CN1527621A - 无线通信网络中建立点到点对等通信的方法和装置 - Google Patents

无线通信网络中建立点到点对等通信的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种用于无线通信网络的建立点到点对等(P2P)通信的方法，包括步骤：根据主叫用户终端和被叫用户终端的注册信息与位置信息，无线通信系统确定两个用户终端是否位于同一小区，并计算该两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信要求的距离；当两个用户终端位于同一小区且该两个用户终端之间的距离满足P2P通信的要求时，根据该无线通信系统具有的表明两个用户终端是否都具备P2P通信能力的信息，确定两个用户终端是否都具备P2P的通信能力；并在两个用户终端都具备P2P的通信能力时，给该两个用户终端分配直接通信链路，以使其进行P2P的通信。

Description

无线通信网络中建立点到点对等通信的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信网络的建立点到点对等通信的方法和装置，尤其涉及一种用于TDD CDMA无线通信网络的建立点到点对等通信的方法和装置。
技术背景
在传统的蜂窝移动通信系统中，不管进行通信的两个用户终端之间的距离远近如何，用户终端必须通过基站的中继才能和另外一个用户终端进行通信。图1显示了这种传统的通信模式，用户终端UE1和UE2通过由基站收发信机(节点B)和无线网络控制器(RNC)构成的通用移动通信系统地面无线接入网(UTRAN)交互信息，这种通信模式也称为上行-基站-下行模式。但是在某些情况下，当位于同一小区的两个用户相距很近时，它们进行直接通信而不用基站中继/转发应当是一种更合理的方法。这种方法就是所谓的点到点对等通信，简称P2P。
图2显示了一种P2P通信模式。如图2所示，虚线表示信令链接，实线表示数据链接，箭头表示信息流动的方向。在通用移动通信系统地面无线接入网(UTRAN)和用户终端(移动终端)之间只存在信令链接，而在两个正在通信的用户终端之间只存在数据链接。假设只需要资源来维持基本的通信，把一个直接链接作为一种无线资源单元(具有固定频率、时隙以及扩频码)，很容易推断出P2P通信模式仅需两个无线资源单元就能维持基本的通信。如果忽略一些额外的信令监控开销，与传统的通信模式相比，P2P通信能节省几乎50％的无线资源；同时，由于UTRAN仍然能够保持对P2P通信的控制，特别是保持对无线资源使用的控制，从而使得网络运营商，能够方便地对P2P通信所使用的无线资源进行计费。
综上所述，很有必要在现有系统中应用这种P2P通信。但是考虑到成本以及其它的众多因素，不希望在实现过程中对现有系统做很大的改变，最好能重用大部分的现有模块。基于这种考虑，P2P通信最适合用于现有的第三代移动通信系统中的TDD CDMA系统，因为TDD模式能够不需额外的射频收发信机就可实现P2P通信，所有需要的变更只是和高层协议栈有关，而物理层结构仍然可以重用，这样现有的通信系统在没有改变硬件系统的情况下可以很容易地通过软件更新以支持P2P模式。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于无线通信网络中建立P2P通信的方法和装置。该方法和装置能够使相距很近的两个用户终端之间的通信与传统的通信模式相比极大地节省无线资源，并且该方法的实现可以只需变更现有通信系统的高层协议软件模块，高度地重用现有通信系统的硬件模块。
为了实现本发明的目的，本发明提出的一种用于无线通信系统的建立点到点对等(P2P)通信的方法，包括步骤：
根据主叫用户终端和被叫用户终端的注册信息与位置信息，确定两个用户终端是否位于同一小区，并计算该两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信要求的距离；
当两个用户终端位于同一小区且该两个用户终端之间的距离满足P2P通信的要求时，根据该无线通信系统具有的表明主叫用户终端和被叫用户终端是否都具备P2P通信能力的信息，确定两个用户终端是否都具备P2P的通信能力；
当主叫用户终端和被叫用户终端都具备P2P的通信能力时，给该两个用户终端分配直接通信链路，以使其进行P2P的通信。
按照本发明提出的一种用于无线通信系统的建立点到点对等(P2P)通信的方法，其中，该主叫用户终端的位置信息被包含在主叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫请求中，该被叫用户终端的位置信息被包含在被叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫响应中。
