CN101212243A - 一种时分双工反馈增强系统中实现上行功控的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时分双工反馈增强系统中实现上行功控的方法及系统，利用双向频谱，包括：基站将双向频谱上无线帧内的上行时隙交替分配给不同终端或不同终端组，每个或每组终端获得的是等间隔的上行时隙；基站选定下行的单向频谱向终端发送功控反馈信号，单向频谱上与双向频谱上的无线帧保持同步；终端在所分配的上行时隙内发送上行信号给基站；基站在特定时延内完成参数估计，利用单向频谱向终端发送功控反馈信号；终端在单向频谱上接收功控反馈信号，对终端进行功控调整，为在同一无线帧内为终端分配的下一上行时隙内上行信号的发送做好准备。本发明实现周期小于帧长的高频度功控反馈信号的下发，反馈时延小，提高了系统吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及TDD反馈增强系统中实现上行功控的方法及系统。
背景技术
现有的TDD系统使用非成对频谱101以时分的方式用于上行和下行双向通信，图1(a)给出的是一种TDD系统的无线帧结构102，这里称以时分方式用于上下行的频谱101为双向频谱。在这个非成对频谱101内，系统的公共广播信号、控制信号、业务信号都是以无线帧为周期交替工作。TDD的系统的基带和通道资源在每个频点上都是按照支持上行和下行的方式设计的。
无线帧的周期一般为10ms，或者5ms，无线帧的周期内进一步细分为上行和下行两类时隙，上行时隙包括同步时隙和业务时隙，而下行时隙还要包括广播时隙。每个时隙在一个帧周期内只能出现一次。在这样一个时间内，TDD系统可以同时使用多个频点或者频段同步地进行上行和下行传输。
双向频谱101上的无线帧102由若干个上行时隙103和若干个下行时隙104组成，图1(a)给出的上行时隙是TS1~TS3，下行时隙是TS0，TS4~TS6，无线帧102内的上行时隙103和下行时隙104的个数是可变的。实际TDD系统中，根据系统设计的考虑，不同系统的无线帧可以采用不同的无线帧长度和不同的时隙数。一般地，TS0~TS6的时间宽度为0.5ms到1ms，无线帧102一般取5ms或者10ms。
一种现有的下发功控反馈信号的方法如图1(b)所示，在终端106通过E-RUCCH(随机接入上行控制信道)发起调度业务请求之后，基站105为其配置资源(包括码道、时隙、功率)，功率调整信息和这些资源配置信息一起通过E-AGCH(绝对授权信道)信道发送给终端106，终端106则在配置的E-PUCH上向基站105发送数据，当终端从E-HICH(混合自动重传请求指示信道)信道接收到ACK后完成一次数据发送。
现有功控反馈信号的下发受TDD系统无线帧结构的限制，功控周期无法小于一个帧周期，使得功控、调度等性能不能适应信道和干扰的快速变化，限制了系统吞吐量和动态性能的进一步提高。
本发明以下所述的“双向频谱”是指被双向使用的频谱，也就是该频谱以时分的方式用于上行传输和下行传输，现有TDD系统使用的非成对频谱都是双向频谱。
本发明以下所述“下行单向频谱”的狭义概念是只用于传送下行信号的频谱，比如，频分双工(FDD：Frequency Division Duplex)系统使用的下行频谱，数字电视广播频谱都是下行单向频谱；“下行单向频谱”广义概念是指在TDD系统无线帧中上行时隙期间可用于下行传输的频谱，该频谱在不需要基站向终端传输反馈信号的时间内可以用于上行传输，比如，两个TDD系统A和B都是使用双向频谱工作，如果这两个系统的无线帧A和无线帧B的上下行时隙在时间上错开，使得无线帧A的上行时隙与无线帧B的下行时隙相对应，则无线帧B使用的频谱就可以作为无线帧A的反馈通道，起到“下行单向频谱”的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种时分双工反馈增强系统中实现上行功控的方法及系统。在引入专用下行频谱的TDD反馈增强系统中，合理地安排双向无线帧的时隙和下行无线帧中的反馈时隙，实现周期小于帧长的高频度功控反馈信号的下发，使得小区内和小区间的功控、调度等适应信道和干扰的快速变化，提高统吞吐量和动态性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种时分双工反馈增强系统中实现上行功控的方法，所述时分双工反馈增强系统利用一双向频谱，包括如下步骤：
