CN101662845B - 一种移动终端对讲通信中话权切换的方法 - Google Patents

一种移动终端对讲通信中话权切换的方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，受话终端需要发言时，在回传信令子帧上发送请求信令，发话终端接收请求信令，在业务信道子帧上发送话权切换信令，受话终端接收话权切换信令，从而完成话权的切换。保证GSM移动终端之间半双工对讲通信系统可靠工作，话权竞抢公平，发话终端切换顺畅。

Description

一种移动终端对讲通信中话权切换的方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及利用普通移动终端进行对讲业务中的话权切换方法。
背景技术
无线对讲机具有不需要网络支持，直接实现终端与终端之间进行通信的优点。同时随着无线通信网络的发展，移动终端已经成为日常生活中不可或缺的必须品，然而在某些特殊情况下，人们希望能利用移动终端实现终端之间的直接通信，但是没有网络的支持，这种需求就得不到满足。在地震灾害中，移动等通信网络被毁坏，在这种情况下，现在一般使用的是卫星电话或对讲机等专业设备，但这些设备一般普通人无法获得，造成被困人员无法求救，人们也无法形成有效的救援行动。与之相对应的是，在紧急情况下，普通人最可能拥有的通信工具是移动终端手机，但是由于移动网络的破坏，人们空有移动终端也不能进行求救，导致地震造成的伤害大大增加。但是如果被困的人员在网络无法支持的情况下，手上的移动终端能够与外界的移动终端直接进行对讲通信，那样会给救援人员带来多大的帮助，必将能使更多的人及时获救。
在很多场合需要对讲通信时，因为没有对讲机，只能通过移动终端一个一个拨号，进行单独的通信联系，不能进行广播通信。比如车队自驾游，往往需要配备对讲机，而车载台的配备受到无线管制的限制也不能随意配置，如果移动终端具有对讲功能，便可以很方便的进行必要的通信联系，又不会造成无线干扰。
现有技术中具有对讲机功能的移动终端，但是都是采用在原有移动终端的基础上增加对讲机功能模块实现对讲机功能，功耗比较大，实现成本也比较高。
美国专利申请号为09/096210的专利申请提出了一种在DECT(欧规无线通信规范)中实现手机直接互通的方法，但是该方法只是实现两个终端之间的通信，并不能实现对讲机的广播通信。
因此一种直接利用现有移动终端实现对讲机功能的需求开始出现，在无信号和应急的情况下，进行移动终端间的通信。
同时目前的半双工对讲机通信系统中，终端之间话权切换是通过按键抢话的方式，发话终端与受话终端之间无法协商话权，也不知道受话终端的一些请求。
本发明提出一种在GSM移动终端之间半双工对讲通信中话权切换的方法。
发明内容
本发明提出一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，在具有对讲通信功能的移动终端进行对讲通信过程中，通过业务信道传递信令，受话终端与发话终端之间完成话权切换。本发明充分利用既有的GSM信号格式，易于实现同时保证性能。
所述的移动终端通过对讲寻呼消息建立半双工对讲通信，并且在对讲业务信道上传递信令。业务信道设置有回传信令子帧和业务信道子帧，受话终端在所述回传信令子帧上采用同步突发的方式发送信令，发话终端在所述的业务信道子帧上通过FACCH发送信令信息。
受话终端通过在对讲业务信道上传递信令请求话权，具体步骤包括：
步骤1受话终端开始竞抢话权；
步骤2受话终端在对讲业务信道上发送请求信令；
步骤3发话终端接收请求信令，在对讲业务信道上发送话权切换信令；
步骤4受话终端接收话权切换信令，根据话权切换信令进行操作。
通常在所述步骤1前，还包括步骤：
A发话终端在发言完毕后，在对讲业务信道上发送切换开始信令；
B受话终端接收切换开始信令；
C受话终端进入竟抢话权状态。
所述请求信令中包括一个随机参数，发话终端接收请求信令后，在业务信道子帧上采用FACCH来发送话权切换信令，话权切换信令中带有所接收到的请求信令中的参数，如果接收到多个请求信令，话权切换信令中的参数是最先接收到的请求信令中的参数。
受话终端接收到话权请求信令后，首先判断所述的话权切换信令中携带的参数与所发送的请求信令中的随机参数是否一致，如果是，则完成话权切换，受话终端转换为发话方；否则，受话终端继续作为受话方.
由于通常的对讲通信系统中存在多个受话终端，所述步骤1还包括步骤：受话终端在发送请求信令后，生成一正整数N，并且所述步骤4还包括步骤：
D受话终端接收FACCH块，判断是否为话权切换信令，若是则进行话权切换，否则令N＝N-1；
E判断N是否为零，若是则返回步骤1，否则返回D
所述的移动终端是GSM移动终端，所述的业务信道帧是26帧的复帧结构，含有2个回传信令子帧。
通过上述方法保证GSM移动终端之间半双工直接通信系统可靠工作，话权竞抢公平，发话终端切换顺畅。
附图说明
图1是本发明寻呼消息帧结构图；
图2是本发明业务信道帧结构图；
图3是本发明话权切换的流程图；
图4是本发明受话终端工作流程图。
具体实施方式
发明人在另一个中国专利申请中提出了一种具有对讲机功能的移动终端，在现有GSM/CDMA移动终端中实现对讲机功能，不需要增加任何额外的硬件，就可以实现在现有移动终端的基础上进行对讲通信。在本发明中，提出了一种在这种具有对讲功能的移动终端上进行话权切换的方法，受话终端可以通过它向发话终端请求话权。
采用GSM为例来进行详细的阐述，对于其他制式的移动终端，具有类似的方法，不再详述。GSM系统有完备的网络和终端的同步、建立通信的方法，同时有完备的语音编码、语音传送、信令传送的方法。本发明完全沿用GSM的信号格式，使得两部GSM移动终端之间可以不通过网络而直接通信，从而可以进行直接对讲或直接数据通信，以及多部移动终端之间的对讲操作。
目前的GSM移动终端一般都支持850/900/1800/1900四频，如表1：
 
