CN101119154B - 时分双工模式中的通信方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种TDD模式中的通信方法及其装置，所述方法在传送一个子帧时包括步骤：在紧随保护间隔之后传输上行时隙；在上行/下行切换点之前传输上行导频时隙。本发明可以与TD-SCDMA系统共存并且能让通信覆盖范围可变。

Description

时分双工模式中的通信方法及其装置 
技术领域
本发明涉及一种无线通信方法及其装置，特别是涉及一种时分双工(TDD，Time Division Duplex)模式中的通信方法及其装置。 
背景技术
在通信领域中，TDD通信模式是在无线信道中进行无线传输的一种模式，其通过在时域里周期地重复时分多址(TDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)帧结构而实现。在TDD模式下，数据发射和接收是分时进行的，即上下行信道可以时分复用，并且可以工作在没有镜像频率的频段上。 
参阅图1，是现有技术在TR25.814(3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical layer aspects forevolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA)，第三代合作项目；技术规范组无线接入网络；演进的通用陆地无线接入物理层技术)中提出的一种TDD系统的帧结构示意图。所述帧结构为与TD-SCDMA系统共存而采用10ms的无线帧结构，包含2个同样的5ms子帧。在每一个5ms子帧中，包括4个下行时隙0、4、5、6，3个上行时隙1、2、3，1个下行/上行转换点103，1个上行/下行转换点106，1个下行导频时隙102，1个上行导频时隙105以及一个保护间隔(GP，Guard Period)104。每个上/下行时隙之间都有一个时隙间隔101。所述下行/上行切换点103设置在下行链路转变到上行链路之间，即在下行时隙0和上行时隙1之间，具体是位于下行导频时隙102和GP104之间。所述上行/下行切换点106设置在上行时隙3与下行时隙4之间。 
其中，下行导频时隙102紧随下行时隙0后面，用来传输下行同步信息。上行导频时隙105位于保护间隔104和上行时隙1之间，用来传输用户随机接入序列，也即传输用户随机接入请求以实现用户接入通信网络。所述上行导频时隙105传输的信息十分重要，直接影响用户是否能够接入网络享受服务，因此保证这些信息的准确传输是无线通信网络正常工作的前提。下行/上行时隙 用来传输其他数据信息。下行导频时隙102后面的保护间隔104用来为下行传输到上行传输转换提供保护间隔。 
图中，在完成下行时隙0后，经过下行/上行切换点103后转为上行。在完成上行时隙1至3后，经过上行/下行切换点106转为下行。其中的保护间隔104后紧跟着上行导频时隙105，现有技术利用上行导频时隙105与其后面的时隙1来传送用户随机接入请求。 
在TDD无线网络传输中，下行/上行切换时需要的保护间隔与小区覆盖的范围大小有关。越大的小区半径要求下行/上行切换间的保护间隔时间越长。但是，现有技术中所述保护间隔的长度是固定的，因而可以适用的小区半径是受限的。如果在小区半径过大的小区内按照现有技术的帧结构进行通信，则会造成上行和下行的信号干扰，进而影响后续的上行时隙，当在上行时隙中携带重要信息传输时，会造成信息丢失，导致通信失败。 
比如，在时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)中，保护间隔是75μs，理论上最大可支持的小区半径是11.25km.。 
所述最大可支持的小区半径具体计算公式如下： 
R＝c×TGP/2＝3×108×75×10-6/2＝11.25km 
其中，R为小区半径，c为光速，TGP为保护间隔时间。 
而在TR25.913(3rd Generation Partnership Project；Technical SpecificationGroup Radio Access Network；Feasibility Study for Evolved UTRA and UTRAN，第三代合作项目；技术规范组无线接入网络；演进的通用陆地无线接入和通用陆地无线接入网可行性研究)中，要求小区半径可以支持到30km，并且不排除100km的应用场景，明显，上述现有技术图1中的帧结构不能满足这个要求。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种与TD-SCDMA系统共存并且能让通信覆盖范围可变的时分双工模式中的通信方法。 
