CN101197608A - 时分双工模式中的通信方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供一种时分双工模式中的通信方法及其装置，该方法包括：传输随机接入信道，该随机接入信道远离下行/上行保护时隙，在特定上行时隙的部分频段上传输，且该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行/上行保护时隙。同时提供了应用该方法的通信装置，由于本发明的实施方式采用部分频段作为随机接入信道传输接入序列，该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道，下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展保护间隔，因此达到了可以灵活适应可变小区半径的小区内实现TDD通信的要求技术效果。
Description
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(TS，Time Slot)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DUP103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/下行保护时隙(UDP)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DUP103后转为上行。在完成上行时隙1至3后，经过UDP106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。
并且该帧结构中随机接入信道(RACH)由上行导频时隙承载，RACH长度是不变的，不利于充分利用系统的时频资源，因为覆盖较大的小区内不仅有距离基站较远的用户，同时也存在距离基站较近的用户，距离基站较近的用户使用较短的序列就可以满足接入的需求，这样就造成了RACH信道的浪费，当小区内距离较近的用户所占比例较大时，这种浪费就更加明显，在小区覆盖半径特别大的时候还有可能出现接入序列长度不够，接入失败的情况。
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，甚至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，而且在微小区的情况下，上述保护间隔和接入RACH过长，浪费资源，因此上述现有技术不能灵活满足可变小区半径的小区内实现TDD通信的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种灵活适应可变小区半径的小区内实现TDD通信的要求时分双工模式中的通信方法和装置。
为解决上述问题，本发明的实施例提供一种时分双工模式中的通信方法，包括：传输多个下行时隙和多个上行时隙，传输随机接入信道，该随机接入信道远离下行\上行保护时隙，在特定上行时隙的部分频段上传输，且该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；上行时隙和下行时隙之间传输上行\下行保护时隙；下行时隙和上行时隙之间传输下行\上行保护时隙，该下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行\上行保护时隙。
为解决上述问题，本发明的实施例提供一种时分双工模式中的通信装置，上行时隙生成模块、下行时隙生成模块、上行\下行保护时隙生成模块、下行\上行保护时隙生成模块，所述上行时隙生成模块生成多个上行时隙，且特定上行时隙的部分频段作为随机接入信道，该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；下行时隙生成模块生成多个下行时隙；上行\下行保护时隙生成模块在上行时隙和下行时隙之间生成上行\下行保护时隙；下行\上行保护时隙生成模块在下行时隙和上行时隙之间生成下行\上行保护时隙，该上述下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行/上行保护时隙；所述随机接入信道远离下行/上行保护时隙。
以上第二技术方案可以看出，由于本发明的实施方式采用部分频段作为随机接入信道传输接入序列，该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道，下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展保护间隔，因此达到了可以灵活适应可变小区半径的小区内实现TDD通信的要求技术效果。
附图说明
图1是现有技术时分双工帧结构示意图；
图2是本发明实施例通常情况下采用的时分双工简化帧结构第一实施方式示意图；
