CN101227726A - 蜂窝网络通信系统及其用户设备p-p通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于蜂窝网络通信系统的用户设备P－P通信方法，包括以下步骤：在处于蜂窝网络的同一小区中的第一用户设备与第二用户设备之间，利用蜂窝网络的频谱资源建立P－P的通信链路；以及第一与第二用户设备利用P－P通信链路进行P－P通信。本发明还提供了一种蜂窝网络通信系统，其包括基站和用户设备，用户设备用于通过基站的中继构建相互之间的通信链路，用户设备还用于构建相互之间的P－P通信链路，并利用P－P通信链路进行P－P通信。本发明能够提高蜂窝网络通信系统的频谱资源利用效率和减轻基站的负担。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种蜂窝网络通信系统及其用户设备P-P(Peer to Peer，端到端，还可简写为P2P)通信方法。
背景技术
传统的蜂窝通信方式是一种有基础设施的通信方式。在蜂窝网络中，包括基站(Base Station，BS)和用户设备(User Equipment，UE)。用户设备相互之间的通信需要由基站来交换和转接。
图1示出了根据现有技术的蜂窝网络通信系统的示意图，其包括：基站BS和用户设备UE1、UE2。从图中可以看到，UE1和UE2之间没有直接连接的通信链路。在蜂窝网络中，通过设置多个基站，从而形成多个相邻的小区(CELL)来覆盖地理区域，UE1和UE2之间的通信链路30需要借助基站BS的转发和控制才能形成。
在实现本发明过程中，发明人发现UE1和UE2之间即使距离很近，也需要借助远程的基站BS来完成通信链路的构建，这显然效率较低，占用了较多的频谱资源。
发明内容
本发明旨在提供一种蜂窝网络通信系统及其用户设备P-P通信方法，能够解决现有技术的蜂窝网络通信系统频谱资源利用率较低的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种用于蜂窝网络通信系统的用户设备P-P通信方法，包括以下步骤：在处于蜂窝网络的同一小区中的第一用户设备与第二用户设备之间，利用蜂窝网络的频谱资源建立P-P的通信链路；以及第一与第二用户设备利用P-P通信链路进行P-P通信。
优选的，在处于蜂窝网络的同一小区中的第一用户设备与第二用户设备之间，利用蜂窝网络的频谱资源建立P-P的通信链路具体包括：第一与第二用户设备完成上行链路和下行链路同步；第一与第二用户设备P-P发现；第一与第二用户设备协商建立P2P连接；第一用户设备向同一小区中的基站请求频谱资源；基站确定分配频谱资源；以及第一与第二用户设备利用分配的频谱资源在两者之间建立P-P的通信链路。
优选的，第一与第二用户设备完成上行链路和下行链路同步具体包括：第一与第二用户设备采用自同步方法或者外部同步方法完成上行链路和下行链路同步。
优选的，第一与第二用户设备采用外部同步方法完成上行链路和下行链路同步具体包括：第一与第二用户设备同步到GPS源或者同步到同一小区中的基站。
优选的，第一与第二用户设备P-P发现具体包括：第一与第二用户设备检测对端的信号场强；发现对端的信号场强在预定信号场强范围之内，则确定对端在P-P可通信范围之内。
优选的，第一与第二用户设备协商建立P2P连接具体包括：第一与第二用户设备协商确定由第一用户设备向基站请求频谱资源。
优选的，第一用户设备向同一小区中的基站请求频谱资源具体包括：第一用户设备向同一小区中的基站请求频谱资源时，携带QoS信息和上行链路和下行链路的干扰情况信息。
优选的，基站确定分配频谱资源具体包括：基站根据QoS信息和干扰情况信息、以及基站的P-P空间复用情况，确定是否允许本次请求；如果不允许，则回复失败信息；如果允许，则回复成功信息，并分配频谱资源。
优选的，还包括：在第一与第二用户设备利用P-P通信链路进行P-P通信开始时，通知基站；基站开始计费；在第一与第二用户设备利用P-P通信链路进行P-P通信结束时，通知基站；基站结束计费。
在本发明的实施例中，还提供了一种蜂窝网络通信系统，其包括基站和用户设备，用户设备用于通过基站的中继构建相互之间的通信链路，用户设备还用于构建相互之间的P-P通信链路，并利用P-P通信链路进行P-P通信。
