CN101079665A - 一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法，该方法中，将基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号设置为隔子帧方式发送，且上行导频信号的发送时间以移动终端定时为基准，且紧靠TS0时隙或者TS0时隙后再加一保护时间。本发明还公开了一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法，其中：无线网络控制器将基站的下行导频信号设置为隔子帧方式发送，同时将移动终端的上行导频信号设置为每子帧方式发送。本发明具有如下优点：(1)扩大了系统的覆盖范围且不增加任何额外的成本和复杂度；(2)上行导频信号的发送时间以移动终端定时为基准，实现方式简单，发送时间准确；(3)上下行导频信号进行间隔发送，避免了回波干扰。

Description

一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法

技术领域

本发明涉及一种提高时分双工(Time Division Duplex，TDD)系统覆盖能力的方法，属于通信技术领域。

背景技术

TDD模式是一种通信系统的双工方式，是基于在无线信道时域里的周期地重复时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)帧结构实现的，这个帧结构被再分为几个时隙。在TDD模式下，可以方便地实现上/下行链路间地灵活切换。这一模式的突出的优势是，在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变，以满足不同的业务要求。

TD-SCDMA系统是一种采用TDD技术的全新移动通信系统，在该系统中信号上下行是靠时间进行区分的，并且具有专用的上行和下行导频时隙来发送上行和下行导频信号，以完成上行和下行导频功能。在TD-SCDMA系统中，一个无线帧长为10ms，分成两个结构完全相同的5ms无线子帧，无线子帧的结构如图1所示。

从图1中可以看出在每个子帧(subframe，1.28Mcps，5ms，6400码片(chip))有3个特殊时隙和7个常规时隙TS0-TS6，3个特殊时隙包括：下行导频时隙DwPTS(96chip)、上行导频时隙UpPTS(160chip)和保护间隔GP(96chip)，在下行导频时隙DwPTS中发送下行导频信号用于完成下行同步，在上行导频时隙UpPTS中发送上行导频信号用于完成上行同步，位于上行导频时隙和下行导频时隙间的中间保护间隔GP完成上下行转换的时间保护；在7个常规时隙中，TS0总是分配给下行链路，而TS1总是分配给上行链路的，其他的常规时隙可以根据需要灵活地设置成上行或下行以实现不对称业务的传输，如分组数据的传输，用作上行链路的时隙和用作下行链路的时隙之间由一个转换点分开。每个5ms的子帧中设有两个转换点，第1个转换点固定在GP处，而第2个转换点则取决于小区上、下行时隙的设置。图1中所示的1和2即为转换点。无线子帧的常规时隙(TS0～TS6)上的突发结构如图2所示，突发由两个长度分别为352chip的数据块、一个长度为144chip的中间码(Midamble)和一个长度为16chip的保护间隔(GP)组成。

TD-SCDMA系统中，上行同步技术使得来自不同距离的不同移动终端的上行信号能够同步到达基站，移动终端开机后，首先必须与小区建立下行同步，通过对接收到的DwPTS和/或主公共控制物理信道(PCCPCH)的功率估计来确定上行导频信号的发送时间，然后才能开始建立上行同步；在上行导频信号的接入过程中，为使上行导频信号落入基站指定时隙范围，通常以基站定时为基准来设定移动终端发送上行导频信号的时间提前量。

基站侧上下行导频时隙之间的保护间隔GP决定了小区的覆盖范围，目前，96chip的保护间隔GP决定了小区的无干扰最大覆盖半径为11.25公里，这也是现有技术中TD-SCDMA系统的最大覆盖范围，这显然不能够满足几十公里甚至上百公里的大范围覆盖的要求，由于覆盖范围是衡量网络质量的重要指标，也是体现移动运营商服务质量的重要方面，因而继续扩大TD-SCDMA系统的覆盖范围也是该系统能否进一步商业化的重要要求。

在TD-SCDMA系统中，由于下行导频信号要完成标识小区的功能，需要对整个小区实现覆盖，因而要求采用比较大的功率并持续发射下行导频同步码(SYNC_DL)，在一定的距离范围内该信号会产生回波干扰，即发送信号的回波对接收信号产生干扰，虽然回波干扰主要集中在保护间隔GP区间上，但在保护间隔GP后仍会干扰上行导频时隙。此外，远端基站的下行导频信号将传播到本端基站，将与本小区的下行导频信号的回波一起干扰上行导频信号的接收。

