CN1757256A - 建立无线对等通信的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在移动终端之间建立对等通信的无线网络系统。当确定出在两个移动终端之间可建立对等通信时，无线网络系统向每个移动终端发送关于由另一移动终端使用的无线资源的信息。然后每个移动终端使用该无线资源信息来测试在另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的特性。因此，不需要对信道测试分配单独的无线信道。此外，每个移动终端使用与它自己先前和网络系统在专用上行链路信道上通信时使用的相同的无线资源来建立与另一移动终端的对等通信中专用的无线信道。以此方式，网络系统不需要分配用于建立对等通信的另外无线资源，因此简化了无线资源的重分配方案，并保证了信道的质量与测试的相同。

Description

建立无线对等通信的方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信系统，尤其涉及用于对等通信(Peer-to-Peercommunication)的自组织无线通信网络系统。
背景技术
在两个移动终端之间的对等通信提供了一种用于公用地面移动通信网络中两个移动终端之间的直接连接。当建立了直接连接后，基站与移动终端之间的专用连接可被断开，而公共控制信道(CCCH)被保留。这将至少为系统节省两个无线业务信道并减小了端到端的延迟。
在现有的3G系统中，TDD CDMA系统是最适合应用对等通信的系统，因为在上行链路及下行链路通信中都使用相同的载波频率，这将简化移动终端的RF模块。另外，对等通信技术的应用将克服TDDCDMA系统的一些固有缺点，例如扩频码短缺，覆盖范围小等。TDDCDMA系统的一个例子是TD-SCDMA系统，它在中国受到了更多的关注。
为了在两个移动终端之间建立直接连接，这两个移动终端首先必需能正确地接收到对方的信号。因此，在建立直接连接前，这两个移动终端必需测试它们之间的信道特性。在有些方案中，无线通信网络系统分配一个单独信道用于测试。在建立了直接连接后，无线通信网络系统将分配另外的无线信道用于对等通信。但是，用于这些目的的信道分配占用了本来已经很匮乏的宝贵的无线资源。因此，如果无线资源被用完，将不能分配用于测试的单独信道。为对等通信分配另外的无线信道也使无线资源重分配方案变得复杂。更有甚者，因为测试不是直接在两个移动终端之间新分配的信道上进行，所以不能保证新信道的特性能满足直接通信的要求。
因此，需要一个经过改进的系统，在无线通信系统中建立用于对等通信的可靠的直接连接。
发明内容
本发明提供一个在移动终端之间建立对等通信的简单而有效的方案，该方案解决了以上方案的相关局限。
根据本发明的一个实施例，当接收到来自一个移动终端的要与另一移动终端建立对等通信的请求时，无线网络系统确定在这两个移动终端之间是否可以建立对等通信。如果可以在它们之间建立对等通信，网络系统将包含有控制指令的第一组信息发送给每个移动终端，以便每个移动终端开始测试在另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的特性。第一组信息还包括关于当前另一移动终端所使用的、用于在专用上行链路信道上与网络系统进行通信的无线资源的信息。这使得每个移动终端能够监听另一移动终端在专用上行链路信道上向网络系统发送的用于信道检测的信号。因此，不需要分配用于在两个移动终端之间建立对等通信而进行信道测试用的单独的无线信道。
根据本发明的该实施例，当接收到来自移动终端的关于信道特性的状态报告时，网络系统确定由每个移动终端测试得到的信道特性是否满足预定要求。如果两个移动终端测试得到的信道特性都满足预定要求，则网络系统向移动终端发送包含有控制指令的第二组信息以启动对等通信。第二组信息的控制指令允许每个移动终端与另一个移动终端在对等通信中建立专用无线信道时使用的无线资源，与先前该移动终端在专用上行链路信道上与网络系统进行通信时使用的无线资源相同。通过这种方式，网络系统不需要分配用于建立对等通信的另外的无线资源，因此简化了无线资源的重分配方案，并保证了信道的质量与测试的相同。
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及成果将变得更加明白及易于理解。
附图的简述
