一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法
一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线网络通信的技术领域，特别涉及一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法。
【背景技术】
[0002]无线网络通信系统中，终端间的低功耗的直连通信技术以蓝牙技术为典型。蓝牙是一种支持设备间短距离通信(一般1m内)的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信，从而使得数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽了道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz工业、科学、医学(Industrial Scientific Medical, ISM)频段，其数据速率为1Mbps，并采用时分双工传输方案实现全双工传输。
[0003]随着物联网技术的发展，终端和终端之间的低功耗直接通信和数据交互技术越来越受到重视。物联网应用场景的典型特征是有限的区域内聚集大量的设备。据估计，到2020年，典型的物联应用场景中，每平方公里的互联设备的数量将超过40万。因此，届时蓝牙技术将不能应付此应用场景。
[0004]对于传统的无线通信技术，在无线基站的控制下，终端和终端之间的通信通过无线网络的数据中转实现终端和终端之间的数据交互。无线通信技术的首要目标是提供一张广域的无缝覆盖的无线网络。为保证终端间的数据通信的连续性，移动的终端要以一定的频率执行各种测量以及与无线基站之间的信息交互，且在通信过程中需和无线基站保持连接状态。然而，此过程会造成终端电力的消耗，不能适应低功耗的物联网互联要求。
[0005]但是，传统的无线通信技术，具有可控和容量大的特点，通信频率为授权的专有频谱，干扰水平处于可控状态。如何将两种通信技术的特点结合起来，提供一种可控的大容量低功耗直连技术成为当前的热门研究课题。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，能兼容于现有的移动无线通信网络，能综合的考虑系统的负荷、传输带宽和终端的能力要求。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，至少包括:服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源；其中直连通信资源为时隙资源；根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通信；终端组内具备和基站之间建立双向链路能力的部分终端能够向服务器反馈测量统计信息；服务器根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。
[0008]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:只有获得授权的终端才能对直连通信资源和直连信息进行解码；直连通信场景中所有被授权的终端都能接收直连通信场景所标识的资源指派。
[0009]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:直连通信所使用的载频为系统的上行载频。
[0010]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:所述测量统计信息包括包括直连通信信道质量、资源利用率。
[0011]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:如果一个终端参与了多个直连通信场景，则该终端能够向基站反馈多个测量统计信息。
[0012]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:所述直连通信分为受控模式和自由模式，终端间的直连通信为面向非链接的通信模式，不要求终端和无线基站之间保持连接状态。
[0013]进一步地，根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:在LTE系统中实现受控模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中，
[0014]服务器为直连通信场景中所有被授权的终端发送资源分配消息，其中，所述资源分配消息为被加密的NAS消息；
[0015]服务器给基站发送信令，为直连通信场景预留上行时隙资源，其中，预留的时隙资源与NAS消息中的内容保持一致；
[0016]服务器选取D-RNTI作为无线网络的临时指示；基站将NAS消息承载在I3DSCH上，并发送给终端组中被授权的终端；承载NAS消息的roSCH资源由PDCCH指示，PDCCH由D-RNTI 标识；
[0017]终端检测D-RNTI标识的roCCH，获取NAS消息的TOSCH资源映射信息，再利用私钥对NAS消息进行解码，获取终端组被授权的资源信息。
[0018]进一步地，根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:在LTE系统中实现自由模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中，
[0019]服务器分配直连通信资源；基站以系统广播消息的模式，将直连通信资源信息在小区内进行广播；
[0020]终端接收直连通信资源指派广播消息，并采用直连通信资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。
[0021]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:直连通信场景下资源分配的方法包括:
[0022]数据接收端对可以使用的直连通信资源进行测量，将满足质量要求的资源信息作为候选资源信息，在随机接入前导响应消息中发送给数据发送端；
[0023]数据发送端对可以使用的直连通信资源进行测量，根据测量结果，对候选资源进行筛选，将筛选出的资源信息在数据发送请求消息中发送给数据接收端；
[0024]数据接收端根据数据发送端筛选出的资源，在数据发送请求响应消息中，给数据发送端发送数据发送的直连通信资源。
[0025]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:在LTE系统中实现终端之间的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，载频为LTE系统上行信道载频；其中，
[0026]数据发送端进行以下操作:
[0027]数据发送端在随机接入信道发送随机接入前导；
[0028]数据发送端在发送完随机接入前导后，在窗口内等待随机接入前导响应指示，随机接入前导响应指示为RA-RNTI标识的PUCCH，窗口大小由LTE系统配置；
[0029]若数据发送端在等待窗口内检测到随机接入前导响应指示，则根据随机接入前导响应指示所标识的PUSCH资源，接收随机接入前导响应，否则，在等待一定的间隔后，再次发送随机接入前导；
[0030]数据发送端根据随机接入前导响应指示所表示的TOSCH，承载随机接入前导响应消息，接收随机接入前导响应数据，并判断下列条件是否成立:
[0031]a、数据发送端成功解码随机接入前导响应数据包；
[0032]b、随机接入前导标识和数据发送端的之前发送的随机接入前导一致；
[0033]C、数据接收端身份验证通过；
[0034]d、数据接收端分配的数据发送资源符合要求；
[0035]e、数据接收端给数据发送端分配的临时身份标识符合要求；
[0036]如果条件成立，数据发送端在随机接入前导响应所指示的PUSCH资源配置，发送数据发送请求消息指示和数据发送请求消息；如果不成立，则间隔一段时间后，继续发送随机接入前导；