本发明要解决的技术问题是还提供一种与TD-SCDMA系统共存并且能让通信覆盖范围可变的时分双工模式中的通信装置。 
为解决上述第一技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种时分双工模式中的通信方法，在传送一个子帧时包括步骤：在紧随保护间隔之后传输上行时隙；在上行/下行切换点之前传输上行导频时隙；在传输上行导频时隙之前进一步包括步骤：在紧随保护间隔后传输空置的上行时隙。 
优选地，所述在上行/下行切换点之前传输上行导频时隙的步骤具体是：在第一、二或三上行时隙后传输上行导频时隙。 
优选地，所述空置的上行时隙是指第一上行时隙内靠近保护间隔的正交频分复用符号时间段。 
优选地，所述上行时隙空置部分的长度大于等于系统要求的下行/上行保护间隔与长度为75微秒的保护间隔的差。 
优选地，系统要求的下行/上行保护间隔是小区直径与光速的商，保护间隔是75微秒。 
为解决上述第二技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种时分双工模式中的通信装置，包括子帧生成模块，用于在紧随保护间隔之后生成上行时隙，并且在上行/下行切换点之前生成上行导频时隙；进一步包括上行时隙空置模块，用于在上行导频时隙之前、紧随保护间隔后生成空置的上行时隙。 
优选地，所述子帧生成模块具体是在第一、二或三上行时隙后生成上行导频时隙。 
优选地，所述生成空置的上行时隙具体是指：指将第一上行时隙内靠近保护间隔的正交频分复用符号时间段空置。 
以上第一技术方案可以看出，由于本发明调整上行导频时隙在时分双工子帧中的位置，使其位于上行时隙1之后、上行/下行切换点之前，从而“远离”保护间隔。这样，当本发明应用于要求时分双工子帧中保护间隔更大的小区时，由于上行导频时隙远离”保护间隔，增加的小区半径不会造成难以接收调整位 置后的上行导频时隙的问题，进而实现在与TD-SCDMA系统共存下让时分双工模式的正常通信覆盖范围更大的技术效果。 
以上第二技术方案可以看出，由于本发明采用子帧生成模块调整上行导频时隙在时分双工子帧中的位置，使其位于上行时隙1之后、上行/下行切换点之前，从而“远离”保护间隔。这样，当本发明应用于要求时分双工子帧中保护间隔更大的小区时，由于上行导频时隙远离”保护间隔，增加的小区半径不会造成难以接收调整位置后的上行导频时隙的问题，进而实现在与TD-SCDMA系统共存下让时分双工模式的正常通信覆盖范围更大的技术效果。 
附图说明
图1是现有技术时分双工子帧结构示意图； 
图2是本发明时分双工模式中的通信方法第一实施方式的流程图； 
图3是本发明采用的时分双工子帧结构第一实施方式示意图； 
图4是图3中将上行时隙内的OFDM前面两个OFDM符号空置的示意图； 
图5是本发明采用的时分双工子帧结构第二实施方式示意图； 
图6是本发明采用的时分双工子帧结构第三实施方式示意图； 
图7是本发明时分双工模式中的通信系统的原理框图。 
具体实施方式
在TDD模式下，为实现与TD-SCDMA系统共存并且能让通信覆盖更大范围的小区，调整对实现TDD模式下传输数据有关键作用的上行导频时隙在TDD子帧中的位置，使其“远离”保护间隔。基于以上精神，本发明给出多个实施方式。以下结合实施方式和附图，对本发明进行详细描述。 
参阅图2和图3，分别是本发明TDD模式中的通信方法第一实施方式的流程图和子帧结构示意图，图3中还将现有技术子帧结构(图3中b)与本发明子帧结构(图3中a)比较。所述方法包括如下步骤： 
201、传送一个子帧时，先传输无线子帧中的下行时隙0； 
202、在时隙间隔301过后传输下行导频时隙302； 
203、经过下行/上行切换点308，下行传输转变为上行传输，在紧随保护间隔304后，传输上行时隙1； 
此步骤相对于现有技术中在紧随保护间隔104后传输上行导频时隙105再传输上行时隙1而言，是先不传输上行导频时隙305，而是在紧随保护间隔304后传输上行时隙1。所述保护间隔304用来为下行传输到上行传输转换提供保护间隔。 
