专利名称：无线通信网络中点到点对等通信的上行链路同步保持的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无线通信网络的点到点对等通信方法和装置，尤其涉及一种用于无线通信网络的点到点对等通信的上行链路同步保持的方法和装置。
背景技术：
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监控信令开销，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。
在与本申请同时递交的申请人为皇家飞利浦电子股份有限公司、且申请人案卷号为CN030003、申请号为____________的题目为“无线通信网络中建立点到点对等通信的方法和装置”的专利申请文件中，提出了一种无线通信网络中建立点到点对等通信的方法和装置，在此以插入的方式，加入该申请公开的内容，该方法和装置适用于包括TD-SCDMA系统在内的任何TDD CDMA通信系统。
然而，当将这种P2P通信的方法和装置应用于TD-SCDMA系统时，由于点到点直接通信的模式改变了传统TD-SCDMA系统的上行链路和下行链路的通信模式，即在P2P通信期间，用户终端没有与UTRAN链接的专用业务信道，UTRAN只能旁听(overhear)到两个正在进行直接通信的用户终端之间的信息，因此，即使UTRAN能够旁听和估计出正在通信的用户终端同步信息的变化，它也不能够以传统通信方式中的通过特殊的业务突发结构(traffic burst structure)调整上行链路同步的时间提前量来保持上行链路的同步。
所以，当P2P通信应用于TD-SCDMA这样的对上行链路同步要求非常严格的系统时，会潜在地损害上行链路的同步，从而降低系统性能。
为了更加充分地说明P2P通信应用于TD-SCDMA系统时，对系统上行链路同步可能带来的不利影响，下面将简要介绍一下传统通信模式中TD-SCDMA系统上行链路保持同步的过程。
首先当用户终端开机后，用户终端首先选择搜索合适的小区驻留下来，并从广播信道读取系统消息。当用户终端发起呼叫请求或响应寻呼消息时，该用户终端将通过随机接入过程建立上行同步，并根据从随机接入过程获得的同步调整信息设置上行链路业务信道的初始时间提前量(TA)。
第二当用户终端移动时，在UTRAN和用户终端之间的距离随即发生改变，这意味着上行链路将可能变得不再同步；但是，由于用户终端在分配了专用资源后，工作在专用的时隙中，因此，UTRAN可以通过评估上行链路的每个子帧中用户终端使用的业务突发结构中包含的训练序列(midamble)的信道冲击响应，不断地估计接收到的每个用户信号的时间变化信息，其中，在每一个上行链路时隙中，每个用户终端的训练序列是不同的。
第三在需要时，UTRAN在下一个可用的下行链路时隙的业务突发脉冲中，向用户终端发送同步偏移(SSSynchronization Shift)命令，在接收到该同步偏移命令后，用户终端或者按照每M个子帧以±k/8码片的步长调整发射定时(timing)，或者忽略该同步偏移命令；M(从1到8)和k(从1到8)的缺省值在广播信道(BCH)上进行广播，并且M和k的取值可以在呼叫建立期间进行调整，也可以在呼叫过程中重新进行调整。
从上述步骤可以看出，在TD-SCDMA系统中，通过UTRAN在下行链路中经由业务信道发送的同步偏移信息，用户终端可以获得上行链路时间提前量(TA)，从而保证上行链路的同步。
当用户终端工作在链接模式期间失去上行链路同步时，将重复执行上述第二至第三步骤，以保持上行链路的同步，直到呼叫结束。
当用户终端从一个TD-SCDMA小区切换到另一个TD-SCDMA小区的过程中时，用户终端在新小区中以经过新老小区之间的相对定时差Δt调整过的时间提前量发射信号；该小区相对定时差Δt可以通过在广播信道上广播的系统信息中获得，也可以包括在切换命令中。