发明内容

本发明即是针对上述现有技术中的缺点而提出的一种扩大TDD系统覆盖范围的方法，该方法能够使得TDD系统的覆盖范围不再受到下行导频时隙和上行导频时隙之间的保护间隔的限制。

为达到上述目的，本发明提供一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法，该方法中，所述时分双工系统中基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送，所述的上行导频信号的发送时间是以移动终端定时为基准的，且紧靠TS0时隙或者TS0时隙后再加一保护时间。

进一步地，所述的基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送是由无线网络控制器设置的。

进一步地，所述时分双工系统中基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送是通过下述方法来实现的：设置基站在奇数子帧进行下行导频信号发送，同时设置移动终端在偶数子帧进行上行导频信号发送。

进一步地，所述时分双工系统中基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送是通过下述方法来实现的：设置基站在偶数子帧进行下行导频信号发送，同时设置移动终端在奇数子帧进行上行导频信号发送。

进一步地，所述的上行导频信号的发送时间是由移动终端根据所述系统所需要覆盖的范围确定的。

进一步地，所述的上行导频信号的发送时间是由基站根据所述系统所需要覆盖的范围确定，并发送到移动终端的。

进一步地，该方法还包括：整个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端不使用TS1时隙发送上行数据。

进一步地，该方法还包括：前半个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端仅在后半个TS1时隙发送上行数据。

更进一步地，所述的TS1时隙的占用状态是由无线网络控制器设置的。

更进一步地，所述的后半个TS1时隙突发结构包括：一个数据块、一个中间码和一个保护间隔，所述的保护间隔设置在该突发结构末端。

再进一步地，所述的数据块长度为352码片，所述的中间码长度为144码片，所述的保护间隔长度为16码片。

本发明还提供一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法，该方法中，所述时分双工系统中基站的下行导频信号被设置为隔子帧方式发送，同时移动终端的上行导频信号被设置为每子帧方式发送，所述的上行导频信号的发送时间是以移动终端定时为基准的，当上行导频信号与下行导频信号的发送在同一子帧，其上行导频信号的发送时间为紧靠下行导频时隙或者下行导频时隙后再加一保护时间；当上行导频信号与下行导频信号的发送在相邻子帧，其上行导频信号的发送时间为紧靠TS0时隙或者TS0时隙后再加一保护时间。

进一步地，所述的基站的下行导频信号被设置为隔子帧方式发送，同时移动终端的上行导频信号被设置为每子帧方式发送是由无线网络控制器设置的。

进一步地，所述的上行导频信号与下行导频信号的发送时间是否在同一子帧是由移动终端物理层获知的。

进一步地，该方法还包括：整个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端不使用TS1时隙发送上行数据。

进一步地，该方法还包括：前半个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端仅在后半个TS1时隙发送上行数据。

更进一步地，所述的TS1时隙的占用状态是由无线网络控制器设置的。

更进一步地，所述的后半个TS1时隙突发结构包括：一个数据块、一个中间码和一个保护间隔，所述的保护间隔设置在该突发结构末端。

再进一步地，所述的数据块长度为352码片，所述的中间码长度为144码片，所述的保护间隔长度为16码片。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)TDD系统通过控制发送上行导频信号的位置和超大覆盖范围时牺牲TS1时隙来扩大系统的覆盖范围，不增加任何额外的成本和复杂度；

(2)在隔帧发送上行导频信号时，以移动终端定时为基准控制上行导频信号的发送位置紧接TS0之后或者间隔一定保护间隔，在满足覆盖半径超过一百公里时，牺牲半个或整个TS1时隙，不仅实现简单且发送时间更加准确；

(3)上下行导频信号进行间隔、交替发送，有效地避免了本小区基站发送的下行导频信号回波和远端基站的下行导频信号对接收的上行导频信号产生干扰。

附图说明

图1为TD-SCDMA系统的无线子帧结构图；

图2为TD-SCDMA系统的的常规时隙突发结构图；

图3为半个TS1时隙的一种突发结构图；

图4为半个TS1时隙的另一种突发结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地介绍，但不作为对本发明的限定。

实施例一：

在TD-SCDMA系统中，无线网络控制器(RNC)对上行导频信道和下行导频信道进行预先设置，使得基站仅在奇数子帧进行下行导频信号发送，移动终端仅在偶数子帧进行上行导频信号发送。移动终端设定上行导频信号的发送时间是在以移动终端定时为基准、且紧接的TS0时隙之后。