图3是本发明实施例适合于宏小区的简化帧结构示意图；
图4是本发明实施例适合于微小区的简化帧结构示意图；
图5是本发明时分双工模式中的通信装置的原理框图。
具体实施方式
参阅图2的帧结构示意图，该帧结构中简化了部分与本实施例相关性较小的部分。本发明的实施例提供的时分双工模式中的通信方法包括如下流程：
传送一个无线帧帧时，先传输无线子帧中的下行时隙0、1、2、3、4；
经过DUP时隙201，下行传输转变为上行传输，传输上行时隙5、6、7、8、9，在上行时隙9中有部分频段传输RACH 208，该RACH 208两端可以增加保护间隔，用于防止干扰。由于RACH 208占用部分频段，因此RACH 208可以向相邻的时隙扩展，因此，其长度是可变的，从而满足与基站不同距离的用户的接入需求，且节约时频资源；
经过UDP时隙202，上行传输转变为下行传输，传输下行时隙10、11、12、13、14、15、16；
经过DUP时隙203，下行传输转变为上行传输，传输上行时隙17、18、19，再经过UDP时隙204，然后再开始下一无线帧的传输。
循环上述步骤，则实现TDD模式下的无线数据通信。
在上述步骤中传输RACH的方法是：在紧随DUP时隙后传输上行时隙，传输上行时隙后传输RACH。将RACH安排在上行时隙后传输，从而将RACH“远离”DUP时隙而在后面传输。所述RACH包含重要的用户随机接入信息。为满足上述的DUP时隙扩展要求，可以将上行时隙内前置导频帧靠近保护间隔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，形成扩展DUP时隙，该扩展保护间隔比保护间隔大，从而满足大范围的小区覆盖。该DUP时隙也可以向下行时隙方向扩展，同样可以达到形成扩展保护范围的目的。
适用于普通小区情况下，小区覆盖半径大约为5km，上述帧结构的参数如表1所示，表1中所述参数为较佳实施方式，本领域内技术人员根据情况需求，可以改变表1中所述参数，以保证系统能够在不同场景下应用。
| 帧元 | 长度(单位：us) |
| 时隙 | 492.1875 |
| DUP时隙201 | 67.1875 |
| DUP时隙203 | 67.1875 |
| UDP时隙202 | 10.9375 |
| UDP时隙204 | 10.9375 |
由上述参数可以看出：该无线帧的长度为10ms，每个帧中有两对转换点，对于一个用户在一个无线帧内只有一次接入机会，相对于现有技术中每个子帧都有一次接入机会，可以节约资源。且在RACH信道出现的位置连续的上行时隙有5个，约为2.5ms，这样对于覆盖半径较大的小区可以通过扩展RACH信道的方式支持其中的用户正常接入。连续上行时隙的数量可以根据不同的场景进行选择小区覆盖半径特别大的情况下，上述连续的上行时隙也可以大于五个。一般情况下，连续的上行时隙时间总和大于一个门限值，该门限值与小区覆盖半径相关，在本实施例中该门限值为2ms，即连续的上行时隙时间总和大于2ms，即可满足接入信道的扩展需求。
目前的某些通信标准要求小区覆盖半径可以扩展到100km甚至更大，覆盖半径较大的小区称为宏小区。参照图3所示，将图2的帧结构进行扩展，即可成为适合宏小区的帧结构。
在宏小区的情况下，随着传播时延的增大，两个DUP时隙201、203会各自占用相邻下行或上行时隙的一个或多个OFDM符号，形成扩展的DUP时隙301、303，从而满足较大的覆盖面积；同时为了支持宏小区的接入，RACH信道会向相邻的上行时隙扩展，形成扩展某些场景会扩展到四个时隙甚至更大。对于一个用户在一个无线帧中只有一次接入机会，这样可以节约资源。
在小区覆盖半径较小，即微小区，切换次数较少，传输效率较低，传输时延较大，相应的帧结构可以根据该特点进行调整。请参见图4，微小区由于覆盖较小，所以DUP时隙401、403、405、407可以设计的较小。帧结构增加了保护时隙，相应的增加了转换次数和上行接入机会，每帧里面重传的机会多了，减小了传输时延，提高了通信效率。减小了保护时隙长度，增加了保护时隙数量，本实施方式中保护时隙所占的时长总和并没有改变，与适用于宏小区的帧结构的保护时隙所占的时长总和相同，但是，对于不同的帧结构也可以灵活设置保护时隙的长度。
采用表2中的参数作为优化参数设计。表2中所述参数为较佳实施方式，本领域内技术人员根据情况需求，可以改变表1中所述参数，以保证系统能够在不同场景下应用。其中DUP时隙的长度与微小区的覆盖半径相关。
表2微小区的帧结构参数
| 帧元 | 长度(单位：us) |
| 时隙 | 492.1875 |
| DUP时隙401 | 28.125 |
| DUP时隙403 | 28.125 |
| DUP时隙405 | 28.125 |
| DUP时隙407 | 28.125 |
| UDP时隙402 | 10.9375 |
| UDP时隙404 | 10.9375 |
| UDP时隙406 | 10.9375 |
