CN101388694B - 用于为通信系统中的对等通信确定资源的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在没有基站的情况下为终端之间的对等(P2P)通信分配频率资源的方法和设备。该方法确定通信系统中两个终端之间的直接通信所使用的资源。该方法包括确定在所述两个终端之间的直接通信中使用的蜂窝通信系统的上行链路频率资源，确定用以使由所述蜂窝通信上的所述直接通信导致的干扰最小化的主最大传送功率，以及通过使用所述上行链路频率资源和小于所确定的主最大传送功率的传送功率，来执行所述两个终端之间的直接通信。

Description

用于为通信系统中的对等通信确定资源的设备和方法
技术领域
本发明涉及在没有基站的情况下终端之间的对等(P2P)通信。更具体地，本发明涉及用于分配频率资源以执行终端之间的P2P通信的设备和方法。
背景技术
一般而言，分配频率资源以执行对等(P2P)通信的方法分为两类。第一类是分配与由基站和终端用于执行终端之间通信的频率资源相同的频率资源的方法。第二类是分配与用于蜂窝通信的频率资源不同的专用频率资源的方法。
当与蜂窝通信期间使用的资源相比、为P2P通信期间的使用分配不同的频率资源时，用于执行终端之间的P2P通信的硬件和通信资源与用于执行蜂窝通信的硬件和通信资源不同。例如，如果蜂窝通信使用第二代(2G)和第三代(3G)通信的频率资源和硬件，而P2P通信使用诸如ZigBee、WiFi、蓝牙(Bluetooth)等其他频率资源和硬件，则为了在同一装置中执行P2P通信和蜂窝通信必须实现双模硬件。双模硬件的实现增加了装置的复杂性和价格。此外，P2P通信装置的整体性能比蜂窝通信装置的整体性能低，这就使得很难获得满意的P2P通信传送速率。
另一方面，如果为P2P通信和蜂窝通信两者分配相同的频率资源，则必须将蜂窝频率资源的一部分分配作为P2P通信的频率资源。在这种情况下，因为提供者不能使用蜂窝通信的全部频率资源，所以如果提供者不能为P2P通信建立足够的业务模型，则很可能提供者将不愿为P2P通信分配频率资源。而且，用于P2P通信的用户通信费用可能增加。
发明内容
本发明的一个方面在于解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少下述的优点。相应地，本发明的一个方面在于提供一种用于在一时间段期间分配对等(P2P)频率资源、并通过可变地分配未用于蜂窝通信的一些频率资源作为P2P频率资源来减少资源消耗的方法和设备。
本发明的另一方面在于提供一种用于通过在没有基站的任何控制的情况下、将用于蜂窝通信的一些频率资源同时用于P2P通信、而没有减少蜂窝通信的容量地执行P2P通信的方法和设备。
本发明的又一方面在于提供一种用于控制来自影响P2P通信的蜂窝通信的干扰的方法和设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定通信系统中两个终端之间的直接通信所使用的资源的方法。该方法包括确定在所述两个终端之间的直接通信中使用的蜂窝通信系统的上行链路频率资源，确定用以使由所述蜂窝通信上的所述直接通信导致的干扰最小化的主最大传送功率，通过使用所述上行链路频率资源和小于所确定的主最大传送功率的传送功率来执行所述两个终端之间的直接通信，当所述两个终端没有在所述主最大传送功率内执行所述直接通信时，请求基站发送用于对等(P2P)通信的次最大传送功率；以及如果从基站接收到所述次最大传送功率，则在所述次最大传送功率内使用所述上行链路频率资源来执行所述直接通信。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定通信系统中两个终端之间的直接通信所使用的资源的设备。该设备包括装置，用于当蜂窝通信系统的上行链路频率资源用于所述两个终端之间的直接通信时，确定用以使由所述蜂窝通信的所述直接通信导致的干扰最小化的主最大传送功率，以及用于在所确定的主最大传送功率内确定所述上行链路频率资源用作所述两个终端之间的通信资源。当所述两个终端没有在所述主最大传送功率内执行所述直接通信时，所述两个终端中的至少一个向基站传送请求用于所述两个终端之间通信的次最大传送功率的消息。如果所述两个终端中的至少一个从所述基站接收到所述次最大传送功率，则所述两个终端通过在所述次最大传送功率内使用所述上行链路频率资源来执行所述直接通信。