系统进行随机接入过程中，在以移动终端定时为基准且紧接的TS0时隙之后就发送上行导频信号，若该上行导频信号在以基站定时为基准的TS1时隙开始之前128chip到达基站，则整个小区覆盖范围由96+96+160-128chip＝224chip决定，小区最大覆盖范围可以达到 $\frac{224}{1.28}\×{10}^{-6}\×3\×{10}^8\×{10}^{-3}=52.5\mathrm{km},$ 从而该TD-SCDMA系统的覆盖半径扩大为26.25km。

实施例二：

在TD-SCDMA系统中，RNC对上行导频信道和下行导频信道进行预先设置，使得基站仅在偶数子帧进行下行导频信号发送，移动终端仅在奇数子帧进行上行导频信号发送；同时RNC将前半个TS1时隙设置为占用状态。移动终端设定上行导频信号的发送时间是在以移动终端定时为基准、且紧接的TS0时隙之后。

系统进行随机接入过程中，在以移动终端定时为基准且紧接的TS0时隙之后就发送上行导频信号，若该上行导频信号在以基站定时为基准的TS1时隙的后半个时隙开始之前128chip到达基站，则整个小区覆盖范围由352+96+96+160-128chip＝576chip决定，小区最大覆盖范围可以达到 $\frac{576}{1.28}\×{10}^{-6}\×3\×{10}^8\×{10}^{-3}=135\mathrm{km},$ 从而该TD-SCDMA系统的覆盖半径扩大为67.5km。

说明一点：RNC将TS1时隙的前半个时隙设置为占用状态是指：牺牲前半个TS1时隙，而仅将后半个TS1时隙分配给上行链路，后半个TS1时隙的突发结构如图3或者图4所示，从中可以看出后半个TS1时隙的突发结构包括一个长度为352chip的数据块、一个长度为144chip的中间码(Midamble)和一个长度为16chip的保护间隔(GP)，与整个TS1时隙的突发结构相比，仅减少了一个长度为352chip的数据块。在后半个TS1时隙中，保护间隔(GP)设置在该突发结构的末端，而数据块和中间码的相对位置可以根据实际需要确定。

实施例三：

在TD-SCDMA系统中，RNC对上行导频信道和下行导频信道进行预先设置，使得基站仅在偶数子帧进行下行导频信号发送，移动终端仅在奇数子帧进行上行导频信号发送；同时RNC将TS1时隙设置为占用状态，移动终端不使用TS1时隙发送上行数据。基站设定上行导频信号的发送时间为以移动终端定时为基准、且紧接TS0时隙之后，然后基站通过广播信道将设定的上行导频信号的发送时间发送给移动终端。

系统进行随机接入过程中，在以移动终端定时为基准、紧接TS0之后就发送上行导频信号，若该上行导频信号在以基站定时为基准的TS2时隙开始之前128chip到达，则小区覆盖范围由864+96+96+160-128chip＝1088chip决定，该小区最大覆盖范围可以达到 $\frac{1088}{1.28}\×{10}^{-6}\×3\×{10}^8\×{10}^{-3}=225\mathrm{km},$ 从而覆盖半径为127.5km。显然继续扩大了该系统的覆盖范围。

从上述实施例可以看出，为了扩大TD-SCDMA的覆盖范围，基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送，且上行导频信号的发送时间是以移动终端定时为基准进行设定的，其中：基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号设置为隔子帧方式发送可以是基站的下行导频信号在奇数子帧发送，同时移动终端的上行导频信号在偶数子帧发送；也可以是基站的下行导频信号在偶数子帧发送，同时移动终端的上行导频信号在奇数子帧发送。

需要说明的是，在上述实施例中上行导频信号的发送时间不仅可以设定为紧接TS0时隙之后，还可以设定为紧接TS0时隙之后一个指定的保护时间间隔后，上行导频信号的发送时间可以是移动终端预先设定，还可以由基站设定、然后发送给移动终端。上行导频信号的发送时间是根据该TD-SCDMA系统所需覆盖的范围而预先确定的。

由于是利用移动终端定时的基准进行上行导频信号发送，因而移动终端在发送上行导频信号时只要按照这个指定的时间发送即可，不必关心与基站的传播时延；同时由于上下行导频信号是进行间隔、交替发送的，有效地避免了本小区基站发送的下行导频信号回波和远端基站的下行导频信号对接收的上行导频信号产生干扰。

实施例四：

在TD-SCDMA系统中，RNC对上行导频信道和下行导频信道进行预先设置，使得基站下行导频信号的发送是在隔子帧进行，而移动终端的上行导频信号的发送在每个子帧均进行。