为了实现本发明的目的，本发明提出的一种用于用户终端的建立P2P通信的方法，包括步骤：
在无线通信系统根据用户终端的注册信息、位置信息以及无线通信系统具有的有关用户终端P2P通信能力的信息为其分配直接通信链路后，经由所分配到的通信链路进行直接通信。
按照本发明提出的一种用于用户终端的建立P2P通信的方法，其中：该用户终端的位置信息可以被包含在该用户终端向无线通信系统发送的呼叫请求中，也可以被包含在该用户终端向无线通信系统发送的呼叫响应中。
为了实现本发明的目的，本发明提出的一种用于无线通信系统的建立点到点对等(P2P)通信的装置，包括：计算单元，用于根据主叫用户终端和被叫用户终端的注册信息与位置信息，确定这两个用户终端是否位于同一小区，并计算该两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信要求的距离；判断单元，用于当两个用户终端位于同一小区且该两个用户终端之间的距离满足P2P通信的要求时，根据该无线通信系统具有的表明主叫用户终端和被叫用户终端是否都具备P2P通信能力的信息，确定两个用户终端是否都具备P2P的通信能力；分配单元，用于当主叫用户终端和被叫用户终端都具备P2P的通信能力时，给该两个用户终端分配直接通信链路，以使其进行P2P的通信。
按照本发明提出的一种用于无线通信系统的建立点到点对等(P2P)通信的装置，还可以包括：一个呼叫请求应答单元，用于当主叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫请求中包含有该主叫用户终端的位置信息时，接收并响应该呼叫请求；和/或一个寻呼响应接收单元，用于当被叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫响应中包含有该被叫用户终端的位置信息时，接收并响应该呼叫响应。
为了实现本发明的目的，本发明提出的一种用户终端，包括：射频单元，用于接收或发送无线信号；数据处理单元，用于对射频单元所接收的无线信号或将要经由射频单元发送的信号进行处理；基带处理单元，用于在无线通信系统根据用户终端的注册信息、位置信息以及无线通信系统具有的有关用户终端P2P通信能力的信息为其分配直接通信链路后，控制该射频单元和数据处理单元经由所分配到的通信链路进行直接通信。
按照本发明提出的一种用户终端，还可以包括：一个呼叫单元，用于当该用户终端作为主叫用户终端时，向无线通信系统发送包含该用户终端位置信息在内的呼叫请求；和/或一个应答单元，用于当该用户终端作为被叫用户终端时，向无线通信系统发送包含该用户终端位置信息在内的呼叫响应。
附图简述
图1是采用传统通信方式的TDD CDMA系统的示意图；
图2是采用P2P通信方式的TDD CDMA系统的示意图；
图3是一个采用P2P通信方式的用户终端的组成示意图；
图4是采用P2P通信方式的TDD CDMA系统的工作流程图。
发明详述
为了阐明用于TDD CDMA系统的这种P2P通信方法，首先需要重新定义用户终端的操作模式。
众所周知，在传统的TDD CDMA系统中，为用户终端定义了两种不同的操作模式：空闲模式与链接模式。在开机后，用户终端将处在空闲模式，直到它发送建立一个RRC(无线资源控制)链接的请求。当RRC链接建立后，用户终端进入链接模式。当RRC链接释放或失败后，用户终端离开链接模式回到空闲模式。
一个RRC链接的实体包括用户终端和UTRAN。然而，当P2P通信激活时，直接通信的实体仅包括正在通信的用户终端。因为与UTRAN没有任何专用链接，这时用户终端的操作模式既不是空闲模式也不是链接模式。为了描述这种状况，引入一种特殊的模式，在本发明中把这种新操作模式称作直接模式。
为了激活P2P通信以及给UTRAN发送P2P通信激活的指示信息，用户终端应当包含一个能用于指示它的P2P通信能力的模块。图3显示了具有该模块的用户终端的结构方框图。如图所示，该用户终端由一个射频模块10、一个基带处理器20、一个数据处理模块30、一个人机界面模块40以及一个存储模块50组成。所述的射频模块由一个收发器、一个调制器以及一个解调器组成。所述的射频模块有它自己的射频载波，收发器的输入/输出端耦合到天线上，收发器的输出端耦合到解调器的输入端上，收发器的输入端耦合到调制器的输出端上。所述的基带处理器能控制其它的模块并与它们进行通信。所述的人机界面模块包括一个P2P通信能力指示器60，该指示器可以通过硬件(例如，一个键或开关)或软件(例如，在设置菜单中的一个子菜单)实现。
下面参照附图4，对本发明提出的用于TDD CDMA系统的P2P通信方法作详细地描述，具体步骤如下：