通过结合附图公开了本发明的示范实施例的以下详细说明，对本领于技术人员来说，本发明的其他方面、优点、和突出的特征将变得明显。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，本发明的特定示范实施例的以上和其他方面、特征及优点将更加明显，其中：
图1是图示了根据本发明示范实施例的在对等(P2P)通信期间导致的干扰的图；
图2是图示了根据本发明示范实施例的将要执行P2P通信的源终端的操作的流程图；以及
图3是图示了根据本发明示范实施例的应用于未分配专用资源的P2P通信的干扰解决方案的流向图。
贯穿附图，应注意的是，相同的附图标记用于描述相同或相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
提供以下参考附图的说明以帮助对由权利要求及其等效物限定的本发明的示范实施例的全面理解。它包括有助于理解的各种具体细节，但这些细节将被认为仅是示范性的。相应地，本领域技术人员将认识到，可以对在此描述的实施例作出各种改变和修改，而不脱离本发明的范围和精神。此外，提供在以下说明中出现的各种具体定义仅仅是为了有助于对本发明的一般性理解，并且对于本领域技术人员明显的是，在没有这样的定义的情况下本发明也可以实现。而且，为了清楚和简明，省略了对公知的功能和结构的描述。
图1是图示了根据本发明示范实施例的对等(P2P)通信的图。参考图1，由基站102覆盖的蜂窝小区区域100包括至少一个P2P通信区域110。第一和第二终端104和106位于蜂窝小区区域100中。第三和第四终端112和114位于蜂窝小区区域100和P2P通信区域110两者中。第一到第四终端104、106、112、和114的任意或全部可以在没有基站102的情况下执行P2P通信。
蜂窝小区区域100使用蜂窝频率资源以执行蜂窝通信。位于蜂窝小区区域100和P2P通信区域110中的第三和第四终端112和114在P2P通信期间也使用蜂窝频率资源。
更详细地，在基站102和终端(第一终端104、第二终端106)之间的下行链路通信是点对多点的通信。因此，当第三和第四终端112和114使用下行链路频率资源执行P2P通信时，因为基站102位于距离第三和第四终端112和114相对较远的位置，所以该P2P通信对基站102产生微弱干扰。然而，来自第三和第四终端112和114的干扰可能影响第一和第二终端104和106，这是因为它们位于相对接近该P2P通信区域110的位置。
其间，如果第一和第二终端104和106位于距离基站102相对较远的位置，则来自第一和第二终端104和106的上行链路信号必须以足够的传送功率进行传送，以便被基站102接收。在这点上，如果第三和第四终端112和114在P2P通信期间使用蜂窝通信系统的上行链路频率资源，则它们将限制其传送功率以避免对基站102造成干扰。相应地，第一和第二终端104和106与基站102之间的通信在对应的传送功率内不会中断。然而，当第一和第二终端104和106与基站102之间的蜂窝通信使用与P2P通信中所使用的资源相同的资源时，蜂窝通信可能对P2P通信造成干扰，这是因为P2P通信比蜂窝通信使用较小的功率。稍后将说明用于解决该干扰的解决方案。