上述传统通信模式的上行链路的同步保持过程，是基于专用物理信道(DPCH)和物理上行链路共享信道(PUSCH)的闭环上行链路同步控制过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于无线通信网络的点到点对等通信的上行链路同步保持的方法和装置。在该方法和装置中，通过重用寻呼控制信道，解决因为用户终端与UTRAN之间没有专用业务信道而不能通过业务突发结构调整上行链路同步的时间提前量以保持上行链路同步的问题。
为了实现本发明的目的，本发明提供的一种用于无线通信系统的P2P通信上行链路同步保持方法，包括步骤旁听正在两个用户终端之间进行的P2P通信；根据旁听到的各用户终端在P2P通信过程中传递的信息，计算各用户终端的特征参数；根据计算得到的各用户终端的特征参数，确定该用户终端的同步偏移信息；将该确定的同步偏移信息，经由下行公共控制信道(如寻呼控制信道)，发送给相应的用户终端，以使用户终端保持上行链路同步。
为了实现本发明的目的，本发明提供的一种用于用户终端的P2P通信上行链路同步保持方法，包括步骤监听其下行公共控制信道；接收经由该下行公共控制信道传送的同步偏移信息；根据所接收的该同步偏移信息，调整该用户终端发送信号的时间提前量。
为了实现本发明的目的，本发明提供的一种用于无线通信系统的P2P通信上行链路同步保持装置，包括旁听单元，用于旁听正在两个用户终端之间进行的P2P通信；计算单元，用于根据旁听到的各用户终端在P2P通信过程中传递的信息，计算各用户终端的特征参数；同步偏移信息生成单元，用于根据计算得到的各用户终端的特征参数，确定该用户终端的同步偏移信息；发送单元，用于将该确定的同步偏移信息，经由下行公共控制信道，发送给相应的用户终端，以使用户终端保持上行链路同步。
为了实现本发明的目的，本发明提供的一种用户终端，包括
收发信机，用于接收/或发送无线信号；监听单元，用于监听其下行公共控制信道；接收单元，用于接收经由该下行公共控制信道传送的同步偏移信息；调整单元，用于根据所接收的该同步偏移信息，调整该用户终端发送信号的时间提前量。
附图简述图1是传统的UP-UTRAN-DOWN通信模式示意图；图2是本发明基于的点到点对等通信模式示意图；图3是TD-SCDMA系统中点到点对等通信中保持上行链路同步的方法的流程图。
发明详述在采用P2P通信模式的TD-SCDMA系统中，当用户终端进入直接通信模式后，由于用户终端的移动，从用户终端到UTRAN之间的距离将发生变化，这样即使在接入过程中已经建立同步，也会引起上行链路失去同步，因此，在P2P通信过程中仍旧需要上行链路的同步过程。
在采用P2P通信模式的TD-SCDMA系统中，可以通过下行链路中的寻呼控制信道，传送同步偏移(SS)命令，以使用户终端保持上行链路的同步。
寻呼控制信道，包括寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)。寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)由处在同一寻呼区域的多个用户终端共同使用，通过国际移动用户号码(IMSI)、不连续接收(DRX)周期以及公共控制信道数量的计算，可以得到处在同一寻呼区域中的用户终端各自所隶属的寻呼块号，即潜在的包含有同步偏移命令的寻呼消息在寻呼信道上的位置，其中，不连续接收(DRX)周期可以通过在系统信息中广播的参数进行计算，计算方法与在空闲模式中的相同。
众所周知，用户终端仅在空闲模式、链接模式的CELL-PCH状态或URA-PCH状态下，按照指定的不连续接收DRX(DiscontinuousReception)周期，监听其相关的寻呼控制信道；当用户终端分配了专用物理信道并进入链接模式的CELL-DCH状态后，用户终端将不再监听与其相关的寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)。