[0037]数据发送端在发送数据发送请求消息后，在窗口内等待C-RNTI指示的PUCCH消息，PUCCH消息为数据发送请求响应指示；如果接收到数据发送请求响应指示，根据数据发送请求响应指示所携带的PUSCH资源映射规则，接收数据发送请求响应消息；如果在窗口内没有接收到数据发送请求响应指示，那么间隔一段时间后，再次发送随机接入前导；
[0038]数据发送端根据数据发送请求响应消息所分配的PUSCH资源和时隙资源，发送数据；
[0039]数据接收端包括以下操作:
[0040]数据接收端根据LTE 系统预先定义的随机接入前导发送规则，检测随机接入前导；
[0041]数据接收端正确检测到随机接入前导后，用RA-RNTI标识PUCCH，发送随机接入前导响应指示，并且在响应指示所标识的PUSCH信道发送随机接入前导响应消息；
[0042]数据接收端发送完随机接入前导响应以后，在窗口内检测数据发送端的数据发送请求指示，如果接收到数据发送端的数据发送请求指示，根据数据发送端的数据发送请求指示消息所携带的PUSCH信道信息，接收数据发送请求消息，并根据数据发送请求消息内容，给数据发送端发送数据发送请求响应；否则流程结束；
[0043]数据接收端在已分配的PUSCH信道资源上接收数据发送端发送的数据。
[0044]如上所述，本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，具有以下有益效果:
[0045](I)终端和终端之间的直连通信过程中，与无线基站保持连接状态不是一个必须要具备的条件，终端和终端之间的直连通信过程是一个非连接的通信过程，可以避免面向连接的通信过程对电力的消耗；
[0046]( 2 )终端和终端之间的直连通信与终端和基站之间的通信，采用时分复用的方式，在一个系统之中共存，兼容于现有无线通信系统；
[0047](3)终端和终端之间直连通信所使用的系统时隙资源，由设置的服务器配置，服务器可以根据测量统计信息，调整时隙资源分配，提高系统资源利用率。
【附图说明】
[0048]图1显示为本发明中无线网络通信系统中终端之间直连通信的过程示意图；
[0049]图2显示为本发明中受控模式下的多个小区内部署相同直连通信场景的过程示意图；
[0050]图3显示为本发明中受控模式下的多个小区内部署相同直连通信场景的流程示意图；
[0051]图4显示为本发明中自由模式下终端和终端之间直连通信的过程示意图
[0052]图5显示为本发明中基于竞争和握手方式的终端间直连通信的流程图；
[0053]图6显示为本发明中直连通信场景下资源分配协商流程图；
[0054]图7显示为本发明中LTE系统中实现受控模式直连通信的示意图。
【具体实施方式】
[0055]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0056]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057]本发明通过时分复用的方式，在现有的无线通信系统中实现终端间的直连通信模式。直连通信模式分为受控模式和自由模式。在受控模式下，可以为被授权的终端提供一种保证质量的直连通信服务。在自由模式下，可由运营商根据需要，为无线覆盖区域内的所有终端提供非质量保证的公共直连通信服务。终端间的直连通信，为一种面向非链接的通信模式，不要求终端和无线基站之间保持连接状态。
[0058]请参阅图1，本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法包括:
[0059]服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源，其中，资源指派以直连通信场景标识D2DcaseID来进行标识。图1中有2组终端进行直连通信，分别为场景D2DCaseIDA和D2DCaseID B，分别用虚线所示区域和点虚线所示区域来表示。只有获得授权的终端才能对直连通信资源和直连信息进行解码。其中，直连通信资源为时隙资源。
[0060]小区内的终端组内所有被授权的终端都可以接收直连通信场景D2DCaseID所标识的资源指派。根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通?目。
[0061]终端组内，部分终端具备和基站之间建立双向链路的能力。这些终端可以向服务器Y反馈测量统计信息，包括直连通信信道质量、资源利用率。测量统计信息用终端所参与的直连通信场景D2DCaseID进行标识。如果一个终端参与了多个直连通信场景，那么，终端可以向基站反馈多个测量统计信息，分别用D2DCaseID进行标识。
[0062]服务器Y，根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。
[0063]实施例一
[0064]请参阅图2和图3，本实施例为在受控模式下的多个小区内部署相同直连通信场景过程。其中，基站A和基站B分别对应两个小区Cell A和Cell B。直连通信场景D2DCaseX中的授权终端分布在Cell A和Cell B中。服务器分别指派Cell A和Cell B的D2DCaseX的资源指派ResourceAllotA和ResourceAllotB。D2DCaseX中的授权终端，根据Cell A和Cell B的导频信号的强度和质量，确定所驻留的小区是Cell A和Cell B。驻留在Cell中的D2DCaseX终端，利用当前小区的资源指派，进行直连通信。
[0065]实施例二
[0066]请参阅图4，本实施例为自由模式下终端和终端之间直连通信过程。其中，在服务器的控制下，基站在小区内广播公共直连通信资源。终端在驻留小区内，接收时隙资源指派广播消息。终端采用资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。
[0067]实施例三
[0068]请参阅图5，本实施例为基于竞争和握手方式的终端间直连通信的方法，发送端和接收端之间交互的所有信息，都承载在小区内被分配的直连通信资源上。具体包括以下步骤:
[0069]步骤1、数据发送端，在直连通信资源内的随机接入信道上发送随机接入前导，发送完随机接入前导后，在一个预先设置的窗口内监听数据接收端的随机接入前导响应指
/Jn ο
[0070]步骤2、数据接收端在随机接入信道上监听随机接入前导，对监听到的前导进行响应，前导响应包括如下内容:
[0071]a、随机接入前导响应指示，在直连通信资源内的控制信道上发送，由预先定义的码进行加扰，指示随机接入前导响应数据包在业务信道上的资源映射；
[0072]b、随机接入前导响应数据包，包括:接收到的随机接入前导标识、数据接收端身份标识、发送端信道可使用的资源分配和数据发送端临时身份标识；
[0073]C、随机接入前导响应数据包可以选择以加密的模式发送。
[0074]步骤3、数据发送端如果在一个预先设置的窗口内监听到数据接收端的随机接入前导响应指示，则根据前导响应指示所标识的业务信道资源，接收随机接入前导响应数据，并且判断如下内容是否成立:
[0075]a、数据发送端成功解码随机接入前导响应数据包；
[0076]b、随机接入前导标识和数据发送端的之前发送的随机接入前导标识一致；
[0077]C、数据接收端身份验证通过；
[0078]d、数据接收端分配的数据发送资源符合要求；
[0079]e、数据接收端给数据发送端分配的临时身份标识符合要求。
[0080]如果所有的判断都成立，那么执行步骤4，否则根据预先定义的规则，间隔一段时间后，重新发送随机接入前导。
[0081]步骤4、数据发送端在专门的控制信道上发送数据、发送请求消息指示、发送消息指示的控制信道。其中，控制信道由数据发送端临时身份标识进行加扰。数据发送请求消息承载在数据发送请求消息指示所标识的业务信道资源上，数据发送请求消息包括:
[0082]a、数据发送端身份标识信息；
[0083]b、终端发送数据的类型标识；