移动终端在进行随机接入过程中，如果其距离基站较近，则上行导频信号与下行导频信号必然在同一子帧发送成功，该移动终端能够快速完成上行随机接入；如果该移动终端距离基站较远，上行导频信号在与下行导频信号在相邻的子帧才发送成功，则该移动终端也能完成随机接入。

在本实施例中，上行导频信号的发送时间仍然以移动终端定时为基准，当移动终端物理层获知上行导频信号与下行导频信号的发送在同一子帧，其将上行导频信号的发送时间设置为紧靠下行导频时隙或者下行导频时隙后再加一保护时间；当移动终端物理层获知上行导频信号与下行导频信号的发送在相邻子帧，其将上行导频信号的发送时间设置为紧靠TS0时隙或者TS0时隙后再加一保护时间。

为了进一步地扩大TD-SCDMA系统的保护范围，还可以将整个TS1时隙设置为占用状态，移动终端不使用TS1时隙发送上行数据，或者将前半个TS1时隙设置为占用状态，移动终端仅在后半个TS1时隙发送上行数据，后半个TS1时隙的突发结构可参见实施例二。

由此可见，采用上述实施例四所述的方法也能够使移动终端在一个较大的TD-SCDMA系统覆盖范围内实现上行随机接入。

上述四个实施例中，对于基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号分别在哪个子帧发送是通过RNC来设置的，但是也可以通过其他方法来设定；同样地，在上述实施例中，对于TS1时隙的占用状态是由RNC设定的，移动终端是根据RNC的设置信息来确定是否在TS1时隙发送上行数据的，在其他实施例中，对于TS1时隙占用状态的设定以及移动终端是否在TS1时隙上发送上行数据的确定也可以通过其他方法来实现。

还需要说明的是，本发明所提出的方法并不仅限于TD-SCDMA系统，对采用TDD模式的其他系统也适用。

Claims (19)

1.一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法，其特征在于，所述时分双工系统中基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送，所述的上行导频信号的发送时间是以移动终端定时为基准的，且紧靠TS0时隙或者TS0时隙后再加一保护时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送是由无线网络控制器设置的。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时分双工系统中基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送是通过下述方法来实现的：设置基站在奇数子帧进行下行导频信号发送，同时设置移动终端在偶数子帧进行上行导频信号发送。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时分双工系统中基站的下行导频信号和移动终端的上行导频信号被设置为隔子帧方式发送是通过下述方法来实现的：设置基站在偶数子帧进行下行导频信号发送，同时设置移动终端在奇数子帧进行上行导频信号发送。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的上行导频信号的发送时间是由移动终端根据所述系统所需要覆盖的范围确定的。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的上行导频信号的发送时间是由基站根据所述系统所需要覆盖的范围确定，并发送到移动终端的。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：整个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端不使用TS1时隙发送上行数据。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：前半个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端仅在后半个TS1时隙发送上行数据。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述的TS1时隙的占用状态是由无线网络控制器设置的。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的后半个TS1时隙突发结构包括：一个数据块、一个中间码和一个保护间隔，所述的保护间隔设置在该突发结构末端。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的数据块长度为352码片，所述的中间码长度为144码片，所述的保护间隔长度为16码片。

12.一种扩大时分双工系统覆盖范围的方法，其特征在于，所述时分双工系统中基站的下行导频信号被设置为隔子帧方式发送，同时移动终端的上行导频信号被设置为每子帧方式发送，所述的上行导频信号的发送时间是以移动终端定时为基准的，当上行导频信号与下行导频信号的发送在同一子帧，其上行导频信号的发送时间为紧靠下行导频时隙或者下行导频时隙后再加一保护时间；当上行导频信号与下行导频信号的发送在相邻子帧，其上行导频信号的发送时间为紧靠TS0时隙或者TS0时隙后再加一保护时间。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的基站的下行导频信号被设置为隔子帧方式发送，同时移动终端的上行导频信号被设置为每子帧方式发送是由无线网络控制器设置的。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的上行导频信号与下行导频信号的发送时间是否在同一子帧是由移动终端物理层获知的。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法还包括：整个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端不使用TS1时隙发送上行数据。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法还包括：前半个TS1时隙被设置为占用状态，移动终端仅在后半个TS1时隙发送上行数据。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于：所述的TS1时隙的占用状态是由无线网络控制器设置的。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的后半个TS1时隙突发结构包括：一个数据块、一个中间码和一个保护间隔，所述的保护间隔设置在该突发结构末端。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述的数据块长度为352码片，所述的中间码长度为144码片，所述的保护间隔长度为16码片。

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