850mHz 900mHz 1800mHz 1900mHz
GSM终端发 824-849mHz 880-915mHz 1710-1785mHz 1850-1910mHz
GSM终端收 869-894mHz 925-960mHz 1805-1880mHz 1930-1990mHz
表1
从表1中我们可以看出880mHz-894mHz及1850-1880mHz是GSM终端既可以收又可以发的频段，本发明就利用这两个频段实现GSM移动终端之间直接通信，即在这个频段范围内，GSM手机本身的硬件已经支持，从而不需要增加任何硬件成本，就可以采用这些频段来进行收发对讲通信。
为了在GSM终端之间建立对讲通信机制，本发明提出了一种寻呼信息的帧结构，该寻呼消息使得收发双方能取得同步，同时加入寻址功能，使受话终端可以判断自己是否为被寻呼的目标终端。图1是可以实现本发明的寻呼消息的一个例子，图中0-220每个方块表示一个GSM信号帧，每帧有8个时隙。其中0号帧是用来进行载波侦听的帧，1，2号帧空闲，以用来进行载波侦听，判断是否可能是对讲的寻呼消息，受话终端首先进行一次能量探测，分析能量变化，如果发现有能量突发，则判断可能存在对讲寻呼消息，从而进行下一步操作。其中1，2号帧空闲有利于减少载波侦听错误的概率。
从3号帧开始到220号帧，其中双号帧带有同步突发序列，而单号帧带有频率校正序列。为了兼顾接通时间和电源消耗，这里选择了221帧的寻呼消息帧结构，如果定义的更长则接通时间就会更长，如果定义的短，则待机终端检测对讲寻呼更频繁，导致更耗电。同时由于GSM寻呼周期一般为102帧，定义本发明的寻呼消息帧结构有利于在收两次GSM寻呼后收一次对讲寻呼，使移动终端更省电。当然寻呼消息帧数可以根据需要自行设定，由于不影响实现，本发明选择了221帧的寻呼消息为例来进行说明，后面有关业务信道的定义，以及检测寻呼消息间隔的定义也是据此进行相应的定义，业内一般技术人员可以根据本发明自行设定以上参数。
同步突发中携带的信息包括：
Frame Number：帧号，用于双方帧同步。
Group ID：群组号，由用户在界面设定，当用户发起群组呼叫时，GroupID＝1，2，......，200；当用户发起广播呼叫时，Group ID＝0；当用户发起定向呼叫时，Group ID＝255；Group ID＝201，202，......，253，254，预留。
ChanneIID：信道指示，共有32个预制的业务信道(带跳频)，由发送方终端随机选择。
Cipher：加密指示，由发送方呼叫界面设定，0表示不加密，1表示加密。加密密钥，由通信双方事先商定并通过用户界面设定。
VD：语音数据指示，Voice or Data，Voice时为0，Data时为1。
以以上寻呼消息为例，待机终端在约定好的频率上每隔204帧接收寻呼消息，接收寻呼消息的方法就是GSM移动终端同步基站的方法，此处不开展详述。这里采用每隔204帧接收寻呼消息是因为GSM采用102帧搜一次网络寻呼，采用204帧便于实现。对于不同寻呼消息帧长度的定义，待机终端接收寻呼消息的间隔不同，只要保证间隔短于寻呼消息的持续时间即可，也就是说这里定义的204帧的间隔可以变化，只要保证间隔短于寻呼消息的持续时间，这样做的目的是保证寻呼消息能被待机终端收到。
待机终端除了正常的GSM工作之外，每204帧在控制信道上进行一次能量探测，分析能量变化，如果发现有能量变化，马上搜索同步突发，如果搜索到同步突发，并根据同步突发信息，进入接收状态或继续待机。
GSM终端之间建立通信的流程如下：
主呼终端选择对讲模式，设定所要呼叫的组号，按照定义的寻呼消息发出寻呼；
待机终端收到寻呼消息，根据同步信息内群组号判断自己是否为被寻呼的目标终端，如果是，则变为受话终端，否则继续待机；
主呼终端发出寻呼后变为发话终端，并按照自己选择的业务信道，上业务信道发送语音/数据；
受话终端根据寻呼消息中的业务信道指示，上业务信道接收语音/数据；
发话终端发送完毕，停止在业务信道上发送信号，受话终端发现没有信号，停止接收，双方均回到待机终端状态，等待下一次通信的建立。
同时在移动终端间直接通信的对讲模式中，为了减少功耗损失，受话终端在连续三次接收信号质量最差的情况下，判断物理链路失败，重新回到待机状态。
另外本发明实现的移动终端中对讲功能可以实现半双工和全双工工作方式，呼叫方式由广播呼叫，群组呼叫和定向呼叫，根据群组号设置的不同，进行不同的工作模式。业务包括语音和数据业务。与半双工采用全速率语音编码不同的是，在进行全双工语音业务时语音编码采用半速率语音编码，同时业务信道变为两条半速率业务信道，一条用于起呼端向被呼端传送语音，另一条用于被呼端向主呼端传送语音。
为了避免人们将本发明扩大应用，可以设置多种启动这种移动终端对讲功能的限制方法，例如只有在检测多次无线网络信号(GSM/CDMA)失败的情况下启动对讲功能，或者是在运营商营业部开通智能卡(SIM卡等)对讲功能后才拥有实现对讲通信的功能，或者直接在移动终端上设置启动对讲模式的按键或菜单等等方法。
本发明为了在半双工对讲通信中实现话权的切换，需要在受话终端与发话终端间建立信令传递机制，本发明通过在对讲业务信道上传递信令来实现。
本发明的业务信道不但用来传送业务信息，还可以用来传送信令，定义如下，以下是跟上面寻呼消息匹配的业务信道的一个例子，本发明沿用GSM信号格式，业务信道采用26帧的复帧结构，是为了实现方便，也可以采用其他复帧结构。
业务信道从221帧开始，为GSM26复帧结构，即寻呼结束就开始业务信道，如图2，其中：
