Algoritmo de decisão D2D

Para que os dispositivos envolvidos se habilitem à transmissão D2D, o IMS deve requisitar, através de comunicação SIP pelo portador padrão, outras aplicações nos dispositivos, que têm como função:

a) Habilitar a recepção de decodificação da informação em SC-FDMA, ou seja, acionar a entrada no módulo receptor para decodificar dados de UL de outro dispositivo;

b) Habilitar o dispositivo transmissor a enviar o SRSD2D no último símbolo

com potência padrão, a qual se denomina PREF;

c) Acionar a medição do sinal de referência SRSD2D no dispositivo receptor;

d) Habilitar o dispositivo receptor a realizar a medição do SRSPD2D através

do SRS do PUSCH recebido no portador dedicado.

Habilitar os módulos de decodificação do sinal SC-FDMA significa ativar o bloco IDFT (do inglês, Inverse Discrete Fourier Transform), conforme Figura 4.5, ou seja, o dispositivo para realizar D2D tem que possuir, obrigatoriamente, os módulos de decodificação SC-CDMA, existentes hoje apenas nas estações rádio base, decorrentes da utilização transformada discreta de Fourier na modulação do sinal de

UL. A vantagem de ser TDD é que os filtros permanecem os mesmos, uma vez que a frequência de UL é igual à de DL. Desta forma objetiva-se que o DRX não sofra

interferência de sinais DL vindos do eNodeB e possa realizar outras conexões simultaneamente.

Figura 4.5 Diferença na arquitetura de recepção OFDMA e SC-FDMA (HOLMA e TOSKALA, 2009)

Consideramos nesta proposta que as transferências de dados sejam UDP ou TFTP, evitando ou minimizando a quantidade de mensagens de confirmação (ACK/NACK) e controle que trafega via estação rádio base, o que obrigaria a configuração de um portador no sentido do DRX para o DTX para este fim.

Como a conexão UDP não necessita de confirmação e no TFPT somente necessita em caso de erro, define-se que o canal de controle de UL do DRX seja encaminhado pelo portador estabelecido com o eNodeB. A Figura 4.6 representa os portadores estabelecidos na conexão D2D. Como foi destacado na figura, o portador entre DTX e DRX é unidirecional, em que as mensagens de reconhecimento e controle são enviadas pelos canais de controle estabelecidos pela rede.

Uma das preocupações da proposta é reduzir a quantidade de intervenções nos dispositivos. Desta forma DTX encaminhará os dados de tráfego para o DRX

através do PUSCH incluindo os sinais de referência D2D no último símbolo sem necessidade de grandes mudanças de formato..

A Figura 4.7 apresenta o algoritmo de decisão e estabelecimento de comunicação D2D proposto nesta dissertação.

Para uma melhor visualização e entendimento deste algoritmo é apresentado na Figura 4.8 um fluxograma com os procedimentos e, na sequência, uma descrição de cada passo necessário ao estabelecimento da comunicação D2D proposto nesta dissertação.

%Algoritmo de decisão D2D

1 DTX  SRSD2D // DTX envia SRS

2 TD2D  TMÁX // Iniciação do contador TD2D para controle do tempo de resposta

3 IMS AS  Contexto D2D // Geração do contexto D2D pelo servidor IMS AS

4 FAÇA

5 Calcular SRSPD2D  f(PUSCHDTX)

6 SE DRX gerou relatório D2D ENTÃO

7 Entregar dados do relatório a DTX

8 SE PLRD2D <= PLREF ENTÃO

9 SE PPUSCH,D2D <= PREF ENTÃO

10 Enviar dados DTX com SRSD2D

11 SENÃO Executar Modo Celular

12 FIM SE

13 SENÂO Executar Modo Celular

14 FIM SE

15 SENÃO SE TD2D <> 0 ENTÃO

16 CONTINUE // Próxima iteração (linha 4)

17 SENÃO

18 Executar Modo Celular

19 FIM SE

20 FIM SE

21 ENQUANTO NÃO término de transferência

22 Finalizar comunicação D2D

Em (1) o elemento de informação srs-SubframeConfig é fornecido pelas camadas superiores com os parâmetros para configuração do subquadro. Para a

𝑆𝑅𝑆𝑃𝐷2𝐷(𝑃𝑈𝑆𝐶𝐻𝐷𝑇𝑋) (1) (2) (3) TD2D = 0 𝑃𝑃𝑈𝑆𝐶𝐻,𝐷2𝐷 ≤ 𝑃𝑅𝐸𝐹 NÂO SIM SIM NÃO Finaliza comunicação D2D SIM (4) (7) (8) (10) (11) (5) (6) (9) Executa padrão Modo Celular Inicia TD2D = Tmáx

