成されるが、ディスプレイ１９２２もまた、例えば、発呼者の識別、音声通話の持続時間、または他の音声通話関連情報の表示を提供するために使用されてもよい。

図１９のシリアルポート１９３０は、通常、ユーザのデスクトップコンピュータ（図示せず）との同期が望ましくあり得る、携帯情報端末（ＰＤＡ）型ＵＥにおいて実装されるであろうが、随意的なデバイス構成要素である。そのようなポート１９３０は、ユーザが外部デバイスまたはソフトウェアアプリケーションを通して選好を設定することを可能にし、無線通信ネットワークを通す以外で、情報またはソフトウェアダウンロードをＵＥ１９００に提供することによって、ＵＥ１９００の能力を拡張するであろう。例えば、直接的であって、そしてそれ故確実で信頼された接続を通して、暗号キーをデバイス上にロードし、それにより、安全なデバイス通信を可能にするために、代替的なダウンロード経路が使用されてもよい。当業者によって理解されるように、シリアルポート１９３０はさらに、ＵＥをコンピュータに接続してモデムの役割を果たすために使用することができる。

短距離通信サブシステム等の他の通信サブシステム１９４０は、ＵＥ１９００と、異なるシステム、または必ずしも同様のデバイスである必要がないデバイスとの間で通信を提供し得る、さらなる随意的な構成要素である。例えば、サブシステム１９４０は、同様に使用可能なシステムおよびデバイスとの通信を提供するように、赤外線デバイスならびに関連回路および構成要素、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信モジュールを含んでもよい。サブシステム１９４０はさらに、ＷｉＦｉまたはＷｉＭＡＸ等の非セルラー通信を含んでもよい。

本明細書で説明される実施形態は、本願の技法の要素に対応する要素を有する、構造、システム、または方法の実施例である。本明細書は、当業者が、同様に本願の技法の要素に対応する代替要素を有する、実施形態を作製および使用することを可能にしてもよい。したがって、本願の技法の意図された範囲は、本明細書で説明されるような本願の技法と異ならない、他の構造、システム、または方法を含み、さらに、本明細書で説明されるような本願の技法とのごくわずかな差異がある、他の構造、システム、または方法を含む。

Claims (20)

1. デバイス間の無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法であって、前記方法は、
   第２のデバイスの存在信号が第１の期間にわたって受信されるかどうかを検出することであって、前記第２のデバイスの存在信号は、タイムスロット境界を有する、ことと、
   前記第２のデバイスの存在信号が検出されない場合、前記第１のデバイスによってタイムスロット境界を開始することと
   を含み、
   前記第１のデバイスによってタイムスロット境界を開始することは、
   基地局によって使用されるものとは異なるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕルートシーケンス指数に基づいて第１の存在信号を選択することと、
   選択されたタイムスロットおよび０から始まる無線フレーム番号で前記第１のデバイスの前記第１の存在信号を伝送することと
   を含む、方法。
2. 前記第１のデバイスは、後続のフレームの間に前記選択されたタイムスロットで前記第１の存在信号を伝送し、１つのフレームは、整数個のタイムスロットを含む、請求項１に記載の方法。
3. タイムスロット持続時間は、予め決定されている、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の期間は、所定の数の１つ以上のフレーム期間と、ランダム競合期間とを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記所定の数の１つ以上のフレーム期間は、整数個のタイムスロット持続時間を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記第２のデバイスの存在信号が検出される場合、前記第１のデバイス上のタイムスロット境界を、前記第２のデバイスによって確立された前記タイムスロット境界に整合させることと、
   前記第２のデバイスによって確立された前記タイムスロット境界に整合させた後、前記第１のデバイスによる伝送のために使用されるタイムスロットを決定することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記タイムスロットを決定することは、
   １つ以上の空きタイムスロットを検出することと、
   空きタイムスロットを選択することと、
   前記選択された空きタイムスロット上で前記第１の存在信号を伝送することと
   を含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記第１のデバイス以外の任意のデバイスの受信した存在信号に対する確認応答を送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の存在信号は、１つ以上のシーケンスを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記第１の存在信号は、一次同期信号と二次同期信号とを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記一次同期信号は、前記タイムスロット境界を確立するために使用される、請求項１０に記載の方法。
12. デバイス間の無線リンクを可能にするための第１のデバイスにおける方法であって、前記方法は、
    チャネル上で存在信号をリッスンすることであって、前記存在信号は、基地局によって使用されるものとは異なるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕルートシーケンス指数に基づいており、前記存在信号は、選択されたタイムスロットおよび０から始まる無線フレーム番号で受信される、ことと、
    前記存在信号の少なくとも１つのシーケンスを利用することによって、前記存在信号に関連付けられているタイムスロット境界に整合することと
    を含む、方法。
13. 前記存在信号は、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記存在信号は、一次同期信号と二次同期信号とを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記一次同期信号のシーケンスは、複数のデバイスの識別に関連する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記二次同期信号のシーケンスは、前記存在信号を伝送するデバイスの識別に関連する、請求項１４に記載の方法。
17. デバイス間の無線リンクを可能にするためのデバイスにおける方法であって、前記方法は、
    チャネル上で別のデバイスからの存在信号をリッスンすることと、
    基地局によって使用されるものとは異なるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕルートシーケンス指数に基づいて、第１の存在信号をランダムに選択することと、
    前記チャネル上で前記存在信号を伝送することにより、タイムスロット境界を確立することと
    を含み、
    前記存在信号を伝送することは、選択されたタイムスロットおよび０から始まる無線フレーム番号でなされる、方法。
18. 前記リッスンすることは、第１の期間にわたって行われ、前記第１の期間は、所定の数の１つ以上のフレーム期間と、ランダムに生成された競合期間とを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記所定の数の１つ以上のフレーム期間は、整数個のタイムスロット持続時間を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記存在信号は、一次同期信号と二次同期信号とを含む、請求項１７に記載の方法。