T：Traffic ChanneI Frame，业务信道子帧，简称T帧，发话终端向受话终端传送语音或信令，N-NormaI Burst，普通突发。
B：Backward SignaIing Frame，回传信令子帧，简称B帧，受话终端向发话终端回传信令，S-Synchronize Burst，同步突发。
受话终端向发话终端回传信令的位置为26复帧结构中的13帧和26帧，采用GSM中的同步突发，一个同步突发可以传送25个bits。采用同步突发是因为具有64bits长训练序列以及比普通突发更好的编码保护，可以更好的保证回传信令的正确接收。
其中发话终端向受话终端通过T帧发送信令，由8个T帧的组成一个FACCH(快速随路控制信道)块，可以传送23个bytes，在每帧的第60比特和87比特为偷帧比特，如果这两个比特是0表示语音，如果是1表示信令。
GSM移动终端之间半双工直接通信存在多个受话终端的情况，本发明每26帧中有两个回传信令的机会，可以容纳更多的受话终端。
在移动终端半双工对讲通信过程中，通过在业务信道上传送信令来实现话权的切换，首先定义了3个信令：
TURN START：切换开始信令，用于半双工通信中发送方指示接收方开始竞抢话权，FACCH块传送。1byte：TURN START。
MY TURN REQUEST：请求信令，用于半双工通信中接收方向发送方提出竞抢话权请求，S帧传送，1byte：MY TURN REQUEST，2/3bytes：携带一个16bits的随机数。
SPEECH OVER：话权切换信令，用于发送方将话权转交给某个受话终端，FACCH块传送。1byte：SPEECH OVER；2/3bytes：16bits随机数。
在没有冲突的情况下，即没有2台以上受话终端发出MY TURN
REQUEST信令，且信道可靠(无解码错误)的情况。
话权竞抢过程如下，如图3所示：
起呼终端发起呼叫，多个待机终端响应呼叫，起呼后，起呼终端变为发话终端，响应呼叫的待机终端变为受话终端，开始对讲；
发话终端发言结束，在T帧上开始发送FACCH块，为TURN START信令；
所有受话终端接收到TURN START信令，通过MMI提示用户，现在竞抢话权开始；
其中受话终端N通过MMI要求话权，终端随机生成一个随机数X，在要求话权时刻开始最近的B帧上发出MY TURN REQUEST信令，中间携带随机数X；
发话终端收到MY TURN REQUEST信令，得到随机数X，在随后的FACCH块中发送SPEECH OVER信令，中间携带随机数X，发送完成后，发话终端停止发送，转为接收。
受话终端N收到SPEECH OVER信令，得到SPEECH OVER信令中的随机数，与之前发送MY TURN REQUEST信令中的随机数进行比较，发现一致，则认为SPEECH OVER信令将话权移交给自己，马上进入发送状态；
整个对讲系统的发话终端转移结束。
通常的对讲通信系统中有多个受话终端，如果有两台以上受话终端发出话权请求，一般来说也会有时间差，则它们发送MY TURN REQUEST的位置将会不同，发话终端将会对第一个MY TURN REQUEST做出反应，同时最终是否抢到话权需要比对随机数，所以可以可靠的进行话权的交接；
假如很不幸有2个以上受话终端的MY TURN REQUEST在同一位置发送，将会导致发话终端解码失败，这种情况作如下处理，如图4：
受话终端有发话，则发出MY TURN REQUEST信令；
生成一个T1-T2之间的随机数N；
接收FACCH块，判断是否为SPEECH OVER信令；
如果是SPEECH OVER信令，则继续下一步，否则将N值减1，若等于0则重新发送MY TURN REQUEST信令，若N值不等于0，则返回上一步；
判断SPEECH OVER信令中的参数与MY TURN REQUEST中的是否相等，相等则变为发话终端，否则仍然作为受话终端进行通话。
即在两部受话终端同一时刻发出请求信令的情况下，则将导致发话终端无法正确接收，从而发话终端不会发出话权切换信令，导致两部受话终端都不会接收到话权切换信令，受话终端在此种情况下通过N值来多次读取信令或重新发送请求信令；
如果先后有多台受话终端发出请求话权信令，则受话终端最终依靠参数来判断是否接受话权。不同的受话终端在请求信令中带有不同的参数，当发话终端决定进行话权切换时，会结束发言，发出话权切换信令，在话权切换信令中带有其最先接收到的请求信令中的参数，受话终端接收话权切换信令，比较话权切换信令中的参数与其发出的请求信令中的参数是否一致，如果一致则表示抢得了话权，进行发言，否则表示未得到话权，继续作为受话终端。
T1和T2的取值需要综合考虑发话终端切换速度和冲突概率，根据实际情况调整，本发明不作规定。
同时在通信中，由于无线信号的传播损耗，信道存在不可靠的情况，信道不可靠可能导致信令丢失，其中：
TURN START，不怕丢失，因为一直发送到收到MY TURN REQUEST。
MY TURN REQUEST，因为有N减到0重发机制，解决MY TURNREQUEST有冲突的同时一并解决了该信令丢失问题。
SPEECH OVER，为了防止该信令丢失，采用重发多次的方式，重发的次数综合考虑发话终端切换速度和信令丢失概率，本发明不做规定。
通过以上描述可知，本发明提出一种GSM移动终端之间半双工直接通信中话权竞抢的方法，保证GSM移动终端之间半双工直接通信系统可靠工作，话权竞抢公平，发话终端切换顺畅。
至于其他制式的移动终端比如CDMA，在建立半双工对讲通信时，也可以通过类似的方法，在业务信道上回传信令来掌握受话终端的状况和切换话权，这里不在累述。