分配时隙的步骤，基站将所述双向频谱上无线帧内的上行时隙交替分配给不同的终端或者不同终端组，每一个或每一组终端获得的是等间隔的上行时隙；
选择下行单向频谱的步骤，基站选定一用于下行的单向频谱用于向终端发送功控反馈信号，所述单向频谱上的无线帧与所述双向频谱上的无线帧保持同步；
发送上行信号的步骤，终端在所分配的上行时隙内发送上行信号给所述基站；
发送下行信号的步骤，所述基站在特定时延内完成参数估计，并利用所述单向频谱向所述终端发送功控反馈信号；
调整的步骤，所述终端在所述单向频谱上接收所述功控反馈信号，并依照所述功控反馈信号对所述终端进行功控调整，为在同一无线帧内为所述终端分配的下一上行时隙内上行信号的发送做好准备。
所述参数估计包括信干比估计和/或信道状态估计。
所述特定时延的范围为大于零，小于或者等于0.5个上行时隙。
所述每个或每组终端获得的上行时隙是一个或多个时隙。
所述同步包括：帧起点对齐，或者，保持固定的时延关系。
对所述终端进行的功控调整包括：调整发射功率/或调整调制编码方式。
所述发送上行信号的步骤之后还包括：判断同一无线帧内是否还有为所述终端分配的上行时隙，如果有，执行所述发送下行信号的步骤，如果没有，结束所述无线帧内的上行发送。
所述调整的步骤之后进一步包括：在下一无线帧中重新执行所述发送下行信号的步骤。
本发明还公开了一种实现上行功控的时分双工反馈增强系统，所述时分双工反馈增强系统利用一双向频谱，所述系统包括：
分配时隙的装置，设置于基站中，用于将所述双向频谱的无线帧内的上行时隙交替分配给不同的终端或者不同终端组，为每一个或每一组终端分配等间隔的上行时隙；
选择下行单向频谱的装置，设置于所述基站中，用于选定一用于下行的单向频谱，所述单向频谱上的无线帧与所述双向频谱上的无线帧保持同步；
发送上行信号的装置，设置于终端中，用于所述终端在所分配的上行时隙中发送上行信号给所述基站；
发送下行信号的装置，设置于所述基站中，用于所述基站在收到所述上行信号后，在特定时延内完成参数估计，并利用所述单向频谱向所述终端发送功控反馈信号；
接收和发射切换的装置，设置于所述终端中，用于所述终端在所述单向频谱上接收所述功控反馈信号，并依照所述功控反馈信号对所述终端的发射功率进行调整，为在同一无线帧内为所述终端分配的下一上行时隙内上行信号的发送做好准备。
在引入专用下行频谱的TDD反馈增强系统中，合理地安排双向无线帧的时隙和下行无线帧中的反馈时隙，实现周期小于帧长的高频度功控反馈信号的下发，使得小区内和小区间的功控、调度等适应信道和干扰的快速变化，信道反馈时延小，提高系统吞吐量和动态性能。从而实现快速功控，达到提高系统上行容量、抑制邻小区干扰效果。
附图说明
图1A是现有时分双工系统的无线帧结构示意图；
图1B是现有技术中指令下发方法示意图；
图2A是时分双工反馈增强系统中双向频谱与下行单向频谱的组合图；
图2B是单向频谱的示意图；
图3是时分双工反馈增强系统中两类频谱中的帧结构示意图；
图4是本发明的实现高频度功控的时隙安排示意图；
图5是本发明功控流程示意图；
图6是本发明的系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例以及附图，对本发明的实现过程进行详细的描述。
本发明涉及的TDD反馈增强系统，至少包括一个基站和至少一个终端。该TDD反馈增强系统除了在TDD系统基本工作频谱(即双向使用的非成对频谱)上发送上行信号之外，还以时分的方式从另外的频谱上接收基站发来的反馈信号。即，在使用双向频谱的基础上，再借助部分用于下行发射的频谱(此处称其为下行单向频谱)。该基站使用双向频谱按照时分方式实现数据收发以及在单向频谱实现反馈信号的发射。该终端相应的，也使用同样的一段双向频谱按照时分方式实现数据收发以及在该单向频谱上接收基站下发的反馈信号。该终端在该单向频谱上接收的信号至少包括下述信号中的一种：对上行信号的功率控制(TPC：Transmission Power Control)信号、动态调度信息(DynamicScheduling)、自动重发信息(ARQ：Automatic Repeat reQuest)、信道质量信息(CQI：Channel Quality Information)和自适应调制编码信息(AdaptiveModulation and Coding)、用于终端接入的同步信号、小区广播信号。