使用用于P2P通信的频率资源的示范方法使用用于蜂窝通信的上行链路频率资源以执行P2P通信。由于P2P通信和蜂窝通信使用相同的频率资源，所以P2P通信可能对蜂窝通信造成干扰。因此，限制传送功率的最大值(最大Tx)以便将潜在的干扰降到最低。如果不能在最大功率值内执行P2P通信，则有两种选择。第一，可将另外的上行链路频率资源分配作为P2P频率资源。第二，为了执行P2P通信，基站102可以确定次功率最大值，并向执行P2P通信的终端分配该次功率最大值。
更详细地，计算用于最小化P2P通信期间对蜂窝通信系统的干扰的主功率最大值，并且在该主功率最大值内执行P2P通信。使用源终端和基站之间的距离、接收功率、干扰、最大传送功率、和所占用的频率的大小中的任意一个或多个，根据下面的等式(1)来计算主功率最大值，
P2P最大功率值＝f(α1·距离，α2·接收功率，α3·干扰电平，α4·最大传送功率，α5·所占用的资源大小)......(1)
在等式(1)中，α1～α5是具有0或1的值、以指示是否考虑对应的参数的标识符。同样在等式(1)中，f()表示具有括号中参数的输入的函数。当然，不意欲诸如源终端与基站之间的距离的等式(1)中使用的变量是限制性的。也就是说，可以使用除了此处列出的变量之外的其他或另外的变量来计算该最大功率值。
如果不能在主功率最大值内执行P2P通信，则通过接收次功率最大值并增加传送功率或通过将要在下面描述的方法，将从基站在专用于蜂窝通信的频率资源之中分配的用于P2P通信的频率资源用以执行P2P通信。
使用用于P2P通信的资源的另一示范方法是在一时间期间可变地分配未用于蜂窝通信的一些频率资源作为用于P2P通信的频率资源。在这种情况下，将在蜂窝通信的频率资源分配完成之后、剩余的频率资源分配用于P2P通信。与P2P频率资源的固定分配相比，这样的剩余频率资源的分配可以预防频率资源的有效使用的降低。在这点上，基站向源终端传送关于未用于蜂窝通信的所有空闲资源的信息。在一个示范实现中，可以使用1比特媒体接入协议(MAP)等来传送该信息。其后，根据基站和用户终端之间先前协商一致的P2P频率资源生成规则来将空闲资源划分为物理资源分配单元，物理资源分配单元与逻辑资源分配单元映射，并且资源块专用于P2P通信。在使用物理资源执行用于终端之间通信的资源分配之后，终端考虑时间上变化的逻辑资源和物理资源之间映射关系使用对应的资源来传送/接收数据。
通过基于竞争的资源分配来独立地在将执行P2P通信的终端之间分配专用于P2P通信的资源块。这种分配可以在没有基站的详细控制的情况下执行。虽然将包括在资源块中的资源确定作为用于P2P通信的频率资源，但是终端可以通过基站的分配来使用这些频率资源执行P2P通信或确定用于P2P通信的资源。
图2是图示了根据本发明示范实施例的将要执行P2P通信的源终端的操作的流程图。
参考图2，在步骤201中，源终端计算用于P2P通信的主最大传送功率。可以根据该源终端与基站之间的距离、接收功率的大小、干扰电平等来计算主最大传送功率。主最大传送功率用于确保对基站的干扰保持在最高水平以下，并且其例如可以根据等式1来计算。
在步骤203中，在没有基站的预先许可或控制的情况下，源终端在主最大传送功率内使用用于蜂窝通信的上行链路频率资源来尝试P2P通信。用于P2P通信的上行链路频率可以具有与在用于执行从源终端到基站的蜂窝通信的、逻辑/物理上分开的基本资源单元中使用的资源映射规则和传送方法不同的规则和方法。例如，正交频分多址(OFDMA)可用于执行源终端和基站之间的蜂窝通信，而正交频分复用(OFDM)和时分多址(TDMA)可以用于执行源终端和基站之间的P2P通信。可替换地，OFDMA可以用作源终端和基站之间的P2P通信和蜂窝通信两者的多址接入方案，并且可以通过不同的规则来创建和设计构成频率资源的方法，以便使根据每个逻辑信道的冲突的物理资源的数目最少。
在步骤205中，源终端确定是否能够在主最大传送功率内执行P2P通信。如果源终端确定能够在主最大传送功率内执行P2P通信，则源终端进行到步骤207。如果源终端确定不能在主最大传送功率内执行P2P通信，则源终端进行到步骤209。