[0084]C、发送数据安全性标识；
[0085]d、可使用的候选资源；
[0086]e、数据量大小；
[ 0087]f、数据包可以选择以加密的模式发送。
[0088]步骤5、数据接收端发送完随机接入前导响应消息以后，在一个预先设定的窗口内，监测数据发送请求消息指示，执行下列判决操作:
[0089]a、根据数据发送请求消息指示所对应的消息承载资源，成功解码数据发送请求消息；
[0090]b、对发送端的身份进行鉴别，确认发送端身份信息符合要求；
[0091]C、核对数据安全性标识符合求；
[0092]d、核对数据类型标识符合要求；
[0093]e、可以为数据发送端发送资源；
[0094]若所有操作判决都成功，则执行步骤6，否则流程结束。
[0095]步骤6、数据接收端对数据发送端的数据发送请求消息进行响应，发送数据请求响应指示和数据请求响应数据包，数据请求响应指示承载在直连通信资源中的特殊的控制信道上，控制信道由数据发送端被分配的临时身份ID进行标识，响应消息包括如下内容:
[0096]a、接收端身份标识；
[0097]b、数据发送资源分配；
[0098]C、数据发送资源重复周期；
[0099]d、数据包可以选择以加密的模式发送。
[0100]步骤7、数据发送端送完数据发送请求消息以后，在一个预先设定的窗口内，监测数据发送请求响应消息指示，执行下列判决操作:
[0101]a、接收端身份标识验证；
[0102]b、资源分配验证。
[0103]当所有操作判决都成功后，在分配的资源上发送数据。
[0104]步骤8、数据发送端在分配的资源上发送数据。
[0105]步骤9、如果数据发送端在被分配的资源上最后一次发送数据后还有数据需要发送，在数据包头的资源请求标志位置1，附带上数据发送请求消息，在数据包发送以后，启动等待窗口，如果在窗口期内，收到接收端的响应消息，那么根据新分配的资源，继续发送数据。否则从步骤I开始重新执行。
[0106]步骤10、数据接收端对新的数据发送请求消息进行响应。
[0107]步骤11、数据发送端在新分配的资源上发送数据。
[0108]实施例四
[0109]请参阅图6，本实施例为直连通信场景下资源分配协商的方法，本实施例包括以下内容:
[0110]数据接收端，对可以使用的直连通信资源进行测量，将满足质量要求的资源信息作为候选资源信息，在随机接入前导响应消息中发送给数据发送端；
[0111]数据发送端，对可以使用的直连通信资源进行测量，根据测量结果，对候选资源进行筛选，将筛选出的资源信息，在数据发送请求消息中发送给数据接收端；
[0112]数据接收端根据数据发送端筛选出的资源，在数据发送请求响应消息中，给数据发送端发送数据发送的时隙资源。
[0113]实施例五
[0114]请参阅图7，本实施例为LTE系统中实现受控模式直连通信的方法。其中:直连通信资源为LTE上行时隙资源。具体包括以下步骤:
[0115]服务器为D2DCase组中所有被授权的终端，经基站发送资源分配消息。资源分配消息为被加密的非接入层(Non Access Stratum, NAS)数据包。
[0116]服务器给基站发送信令，为D2DCase组预留上行时隙资源，预留的时隙资源与资源分配NAS消息中的内容保持一致。
[0117]从预留的RNTI FFF4?FFFC中选取一个值，称为D-RNTI，作为无线网络D2D临时指示。
[0118]基站将NAS消息,承载在物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Chanel,PDSCH)上，发送给D2DCase组中被授权的终端。
[0119]承载NAS消息的F1DSCH资源，由物理下行控制信道(Physical Downlink ControlChanel, PDCCH)指示，PDCCH 由 D-RNTI 标识。
[0120]终端检测D-RNTI标识的PDCCH信道，获取NAS消息的TOSCH资源映射信息。
[0121]终端利用私钥，对NAS消息进行解码，获取D2DCase组被授权的资源信息。
[0122]实施例六
[0123]本实施例为LTE系统中实现自由模式直连通信的方法，本实施例包括以下内容:
[0124]服务器分配自由模式直连通信资源；基站以系统广播消息的模式，将直连通信资源信息在小区内进行广播。终端在驻留小区内，接收时隙资源指派广播消息。终端采用资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。其中，直连通信资源为LTE上行时隙资源。
[0125]实施例七
[0126]本实施例为LTE系统中终端之间实现直连通信的方法，假设终端根据实施例五和六，已经获知可用的直连通信资源，所有的操作都是在被分配的LTE上行时隙资源操作，载频为LTE系统上行信道载频。
[0127]其中，数据发送端包括以下操作:
[0128]1、数据发送端在随机接入信道发送随机接入前导。
[0129]2、数据发送端在发送完随机接入前导以后，在窗口内等待随机接入前导响应指示，随机接入前导响应指示为RA-RNTI标识的物理上行控制信道(Physical UplinkControl Chanel，PUCCH)，窗口大小由 LTE 系统配置。
[0130]3、如果数据发送端在等待窗口内检测到随机接入前导响应指示，那么，根据随机接入前导响应指示所标识的物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Chanel, PUSCH)资源，接收随机接入前导响应，否则，在等待一定的间隔后，再次发送随机接入前导。
[0131]4、数据发送端根据随机接入前导响应指示所表示的PUSCH信道承载随机接入前导响应消息，执行实施例四中步骤3的相关操作。如果判决通过，执行步骤5，否则间隔一段时间后，继续发送随机接入前导。
[0132]5、数据发送端在随机接入前导响应所指示的PUSCH资源配置，发送数据发送请求消息指示和数据发送请求消息，其中
[0133]a、数据发送请求消息指示为数据发送端为数据接收端分配的C-RNTI (临时无线网络身份指示)标识的PUCCH，PUCCH中承载的信息为承载数据发送请求消息的PUSCH资源信息；
[0134]b、数据发送请求消息包括:数据发送端身份标识信息、终端发送数据的类型标识、发送数据安全性标识、可使用的候选资源和数据量大小。
[0135]6、数据发送端在发送数据发送请求消息后，在窗口内等待C-RNTI指示的PUCCH消息，此消息为数据发送请求响应指示；如果接收到响应指示，根据响应指示所携带的PUSCH资源映射规则，接收数据发送请求响应消息，窗口大小由LTE系统配置。如果在窗口内没有接收到响应指示，那么间隔一段时间后，再次发送随机接入前导。
[0136]7、数据发送端根据数据发送请求响应消息所分配的PUSCH资源和时隙资源，发送数据。
[0137]数据接收端包括以下操作:
[0138]1、数据接收端根据LTE系统预先定义的随机接入前导发送规则，检测随机接入前导。
[0139]2、数据接收端正确检测到随机接入前导后，用RA-RNTI标识PUCCH，发送随机接入前导响应指示，并且在响应指示所标识的PUSCH信道发送随机接入前导响应消息，前导响应消息包括:
[0140]a、接收到的随机接入前导标识；
[0141]b、数据接收端身份标识；
[0142]C、发送端信道可使用的资源分配；
[0143]d、数据发送端临时身份标识C-RNTI。
[0144]3、数据接收端发送完随机接入前导响应以后，在窗口内检测数据发送端的数据发送请求指示，如果接收到数据发送端的数据发送请求指示，执行步骤4，否则流程结束。
[0145]4、数据接收端根据数据发送端的数据发送请求 指示消息所携带的PUSCH信道信息，接收数据发送请求消息，根据消息内容，给数据发送端发送数据发送请求响应。
[0146]5、数据接收端在已分配的PUSCH信道资源上接收数据发送端发送的数据。