上述的频谱结构请详见图2(a)。该双向频谱101中，上下行时隙交替出现，个数可变。而该新增的下行单向频谱201可以是许可给TDD系统的频谱范围，也可以是FDD的下行频谱或者电视广播频谱。图2(b)所示为中国划分的3G频段202。其中TDD频谱203、204、206、207属于双向频谱101。单向频谱201可例如选择为紧邻频分双工频谱的下行频谱(FDD-DL)205的TDD频谱206中的一部分或者全部频谱201a，或者207中临近卫星频段的一部分频谱201b。该频谱201a既用于广播业务的发射，也用于为TDD频谱203、204、207的上行发射提供反馈通道。
该双向频谱以及单向频谱上的无线帧结构，请参阅图3。双向频谱101上的无线帧301由若干个上行时隙302和若干个下行时隙组成。如图3所示(图中只给出一个无线帧中的部分上行时隙)，时隙TS(n)～TS(n+3)为一个无线帧中的上行时隙。而专门用于下行发射的单向频谱201上的无线帧303可以是采用等宽度的时隙，也可以采用不同宽度的时隙，比如，使用两种时隙，其中一种如时隙304，其用于下发控制信号，如功控反馈信号。而无线帧301中的一个上行时隙302对应一个或者多个时隙304，如对应四个时隙SS1～SS4。另外一种时隙在时间上和无线帧301中的下行时隙对应，用于下发业务数据，如小区信息广播或者多媒体数据。一般地，时隙304的时间宽度为0.125ms到0.5ms，无线帧301中的一个上行时隙的时间宽度为0.5ms到1ms。
基站同步地在双向频谱101和单向频谱201上发射无线帧301、303。同步关系可以是严格的帧起点对齐，也可以是保持固定的时延关系。
基于上述的无线帧结构，请参阅图4为本发明的实现上行功控的反馈信息的时隙安排。基站将一帧内的N个等间隔的上行时隙分配给同一个或者同一组终端，间隔时隙可以是1个时隙，也可以是多个时隙，不同用户组交替占用时隙。例如，图中所示为双向频谱中的时隙TS(n)以及时隙TS(n+2)分配给第1组用户终端，时隙TS(n+1)以及时隙TS(n+3)分配给第2组用户终端。其中，双向频谱101和单向频谱201保持严格的起点同步，双向频谱101中的TS(n)～TS(n+3)分别与单向频谱201中的紧密连接循环起始的SS1～SS4对应。
在发送功控反馈信号的过程中，请参阅图4所示，在双向频谱的上行时隙TS(n)中，第1组用户终端向基站发送上行信号，该上行信号中至少包括如下信号之一种：上行同步信号、上行控制信号、上行业务数据。基站接收到该上行信号，在特定时延Td内完成对上行信号的参数估计。所述参数估计包括信干比估计和/或信道状态估计。该延迟时间的取值范围是：大于0并且小于N个上行时隙宽度，Td最佳数值为小于或等于0.5个上行时隙宽度。N取自然数，其取值范围小于一个TDD无线帧的可用上行时隙个数。如图所示，例如基站延迟小于0.5个上行时隙宽度完成参数估计，在时隙TS(n+1)对应的时间区间中，如在时隙SS2和/或SS3内，使用单向频谱向第1组用户终端发送功控反馈信号401，用户接收到该功控反馈信号401后，根据该功控反馈信号401调整其发射功率，并为在下一个分配给第1组用户终端的上行时隙(时隙TS(n+2))到来之前做好上行发射准备。上述发送功控反馈信号401的步骤，也可用于发送信道状态或者信道质量指示信息，以及自适应编码AMC(adaptive modulation and coding)信息。