在步骤207中，源终端确定源终端和目标终端之间的P2P通信是否完成。如果源终端和目标终端之间的P2P通信已经完成，则源终端完成与目标终端之间的P2P通信。如果该源终端和目标终端之间的P2P通信没有完成，则源终端返回到步骤203。
在步骤209中，源终端根据提供者的偏好、用户的偏好、计费系统等来确定是否在基站的控制下使用用于P2P通信的频率资源。
如果源终端确定在基站的控制下使用用于P2P通信的频率资源，则源终端进行到步骤211。如果源终端确定不在基站的控制下使用用于P2P通信的频率资源，则源终端进行步骤217。
在步骤211中，源终端确定在P2P频率资源中包括的一些资源块作为P2P频率资源，并从基站接收所确定的P2P频率资源。通过根据源终端和基站之间先前协商一致的规则、对从基站接收到的蜂窝频率资源的空闲上行链路进行划分而获得这些资源块。
在步骤213中，源终端使用该P2P频率资源来执行与目的终端的P2P通信。在步骤215中，源终端确定与目的终端的P2P通信是否完成。如果与目的终端的P2P通信已经完成，则源终端完成该P2P通信并且该处理结束。如果与目的终端的P2P通信没有完成，该源终端返回到步骤211。
在步骤217中，源终端请求基站授权次最大传送功率。在步骤219中，如果未授权次最大传送功率，则源终端结束该操作。如果授权次最大传送功率，则源终端进行步骤221。
在步骤221中，在没有基站的控制的情况下，源终端在次最大传送功率内使用用于蜂窝通信的上行链路频率资源来尝试P2P通信。在步骤223中，源终端确定与目标终端的P2P通信是否完成。如果与目标终端的P2P通信已经完成，则该源终端结束与目标终端的P2P通信。如果与目标终端的P2P通信没有完成，则该源终端返回到步骤221。
当源终端仅使用P2P频率资源时，源终端通过步骤211到215来确定P2P频率资源。
没有如步骤217到223中那样为其分配频率资源的P2P通信方法使用蜂窝通信系统的上行链路频率资源。在这点上，执行蜂窝通信的邻近终端也使用上行链路频率资源与基站进行通信。这种重叠使用可能导致对P2P通信的致命性的干扰。因此，解决这种干扰问题的三种方法建议如下。
首先，使用与用于蜂窝通信的资源排列图案(resource permutation pattern)不同的、用于P2P通信的资源块的资源图案。在这种情况下，将用于在邻近终端与基站之间进行通信的上行链路频率资源、与用于在邻近终端与基站之间执行P2P通信的频率资源发生冲突的概率降为最小。尽管不对包括蜂窝干扰的码元进行解码，但是通过信道编码，除了蜂窝干扰之外的其它码元可以用于对包括蜂窝干扰的码元解码。
其次，蜂窝通信和P2P通信可以使用关于资源块的相同的资源排列图案。基站预先确定关于用于P2P通信的资源块的多个跳频图案，以在所述多个跳频图案中的资源块之间周期性地跳频，或者仅当出现未确收(NACK)时在所述资源块之间跳频。在这种情况下，当蜂窝通信终端和邻近的P2P通信终端使用相同的物理信道时，P2P通信的频率资源导致干扰，所以出现NACK。其间，在数据的重传期间，蜂窝通信终端和邻近的P2P通信终端由于在资源块之间的跳频而使用不同的物理资源，这不会导致任何干扰。
第三种方法是第一种和第二种方法的组合。
图3是图示了根据本发明示范实施例的用于减少施加到未分配专用资源的P2P通信的干扰的方法的流向图。在所图示的示例中，第一终端是用于P2P通信的源终端，而第二终端是用于P2P通信的目的终端。
参考图3，在步骤301中，第一终端向第二终端传送包括参考信号的P2P通信请求消息。该参考信号用于获得第二终端的同步。该P2P通信请求消息可以在主最大传送功率内连续传送。当传送功率足够并需要超过该主最大传送功率时，可以在从基站获得通过增加级别的值来增加最大传送功率的授权之后，使用对应的增加后的传送功率来传送该P2P通信请求消息。
在步骤303中，第二终端通过从第一终端接收到的参考信号来获得与第一终端的同步。在步骤305中，第二终端向第一终端传送包括对于该P2P通信请求消息的批准和第二终端的信道质量信息(CQI)的P2P通信响应消息。