1、UE1或UE2进入空闲模式(步骤S11)
当用户终端UE1或UE2开机后，与传统通信的方法一样，其首先选择一个公共陆地移动网络(PLMN)，然后搜索该网络中的一个合适的小区注册并驻留下来。
在小区搜索过程中，用户终端建立下行链路同步并从广播信道读取系统信息；在小区搜索完毕后，用户终端进入空闲模式。
2、用户终端UE1发出通信请求(步骤S12)
当用户终端UE1想与另一个用户终端UE2进行通信时，首先，其通过公共控制信道启动随机接入过程，向UTRAN发送通信请求，以获得无线资源，其中该请求消息中可以包括P2P通信要求、表示该用户终端UE1是否具备P2P通信能力的P2P能力指示信息，还可以包括关于用户终端UE1所处位置的位置信息。
在随机接入过程后，用户终端UE1进入链接模式，即：在用户终端UE1与UTRAN之间建立了一个信令链接。
3、UTRAN呼叫用户终端UE2(步骤S13)
在收到来自用户终端UE1的通信请求后，UTRAN通过寻呼信道发送寻呼消息给用户终端UE2。
4、用户终端UE2发送寻呼响应(步骤S14)
处于空闲模式的用户终端UE2能够监测其寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)，不会丢失任何来自UTRAN寻呼消息。当接收到寻呼消息后，用户终端UE2通过上行控制信道发送寻呼响应，以回应UTRAN，其中该响应消息中可以包括表示该用户终端UE2是否具备P2P通信能力的P2P能力指示信息，还可以包括关于用户终端UE2所处位置的位置信息。
在回应UTRAN后，用户终端UE2也进入链接模式，即：在用户终端UE2与UTRAN之间也建立了一个信令链接。
5、确定用户终端UE1和UE2之间距离是否满足P2P通信要求(步骤S15)
UTRAN首先根据用户终端UE1和UE2的注册信息与位置信息，确认UE1和UE2是否驻留在同一小区；然后UTRAN根据UE1和UE2的位置信息，计算两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信支持的射频距离。
6、如果不满足P2P通信支持的射频距离(步骤S19)
若用户终端UE1和UE2不在同一小区或计算结果表明用户终端UE1和UE2之间距离超出了P2P通信支持的射频范围，则UTRAN指示用户终端UE1和UE2采用传统的通信方式进行通话。
7、如果满足P2P通信支持的射频距离
当两个用户终端位于同一小区且两个用户终端之间的距离满足P2P通信所要求的距离时，UTRAN查看有无表明用户终端是否具备P2P通信能力的信息(步骤S16)，并根据该信息确定两个用户终端是否都具有P2P的通信能力(步骤S20)。
7.1当UTRAN具有表明用户终端是否具备P2P通信能力的信息、且该信息表明该两个用户终端均支持P2P通信时，UTRAN按照与传统方法相同的方式分配无线资源(例如：时隙、扩频码)，为用户终端UE1和UE2分配一个直接通信链路(包含由用户终端UE1发送、用户终端UE2接收和由用户终端UE2发送、用户终端UE1接收的两条链路)，并启动用户终端UE1和UE2进入直接通信模式，在直接通信模式中，用户终端UE1和UE2以设定的发射功率，经由所分配到的通信链路交换信息(步骤S21)。
若UTRAN本身没有关于用户终端是否具备P2P通信能力的信息记录，则可以通过查询的方式使得UTRAN获得该信息。
7.2当UTRAN具有表明用户终端是否具备P2P通信能力的信息、但用户终端UE1和UE2中的一个不具备P2P通信能力时，则UTRAN指示用户终端UE1和UE2采用传统的通信方式进行通话(步骤S19)。
7.3当UTRAN不具有表明用户终端是否具备P2P通信能力的信息时，UTRAN向主叫用户终端或被叫用户终端发送查询关于用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息(步骤S17)；当用户终端UE1或UE2收到来自UTRAN的查询消息后，向UTRAN回应用户终端通信能力消息(步骤S18)。然后再执行上述7.1和7.2的步骤。
这里需要补充说明的是，关于用户终端是否具备P2P通信能力的信息，可以通过用户终端上的一个按键或一个开关设置，也可以由用户终端中设置的软件(如设置菜单中的一个子菜单)确定，且该P2P能力指示信息可以通过呼叫请求或寻呼响应发送给UTRAN。
上述结合附图4所述的点到点对等(P2P)通信方法，可以通过修改现有协议消息或增加协议消息的软件方式实现，也可以采用硬件的方式实现，还可以采用软硬件结合的方式实现。当采用硬件的方式实现上述的P2P通信方法时，该UTRAN和用户终端中用于P2P通信的装置的组成分别如下：