[0147]综上所述，本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法中，终端和终端之间的直连通信过程是一个非连接的通信过程，可以避免面向连接的通信过程对电力的消耗；终端和终端之间的直连通信与终端和基站之间的通信，采用时分复用的方式，在一个系统之中共存，兼容于现有无线通信系统；终端和终端之间直连通信所使用的系统时隙资源，由设置的服务器配置，服务器可以根据测量统计信息，调整时隙资源分配，提高系统资源利用率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0148]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于，至少包括: 服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源；其中直连通信资源为时隙资源； 根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通信； 终端组内具备和基站之间建立双向链路能力的部分终端能够向服务器反馈测量统计信息； 服务器根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。2.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:只有获得授权的终端才能对直连通信资源和直连信息进行解码；直连通信场景中所有被授权的终端都能接收直连通信场景所标识的资源指派。3.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:直连通信所使用的载频为系统的上行载频。4.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:所述测量统计信息包括包括直连通信信道质量、资源利用率。5.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:如果一个终端参与了多个直连通信场景，则该终端能够向基站反馈多个测量统计信息。6.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:所述直连通信分为受控模式和自由模式，终端间的直连通信为面向非链接的通信模式，不要求终端和无线基站之间保持连接状态。7.根据权利要求6所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:在LTE系统中实现受控模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中， 服务器为直连通信场景中所有被授权的终端发送资源分配消息，其中，所述资源分配消息为被加密的NAS消息； 服务器给基站发送信令，为直连通信场景预留上行时隙资源，其中，预留的时隙资源与NAS消息中的内容保持一致； 服务器选取D-RNTI作为无线网络的临时指示；基站将NAS消息承载在I3DSCH上，并发送给终端组中被授权的终端；承载NAS消息的I3DSCH资源由HXXH指示，PDCCH由D-RNTI标识； 终端检测D-RNTI标识的H)CCH，获取NAS消息的TOSCH资源映射信息，再利用私钥对NAS消息进行解码，获取终端组被授权的资源信息。8.根据权利要求6所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:在LTE系统中实现自由模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中， 服务器分配直连通信资源；基站以系统广播消息的模式，将直连通信资源信息在小区内进行广播； 终端接收直连通信资源指派广播消息，并采用直连通信资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。9.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:直连通信场景下资源分配的方法包括: 数据接收端对可以使用的直连通信资源进行测量，将满足质量要求的资源信息作为候选资源信息，在随机接入前导响应消息中发送给数据发送端； 数据发送端对可以使用的直连通信资源进行测量，根据测量结果，对候选资源进行筛选，将筛选出的资源信息在数据发送请求消息中发送给数据接收端； 数据接收端根据数据发送端筛选出的资源，在数据发送请求响应消息中，给数据发送端发送数据发送的直连通信资源。10.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:在LTE系统中实现终端之间的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，载频为LTE系统上行信道载频；其中， 数据发送端进行以下操作: 数据发送端在随机接入信道发送随机接入前导； 数据发送端在发送完随机接入前导后，在窗口内等待随机接入前导响应指示，随机接入前导响应指示为RA-RNTI标识的PUCCH，窗口大小由LTE系统配置； 若数据发送端在等待窗口内检测到随机接入前导响应指示，则根据随机接入前导响应指示所标识的PUSCH资源，接收随机接入前导响应，否则，在等待一定的间隔后，再次发送随机接入前导； 数据发送端根据随机接入前导响应指示所表示的PUSCH，承载随机接入前导响应消息，接收随机接入前导响应数据，并判断下列条件是否成立: a、数据发送端成功解码随机接入前导响应数据包； b、随机接入前导标识和数据发送端的之前发送的随机接入前导一致； C、数据接收端身份验证通过； d、数据接收端分配的数据发送资源符合要求； e、数据接收端给数据发送端分配的临时身份标识符合要求； 如果条件成立，数据发送端在随机接入前导响应所指示的PUSCH资源配置，发送数据发送请求消息指示和数据发送请求消息；如果不成立，则间隔一段时间后，继续发送随机接入前导； 数据发送端在发送数据发送请求消息后，在窗口内等待C-RNTI指示的PUCCH消息，PUCCH消息为数据发送请求响应指示；如果接收到数据发送请求响应指示，根据数据发送请求响应指示所携带的PUSCH资源映射规则，接收数据发送请求响应消息；如果在窗口内没有接收到数据发送请求响应指示，那么间隔一段时间后，再次发送随机接入前导； 数据发送端根据数据发送请求响应消息所分配的PUSCH资源和时隙资源，发送数据； 数据接收端包括以下操作: 数据接收端根据LTE系统预先定义的随机接入前导发送规则，检测随机接入前导；数据接收端正确检测到随机接入前导后，用RA-RNTI标识TOCCH，发送随机接入前导响应指示，并且在响应指示所标识的PUSCH信道发送随机接入前导响应消息； 数据接收端发送完随机接入前导响应以后，在窗口内检测数据发送端的数据发送请求指示，如果接收到数据发送端的数据发送请求指示，根据数据发送端的数据发送请求指示消息所携带的PUSCH信道信息，接收数据发送请求消息，并根据数据发送请求消息内容，给数据发送端发送数据发送请求响应；否则流程结束； 数据接收端在已分配的PUSCH信道资源上接收数据发送端发送的数据。
【专利摘要】本发明提供一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，包括：服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源；根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通信；终端组内具备和基站之间建立双向链路能力的部分终端能够向服务器反馈测量统计信息；服务器根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，避免了面向连接的通信过程对电力的消耗；且采用时分复用的方式，兼容于现有无线通信系统；同时终端间直连通信所使用的系统时隙资源，由设置的服务器配置，服务器可以根据测量统计信息，调整时隙资源分配，提高系统资源利用率。
【IPC分类】H04W76/02, H04W28/02
【公开号】CN104902579