然而，由于寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)是公共控制信道，其通常位于基本公共控制物理信道和辅助公共控制物理信道，又因为这两个信道的位置信息可以从系统信息中获得，且用户终端和UTRAN均可以通过计算获取用户终端所隶属的寻呼信道的位置，所以在通信过程中如果要求和必须的话，用户终端能够持续检查和读取在这两个信道中的信息，因此，在具有P2P通信能力的TD-SCDMA系统中，UTRAN在需要时可以利用下行链路中的寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)传输同步偏移(SS)命令。
以下部分，将结合附图3详细描述在P2P通信中复用寻呼控制信道传输同步偏移命令的上行链路保持同步的过程，具体步骤如下1、通过随机接入过程，建立上行链路同步在该过程中，与传统通信方式一样，用户终端开机并搜索将要驻留的小区(步骤S1)、建立用户终端与UTRAN之间的上行链路同步(步骤S2)、根据上行链路同步建立的信息设置时间提前量(步骤S3)。
2、利用寻呼控制信道，保持上行链路同步首先确定在P2P的直接通信模式中，UTRAN是否能够旁听到用户终端之间的直接通信(步骤S5)。
当UTRAN能够旁听到用户终端之间的直接通信时，UTRAN通过计算分配给直接通信链路所使用的时隙中的各个用户终端的训练序列的信道冲击响应，来连续或有规律(取决于DRX周期)地估计接收到的用户信号的时间变化，以确定针对用户终端的偏移命令(步骤6)。
在下一个可用的该寻呼区域的用户终端隶属的寻呼指示信道(PICH)和寻呼信道(PCH)，UTRAN向该寻呼区域的用户终端发送同步偏移(SS)命令(步骤S7)。
在直接通信期间，除了专用直接链接信道外，用户终端还应当监听和有规律地读取其所隶属的寻呼控制信道；当用户终端经由该寻呼控制信道接收到来自UTRAN的同步偏移命令后，用户终端或者以±k/8码片的步长调整其直接通信的时间提前量，或者忽略该同步偏移命令，k(从1到8)的缺省值在广播信道上进行广播，且k的取值可以在呼叫建立期间进行调整，也可以在呼叫过程中进行重新调整(步骤S8)。
然后，用户终端继续进行直接通信(步骤S9)，UTRAN继续旁听用户终端之间的直接通信。
3、发送通信查询消息，调整用户终端发送信号的功率当UTRAN不能够旁听到用户终端之间的直接通信时，设置一个定时器和一个计数器(步骤S4)。
该定时器用于设置一个时间限度，该时间限度是UTRAN所能接受的不能够旁听到直接通信的最长的时间数值，通过设置该时间限度，可以确保直接通信的时间变化在分配的时隙范围内而不会漂移到另一个时隙中，当定时器到时的时刻，UTRAN将经由寻呼控制信道，向用户终端发送P2P通信查询(poll)消息，以使用户终端可以根据该查询消息调整其发射信号的功率，以便UTRAN能够旁听到该用户终端发送的信号。
该计数器用于设置UTRAN向用户终端发送P2P通信查询消息的次数，从而使得用户终端可以根据UTRAN每次发送的查询消息，调整其发射信号的功率。
具体包括步骤当UTRAN不能够旁听到用户终端之间的直接通信时，判断定时器是否到时(步骤S10)；若定时器尚未到时，继续执行上述的步骤S5，以确定UTRAN是否能够旁听到用户终端之间的直接通信，此时，UTRAN忽略不能旁听到直接通信这种情况，并假设用户终端在分配的时隙中还保持直接通信，只是直接通信的发射功率太低或者由于其它用户终端的干扰以致于不能旁听到；若定时器已经到时，重置定时器并令计数器加1(步骤S11)，并判断计数器的计数是否超出最大限值(步骤S12)；若计数器的计数没有溢出，则UTRAN在下一个可用的寻呼控制信道，向相关的用户终端发送P2P通信查询(poll)消息，要求相关的用户终端以设定的功率发射信号(步骤S13)；而用户终端监听并有规律地读取其所隶属的寻呼控制信道，当其接收到经由所述寻呼控制信道传送的P2P通信查询消息时，为了确保UTRAN能旁听到它的信号，用户终端按照该查询消息中的指示值或者根据预先协商的功率调整其发射信号的功率(步骤S14)；之后，UTRAN重置定时器(步骤S15)；UTRAN在计数器没有溢出的前提下，可以不断发送查询消息，以使得用户终端不断调整其发射信号的功率，直到它能够旁听到相关的直接通信。若直到计数器的计数溢出，UTRAN仍然不能旁听到直接通信，此时应该确定该直接通信已经失去同步，UTRAN将启动上行链路同步重建过程。