优选的，基站还用于为用户设备分配频谱资源和对用户设备利用P-P通信链路进行的P-P通信进行计费。
本发明上述实施例的蜂窝网络通信系统及其用户设备P-P通信方法，因为在蜂窝网络的有基础设施的通信方式中引入了P2P直接通信机制，所以解决了现有技术的蜂窝网络通信系统频谱资源利用率较低的问题，进而能够提高蜂窝网络通信系统的频谱资源利用效率和减轻基站的负担。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据现有技术的蜂窝网络通信系统的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的蜂窝网络通信系统的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的用于蜂窝网络通信系统的用户设备P-P通信方法的流程图；
图4示出了根据本发明优选实施例的用于蜂窝网络通信系统的用户设备P-P通信方法的信令流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图2示出了根据本发明实施例的蜂窝网络通信系统的示意图，其中包括基站BS 101和用户设备UE1 104、UE2 105等。
如图所示，用户设备UE可以通过基站BS 101的中继构建相互之间的通信链路102，还可以如图中的标号106和107所示，构建相互之间的P-P通信链路103，并利用P-P通信链路103进行P-P通信。这样，P-P通信域107和P-P通信域106在基站BS 101管理之下完成空间复用。
终端直接通信是无基础设施的通信方式，目前比较多地适用于蓝牙和无线局域网。而传统的蜂窝通信方式是一种有基础设施的通信方式。本发明上述实施例的蜂窝网络通信系统，因为在蜂窝网络的有基础设施的通信方式中引入了P2P直接通信机制，所以解决了现有技术的蜂窝网络通信系统频谱资源利用率较低的问题，进而能够提高蜂窝网络通信系统的频谱资源利用效率和减轻基站的负担。
在蜂窝网络中引入自组织的P-P将能提高频谱效率，这主要是终端站点之间距离较短，通过较小的发射功率就能满足业务QoS要求，多条P-P链路干扰可控，因此可以实现空间复用。
优选的，基站BS 101还用于为用户设备分配频谱资源和对用户设备利用P-P通信链路进行的P-P通信进行计费。传统P-P基本使用在免许可证频段，而在许可证频段使用需要在运营商授权之下使用以解决计费和可运营。通过基站BS 101的计费管理，这就解决了计费问题。
图3示出了根据本发明实施例的用于蜂窝网络通信系统的用户设备P-P通信方法的流程图，包括以下步骤：
步骤S10，在处于蜂窝网络的同一小区中的第一用户设备与第二用户设备之间，利用蜂窝网络的频谱资源建立P-P的通信链路；以及
步骤S20，第一与第二用户设备利用P-P通信链路进行P-P通信。
该用户设备P-P通信方法，因为在蜂窝网络的有基础设施的通信方式中引入了P2P直接通信机制，所以解决了现有技术的蜂窝网络通信系统频谱资源利用率较低的问题，进而能够提高蜂窝网络通信系统的频谱资源利用效率和减轻基站的负担。
优选的，步骤S10具体包括：第一与第二用户设备完成上行链路和下行链路同步；第一与第二用户设备完成P-P发现；第一与第二用户设备协商建立P2P连接；第一用户设备向同一小区中的基站请求频谱资源；基站确定分配频谱资源；以及第一与第二用户设备利用分配的频谱资源在两者之间建立P-P的通信链路。
优选的，第一与第二用户设备采用自同步方法或者外部同步方法完成上行链路和下行链路同步。
优选的采用外部同步方法具体包括：第一与第二用户设备同步到GPS源或者同步到同一小区中的基站。
同步是通信前提，可以采取的方法包括两大类。第一类是自同步，一个终端可以发射同步信号为对端建立同步基准，自同步的主要问题是自同步信号需要重新设计而且导致终端复杂度提高；第二类是外部同步，包括GPS同步源和网络同步源两大类，GPS同步源付出额外成本，网络同步源对于P-P比较容易实现的选择是都同步到所属基站，这可以降低成本。
优选的，第一与第二用户设备完成P-P发现具体包括：第一与第二用户设备检测对端的信号场强；发现对端的信号场强在预定信号场强范围之内，则确定对端在P-P可通信范围之内。