同样，在双向频谱上的无线帧的时隙TS(n+1)内，第2组用户终端向基站发送上行信号，该上行信号中至少包括如下信号之一种：上行同步信号、上行控制信号、上行业务数据。基站接收到该上传信号，在特定时延Td内完成上行信号的参数估计。该延迟时间的取值范围是：大于0并且小于N个上行时隙宽度，Td最佳数值为大于零并小于或等于0.5个上行时隙宽度。N取自然数，其取值范围小于一个TDD无线帧的可用上行时隙个数。如图所示，例如基站延迟小于0.5个上行时隙宽度完成参数估计，在时隙TS(n+2)对应的时间区间中，如在时隙SS2和/或SS3内，使用单向频谱向第2组用户终端发送功控反馈信号402，用户接收到该功控反馈信号402后，根据该功控反馈信号402调整其发射功率，并为在下一个分配给第2组用户终端的上行时隙(时隙TS(n+3))到来之前做好上行发射准备。上述发送功控反馈信号402的步骤，也可用于发送信道状态或者信道质量指示信息，以及自适应编码AMC(adaptive modulation and coding)信息。
具体的上行功控的方法流程图，请参阅图5。
步骤501，基站在TDD反馈增强系统的双向频谱上从分配给特定终端的一组上行时隙的第一个上行时隙内接收终端发射的信号。
步骤5011，基站判断同一无线帧内是否还有为所述终端分配的上行时隙，如果有，继续步骤502，如果没有，结束该无线帧内该终端的上行发送。
步骤502，在所述上行时隙(TS：Time Slot)之后，基站在时间Td内完成参数估计，做好下发反馈信息的各种准备，包括完成编码和成帧。
步骤503，参数估计完成后，基站在单向频谱上向终端下发功控反馈信号，该功控反馈信号可以是发射功率控制信号，也可以是AMC控制信号。功控反馈信号的下发在上述上行时隙之后的一个时间区间TF内完成，为了保证低反馈时延，这个时间区间TF要小于TDD无线帧上行时隙宽度；
步骤504，终端在所述TF之后的TP内完成功控反馈信号的处理和发射功率或者调制编码方式的调整，在为其指定的同一无线帧中的下一上行时隙到达之前，完成下次上行发射所需的各种准备。
在终端完成发射准备后，在下一个分配给该终端的属于同一个无线帧的上行时隙到来时，进入步骤501。
本发明的另外一个实施例为一种与上述方法对应的实现上行功控的时分双工反馈增强系统。该系统中，在基站侧包括分配时隙的装置601、选择下行单向频谱的装置602、发送下行信号的装置603，而在终端侧包括发送上行信号的装置604、接收和发射切换的装置605。具体结构图请参阅图6。
分配时隙的装置601将所述工作在双向频谱的无线帧内的上行时隙交替分配给不同的终端或者不同组终端，每个或每组终端获得的是等间隔的上行时隙。该具体分配方法，请参见图3。图中所示为双向频谱中的上行时隙TS(n)以及时隙TS(n+2)分配给第1组用户，时隙TS(n+1)以及时隙TS(n+3)分配给第2组用户。由选择下行单向频谱的装置602选择一专门用于下行发射的单向频谱资源。所选择的单向频谱资源，与上述方法实施例中所选择的范围相同。即，基站使用双向频谱按照时分方式实现数据收发以及在单向频谱实现下行功率控制数据发射。该终端相应的，也使用同样的一段双向频谱按照时分方式实现数据收发以及在该单向频谱实现下行功率控制数据接收。该终端在该单向频谱接收的数据包括：下行功率控制信息和/或自适应调制编码AMC信息。终端接收AMC信息是为了实现多种功率控制方式的需要。如，在直接调整发射功率与自适应编码相结合的通信模式下，终端除了要接收TPC信息，还要接收AMC信息，因此，在实际系统中，为了实现有效的功率控制和保证系统的吞吐量，需要在单向频谱中既传送TPC信息，也要传送AMC信息，并且，AMC信息的传送步骤与传送TPC相同。
基站同步地在双向频谱101和单向频谱201上发射无线帧301、303。同步关系可以是严格的帧起点对齐，也可以是保持固定的时延关系。
由发送上行信号的装置604，在所述终端在所分配的上行时隙中发送上行信号给所述基站。
基站收到该上行信号后，通过该发送下行信号的装置603，延时以完成参数估计，并利用所述单向频谱向所述终端发送功控反馈信号；所述参数估计为只进行信干比估计，或者进行信干比估计和到达时间综合估计。即所述参数估计方法是信干比估计、信道状态估计中的一种或全部。