【申请号】CN201310648075
【发明人】徐云翔
【申请人】上海宽带技术及应用工程研究中心
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线网络通信的技术领域，特别涉及一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法。
【背景技术】
[0002]无线网络通信系统中，终端间的低功耗的直连通信技术以蓝牙技术为典型。蓝牙是一种支持设备间短距离通信(一般1m内)的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信，从而使得数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽了道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz工业、科学、医学(Industrial Scientific Medical, ISM)频段，其数据速率为1Mbps，并采用时分双工传输方案实现全双工传输。
[0003]随着物联网技术的发展，终端和终端之间的低功耗直接通信和数据交互技术越来越受到重视。物联网应用场景的典型特征是有限的区域内聚集大量的设备。据估计，到2020年，典型的物联应用场景中，每平方公里的互联设备的数量将超过40万。因此，届时蓝牙技术将不能应付此应用场景。
[0004]对于传统的无线通信技术，在无线基站的控制下，终端和终端之间的通信通过无线网络的数据中转实现终端和终端之间的数据交互。无线通信技术的首要目标是提供一张广域的无缝覆盖的无线网络。为保证终端间的数据通信的连续性，移动的终端要以一定的频率执行各种测量以及与无线基站之间的信息交互，且在通信过程中需和无线基站保持连接状态。然而，此过程会造成终端电力的消耗，不能适应低功耗的物联网互联要求。
[0005]但是，传统的无线通信技术，具有可控和容量大的特点，通信频率为授权的专有频谱，干扰水平处于可控状态。如何将两种通信技术的特点结合起来，提供一种可控的大容量低功耗直连技术成为当前的热门研究课题。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，能兼容于现有的移动无线通信网络，能综合的考虑系统的负荷、传输带宽和终端的能力要求。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，至少包括:服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源；其中直连通信资源为时隙资源；根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通信；终端组内具备和基站之间建立双向链路能力的部分终端能够向服务器反馈测量统计信息；服务器根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。
[0008]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:只有获得授权的终端才能对直连通信资源和直连信息进行解码；直连通信场景中所有被授权的终端都能接收直连通信场景所标识的资源指派。
[0009]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:直连通信所使用的载频为系统的上行载频。
[0010]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:所述测量统计信息包括包括直连通信信道质量、资源利用率。
[0011]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:如果一个终端参与了多个直连通信场景，则该终端能够向基站反馈多个测量统计信息。
[0012]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:所述直连通信分为受控模式和自由模式，终端间的直连通信为面向非链接的通信模式，不要求终端和无线基站之间保持连接状态。
[0013]进一步地，根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:在LTE系统中实现受控模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中，
[0014]服务器为直连通信场景中所有被授权的终端发送资源分配消息，其中，所述资源分配消息为被加密的NAS消息；
[0015]服务器给基站发送信令，为直连通信场景预留上行时隙资源，其中，预留的时隙资源与NAS消息中的内容保持一致；
[0016]服务器选取D-RNTI作为无线网络的临时指示；基站将NAS消息承载在I3DSCH上，并发送给终端组中被授权的终端；承载NAS消息的roSCH资源由PDCCH指示，PDCCH由D-RNTI 标识；
[0017]终端检测D-RNTI标识的roCCH，获取NAS消息的TOSCH资源映射信息，再利用私钥对NAS消息进行解码，获取终端组被授权的资源信息。
[0018]进一步地，根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:在LTE系统中实现自由模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中，
[0019]服务器分配直连通信资源；基站以系统广播消息的模式，将直连通信资源信息在小区内进行广播；
[0020]终端接收直连通信资源指派广播消息，并采用直连通信资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。
[0021]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:直连通信场景下资源分配的方法包括:
[0022]数据接收端对可以使用的直连通信资源进行测量，将满足质量要求的资源信息作为候选资源信息，在随机接入前导响应消息中发送给数据发送端；
[0023]数据发送端对可以使用的直连通信资源进行测量，根据测量结果，对候选资源进行筛选，将筛选出的资源信息在数据发送请求消息中发送给数据接收端；
[0024]数据接收端根据数据发送端筛选出的资源，在数据发送请求响应消息中，给数据发送端发送数据发送的直连通信资源。
[0025]根据上述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其中:在LTE系统中实现终端之间的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，载频为LTE系统上行信道载频；其中，
[0026]数据发送端进行以下操作:
[0027]数据发送端在随机接入信道发送随机接入前导；
[0028]数据发送端在发送完随机接入前导后，在窗口内等待随机接入前导响应指示，随机接入前导响应指示为RA-RNTI标识的PUCCH，窗口大小由LTE系统配置；
[0029]若数据发送端在等待窗口内检测到随机接入前导响应指示，则根据随机接入前导响应指示所标识的PUSCH资源，接收随机接入前导响应，否则，在等待一定的间隔后，再次发送随机接入前导；
[0030]数据发送端根据随机接入前导响应指示所表示的TOSCH，承载随机接入前导响应消息，接收随机接入前导响应数据，并判断下列条件是否成立:
[0031]a、数据发送端成功解码随机接入前导响应数据包；
[0032]b、随机接入前导标识和数据发送端的之前发送的随机接入前导一致；
[0033]C、数据接收端身份验证通过；
[0034]d、数据接收端分配的数据发送资源符合要求；
[0035]e、数据接收端给数据发送端分配的临时身份标识符合要求；
[0036]如果条件成立，数据发送端在随机接入前导响应所指示的PUSCH资源配置，发送数据发送请求消息指示和数据发送请求消息；如果不成立，则间隔一段时间后，继续发送随机接入前导；