4、上行链路同步重建过程当在上述步骤S12中判定计数器的计数溢出时，UTRAN经由所述寻呼控制信道，向各用户终端发送上行链路同步重新建立的指示(步骤S16)；UTRAN恢复计数器的计数为零(步骤S17)；用户终端在接收到经由寻呼控制信道传送的重新建立上行链路同步的指示后，挂起正在进行的直接通信(步骤S18)，并根据该重新建立上行链路同步的指示，按照随机接入的方式，重新建立上行链路的同步(步骤S19)；当重新建立与UTRAN的上行链路的同步后，用户终端重续挂起的直接通信(步骤S20)，根据上行链路同步建立的信息，用户终端设置时间提前量(步骤21)。
在上述的步骤S16中，UTRAN可以根据计数器的计数溢出，向用户终端发送上行链路同步重新建立的指示，也可以根据当用户终端调整后的发射信号的功率达到一个规定的数值时，向各用户终端发送上行链路同步重新建立的指示。
在P2P直接通信的过程中，上述保持上行链路同步的过程被反复执行，直到直接通信结束，UTRAN收回已分配的无线资源。
上述结合附图3所述的点到点对等(P2P)通信中保持上行链路同步的方法，可以采用软件方式实现，也可以采用硬件方式实现，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保持上行链路同步的方法时，该UTRAN和用户终端中用于保持上行链路同步的装置的组成分别如下在P2P通信中，用于TDD CDMA系统中UTRAN(通用移动通信系统地面无线接入网)的P2P通信上行链路同步保持装置，包括一个旁听单元，用于旁听正在两个用户终端之间进行的P2P通信；一个计算单元，用于根据旁听到的各用户终端在P2P通信过程中传递的信息，计算各用户终端的特征参数，其中该特征参数是业务突发结构中的训练序列信息；一个同步偏移信息生成单元，用于根据计算得到的各用户终端的特征参数，确定该用户终端的同步偏移信息；一个发送单元，用于将该确定的同步偏移信息，经由寻呼控制信道，发送给相应的用户终端，以使用户终端保持上行链路的同步；一个定时器，用于设置该UTRAN不能旁听到所述P2P通信的时间限度；一个通信查询消息发送单元，用于当该UTRAN不能旁听到所述P2P通信的时间超过该定时器的时间限度时，经由所述寻呼控制信道，向用户终端发送P2P通信查询(poll)消息，以使用户终端可以根据该查询消息调整其发射信号的功率；一个计数器，用于记录UTRAN向用户终端发送P2P通信查询消息的次数；一个同步重建指示发送单元，用于当计数器中的计数值超过一预定数值时或者当用户终端调整后的发射信号的功率达到一个规定的数值时，经由所述寻呼控制信道，向各用户终端发送上行链路同步重新建立的指示。
在P2P通信过程中，用于TDD CDMA系统中用户终端的P2P通信上行链路同步保持装置，包括一个监听单元，用于监听其寻呼控制信道；一个接收单元，用于接收经由该寻呼控制信道传送的同步偏移信息；一个调整单元，用于根据所接收的该同步偏移信息，调整该用户终端发送信号的时间提前量；一个查询消息接收单元，用于接收经由所述寻呼控制信道传送的P2P通信查询消息；一个功率调整单元，用于根据所接收的查询消息或者根据预定的功率数值，调整其发射信号的功率，并且该功率调整单元可以根据多次接收的查询消息多次调整其发射信号的功率；一个同步重建指示接收单元，用于接收经由所述寻呼控制信道传送的重新建立上行链路同步的指示；一个上行链路同步重建单元，用于根据该重新建立上行链路同步的指示，重新建立上行链路的同步。