所述终端通过该接收和发射切换的装置605，以时分的方式在所述单向频谱上接收所述功控反馈信号(或者AMC指令)，并依照所述功控反馈信号对所述终端的发射功率进行调整，为在同一无线帧内的为所述终端所分配的下一上行时隙内上行信号的发射做好准备，或者完成AMC处理。随后，利用发送上行信号的装置604，在为其分配的属于同一个无线帧的下一个上行时隙，向所述基站发射上行信号。
本发明的特点是：在引入专用下行频谱的TDD反馈增强系统中，合理地安排双向无线帧的时隙和下行无线帧中的反馈时隙，实现周期小于帧长的高频度功控反馈信号和自适应调制编码参数(AMC)的下发，减小了信道反馈时延，提高了系统吞吐量。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种时分双工反馈增强系统中实现上行功控的方法，所述时分双工反馈增强系统利用一双向频谱，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
分配时隙的步骤，基站将所述双向频谱上无线帧内的上行时隙交替分配给不同的终端或者不同终端组，每一个或每一组终端获得的是等间隔的上行时隙；
选择下行单向频谱的步骤，基站选定一用于下行的单向频谱用于向终端发送功控反馈信号，所述单向频谱上的无线帧与所述双向频谱上的无线帧保持同步；
发送上行信号的步骤，终端在所分配的上行时隙内发送上行信号给所述基站；
发送下行信号的步骤，所述基站在特定时延内完成参数估计，并利用所述单向频谱向所述终端发送功控反馈信号；
调整的步骤，所述终端在所述单向频谱上接收所述功控反馈信号，并依照所述功控反馈信号对所述终端进行功控调整，为在同一无线帧内为所述终端分配的下一上行时隙内上行信号的发送做好准备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数估计包括信干比估计和/或信道状态估计。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定时延的范围为大于零，小于或者等于0.5个上行时隙。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个或每组终端获得的上行时隙是一个或多个时隙。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步包括：帧起点对齐，或者，保持固定的时延关系。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述终端进行的功控调整包括：调整发射功率/或调整调制编码方式。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其特征在于，所述发送上行信号的步骤之后还包括：判断同一无线帧内是否还有为所述终端分配的上行时隙，如果有，执行所述发送下行信号的步骤，如果没有，结束所述无线帧内的上行发送。
8.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其特征在于，所述调整的步骤之后进一步包括：在下一无线帧中重新执行所述发送下行信号的步骤。
9.一种实现上行功控的时分双工反馈增强系统，所述时分双工反馈增强系统利用一双向频谱，其特征在于，所述系统包括：
分配时隙的装置，设置于基站中，用于将所述双向频谱的无线帧内的上行时隙交替分配给不同的终端或者不同终端组，为每一个或每一组终端分配等间隔的上行时隙；
选择下行单向频谱的装置，设置于所述基站中，用于选定一用于下行的单向频谱，所述单向频谱上的无线帧与所述双向频谱上的无线帧保持同步；
发送上行信号的装置，设置于终端中，用于所述终端在所分配的上行时隙中发送上行信号给所述基站；
发送下行信号的装置，设置于所述基站中，用于所述基站在收到所述上行信号后，在特定时延内完成参数估计，并利用所述单向频谱向所述终端发送功控反馈信号；
接收和发射切换的装置，设置于所述终端中，用于所述终端在所述单向频谱上接收所述功控反馈信号，并依照所述功控反馈信号对所述终端的发射功率进行调整，为在同一无线帧内为所述终端分配的下一上行时隙内上行信号的发送做好准备。
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