在实现P2P通信过程中，用于UTRAN中的P2P通信装置，包括：一个呼叫请求应答单元，用于当主叫用户终端向该UTRAN发送的呼叫请求中包含有该主叫用户终端的位置信息时，接收并响应该呼叫请求；一个寻呼响应接收单元，用于当被叫用户终端向该UTRAN发送的呼叫响应中包含有该被叫用户终端的位置信息时，接收并响应该呼叫响应；计算单元，用于根据主叫用户终端和被叫用户终端的注册信息与位置信息，确定这两个用户终端是否位于同一小区，并计算该两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信要求的距离；判断单元，用于当两个用户终端位于同一小区且该两个用户终端之间的距离满足P2P通信的要求时，根据该UTRAN具有的表明主叫用户终端和被叫用户终端是否都具备P2P通信能力的信息，确定两个用户终端是否都具备P2P的通信能力；分配单元，用于当主叫用户终端和被叫用户终端都具备P2P的通信能力时，给该两个用户终端分配直接通信链路，以使其进行P2P的通信。此外，该P2P通信装置还可以包括：一个查询消息发送单元，用于在该UTRAN不具有表明主叫用户终端和被叫用户终端是否具备P2P通信能力的信息时，向主叫用户终端或被叫用户终端发送查询关于用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息；一个指令发送单元，用于当两个用户终端不在同一小区或两个用户终端之间的距离不满足P2P通信的要求距离时或在两个用户终端中之一不具备P2P通信能力时，发送指令以使两个用户终端采用传统方式通信。
在实现P2P通信过程中，该用户终端，包括：一个呼叫单元，用于当该用户终端作为主叫用户终端时，向UTRAN发送包含该用户终端位置信息在内的呼叫请求；一个应答单元，用于当该用户终端作为被叫用户终端时，向UTRAN发送包含该用户终端位置信息在内的呼叫响应；射频单元，用于接收或发送无线信号；数据处理单元，用于对射频单元所接收的无线信号或将要经由射频单元发送的信号进行处理；基带处理单元，用于在UTRAN根据用户终端的注册信息、位置信息以及UTRAN具有的有关用户终端P2P通信能力的信息为其分配直接通信链路后，控制该射频单元和数据处理单元经由所分配到的通信链路进行直接通信。此外，该用户终端还可以包括：查询消息回应单元，用于当收到来自UTRAN的查询用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息时，向UTRAN发送表明该用户终端是否具备P2P通信能力的消息；能力指示装置，用于表示该用户终端是否具备P2P通信能力，其中该能力指示装置可以是用户终端上的一个按键或一个开关，也可以是用户终端中设置的菜单选项。
有益效果
综上所述，通过本发明提供用于TDD CDMA系统的P2P通信方法和装置，能够使相距很近的两个用户终端之间的通信与传统的通信模式相比大约能节省50％的无线资源，并且该方法的实现可以只需变更现有通信系统的高层软件模块，高度地重用现有通信系统的硬件模块。
同时，由于在P2P通信过程中，用户终端与UTRAN之间仍然存在控制链路，因此，UTRAN仍然能够保持对P2P通信的控制，特别是保持对无线资源使用的控制，从而使得网络运营商，能够方便地对P2P通信所使用的无线资源进行计费。

Claims (19)

1、一种用于无线通信系统的建立点到点对等(P2P)通信的方法，包括步骤：
根据主叫用户终端和被叫用户终端的注册信息与位置信息，确定该两个用户终端是否位于同一小区，并计算该两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信要求的距离；
当两个用户终端位于同一小区且该两个用户终端之间的距离满足P2P通信的要求时，根据该无线通信系统具有的表明主叫用户终端和被叫用户终端是否都具备P2P通信能力的信息，确定两个用户终端是否都具备P2P的通信能力；
当主叫用户终端和被叫用户终端都具备P2P的通信能力时，给该两个用户终端分配直接通信链路，以使其进行P2P的通信。
2、如权利要求1所述的建立P2P通信的方法，其中所述主叫用户终端的位置信息被包含在主叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫请求中。
3、如权利要求1或2所述的建立P2P通信的方法，其中所述被叫用户终端的位置信息被包含在被叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫响应中。
4、如权利要求1、2或3所述的建立P2P通信的方法，当该无线通信系统不具有表明主叫用户终端和被叫用户终端是否具备P2P通信能力的信息时，还包括步骤：