有益效果综上所述，本发明提出的上行链路同步保持过程通过在原有的寻呼消息中增加上行链路同步偏移命令、直接通信状态查询消息以及上行链路同步重新建立命令，解决因为用户终端与UTRAN之间没有专用业务信道而不能通过业务突发结构调整上行链路同步的时间提前量以保持上行链路同步的问题。从而消除了点对点通信直接链路对系统的干扰，保持了上行链路信号调制扩频码正交的完整性。
本发明虽然提出了利用寻呼控制信道传送同步偏移命令的方法，但本领域技术人员不难理解，也可以采用下行公共控制信道中的其他信道来传送同步偏移命令，以调整用户终端的上行链路同步。
此外，本领域技术人员应当理解，本发明所提供的用于点到点对等通信的上行链路同步保持方法， 还可以用于3GPP中其他对上行同步有要求的TDD模式、时分同步码分多址无线通信系统(TD-SCDMA)以及高级的无线通信系统。
本领域技术人员应当理解，本发明所公开的用于点到点对等通信的上行链路同步保持方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
权利要求
1.一种用于无线通信系统的P2P通信上行链路同步保持方法，包括步骤旁听正在两个用户终端之间进行的P2P通信；根据旁听到的各用户终端在P2P通信过程中传递的信息，计算各用户终端的特征参数；根据计算得到的各用户终端的特征参数，确定该用户终端的同步偏移信息；将该确定的同步偏移信息，经由下行公共控制信道，发送给相应的用户终端，以使用户终端保持上行链路同步。
2.如权利要求1所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中，所述计算得到的各用户终端的特征参数是业务突发结构中的训练序列信息。
3.如权利要求1或2所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中，还包括步骤设置一个时间限度，从而当该无线通信系统不能旁听到所述P2P通信的时间超过该时间限度时，经由所述下行公共控制信道，向用户终端发送P2P通信查询(poll)消息，以使用户终端可以根据该查询消息调整其发射信号的功率。
4.如权利要求3所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中，还包括步骤当用户终端以调整后的功率发射信号但无线通信系统在所述的时间限度内仍旧不能旁听到所述P2P通信时，再次向用户终端发送通信查询消息，以使用户终端根据该查询消息调整其发射信号的功率。
5.如权利要求4所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中，还包括步骤设置无线通信系统向用户终端发送P2P通信查询消息的次数；当无线通信系统向用户终端发送P2P通信查询消息的次数超过所设定的最大值时，经由所述下行公共控制信道，向各用户终端发送上行链路同步重新建立的指示。
6.如权利要求4所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中当用户终端调整后的发射信号的功率达到一个规定的数值时，经由所述下行公共控制信道，向各用户终端发送上行链路同步重新建立的指示。
7.如权利要求1至6中任意一个权利要求所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中所述下行公共控制信道是寻呼控制信道。
8.一种用于用户终端的P2P通信上行链路同步保持方法，包括步骤监听其下行公共控制信道；接收经由该下行公共控制信道传送的同步偏移信息；根据所接收的该同步偏移信息，调整该用户终端发送信号的时间提前量。
9.如权利要求8所述的P2P通信上行链路同步保持方法，还包括步骤接收经由所述下行公共控制信道传送的P2P通信查询消息；根据所接收的查询消息，调整其发射信号的功率。