Dados relatório entregues a DTX Configuração perfil DTX envia dados + SRSD2D periódico 𝑃𝐿𝑅_𝐷2𝐷≤ 𝑃𝐿_𝑅𝐸𝐹 DRX gerou relatório D2D

IMS gera contexto D2D e aguarda relatório de DRX DTX envia SRSD2D SIM NÃO NÃO Terminou a transferência NÃO SIM

estrutura de quadro do tipo 2 (TDD), o SRS só é transmitido em subquadros de UL configurados ou nos subquadros especiais no campo UpPTS, conforme (3GPP TS 36.211, 2012). Os sinais SRS são multiplexados em até 8 usuários, o que pode causar erros de estimação de canais dedicados.

Conforme visto no ítem 2.3.4, adotamos Modo de Largura de Banda para o SRSD2D, com uma periodicidade de 10ms no último símbolo do sub quadro de UL.

Através da mensagem RRCConnectionReconfiguration configura-se o SRS dedicado através dos seguintes elementos de informação conforme Figura 4.9

Figura 4.9 Elementos de informação que compõem a mensagem de reconfiguração do SRS

Para a validação do canal D2D o DTX deve gerar uma sequência específica de 72 subportadoras de SRS a qual chamamos de SRSD2D com potência

PSRS_D2D,conforme definido no item 4.3.1, numa posição pré-determinada de acordo

com a Figura 4.10 proposto em (ZHOU , JIANG e ZHAO, 2012).

Figura 4.10 Alocação SRSD2D no ultimo símbolo do sub quadro

+-soundingRS-UL-ConfigDedicated ::= CHOICE [setup] OPTIONAL:Exist

| | +-setup ::= SEQUENCE

| | +-srs-Bandwidth ::= ENUMERATED [bw0]

| | +-srs-HoppingBandwidth ::= ENUMERATED [hbw0] | | +-freqDomainPosition ::= INTEGER (0..23) [0] | | +-duration ::= BOOLEAN [FALSE]

| | +-srs-ConfigIndex ::= INTEGER (0..1023) [0] | | +-transmissionComb ::= INTEGER (0..1) [0] | | +-cyclicShift ::= ENUMERATED [cs0]

A geração do SRSD2D é mais uma função que deve ser ativada nos

dispositivos para que se tornem aptos à comunicação D2D. A Figura 4.11 apresenta em blocos uma sequência de etapas para o processamento do SRS do lado do DTX.

Figura 4.11 Diagrama de Geração do SRS para D2D

Seguindo a sequencia do fluxograma, uma vez enviado o SRSD2D em (2),

inicia-se um contador TD2D para controlar o tempo de espera de resposta que será

identificado pelo DRX e calculado o RSRPD2D, além da estimação do canal que gera o

indicador de qualidade do canal CQI (Channel Quality Indicator), informando a taxa de dados apropriada (geralmente, um esquema de Modulação e Codificação) que será encaminhado via eNodeB para o DTX..

(3) O IMS AS (servidor de Aplicação) gera um contexto D2D e aguarda

resposta do dispositivo receptor DRX.

(4) O DRX relata as informações de medição de acordo com a configuração

prevista no padrão definido pelo PCRF e aplicável para um dispositivo D2D em estado conectado (RRC_CONNECTED) por meio de sinalização dedicada, ou seja, utilizando a mensagem RRCConnectionReconfiguration.

Após a medição da potência dos SRSD2D e cálculo do valor médio o DRX

estima a perda de percurso na extensão do portador dedicado informando através do canal PUCCH para ser retransmitido para o DTX (5) através do PDCCH

permitindo assim calcular a potência de transmissão (𝑃𝐷𝑇𝑋) para o PUSCH do

dispositivo transmissor.

Caso o DRX não receba SRSD2D,(6) o servidor de Aplicação IMS aguarda o fim

da temporização e dispara processo no Modo Celular D2D. Neste instante marca o dispositivo como não apto a D2D temporariamente.

Baseado no valor da perda de percurso, o dispositivo transmissor identifica se esta dentro do limiar referenciado para D2D (7) e calcula a potência de Transmissão 𝑃𝐷𝑇𝑋 avaliando se está dentro dos valores definidos para o D2D (8). Caso o

dispositivo transmissor identifique que o limiar para 𝑃𝐷𝑇𝑋 D2D foi superado (9)

(>10dBm), o dispositivo transmissor envia a solicitação de mudança de portador para ocupação de um meio de transmissão pelo Modo Celular e informa ao IMS para marca a conexão como Não D2D. Caso contrário, inicia a transferência dos dados

(10) com os SRSD2D, até a conclusão da transmissão (11).