在步骤307中，为了执行与第二终端的P2P双向通信(即，从第一终端到第二终端和从第二终端到第一终端)，第一终端确定频率资源信息和传送模式信息。在这点上，根据上述三种干扰预防方法来确定频率资源信息和传送模式信息。
在步骤309中，第一终端向第二终端传送所确定的频率资源信息和传送模式信息。在步骤311中，第二终端对所接收的频率资源信息和传送模式信息进行解码。
在步骤313中，第一终端使用该频率资源信息和传送模式信息以向第二终端传送数据。在步骤315中，第二终端解码所接收的数据。在步骤317中，第二终端向第一终端传送指示该数据是否被成功接收的ACK/NACK。
在步骤319中，第一终端检测ACK。在步骤321中，第一终端从第二终端接收数据。在步骤323中，第一终端解码所接收的数据。在步骤325中，第一终端向第二终端传送所接收的数据的ACK/NACK。在步骤327中，第二终端接收ACK。其后，为了连续地传送/接收数据，第一和第二终端使用在步骤309中应用了干扰预防方法的频率资源信息和传送模式信息。
同样地，当使用了在图2所示的步骤211到215中从基站接收的P2P频率资源时，在用于P2P通信的数据传送/接收期间确定应用了这三种干扰预防方法的传送模式和频率资源。
关于如上所述的本发明的示范实施例，下面将简要地说明代表性实施例的效果。
本发明将未用于蜂窝通信的部分频率资源可变地分配作为P2P频率资源，因此减轻了蜂窝容量的减少并最小化了频率资源的消耗。
尽管已经参考本发明的特定示范实施例示出和说明了本发明，但是本领域技术人员可以理解，可以在其中作出形式和细节上的各种改变，而不脱离由所附权利要求书及其等效物所限定的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种用于确定通信系统中两个终端之间的直接通信所使用的资源的方法，该方法包括：
确定在所述两个终端之间的直接通信中使用的蜂窝通信系统的上行链路频率资源；
确定用以使由所述蜂窝通信系统上的所述直接通信导致的干扰最小化的主最大传送功率；
使用所述上行链路频率资源和小于所确定的主最大传送功率的传送功率，来执行所述两个终端之间的直接通信，
当所述两个终端没有在所述主最大传送功率内执行所述直接通信时，请求基站发送用于对等(P2P)通信的次最大传送功率；以及
如果从基站接收到所述次最大传送功率，则在所述次最大传送功率内使用所述上行链路频率资源来执行所述直接通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述上行链路频率资源同时用于所述两个终端之间的直接通信、和基站与所述两个终端中的至少一个之间的蜂窝通信。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述主最大传送功率根据所述两个终端中的至少一个与基站之间的距离、接收功率、干扰值、最大传送功率、和所占用的资源的大小中的至少一个来确定。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述确定上行链路频率资源的步骤包括：根据允许的干扰电平、蜂窝通信资源占用率、小区中终端的数目、和所述基站与每个终端之间的距离中的至少一个来确定参数。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括向小区中的终端广播关于所述上行链路频率资源的信息，其中所述基站执行所述确定上行链路频率资源和广播。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述确定主最大传送功率的步骤包括：
根据蜂窝通信资源占用率、小区中终端的数目、和基站与所述两个终端中至少一个之间的距离中的至少一个，来确定与允许的干扰电平有关的控制值；