优选的，第一与第二用户设备协商建立P2P连接具体包括：P-P双方协商确定由第一用户设备向所属基站发起P-P请求。
优选的，第一用户设备向同一小区中的基站请求频谱资源具体包括：第一用户设备向同一小区中的基站请求频谱资源时，携带QoS信息和上行链路和下行链路的干扰情况信息。
优选的，基站确定分配频谱资源具体包括：基站根据QoS信息和干扰情况信息、以及基站的P-P空间复用情况，确定是否允许本次请求；如果不允许，则回复失败信息；如果允许，则回复成功信息，并分配频谱资源。
上述的优选实施例解决了干扰问题。P-P只有空间复用才能显著提高频谱效率，为达到空间复用，P-P通信链路之间不允许引入超过规定的干扰，因此P-P链路需要进行功率控制，基站通过管理P-P链路资源确保空间复用效果。
优选的，还包括：在第一与第二用户设备利用P-P通信链路进行P-P通信开始时，通知基站；基站开始计费；在第一与第二用户设备利用P-P通信链路进行P-P通信结束时，通知基站；基站结束计费。
该优选实施例解决了计费问题。传统P-P基本使用在免许可证频段，而在许可证频段使用需要在运营商授权之下使用以解决计费和可运营。本实施例中基站对P-P通信实施计费。
图4示出了根据本发明优选实施例的用于蜂窝网络通信系统的用户设备P-P通信方法的信令流程图，包括以下步骤：
步骤1：UE1 104和UE2 105按照基站和终端一般通信方式完成上行链路(Up Link，UL)和下行链路(Down Link，DL)同步，经过这个步骤P-P通信终端都同步到同一外部源，而且UE1和UE2在P-P通信过程中仍然可以按照通常过程完成对于网络的检测和跟踪如与基站进行上行同步和接收寻呼；
步骤2：UE1 104和UE2 105P-P发现、管理和协商，主要是UE1和UE2发现对方在P-P可通信范围之内并且协商由UE1为代表与基站协商P-P链路资源；为了空间复用和干扰控制的目的，P-P中UE1需要对于周边P-P链路干扰情况进行测量并在步骤三上报基站；
步骤3：UE 1104进行P-P请求，请求时候携带QoS信息和P-P链路干扰情况信息；
步骤4：BS 101进行P-P允许，基站根据UE1所要求的QoS信息、P-P链路干扰情况以及基站整体P-P空间复用情况，启动P-P接纳和调度算法，最后确定是否允许本次P-P。如果基站不允许P-P则本次P-P请求失败并回复失败信息。步骤5至步骤9就不再执行；如果基站允许P-P则本次P-P请求成功并回复成功信息。步骤5至步骤9继续执行；
步骤5：BS 101进行P-P资源分配和计费开始，如基站决定接纳本次P-P请求，在完成步骤4后，则通过下行公共控制信道通知P-P终端UE1和UE2 P-P资源，如时间、频率、功率等必要信息；
步骤6：管理P-P基站BS 101通知计费开始；
步骤7：P-P通信终端UE1 104和UE2 105在基站指定资源上完成P-P通信；
步骤8：UE1 104通知基站本次P-P通信结束，导致通信结束有两种原因，一种是P-P通信业务正常结束，另外一种是UE1和UE2有一个已经不在基站覆盖范围之内双方协商后决定结束本次P-P通信业务；
步骤9：管理P-P基站BS 101通知计费结束。
上述优选实施例中，基站BS 101管理P-P链路、P-P通信域107和P-P通信域106空间复用、P-P通信域106通过基站BS 101和UE1 104之间链路102进行交互，UE1 104和UE2 105之间通过基站管理建立P-P直接通信链路103完成不通过基站的直接通信也叫脱网通信。
从以上的描述中，可以看出，上述实施例的蜂窝网络通信系统及其用户设备P-P通信方法实现了如下技术效果：
一、P-P通信以及基站为同步源，假设P-P终端都在基站覆盖范围之内，因此可以通过下行公共控制信道获得下行同步，由于P-P通信范围在几米到百米之间，因此是否与基站进行上行同步不影响P-P同步，特别是对于OFDMA系统，P-P通信时间同步误差完全在GP保护范围之内；
二、基站对于P-P链路分配资源并保证空间复用效果，P-P链路资源来自于基站分配，基站保证P-P资源与基站--终端通信资源可分离，基站保证同一基站下的不同P-P链路资源可分离；