以下将参照附图，通过实例详细地解释本发明，其中：
图1表示根据本发明一个实施例的、用于在一个无线通信网络系统环境中建立对等通信的初始阶段；
图2表示根据本发明一个实施例的、在两个移动终端之间建立对等通信之后的一个阶段；
图3表示根据本发明一个实施例的、由无线通信网络系统(例如UTRAN)执行的用于在两个移动终端之间建立对等通信的详细处理流程；
图4表示根据本发明一个实施例的、由一个移动终端执行的用于请求UTRAN与另一移动终端建立对等通信的详细处理流程；
图5表示根据本发明一个实施例的移动终端的基本部件。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
优选实施例的详细说明
图1表示根据本发明一个实施例的、在一个无线通信网络系统(例如通用地面无线接入网，即UTRAN)环境中建立对等通信的初始阶段。在两个移动终端UE1与UE2之间的对等通信链接建立之前，包括一个无线网络控制器(RNC)10及一个节点B(基站收发信机)16的UTRAN将首先确定UE1与UE2之间的距离是否在对等通信可接受的范围内。如果在对等通信可接受的范围内，则请求每个移动终端监听在UTRAN与另一UE之间的专用上行链路信道S1或S2(如图1虚线所示)，并测试各自信道的特性。如果在预定时间内，信道质量满足直接通信的要求，则移动终端将被允许使用先前分配的用于基站与移动终端之间链接的无线资源进行直接通信。
如图2所示，在建立了直接通信后，UTRAN将断开在基站与移动终端之间的专用信道。在这种方式中，没有专用信道被分配用于测试。而且，基站不需要分配单独的无线资源用于移动终端之间的对等通信。
图3表示一个根据本发明一个实施例的、由UTRAN执行的用于在两个移动终端UE1及UE2之间建立对等通信的详细处理流程30。当接收到来自两个UE的对等通信请求时(步骤S32)，UTRAN利用已知技术，如“到达时差”(TDOA-Time Difference ofArrival)，对两个UE之间的距离作出估算(步骤S34)。然后UTRAN确定对于对等通信来说该估算距离是否在一个对等通信可接受的范围内(步骤S36)。如果该估算距离不能满足要求，例如用户终端UE彼此相距太远以致不能建立可靠的直接通信链接，那么UTRAN将不允许进行对等通信。否则，UTRAN将给每一个UE的发送控制指令，以开始测试专用上行链路信道的特性(步骤S42)。同时，UTRAN将关于当前每个UE使用的专用上行链路信道的无线资源的信息发送给另一UE，以允许另一UE测试该信道特性(步骤S46)。
在测试后，各UE将向UTRAN发送具有测试结果的状态报告。当接收到来自各UE的状态报告时(步骤S52)，UTRAN将确定该测试结果是否满足对等通信的要求(步骤S56)。更具体地说，UTRAN将确定包含在测试结果中的相关信号干扰比(SIR)是否满足对等通信的信号干扰比(SIR)要求，该对等通信的信号干扰比(SIR)要求是由UTRAN根据帧误码率(FER)动态地调整。如果该要求不能满足，则拒绝在两个UE之间进行对等通信的请求。另一方面，如果它们满足了该要求，则UTRAN将给各UE发送时钟及其他用于建立对等通信的信息(步骤S62)。用户终端利用该时钟信息进行相互同步。UTRAN还向各UE发送控制指令以启动对等通信，并通过下行链路信令断开每个UE的专用上行链路和下行链路信道(步骤S66)。
图4表示根据本发明一个实施例的、由一个移动终端执行的用于请求UTRAN与另一移动终端建立对等通信的处理流程100。当开机后并确定出其支持对等通信时，发起呼叫的UE向UTRAN发送对等通信的请求(步骤S102)。当UTRAN确定两个UE可直接彼此通信时，每个UE将从UTRAN接收到控制指令以开始测试另一UE的专用上行链路信道的特性(步骤S104)。每个UE还从UTRAN接收到关于当前另一UE使用的专用上行链路信道的无线资源信息以测试该信道特性(步骤S106)。该无线资源包括分配给另一UE的相关时隙、扩频码以及载波频率。
在测试开始前，每个UE将一个内部定时器设置为一个预定时段，以检验信道特性是否可在该时段内保持可接受的水平，并将它的发射功率调节到适当值(步骤S112)。为了测试信道特性，每个UE使用由UTRAN提供的相关扩频码来监听由另一个UE在专用上行链路信道上(即在被分配的时隙中)发送给UTRAN的信号(步骤S116)。然后，每个UE计算该专用上行链路信道的信号干扰比(SIR)(步骤S122)。与此同时，各UE与UTRAN之间的通信以通常方式维持。接着，每个UE确定各自的信号干扰比(SIR)是否满足对等通信的要求(步骤S126)。如果该SIR在任何时间都不能满足该要求，每个UE将调整它的发射功率(步骤S128)并将重复进行步骤S112至S122。