[0037]数据发送端在发送数据发送请求消息后，在窗口内等待C-RNTI指示的PUCCH消息，PUCCH消息为数据发送请求响应指示；如果接收到数据发送请求响应指示，根据数据发送请求响应指示所携带的PUSCH资源映射规则，接收数据发送请求响应消息；如果在窗口内没有接收到数据发送请求响应指示，那么间隔一段时间后，再次发送随机接入前导；
[0038]数据发送端根据数据发送请求响应消息所分配的PUSCH资源和时隙资源，发送数据；
[0039]数据接收端包括以下操作:
[0040]数据接收端根据LTE 系统预先定义的随机接入前导发送规则，检测随机接入前导；
[0041]数据接收端正确检测到随机接入前导后，用RA-RNTI标识PUCCH，发送随机接入前导响应指示，并且在响应指示所标识的PUSCH信道发送随机接入前导响应消息；
[0042]数据接收端发送完随机接入前导响应以后，在窗口内检测数据发送端的数据发送请求指示，如果接收到数据发送端的数据发送请求指示，根据数据发送端的数据发送请求指示消息所携带的PUSCH信道信息，接收数据发送请求消息，并根据数据发送请求消息内容，给数据发送端发送数据发送请求响应；否则流程结束；
[0043]数据接收端在已分配的PUSCH信道资源上接收数据发送端发送的数据。
[0044]如上所述，本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，具有以下有益效果:
[0045](I)终端和终端之间的直连通信过程中，与无线基站保持连接状态不是一个必须要具备的条件，终端和终端之间的直连通信过程是一个非连接的通信过程，可以避免面向连接的通信过程对电力的消耗；
[0046]( 2 )终端和终端之间的直连通信与终端和基站之间的通信，采用时分复用的方式，在一个系统之中共存，兼容于现有无线通信系统；
[0047](3)终端和终端之间直连通信所使用的系统时隙资源，由设置的服务器配置，服务器可以根据测量统计信息，调整时隙资源分配，提高系统资源利用率。
【附图说明】
[0048]图1显示为本发明中无线网络通信系统中终端之间直连通信的过程示意图；
[0049]图2显示为本发明中受控模式下的多个小区内部署相同直连通信场景的过程示意图；
[0050]图3显示为本发明中受控模式下的多个小区内部署相同直连通信场景的流程示意图；
[0051]图4显示为本发明中自由模式下终端和终端之间直连通信的过程示意图
[0052]图5显示为本发明中基于竞争和握手方式的终端间直连通信的流程图；
[0053]图6显示为本发明中直连通信场景下资源分配协商流程图；
[0054]图7显示为本发明中LTE系统中实现受控模式直连通信的示意图。
【具体实施方式】
[0055]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0056]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057]本发明通过时分复用的方式，在现有的无线通信系统中实现终端间的直连通信模式。直连通信模式分为受控模式和自由模式。在受控模式下，可以为被授权的终端提供一种保证质量的直连通信服务。在自由模式下，可由运营商根据需要，为无线覆盖区域内的所有终端提供非质量保证的公共直连通信服务。终端间的直连通信，为一种面向非链接的通信模式，不要求终端和无线基站之间保持连接状态。
[0058]请参阅图1，本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法包括:
[0059]服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源，其中，资源指派以直连通信场景标识D2DcaseID来进行标识。图1中有2组终端进行直连通信，分别为场景D2DCaseIDA和D2DCaseID B，分别用虚线所示区域和点虚线所示区域来表示。只有获得授权的终端才能对直连通信资源和直连信息进行解码。其中，直连通信资源为时隙资源。
[0060]小区内的终端组内所有被授权的终端都可以接收直连通信场景D2DCaseID所标识的资源指派。根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通?目。
[0061]终端组内，部分终端具备和基站之间建立双向链路的能力。这些终端可以向服务器Y反馈测量统计信息，包括直连通信信道质量、资源利用率。测量统计信息用终端所参与的直连通信场景D2DCaseID进行标识。如果一个终端参与了多个直连通信场景，那么，终端可以向基站反馈多个测量统计信息，分别用D2DCaseID进行标识。
[0062]服务器Y，根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。
[0063]实施例一
[0064]请参阅图2和图3，本实施例为在受控模式下的多个小区内部署相同直连通信场景过程。其中，基站A和基站B分别对应两个小区Cell A和Cell B。直连通信场景D2DCaseX中的授权终端分布在Cell A和Cell B中。服务器分别指派Cell A和Cell B的D2DCaseX的资源指派ResourceAllotA和ResourceAllotB。D2DCaseX中的授权终端，根据Cell A和Cell B的导频信号的强度和质量，确定所驻留的小区是Cell A和Cell B。驻留在Cell中的D2DCaseX终端，利用当前小区的资源指派，进行直连通信。
[0065]实施例二
[0066]请参阅图4，本实施例为自由模式下终端和终端之间直连通信过程。其中，在服务器的控制下，基站在小区内广播公共直连通信资源。终端在驻留小区内，接收时隙资源指派广播消息。终端采用资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。
[0067]实施例三
[0068]请参阅图5，本实施例为基于竞争和握手方式的终端间直连通信的方法，发送端和接收端之间交互的所有信息，都承载在小区内被分配的直连通信资源上。具体包括以下步骤:
[0069]步骤1、数据发送端，在直连通信资源内的随机接入信道上发送随机接入前导，发送完随机接入前导后，在一个预先设置的窗口内监听数据接收端的随机接入前导响应指
/Jn ο
[0070]步骤2、数据接收端在随机接入信道上监听随机接入前导，对监听到的前导进行响应，前导响应包括如下内容:
[0071]a、随机接入前导响应指示，在直连通信资源内的控制信道上发送，由预先定义的码进行加扰，指示随机接入前导响应数据包在业务信道上的资源映射；
[0072]b、随机接入前导响应数据包，包括:接收到的随机接入前导标识、数据接收端身份标识、发送端信道可使用的资源分配和数据发送端临时身份标识；
[0073]C、随机接入前导响应数据包可以选择以加密的模式发送。
[0074]步骤3、数据发送端如果在一个预先设置的窗口内监听到数据接收端的随机接入前导响应指示，则根据前导响应指示所标识的业务信道资源，接收随机接入前导响应数据，并且判断如下内容是否成立:
[0075]a、数据发送端成功解码随机接入前导响应数据包；
[0076]b、随机接入前导标识和数据发送端的之前发送的随机接入前导标识一致；
[0077]C、数据接收端身份验证通过；
[0078]d、数据接收端分配的数据发送资源符合要求；
[0079]e、数据接收端给数据发送端分配的临时身份标识符合要求。
[0080]如果所有的判断都成立，那么执行步骤4，否则根据预先定义的规则，间隔一段时间后，重新发送随机接入前导。
[0081]步骤4、数据发送端在专门的控制信道上发送数据、发送请求消息指示、发送消息指示的控制信道。其中，控制信道由数据发送端临时身份标识进行加扰。数据发送请求消息承载在数据发送请求消息指示所标识的业务信道资源上，数据发送请求消息包括:
[0082]a、数据发送端身份标识信息；
[0083]b、终端发送数据的类型标识；
[0084]C、发送数据安全性标识；