Claims (2)

1.一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，在移动终端间建立半双工对讲通信的过程中，通过信令的传递实现话权的切换，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1 受话终端开始竞抢话权；
步骤2 受话终端在对讲业务信道上发送请求信令，所述的对讲业务信道包括回传信令子帧，并且所述受话终端发出的信令在所述回传信令子帧上采用同步突发来发送；
步骤3 发话终端接收请求信令，在对讲业务信道上发送话权切换信令；
步骤4 受话终端接收话权切换信令，根据话权切换信令进行操作。
2.如权利要求1所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：在所述步骤1前，还包括步骤：
A 发话终端在发言完毕后，在对讲业务信道上发送切换开始信令;
B 受话终端接收切换开始信令；
C 受话终端进入竟抢话权状态。
3. 如权利要求1或2所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述的对讲业务信道还包括业务信道子帧。
4. 如权利要求3所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述发话终端发出的信令在业务信道子帧上采用FACCH块的方式发送。
5. 如权利要求1或2所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述请求信令中包括一个随机参数。
6. 如权利要求5所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述步骤3中的话权切换信令中携带有一个参数。
7. 如权利要求6所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述话权切换信令中携带的参数是发话终端最先接收到的请求信令中携带的随机参数。
8. 如权利要求7所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述的步骤4中，还包括步骤：判断所述的话权切换信令中携带的参数与所发送的请求信令中的随机参数是否一致，如果是，则完成话权切换，受话终端转换为发话方；否则，受话终端继续作为受话方。
9. 如权利要求1，2，8任一项所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述步骤1还包括步骤：受话终端在发送请求信令后，生成一正整数N。
10. 如权利要求9所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述步骤4还包括步骤：
D 受话终端接收FACCH块，判断是否为话权切换信令，若是则进行话权切换，否则令N=N-1；
E 判断N是否为零，若是则返回步骤1，否则返回D。
11. 如权利要求10所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述的移动终端是GSM终端。
12. 如权利要求11所述的一种移动终端对讲通信中话权切换的方法，其特征在于：所述的业务信道是26帧的复帧结构，含有2个回传信令子帧。
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Address after: 200127 room 3205F, building 707, Zhang Yang Road, Shanghai, China (Shanghai) free trade zone, No. 32