另一方面，如果该信号干扰比(SIR)能满足要求，UE将启动定时器递减计数(步骤S132)并检验该定时器是否递减计数到零(步骤S136)。如果定时器计数小于零，则重复进行步骤S116至S136以确保信号干扰比(SIR)在预定时段能满足该要求。在定时器递减计数到零后，UE通过上行链路信令给UTRAN发送具有测试结果的状态报告(步骤S142)。在由于两个UE的信号干扰比(SIRs)均满足该要求从而UTRAN确定可以建立可靠的直接通信链接后，UE将接收到来自UTRAN的控制指令，以与另一UE建立对等通信，并断开与UTRAN的专用上行链路及下行链路信道(步骤S146)。每个UE还根据从UTRAN接收到的时钟信息设置它自己的时钟。在对等通信建立后，每个UE将使用同样的扩频码，在与原先分配给它与UTRAN的专用上行链路信道相同的时隙中，向另一UE发送信息。
图5表示根据本发明一个实施例的移动终端200的基本部件。移动终端200包括：一个RF单元202，一个基带处理器206，一个存储器212，一个数据处理单元216，及多个对等通信模块222(即模块M1至Mn)。通信模块222执行图4所示的各个步骤。每个组件222可为软件模块，或软件与硬件模块的组合。在本发明的一个优选实施例中，现有移动终端的硬件保持不变，而通信模块222全部为软件模块。
使用在本发明中的UTRAN具有与图5中所示相类似的结构，相应模块222的每个模块既可为用于执行图3中所示各个步骤的软件模块也可为软件及硬件模块的组合，所以，它的结构将不单独描述。在本发明的一个优选实施例中，现有UTRAN的硬件保持不变，而通信组件222全部为软件模块。
如上所述，结合基于TDD系统的UTRAN，对本发明进行了描述。但是，本发明不限制在基于TDD的系统上。事实上，任何无线网络系统可与本发明结合地使用。
虽然对本发明是结合专门的实施例描述的，但显然，对于本领域的熟练技术人员来说，根据上述说明可以作出许多替换、修改及变型。因而，应力求将所有这些替换、修改及变型包含在附权利要求书的实质与范围之内。

Claims (26)

1、一种由无线网络系统执行的用于建立对等通信的方法，该方法包括以下步骤：
(a)接收来自一个移动终端的用于与另一移动终端建立对等通信的请求；
(b)确定在这两个移动终端之间是否可以建立对等通信；
(c)如果可以建立对等通信，将包含有控制指令的第一组信息发送给每个移动终端，以开始测试在另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的特性；
(d)接收来自移动终端的关于信道特性的状态报告；
(e)确定由每个移动终端测试得到的信道特性是否满足预定要求；
(f)如果两个移动终端测试得到的信道特性都满足预定要求，则向两个移动终端发送包含有控制指令的第二组信息以启动对等通信。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤(b)还包括以下步骤：
(i)估算两个移动终端之间的距离；
(ii)确定该距离是否在一个对等通信可接受的范围内。
3.根据权利要求1的方法，其中所述第一组信息还包括关于当前由所述另一移动终端在所述专用上行链路信道上与网络系统通信所使用的无线资源的信息。
4.根据权利要求3的方法，其中关于无线资源的信息包括时隙及扩频码。
5.根据权利要求1的方法，其中所述第二组信息还包括用于允许每个移动终端使用与它自己先前和网络系统在专用上行链路信道上通信时使用的相同的无线资源建立与另一移动终端对等通信中专用的无线信道的控制指令。
6.根据权利要求1的方法，其中所述第二组信息还包括时钟信息。
7.一种由一个移动终端执行的用于建立与另一移动终端对等通信的方法，该方法包括以下步骤：
(a)向无线网络系统发送与另一移动终端建立对等通信的请求；
(b)接收来自网络系统的包含有控制指令的第一组信息以开始测试在该另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的特性；