向所述小区中的终端广播所述控制值，其中所述基站执行所述确定控制值和广播；以及
另外根据所述控制值、所述基站与每个终端之间的距离、接收功率、干扰、最大传送功率、和所占用的资源的大小中的至少一个参数，来确定所述主最大传送功率，其中执行所述直接通信的每个终端执行确定所述主最大传送功率的步骤。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述执行直接通信的步骤包括：
根据与基站使用的划分上行链路频率资源相同的方法划分所述上行链路资源，并确定关于所划分的上行链路频率资源的用于所述直接通信的多个跳频图案；
向执行所述直接通信的一个或多个目标终端通知从所述多个跳频图案中选择的图案；以及
通过根据所选择的图案使用频率资源来执行所述直接通信。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述执行直接通信的步骤包括：
根据与基站使用的划分所述蜂窝通信的上行链路频率资源不同的方法划分所述上行链路资源，并通过使用所划分的上行链路频率资源来执行所述直接通信。
9.一种用于确定通信系统中两个终端之间的直接通信所使用的资源的设备，该设备包括：
装置，用于当蜂窝通信系统的上行链路频率资源用于所述两个终端之间的直接通信时，确定用以使由所述蜂窝通信系统的所述直接通信导致的干扰最小化的主最大传送功率，以及用于在所确定的主最大传送功率内确定所述上行链路频率资源用作所述两个终端之间的通信资源，
其中，当所述两个终端没有在所述主最大传送功率内执行所述直接通信时，所述两个终端中的至少一个向基站传送请求用于所述两个终端之间通信的次最大传送功率的消息，以及
如果所述两个终端中的至少一个从所述基站接收到所述次最大传送功率，则所述两个终端通过在所述次最大传送功率内使用所述上行链路频率资源来执行所述直接通信。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述上行链路频率资源同时用于所述两个终端之间的所述直接通信、和基站与所述两个终端中至少一个之间的蜂窝通信。
11.如权利要求9所述的设备，其中所述主最大传送功率根据所述两个终端中的至少一个与基站之间的距离、接收功率、干扰值、最大传送功率、和所占用的资源的大小中的至少一个确定。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述基站根据允许的干扰电平、蜂窝通信资源占用率、小区中终端的数目、和所述基站与每个终端之间的距离中的至少一个来确定所述上行链路频率资源。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述基站向小区中的终端广播关于所述上行链路频率资源的信息。
14.如权利要求9所述的设备，其中基站根据蜂窝通信资源占用率、小区中终端的数目、和基站与每个终端之间的距离中的至少一个，来确定与允许的干扰电平有关的控制值，并向所述小区中的终端广播所述控制值，以及
执行所述直接通信的每个基站另外根据所述控制值、所述基站与每个终端之间的距离、接收功率、干扰、最大传送功率、和所占用的资源的大小中的至少一个参数，来确定所述主最大传送功率。
15.如权利要求9所述的设备，其中所述装置根据与基站使用的划分所述上行链路频率资源相同的方法划分所述上行链路频率资源，确定关于所划分的上行链路频率资源的用于所述直接通信的多个跳频图案，向执行所述直接通信的一个或多个目标终端通知从所述多个跳频图案中选择的图案，以及通过根据所选择的图案使用频率资源来执行所述直接通信。
16.如权利要求9所述的设备，其中所述装置根据与基站使用的划分所述蜂窝通信的上行链路频率资源不同的方法划分所述上行链路频率资源，并通过使用所划分的上行链路频率资源来执行所述直接通信。
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