| UDP时隙408 | 10.9375 |
参阅图5，本发明的实施例还提供一种时分双工模式中的通信装置500，所述装置500用于完成上述通信方法，该装置包括包上行时隙生成模块501、下行时隙生成模块502、上行\下行保护时隙生成模块503、下行\上行保护时隙生成模块504、上行时隙生成模块501生成多个上行时隙，所述连续的上行时隙时间总和大于门限值，该门限值与小区覆盖半径相关，特定上行时隙的部分频段作为随机接入信道，该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；下行时隙生成模块502生成多个下行时隙；上行\下行保护时隙生成模块503在上行时隙和下行时隙之间生成上行\下行保护时隙；下行\上行保护时隙504生成模块在下行时隙和上行时隙之间生成下行\上行保护时隙，该上述下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行/上行保护时隙；所述随机接入信道远离下行/上行保护时隙。
在普通小区和宏小区情况下，上行\下行保护时隙生成模块503和下行\上行保护时隙生成模块504分别生成两个相应的保护时隙，一个用户在一个无线帧内只有一次接入机会。
宏小区情况下，随机接入信道可以扩展到四个或四个以上时隙。
微小区情况下，上行\下行保护时隙生成模块503和下行\上行保护时隙生成模块504分别生成四个相应的保护时隙，下行\上行保护时隙的长度与小区覆盖半径相关。
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 (12)
1.一种时分双工模式中的通信方法，其特征在于，在传送一个无线帧时包括步骤：
传输多个下行时隙和多个上行时隙，所述连续的上行时隙时间总和大于门限值，该门限值与小区覆盖半径相关；
传输随机接入信道，该随机接入信道远离下行\上行保护时隙，在特定上行时隙的部分频段上传输，且该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；
所述上行时隙和下行时隙之间传输上行\下行保护时隙；
所述下行时隙和上行时隙之间传输下行\上行保护时隙，该下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行\上行保护时隙。
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，所述上行/下行保护时隙有两个，所述下行\上行保护时隙有两个。
3.根据权利要求2所述的时分双工模式中的通信方法，其特征在于，所述门限值是2ms。
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，所述随机接入信道扩展到四个或四个以上时隙。
5.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，每个用户在一个无线帧内只有一次接入机会。
6.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，所述上行/下行保护时隙有四个，所述下行\上行保护时隙有四个。
7.根据权利要求6所述的时分双工模式中的通信方法，其特征在于，所述下行\上行保护时隙长度与小区覆盖半径相关。
8.一种时分双工模式中的通信装置，包括：上行时隙生成模块、下行时隙生成模块、上行\下行保护时隙生成模块、下行\上行保护时隙生成模块，其特征在于：
所述上行时隙生成模块生成多个上行时隙，连续的上行时隙时间总和大于门限值，该门限值与小区覆盖半径相关；
特定上行时隙的部分频段作为随机接入信道，该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；
所述下行时隙生成模块生成多个下行时隙；
所述上行\下行保护时隙生成模块在上行时隙和下行时隙之间生成上行\下行保护时隙；
所述下行\上行保护时隙生成模块在下行时隙和上行时隙之间生成下行\上行保护时隙，该上述下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行/上行保护时隙；
所述随机接入信道远离下行/上行保护时隙。
9.根据权利要求8所述的时分双工模式中的通信装置，其特征在于：生成两个上行/下行保护时隙有，两个下行\上行保护时隙，所述连续的上行时隙时间总和大于2ms。
10.根据权利要求8所述的时分双工模式中的通信装置，其特征在于：生成四个行/下行保护时隙，四个下行\上行保护时隙。
11.根据权利要求9所述的时分双工模式中的通信装置，其特征在于，所述随机接入信道扩展到四个或四个以上时隙。
12.根据权利要求8所述的时分双工模式中的通信装置，其特征在于：每个用户在一个无线帧内只有一次接入机会。
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