(c)监听该另一移动终端经由该专用上行链路信道发送的信号；
(d)确定该信道特性是否在预定时段内满足预定要求；
(e)向网络系统发送该信道特性是否在预定时段内满足预定要求的状态报告；
(f)接收来自网络系统的包含有控制指令的第二组信息以与另一移动终端建立对等通信。
8.根据权利要求7的方法，还包括在与另一移动终端建立对等通信后断开与网络系统的所有专用信道的步骤。
9.根据权利要求7的方法，其中第一组信息还包括关于当前由另一移动终端在所述专用上行链路信道上与网络系统通信所使用的无线资源的信息。
10.根据权利要求9的方法，其中关于无线资源的信息包括时隙及扩频码。
11.根据权利要求9的方法，还包括使用与它自己先前和网络系统在专用上行链路信道上通信时使用的相同的无线资源建立与另一移动终端对等通信中专用的信道的步骤。
12.根据权利要求7的方法，其中步骤(d)还包括：
(i)计算在另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的信号干扰比(SIR)；
(ii)确定该信号干扰比(SIR)是否满足预定要求。
13.根据权利要求12的方法，其中步骤(d)还包括：
(iii)设置一个定时器；
(iv)启动定时器连续递减计数，只要该信号干扰比(SIR)满足要求，直到定时器递减计数到零。
14.根据权利要求13的方法，其中步骤(d)还包括：
(v)调整移动终端的发射功率；
(vi)当信号干扰比(SIR)不能满足该要求时重新预置定时器。
15.一种用于在移动终端之间建立对等通信的无线网络系统，包括：
用于接收来自一个移动终端的要与另一移动终端建立对等通信的请求的装置；
用于确定对等通信是否能够建立的装置；
用于将包含有控制指令的第一组信息发送给每个移动终端以开始测试在另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的特性的装置，如果对等通信可以建立，该发送装置发送该信息；
用于确定由每个移动终端测试得到的信道特性是否满足预定要求的装置，该信道特性由该接收装置接收；
其中如果由两个移动终端测试得到的信道特性满足预定要求，发送装置向移动终端发送包含有控制指令的第二组信息以启动对等通信。
16.根据权利要求15的系统，其中确定装置还包括：
用于估算移动终端之间距离的装置；
用于确定该距离是否在一个可接受范围内的装置。
17.根据权利要求15的系统，其中第一组信息还包括关于当前由另一移动终端在专用上行链路信道上与网络系统通信所使用的无线资源的信息。
18.根据权利要求17的系统，其中关于无线资源的信息包括时隙及扩频码。
19.根据权利要求17的系统，其中第二组信息还包括用于允许每个移动终端使用与它自己先前和网络系统在专用上行链路信道上通信时使用的相同的无线资源建立与另一移动终端对等通信中专用的无线信道的控制指令。
20.一种移动终端，包括：
用于向无线网络系统发送要与另一移动终端建立对等通信的请求的装置；
用于接收来自网络系统的包含有控制指令的第一组信息以开始测试在另一移动终端及网络系统之间的专用上行链路信道的特性的装置；
用于监听另一移动终端经由专用上行链路信道发送的信号的装置；
用于确定该信道的特性是否在预定时段内满足预定要求的装置；
其中该发送装置向网络系统发送信道特性在预定时段内是否满足预定要求的状态报告。
21.根据权利要求20的终端，还包括：如果接收装置接收到来自网络系统的包含有控制指令的第二组信息则启动与另一移动终端对等通信的装置。
22.根据权利要求21的终端，还包括：在与另一移动终端的对等通信建立后断开与网络系统的所有专用信道的装置。
23.根据权利要求21的终端，其中第一组信息还包括关于当前由另一移动终端在专用上行链路信道上与网络系统通信所使用的无线资源的信息。
24.根据权利要求23的终端，其中关于无线资源的信息包括时隙及扩频码。
25.根据权利要求23的终端，其中所述发送装置通过使用与它自己先前和网络系统在专用上行链路信道上通信时使用的相同的无线资源建立的专用无线信道，向对等通信中的另一移动终端发送信息。
26.根据权利要求20的终端，其中所述确定装置计算在另一移动终端与网络系统之间的专用上行链路信道的信号干扰比(SIR)，并确定该信号干扰比(SIR)是否满足预定要求。
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