向主叫用户终端或被叫用户终端发送查询关于用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息。
5、如权利要求1、2、3或4所述的建立P2P通信的方法，当两个用户终端不在同一小区或该两个用户终端之间的距离不满足P2P通信的要求距离或两个用户终端中之一不具备P2P通信能力时，还包括步骤：
发送指令以使两个用户终端采用传统方式通信。
6、一种用于用户终端的建立P2P通信的方法，包括步骤：
在无线通信系统根据该用户终端的注册信息、位置信息以及无线通信系统具有的有关该用户终端P2P通信能力的信息为其分配直接通信链路后，经由所分配到的通信链路进行直接通信。
7、如权利要求6所述的建立P2P通信的方法，其中所述用户终端的位置信息被包含在该用户终端向无线通信系统发送的呼叫请求中。
8、如权利要求6或7所述的建立P2P通信的方法，其中所述用户终端的位置信息被包含在该用户终端向该无线通信系统发送的呼叫响应中。
9、如权利要求6、7或8所述的建立P2P通信的方法，其中，还包括步骤：
当收到来自无线通信系统的查询用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息时，通过控制该用户终端上的一个按键开关或选择该用户终端中设置的菜单选项，向无线通信系统发送表明该用户终端是否具备P2P通信能力的消息。
10、一种用于无线通信系统的建立点到点对等(P2P)通信的装置，包括：
计算单元，用于根据主叫用户终端和被叫用户终端的注册信息与位置信息，判断该两个用户终端是否位于同一小区，并计算该两个用户终端之间的距离是否满足P2P通信要求的距离；
判断单元，用于当两个用户终端位于同一小区且该两个用户终端之间的距离满足P2P通信的要求时，根据该无线通信系统具有的表明主叫用户终端和被叫用户终端是否都具备P2P通信能力的信息，确定两个用户终端是否都具备P2P的通信能力；
分配单元，用于当主叫用户终端和被叫用户终端都具备P2P的通信能力时，给该两个用户终端分配直接通信链路，以使其进行P2P的通信。
11、如权利要求10所述的建立P2P通信的装置，还包括：
一个呼叫请求应答单元，用于当主叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫请求中包含有该主叫用户终端的位置信息时，接收并响应该呼叫请求。
12、如权利要求10或11所述的建立P2P通信的装置，还包括：
一个寻呼响应接收单元，用于当被叫用户终端向该无线通信系统发送的呼叫响应中包含有该被叫用户终端的位置信息时，接收并响应该呼叫响应。
13、如权利要求10、11或12所述的建立P2P通信的装置，还包括：
查询消息发送单元，用于在该无线通信系统不具有表明主叫用户终端和被叫用户终端是否具备P2P通信能力的信息时，向主叫用户终端或被叫用户终端发送查询关于用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息。
14、如权利要求10、11、12或13所述的建立P2P通信的装置，还包括：
指令发送单元，用于当两个用户终端不在同一小区或该两个用户终端之间的距离不满足P2P通信的要求距离或两个用户终端中之一不具备P2P通信能力时，发送指令以使两个用户终端采用传统方式通信。
15、一种用户终端，包括：
射频单元，用于接收或发送无线信号；
数据处理单元，用于对射频单元所接收的无线信号或将要经由射频单元发送的信号进行处理；
基带处理单元，用于在无线通信系统根据用户终端的注册信息、位置信息以及无线通信系统具有的有关用户终端P2P通信能力的信息为其分配直接通信链路后，控制该射频单元和数据处理单元经由所分配到的通信链路进行直接通信。
16、如权利要求15所述的用户终端，还包括：
一个呼叫单元，用于当该用户终端作为主叫用户终端时，向无线通信系统发送包含该用户终端位置信息在内的呼叫请求。
17、如权利要求15或16所述的用户终端，还包括：
一个应答单元，用于当该用户终端作为被叫用户终端时，向无线通信系统发送包含该用户终端位置信息在内的呼叫响应。
18、如权利要求15、16或17所述的用户终端，还包括：
查询消息回应单元，用于当收到来自无线通信系统的查询用户终端是否具备P2P通信能力的查询消息时，向无线通信系统发送表明该用户终端是否具备P2P通信能力的消息。
19、如权利要求15至18中任意权利要求所述的用户终端，其中，所述的用户终端包括表示该用户终端是否具备P2P通信能力的按键开关。
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