204、在传输上行时隙1后传输上行导频时隙305； 
此步骤中，将上行导频时隙305安排在上行时隙1后传输，从而将上行导频时隙305“远离”保护间隔304而在后面传输。所述上行导频时隙304包含重要的用户随机接入信息。为满足上述的下行/上行保护时隙要求，可以将上行时隙1内前置导频帧307(参阅图4)靠近保护间隔304最初的两个正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)符号时间段空置，并且作为扩展的下行/上行保护时隙，形成一个扩展保护间隔，该扩展保护间隔比保护间隔304大。 
205、传输上行时隙2和3； 
206、在上行/下行切换点306之后传输下行时隙4至6； 
循环上述步骤，则可以实现TDD模式下的无线数据通信。 
从图3中虚线可以看出，本发明传输的子帧结构a与现有TD-SCDMA系统的子帧结构b比较，能够保证上下行传输时间相同，从而可以实现与TD-SCDMA系统共存。 
以下举一具体例子以更加详细说明本方法： 
以满足小区半径为30km的无线蜂窝小区为例，本发明可以采用图3中a所示的子帧结构，即将上行导频时隙305放在上行传输时隙1之后。为了满足小区半径30km的要求，则系统要求的下行/上行保护间隔是： 
TGP＝2R/c＝200μs 
参阅图4，为满足上述的下行/上行保护时隙要求，将上行时隙1内前置导 频帧307靠近保护间隔304的两个OFDM符号时间段空置，并且作为扩展的下行/上行保护时隙，形成扩展保护间隔。 
所述前置导频帧307由8个OFDM符号组成，编号为0至7，用于发送：F-CPICH(Forward Common Pilot Channel，前向公共导频信道)、F-pBCH0(Forward Primary Broadcast Channel 0，前向主广播信道0)、F-pBCH1(Forward Primary Broadcast Channel 1，前向主广播信道1)、F-ACQCH(Forward Acquisition Channel，前向获取信道)和F-OSICH(Forward OtherSector Interference Channel，前向其它扇区干扰信道)。 
下面表1揭示了2006年1月6日公布的IEEE802.20协议草案中规定的信道占用OFDM符号的情况。 
Figure G061A3871120060810D000061
表1802.20协议中前置导频帧中信道的分布情况 
表1中“√”表示信道占用了OFDM符号中部分或全部的时频资源，未填写表示未占用。比如，第0个和第1个OFDM符号内含有F-CPICH占用的子载波，第2号至第7号OFDM符号中不含F-CPICH占用的子载波。 
前述将上行时隙1内前置导频帧307靠前的两个OFDM符号时间段空置，就是将第0个和第1个OFDM符号空置。所述第0个和第1个OFDM符号内不含F-CPICH、F-pBCH0以及F-pBCH1占用的子载波。因此上行时隙1内前置导频帧307修改为下表所示： 
Figure G061A3871120060810D000062
Figure G061A3871120060810D000071
表2本发明中前置导频帧中信道的分布情况 
根据TR25.814的参数，若采用短循环前缀(CP，Cyclic Prefix)的时候，一个正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)长度为71.36μs。若考虑空置2个OFDM符号，并且考虑子帧中的保护时隙，则此时可以提供的下行/上行保护时间为： 
71.36μs×2+75μs＝217.72μs＞200μs 
以上子帧结构可以灵活满足30km以下任意小区半径的小区内实现TDD通信的要求。由于本发明的子帧结构与TDS-CDMA系统的子帧结构是上下行传输时间相同的，因此本发明可以与TDS-CDMA系统共存。 
从以上可以看出，本发明调整上行导频时隙在TDD子帧中的位置，使其位于上行时隙1之后、上行/下行切换点之前，从而“远离”保护间隔。这样，当本发明应用于要求TDD子帧中保护间隔更大的小区时，由于上行导频时隙远离”保护间隔，增加的小区半径不会造成难以接收调整位置后的上行导频时隙的问题，进而实现在与TD-SCDMA系统共存下让TDD模式的正常通信覆盖范围更大的技术效果。 