[0085]d、可使用的候选资源；
[0086]e、数据量大小；
[ 0087]f、数据包可以选择以加密的模式发送。
[0088]步骤5、数据接收端发送完随机接入前导响应消息以后，在一个预先设定的窗口内，监测数据发送请求消息指示，执行下列判决操作:
[0089]a、根据数据发送请求消息指示所对应的消息承载资源，成功解码数据发送请求消息；
[0090]b、对发送端的身份进行鉴别，确认发送端身份信息符合要求；
[0091]C、核对数据安全性标识符合求；
[0092]d、核对数据类型标识符合要求；
[0093]e、可以为数据发送端发送资源；
[0094]若所有操作判决都成功，则执行步骤6，否则流程结束。
[0095]步骤6、数据接收端对数据发送端的数据发送请求消息进行响应，发送数据请求响应指示和数据请求响应数据包，数据请求响应指示承载在直连通信资源中的特殊的控制信道上，控制信道由数据发送端被分配的临时身份ID进行标识，响应消息包括如下内容:
[0096]a、接收端身份标识；
[0097]b、数据发送资源分配；
[0098]C、数据发送资源重复周期；
[0099]d、数据包可以选择以加密的模式发送。
[0100]步骤7、数据发送端送完数据发送请求消息以后，在一个预先设定的窗口内，监测数据发送请求响应消息指示，执行下列判决操作:
[0101]a、接收端身份标识验证；
[0102]b、资源分配验证。
[0103]当所有操作判决都成功后，在分配的资源上发送数据。
[0104]步骤8、数据发送端在分配的资源上发送数据。
[0105]步骤9、如果数据发送端在被分配的资源上最后一次发送数据后还有数据需要发送，在数据包头的资源请求标志位置1，附带上数据发送请求消息，在数据包发送以后，启动等待窗口，如果在窗口期内，收到接收端的响应消息，那么根据新分配的资源，继续发送数据。否则从步骤I开始重新执行。
[0106]步骤10、数据接收端对新的数据发送请求消息进行响应。
[0107]步骤11、数据发送端在新分配的资源上发送数据。
[0108]实施例四
[0109]请参阅图6，本实施例为直连通信场景下资源分配协商的方法，本实施例包括以下内容:
[0110]数据接收端，对可以使用的直连通信资源进行测量，将满足质量要求的资源信息作为候选资源信息，在随机接入前导响应消息中发送给数据发送端；
[0111]数据发送端，对可以使用的直连通信资源进行测量，根据测量结果，对候选资源进行筛选，将筛选出的资源信息，在数据发送请求消息中发送给数据接收端；
[0112]数据接收端根据数据发送端筛选出的资源，在数据发送请求响应消息中，给数据发送端发送数据发送的时隙资源。
[0113]实施例五
[0114]请参阅图7，本实施例为LTE系统中实现受控模式直连通信的方法。其中:直连通信资源为LTE上行时隙资源。具体包括以下步骤:
[0115]服务器为D2DCase组中所有被授权的终端，经基站发送资源分配消息。资源分配消息为被加密的非接入层(Non Access Stratum, NAS)数据包。
[0116]服务器给基站发送信令，为D2DCase组预留上行时隙资源，预留的时隙资源与资源分配NAS消息中的内容保持一致。
[0117]从预留的RNTI FFF4?FFFC中选取一个值，称为D-RNTI，作为无线网络D2D临时指示。
[0118]基站将NAS消息,承载在物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Chanel,PDSCH)上，发送给D2DCase组中被授权的终端。
[0119]承载NAS消息的F1DSCH资源，由物理下行控制信道(Physical Downlink ControlChanel, PDCCH)指示，PDCCH 由 D-RNTI 标识。
[0120]终端检测D-RNTI标识的PDCCH信道，获取NAS消息的TOSCH资源映射信息。
[0121]终端利用私钥，对NAS消息进行解码，获取D2DCase组被授权的资源信息。
[0122]实施例六
[0123]本实施例为LTE系统中实现自由模式直连通信的方法，本实施例包括以下内容:
[0124]服务器分配自由模式直连通信资源；基站以系统广播消息的模式，将直连通信资源信息在小区内进行广播。终端在驻留小区内，接收时隙资源指派广播消息。终端采用资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。其中，直连通信资源为LTE上行时隙资源。
[0125]实施例七
[0126]本实施例为LTE系统中终端之间实现直连通信的方法，假设终端根据实施例五和六，已经获知可用的直连通信资源，所有的操作都是在被分配的LTE上行时隙资源操作，载频为LTE系统上行信道载频。
[0127]其中，数据发送端包括以下操作:
[0128]1、数据发送端在随机接入信道发送随机接入前导。
[0129]2、数据发送端在发送完随机接入前导以后，在窗口内等待随机接入前导响应指示，随机接入前导响应指示为RA-RNTI标识的物理上行控制信道(Physical UplinkControl Chanel，PUCCH)，窗口大小由 LTE 系统配置。
[0130]3、如果数据发送端在等待窗口内检测到随机接入前导响应指示，那么，根据随机接入前导响应指示所标识的物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Chanel, PUSCH)资源，接收随机接入前导响应，否则，在等待一定的间隔后，再次发送随机接入前导。
[0131]4、数据发送端根据随机接入前导响应指示所表示的PUSCH信道承载随机接入前导响应消息，执行实施例四中步骤3的相关操作。如果判决通过，执行步骤5，否则间隔一段时间后，继续发送随机接入前导。
[0132]5、数据发送端在随机接入前导响应所指示的PUSCH资源配置，发送数据发送请求消息指示和数据发送请求消息，其中
[0133]a、数据发送请求消息指示为数据发送端为数据接收端分配的C-RNTI (临时无线网络身份指示)标识的PUCCH，PUCCH中承载的信息为承载数据发送请求消息的PUSCH资源信息；
[0134]b、数据发送请求消息包括:数据发送端身份标识信息、终端发送数据的类型标识、发送数据安全性标识、可使用的候选资源和数据量大小。
[0135]6、数据发送端在发送数据发送请求消息后，在窗口内等待C-RNTI指示的PUCCH消息，此消息为数据发送请求响应指示；如果接收到响应指示，根据响应指示所携带的PUSCH资源映射规则，接收数据发送请求响应消息，窗口大小由LTE系统配置。如果在窗口内没有接收到响应指示，那么间隔一段时间后，再次发送随机接入前导。
[0136]7、数据发送端根据数据发送请求响应消息所分配的PUSCH资源和时隙资源，发送数据。
[0137]数据接收端包括以下操作:
[0138]1、数据接收端根据LTE系统预先定义的随机接入前导发送规则，检测随机接入前导。
[0139]2、数据接收端正确检测到随机接入前导后，用RA-RNTI标识PUCCH，发送随机接入前导响应指示，并且在响应指示所标识的PUSCH信道发送随机接入前导响应消息，前导响应消息包括:
[0140]a、接收到的随机接入前导标识；
[0141]b、数据接收端身份标识；
[0142]C、发送端信道可使用的资源分配；
[0143]d、数据发送端临时身份标识C-RNTI。
[0144]3、数据接收端发送完随机接入前导响应以后，在窗口内检测数据发送端的数据发送请求指示，如果接收到数据发送端的数据发送请求指示，执行步骤4，否则流程结束。
[0145]4、数据接收端根据数据发送端的数据发送请求 指示消息所携带的PUSCH信道信息，接收数据发送请求消息，根据消息内容，给数据发送端发送数据发送请求响应。
[0146]5、数据接收端在已分配的PUSCH信道资源上接收数据发送端发送的数据。