Patentee after: Xin Xin Finance Leasing Co.,Ltd.

Address before: Pudong Zhangjiang Zuchongzhi road 201203 Lane 2288 Shanghai City Center Building 1 houses

Patentee before: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20170707

Address after: 100033 room 2062, Wenstin Executive Apartment, 9 Financial Street, Beijing, Xicheng District

Patentee after: Xin Xin finance leasing (Beijing) Co.,Ltd.

Address before: 200127 room 3205F, building 707, Zhang Yang Road, Shanghai, China (Shanghai) free trade zone, No. 32

Patentee before: Xin Xin Finance Leasing Co.,Ltd.

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Application publication date: 20100303

Assignee: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

Assignor: Xin Xin finance leasing (Beijing) Co.,Ltd.

Contract record no.: 2018990000163

Denomination of invention: Method for switching speaking right in mobile terminal talkback communication

Granted publication date: 20120104

License type: Exclusive License

Record date: 20180626

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Effective date of registration: 20200309

Address after: 201203 Zuchongzhi Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai 2288

Patentee after: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

Address before: 100033 room 2062, Wenstin administrative apartments, 9 Financial Street B, Xicheng District, Beijing.

Patentee before: Xin Xin finance leasing (Beijing) Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20200605

Address after: 361012 unit 05, 8 / F, building D, Xiamen international shipping center, No.97 Xiangyu Road, Xiamen area, China (Fujian) free trade zone, Xiamen City, Fujian Province

Patentee after: Xinxin Finance Leasing (Xiamen) Co.,Ltd.

Address before: 201203 Zuchongzhi Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai 2288

Patentee before: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

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Assignee: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

Assignor: Xin Xin finance leasing (Beijing) Co.,Ltd.

Contract record no.: 2018990000163

Date of cancellation: 20210301

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Application publication date: 20100303

Assignee: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

Assignor: Xinxin Finance Leasing (Xiamen) Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021110000010

Denomination of invention: A method of voice right switching in mobile terminal intercom communication

Granted publication date: 20120104

License type: Exclusive License

Record date: 20210317

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Effective date of registration: 20230714

Address after: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech park, Spreadtrum Center Building 1, Lane 2288

Patentee after: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd.

Address before: 361012 unit 05, 8 / F, building D, Xiamen international shipping center, 97 Xiangyu Road, Xiamen area, China (Fujian) pilot Free Trade Zone, Xiamen City, Fujian Province

Patentee before: Xinxin Finance Leasing (Xiamen) Co.,Ltd.

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