10.如权利要求8或9所述的P2P通信上行链路同步保持方法，还包括步骤接收经由所述下行公共控制信道传送的重新建立上行链路同步的指示；根据该重新建立上行链路同步的指示，重新建立上行链路的同步。
11.如权利要求8至10中任意一个权利要求所述的P2P通信上行链路同步保持方法，其中所述的下行公共控制信道是寻呼控制信道。
12.一种用于无线通信系统的P2P通信上行链路同步保持装置，包括旁听单元，用于旁听正在两个用户终端之间进行的P2P通信；计算单元，用于根据旁听到的各用户终端在P2P通信过程中传递的信息，计算各用户终端的特征参数；同步偏移信息生成单元，用于根据计算得到的各用户终端的特征参数，确定该用户终端的同步偏移信息；发送单元，用于将该确定的同步偏移信息，经由下行公共控制信道，发送给相应的用户终端，以使用户终端保持上行链路同步。
13.如权利要求12所述的P2P通信上行链路同步保持装置，其中，所述特征参数是业务突发结构中的训练序列信息。
14.如权利要求12或13所述的P2P通信上行链路同步保持装置，其中，还包括一个定时器，用于设置该无线通信系统不能旁听到所述P2P通信的时间限度；一个通信查询消息发送单元，用于当该无线通信系统不能旁听到所述P2P通信的时间超过该定时器的时间限度时，经由所述下行公共控制信道，向用户终端发送P2P通信查询(poll)消息，以使用户终端可以根据该查询消息调整其发射信号的功率。
15.如权利要求14所述的P2P通信上行链路同步保持装置，其中，还包括一个计数器，用于记录无线通信系统向用户终端发送P2P通信查询消息的次数。
16.如权利要求15所述的P2P通信上行链路同步保持装置，其中，还包括一个同步重建指示发送单元，用于当计数器中的计数值超过一预定数值或当用户终端调整后的发射信号的功率达到一个规定的数值时，经由所述下行公共控制信道，向各用户终端发送上行链路同步重新建立的指示。
17.如权利要求12至16中任意一个权利要求所述的P2P通信上行链路同步保持装置，其中，所述下行公共控制信道是寻呼控制信道。
18.一种用户终端，包括收发信机，用于接收或发送无线信号；监听单元，用于监听其下行公共控制信道；接收单元，用于接收经由该下行公共控制信道传送的同步偏移信息；调整单元，用于根据所接收的该同步偏移信息，调整该用户终端发送信号的时间提前量。
19.如权利要求18所述的用户终端，还包括查询消息接收单元，用于接收经由所述下行公共控制信道传送的P2P通信查询消息；功率调整单元，用于根据所接收的查询消息，调整其发射信号的功率。
20.如权利要求18或19所述的用户终端，还包括一个同步重建指示接收单元，用于接收经由所述下行公共控制信道传送的重新建立上行链路同步的指示；一个上行链路同步重建单元，用于根据该重新建立上行链路同步的指示，重新建立上行链路的同步。
21.如权利要求18、19或20所述的用户终端，其中所述下行公共控制信道是寻呼控制信道。
全文摘要
一种用于无线通信网络的P2P通信上行链路同步保持方法，包括步骤无线通信系统旁听正在两个用户终端之间进行的P2P通信，根据旁听到的各用户终端在P2P通信过程中传递的信息，确定该用户终端的同步偏移信息，并经由下行公共控制信道，将该同步偏移信息发送给相应的用户终端；用户终端监听其下行公共控制信道，根据经由该下行公共控制信道传送的同步偏移信息，调整其发送信号的时间提前量。通过下行公共控制信道，解决了用户终端与UTRAN之间由于没有专用业务信道而不能通过业务突发结构调整上行链路同步的问题。
文档编号H04B7/005GK1527622SQ0311989
公开日2004年9月8日 申请日期2003年3月7日 优先权日2003年3月7日
发明者孙礼, 马霓, 程江, 贾群力, 张学军, 杜永刚, 礼 孙 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司