[0147]综上所述，本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法中，终端和终端之间的直连通信过程是一个非连接的通信过程，可以避免面向连接的通信过程对电力的消耗；终端和终端之间的直连通信与终端和基站之间的通信，采用时分复用的方式，在一个系统之中共存，兼容于现有无线通信系统；终端和终端之间直连通信所使用的系统时隙资源，由设置的服务器配置，服务器可以根据测量统计信息，调整时隙资源分配，提高系统资源利用率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0148]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于，至少包括: 服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源；其中直连通信资源为时隙资源； 根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通信； 终端组内具备和基站之间建立双向链路能力的部分终端能够向服务器反馈测量统计信息； 服务器根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。2.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:只有获得授权的终端才能对直连通信资源和直连信息进行解码；直连通信场景中所有被授权的终端都能接收直连通信场景所标识的资源指派。3.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:直连通信所使用的载频为系统的上行载频。4.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:所述测量统计信息包括包括直连通信信道质量、资源利用率。5.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:如果一个终端参与了多个直连通信场景，则该终端能够向基站反馈多个测量统计信息。6.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:所述直连通信分为受控模式和自由模式，终端间的直连通信为面向非链接的通信模式，不要求终端和无线基站之间保持连接状态。7.根据权利要求6所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:在LTE系统中实现受控模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中， 服务器为直连通信场景中所有被授权的终端发送资源分配消息，其中，所述资源分配消息为被加密的NAS消息； 服务器给基站发送信令，为直连通信场景预留上行时隙资源，其中，预留的时隙资源与NAS消息中的内容保持一致； 服务器选取D-RNTI作为无线网络的临时指示；基站将NAS消息承载在I3DSCH上，并发送给终端组中被授权的终端；承载NAS消息的I3DSCH资源由HXXH指示，PDCCH由D-RNTI标识； 终端检测D-RNTI标识的H)CCH，获取NAS消息的TOSCH资源映射信息，再利用私钥对NAS消息进行解码，获取终端组被授权的资源信息。8.根据权利要求6所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:在LTE系统中实现自由模式的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，其中， 服务器分配直连通信资源；基站以系统广播消息的模式，将直连通信资源信息在小区内进行广播； 终端接收直连通信资源指派广播消息，并采用直连通信资源竞争的方式，进行终端和终端之间的直连通信。9.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:直连通信场景下资源分配的方法包括: 数据接收端对可以使用的直连通信资源进行测量，将满足质量要求的资源信息作为候选资源信息，在随机接入前导响应消息中发送给数据发送端； 数据发送端对可以使用的直连通信资源进行测量，根据测量结果，对候选资源进行筛选，将筛选出的资源信息在数据发送请求消息中发送给数据接收端； 数据接收端根据数据发送端筛选出的资源，在数据发送请求响应消息中，给数据发送端发送数据发送的直连通信资源。10.根据权利要求1所述的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，其特征在于:在LTE系统中实现终端之间的直连通信时，直连通信资源为LTE上行时隙资源，载频为LTE系统上行信道载频；其中， 数据发送端进行以下操作: 数据发送端在随机接入信道发送随机接入前导； 数据发送端在发送完随机接入前导后，在窗口内等待随机接入前导响应指示，随机接入前导响应指示为RA-RNTI标识的PUCCH，窗口大小由LTE系统配置； 若数据发送端在等待窗口内检测到随机接入前导响应指示，则根据随机接入前导响应指示所标识的PUSCH资源，接收随机接入前导响应，否则，在等待一定的间隔后，再次发送随机接入前导； 数据发送端根据随机接入前导响应指示所表示的PUSCH，承载随机接入前导响应消息，接收随机接入前导响应数据，并判断下列条件是否成立: a、数据发送端成功解码随机接入前导响应数据包； b、随机接入前导标识和数据发送端的之前发送的随机接入前导一致； C、数据接收端身份验证通过； d、数据接收端分配的数据发送资源符合要求； e、数据接收端给数据发送端分配的临时身份标识符合要求； 如果条件成立，数据发送端在随机接入前导响应所指示的PUSCH资源配置，发送数据发送请求消息指示和数据发送请求消息；如果不成立，则间隔一段时间后，继续发送随机接入前导； 数据发送端在发送数据发送请求消息后，在窗口内等待C-RNTI指示的PUCCH消息，PUCCH消息为数据发送请求响应指示；如果接收到数据发送请求响应指示，根据数据发送请求响应指示所携带的PUSCH资源映射规则，接收数据发送请求响应消息；如果在窗口内没有接收到数据发送请求响应指示，那么间隔一段时间后，再次发送随机接入前导； 数据发送端根据数据发送请求响应消息所分配的PUSCH资源和时隙资源，发送数据； 数据接收端包括以下操作: 数据接收端根据LTE系统预先定义的随机接入前导发送规则，检测随机接入前导；数据接收端正确检测到随机接入前导后，用RA-RNTI标识TOCCH，发送随机接入前导响应指示，并且在响应指示所标识的PUSCH信道发送随机接入前导响应消息； 数据接收端发送完随机接入前导响应以后，在窗口内检测数据发送端的数据发送请求指示，如果接收到数据发送端的数据发送请求指示，根据数据发送端的数据发送请求指示消息所携带的PUSCH信道信息，接收数据发送请求消息，并根据数据发送请求消息内容，给数据发送端发送数据发送请求响应；否则流程结束； 数据接收端在已分配的PUSCH信道资源上接收数据发送端发送的数据。
【专利摘要】本发明提供一种无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，包括：服务器为直连通信场景中被授权的终端指派直连通信资源；根据指派的直连通信资源，终端组内的终端进行终端和终端之间的直连通信；终端组内具备和基站之间建立双向链路能力的部分终端能够向服务器反馈测量统计信息；服务器根据反馈的直连通信测量统计信息和当前系统状态，调整资源指派。本发明的无线网络通信系统中终端之间直连通信的方法，避免了面向连接的通信过程对电力的消耗；且采用时分复用的方式，兼容于现有无线通信系统；同时终端间直连通信所使用的系统时隙资源，由设置的服务器配置，服务器可以根据测量统计信息，调整时隙资源分配，提高系统资源利用率。
【IPC分类】H04W76/02, H04W28/02
【公开号】CN104902579
【申请号】CN201310648075
【发明人】徐云翔
【申请人】上海宽带技术及应用工程研究中心
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
最新回复(0)