将上行时隙1内的OFDM符号空置，则为实际增加保护间隔提供灵活有效的技术手段。调节OFDM符号空置数量而不限于空置两个OFDM符号，则等于调节保护间隔长短，进而实现按照要求设计的不同小区半径内的TDD通信。计算OFDM符号空置数量/长度T的公式是：至少是小区直径与光速的商减去75微妙得到的值，即： 
T＝2R/c-75μs 
在本发明其他实施方式中，可以在上行时隙1之后、上行/下行切换点之前传输上行导频时隙。比如分别参阅图5和图6，分别在第二、三上行时隙(上行时隙2、3)后传输上行导频时隙505，605，可以取得和上述第一实施方式类 似的技术效果。 
本发明还可以根据TR25.814的参数采用长循环前缀，则一个正交频分复用长度为83.34μs。若考虑空置2个OFDM符号，并且考虑子帧中的保护时隙，则此时可以提供的下行/上行保护时间为： 
83.34μs×2+75μs＝241.68μs＞200μs 
可以满足超过30km半径范围内小区的通信要求。 
参阅图7，本发明还提供一种TDD模式中的通信装置700，所述装置700包括子帧生成模块710、发射模块720和天线730，所述子帧生成模块710包括上行时隙空置模块711。所述子帧生成模块710用于在紧随保护间隔之后生成上行时隙，并且在上行/下行切换点之前生成上行导频时隙。 
参阅图3，5，6，所述子帧生成模块710可以在第一、二或三上行时隙后生成上行导频时隙。 
所述上行时隙空置模块711用于在上行导频时隙之前、紧随保护间隔后生成空置的上行时隙。在一个具体实施方式中，所述上行时隙空置模块711将第一上行时隙内靠前的OFDM符号时间段空置。 
在子帧生成模块710生成上述结构的子帧后传输到发射模块720，经过天线730发射出去，利用所述子帧在网络侧和用户进行TDD模式下的无线通信。 
从以上可以看出，本发明采用子帧生成模块710调整上行导频时隙在TDD子帧中的位置，使其位于上行时隙1之后、上行/下行切换点之前，从而“远离”保护间隔。这样，当本发明应用于要求TDD子帧中保护间隔更大的小区时，由于上行导频时隙远离”保护间隔，增加的小区半径不会造成难以接收调整位置后的上行导频时隙的问题，进而实现在与TD-SCDMA系统共存下让TDD模式的正常通信覆盖范围更大的技术效果。 
采用所述上行时隙空置模块711将上行时隙1内的OFDM符号空置，则为实际增加保护间隔提供灵活有效的技术手段。调节OFDM符号空置数量而不限于空置两个OFDM符号，则等于调节保护间隔长短，进而实现不同小区半径内的TDD通信。 
以上对本发明所提供的一种TDD模式中的通信方法及其装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (8)

1.一种时分双工模式中的通信方法，其特征在于，在传送一个子帧时包括步骤：
在紧随保护间隔之后传输上行时隙；
在上行/下行切换点之前传输上行导频时隙；
在传输上行导频时隙之前进一步包括步骤：在紧随保护间隔后传输空置的上行时隙。
2.根据权利要求1所述的时分双工模式中的通信方法，其特征在于，所述在上行/下行切换点之前传输上行导频时隙的步骤具体是：在第一、二或三上行时隙后传输上行导频时隙。
3.根据权利要求1所述的时分双工模式中的通信方法，其特征在于，所述空置的上行时隙是指第一上行时隙内靠近保护间隔的正交频分复用符号时间段。
4.根据权利要求3所述的时分双工模式中的通信方法，其特征在于，所述上行时隙空置部分的长度大于等于系统要求的下行/上行保护间隔与长度为75微秒的保护间隔的差。
5.根据权利要求4所述的时分双工模式中的通信方法，其特征在于，系统要求的下行/上行保护间隔是小区直径与光速的商，保护间隔是75微秒。
6.一种时分双工模式中的通信装置，其特征在于，包括子帧生成模块，用于在紧随保护间隔之后生成上行时隙，并且在上行/下行切换点之前生成上行导频时隙；进一步包括上行时隙空置模块，用于在上行导频时隙之前、紧随保护间隔后生成空置的上行时隙。
7.根据权利要求6所述的时分双工模式中的通信装置，其特征在于，所述子帧生成模块具体是在第一、二或三上行时隙后生成上行导频时隙。
8.根据权利要求6或7所述的时分双工模式中的通信装置，其特征在于，所述生成空置的上行时隙具体是指：指将第一上行时隙内靠近保护间隔的正交频分复用符号时间段空置。
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