三、网络计费和管理频谱，由于基站参与了P-P链路分配因此就可以进行计费和频谱管理达到可运营。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种用于蜂窝网络通信系统的用户设备P-P通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
在处于蜂窝网络的同一小区中的第一用户设备与第二用户设备之间，利用所述蜂窝网络的频谱资源建立P-P的通信链路；以及
所述第一与第二用户设备利用所述P-P通信链路进行P-P通信。
2.根据权利要求1所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，在处于蜂窝网络的同一小区中的第一用户设备与第二用户设备之间，利用所述蜂窝网络的频谱资源建立P-P的通信链路具体包括：
所述第一与第二用户设备完成上行链路和下行链路同步；
所述第一与第二用户设备完成P-P发现；
所述第一与第二用户设备协商建立P2P连接；
所述第一用户设备向所述同一小区中的基站请求频谱资源；
所述基站确定分配所述频谱资源；以及
所述第一与第二用户设备利用分配的所述频谱资源在两者之间建立P-P的通信链路。
3.根据权利要求2所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，所述第一与第二用户设备完成上行链路和下行链路同步具体包括：
所述第一与第二用户设备采用自同步方法或者外部同步方法完成上行链路和下行链路同步。
4.根据权利要求3所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，所述第一与第二用户设备采用外部同步方法完成上行链路和下行链路同步具体包括：
所述第一与第二用户设备同步到GPS源或者同步到所述同一小区中的基站。
5.根据权利要求2所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，所述第一与第二用户设备完成P-P发现具体包括：
所述第一与第二用户设备检测对端的信号场强；
发现对端的信号场强在预定信号场强范围之内，则确定对端在P-P可通信范围之内。
6.根据权利要求2所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，所述第一与第二用户设备协商建立P2P连接具体包括：
所述第一与第二用户设备协商确定由第一用户设备向所述基站请求频谱资源。
7.根据权利要求2所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，所述第一用户设备向所述同一小区中的基站请求频谱资源具体包括：
所述第一用户设备向所述同一小区中的基站请求频谱资源时，携带QoS信息和所述上行链路和下行链路的干扰情况信息。
8.根据权利要求7所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，所述基站确定分配所述频谱资源具体包括：
所述基站根据所述QoS信息和所述干扰情况信息、以及
所述基站的P-P空间复用情况，确定是否允许本次请求；
如果不允许，则回复失败信息；
如果允许，则回复成功信息，并分配频谱资源。
9.根据权利要求2所述的用户设备P-P通信方法，其特征在于，还包括：
在所述第一与第二用户设备利用所述P-P通信链路进行P-P通信开始时，通知所述基站；
所述基站开始计费；
在所述第一与第二用户设备利用所述P-P通信链路进行P-P通信结束时，通知所述基站；
所述基站结束计费。
10.一种蜂窝网络通信系统，其包括基站和用户设备，所述用户设备用于通过所述基站的中继构建相互之间的通信链路，其特征在于，
所述用户设备还用于构建相互之间的P-P通信链路，并利用所述P-P通信链路进行P-P通信。
11.根据权利要求10所述的蜂窝网络通信系统，其特征在于，所述基站还用于为所述用户设备分配频谱资源和对所述用户设备利用所述P-P通信链路进行的P-P通信进行计费。
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