CN101212249A - 一种提高tdd系统上行反馈能力的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高时分双工系统上行反馈能力的方法，包括以下步骤：步骤1，终端在时分双工系统的双向频谱上的无线帧的上行时隙内在所述双向频谱上向基站发送信号；步骤2，所述终端在与时分双工系统的上行时隙对应的下行单向频谱上无线帧的时隙内，在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息。本发明可以使时分双工系统的反馈时延小于其无线帧周期，从而缩短时分双工系统上行链路的功控控制、信道信息反馈、动态调度的时延，显著提高时分双工系统上行吞吐量及其对高速移动终端的支持能力。本发明使时分双工系统在保持其固有优势的情况下，兼有FDD系统闭环控制时延小、支持高速移动的优势。

Description

一种提高TDD系统上行反馈能力的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及虚一种提高TDD(时分双工)系统上行反馈能力的方法和系统。

背景技术

现有的TDD系统使用非成对双向频谱101以时分的方式用于上行和下行双向通信，其工作方式如图1所示。图中的f1～f2是TDD系统双向使用的频谱宽度(这里称其为双向频谱)，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。无线帧的周期T0一般为10ms，或者5ms，无线帧的周期T0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10ms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。

3G技术规范机构3GPP(3rd Generation Partnership Project：第三代合作伙伴项目)给出的技术报告25.913“演进的通用无线接入(UTRA-UniversalTelecommunicationRadioAccess)和演进的通用无线接入网的需求：Requirements for Evolved UTRA(E-UTRA)and Evolved UTRAN(E-UTRAN)(Release 7)”的第8.2节对频谱使用的灵活性确定了如下原则：系统应该支持在一组资源集合上提供相同或不同的内容发送，这组资源集合包括：处于相同和不同频段上的RBR(Radio Band Resources)、功率、自适应调度等，还包括上行、下行链路的相邻和非相邻信道的安排。系统对综合使用一组资源集合的支持程度取决于终端和网络复杂度和成本，RBR是指一个运营商可获得的所有频谱。

文献J Huschkel.et al，“Downlink Capacity of UMTS Coexisting withDVB-T MFNs and Regional SFNs”，Ericsson Research，Ericsson EurolabDeutschland GmbH，Neumeyerstrasse 50；90411Nürnberg；GermanyE从频率复用的角度对DVB与蜂窝移动信的融合进行了研究。该研究提出了蜂窝移动通讯复用数字广播频谱的方法。基本思路是在同频数字广播小区连成的等边三角形中心位置是受该频点干扰最小的区域，在这个位置附近复用该广播频点用于蜂窝移动通信系统的下行广播可以得到较高的频谱效率。从频谱结构的角度看，这是一种在移动通信频谱之外，再增加一个独立的下行专用频谱，这个频谱是从现有广播频谱中通过空间复用得到。

提案号为R1-0622683的GPP技术提案，提案名称“使用公共发射波形的专用MBMS载波(Dedicated MBMS Carrier Using Common TransmittedWaveforms)”给出的一种MBMS方法是：在WCDMA系统中，指定专用的MBMS载波来提供多个MBMS物理信道，比如，提供辅公共控制物理信道(S-CCPCH：Secondary Common Control Physical Channels)，和传统的WCDMA物理信道的差别是：MBMS专用载波上使用的是公共扰码，而不是针对具体小区的专用扰码(cell-specific scrambling codes)。不同的基站使用相同的信道化码，并且不同的基站在码片级实现同步。这种方法可以通过分集增益提高WCDMA系统的MBMS频谱效率。

目前已经有厂商推出双模双待终端，比如TD-SCDMA/GSM双模双待手机，这种手机不管是在待机模式下还是通话状态下，都可以实现两个网络之间的无缝切换和漫游。这种双模手机的出现为灵活使用TDD和FDD频谱开辟了空间。从频谱使用的角度看，这是一种把TDD的非成对频谱和FDD的成对频谱综合使用的的一个系统实例。一种符合SCDMA标准的SCDMA/GSM双模射频收发芯片工作于SCDMA 1.8GHz和GSM 900MHz标准频段，具备SCDMA/GSM双模收发功能。它片上高度集成了低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、接收器自动增益控制(AGC)、发射器可变增益放大器(VGA)、压控振荡器(VCO)、锁相环(PLL)以及低通滤波器(LPF)和数字控制模块等。这种跨频段前端的出现为设计综合使用成对和非成对频谱的系统创造了条件。

现有的TDD系统中，无线帧的周期T0限制了系统闭环工作的反馈频率，比如功控指令的下发和调度周期都要受无线帧的周期T0限制，使得TDD系统在对高速移动终端的支持能力和系统时延方面不如FDD系统。现有的蜂窝移动通信系统频谱之外再引入一个专用下行广播频谱的频谱结构的缺点是：新引入的专用下行频谱和蜂窝移动通信的频谱以相对独立的方式工作，没有发挥专用下行频谱可以作为反馈通道的潜力。

发明内容

为了解决上述的技术问题，提供了一种提高TDD系统上行反馈能力的方法和系统，其目的在于，提高TDD系统上行反馈能力。

本发明提供了一种提高时分双工系统上行反馈能力的方法，包括以下步骤：

步骤1，终端在时分双工系统的双向频谱上的无线帧的上行时隙内在所述双向频谱上向基站发送信号；

步骤2，所述终端在与时分双工系统的上行时隙对应的下行单向频谱上无线帧的时隙内，在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息。

所述步骤1中，所述终端在时分双工系统的双向频谱上无线帧的上行时隙的奇数时隙或者偶数时隙内向所述基站发送信号；

所述步骤2中，所述终端在与时分双工系统的上行时隙对应的下行单向频谱上无线帧的上行时隙的偶数时隙或者奇数时隙内，在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤31，所述基站根据所述终端发送的信号进行信道估计；

步骤32，所述基站在所述下行单向频谱上向所述终端发送反馈信息；

步骤33，所述终端依据接收到的反馈信息确定下次发送信号的参数和方式。

重复所述步骤1和所述步骤2，直到时分双工系统在同一个无线帧内分配给所述终端使用的上行时隙被使用完。

所述反馈信息至少包括发射功率控制信息、动态调度信息、自动重发信息、信道状态信息和自适应调制编码信息之一。

本发明还提供了一种提高时分双工系统上行反馈能力的系统，包括基站、终端以及基站和终端通信使用的双向频谱和下行单向频谱，

所述基站，还用于在所述下行单向频谱上向所述终端发送反馈信息；

所述终端，还用于在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息；

所述终端在所述双向频谱上收发信号和在所述下行单向频谱上接收信号以时分的方式进行。

所述终端在所述下行单向频谱上使用的无线帧包括和时分双工系统无线帧上行时隙对应的时隙以及和时分双工系统无线帧下行时隙对应的时隙。

所述终端在所述下行单向频谱上使用的无线帧和时分双工系统无线帧起点对齐或者保持固定的时间延迟。

所述基站，还至少用于在所述下行单向频谱上向所述终端发送用于小区搜索的同步信号、在所述下行单向频谱上向所述终端发送用于初始接入的小区广播信号和在所述双向频谱上向所述终端发送引导终端接入所述下行单向频谱的指示信息之一。

所述指示信息包括所述下行单向频谱的中心频率位置。

本发明可以使时分双工系统的反馈时延小于其无线帧周期，从而缩短时分双工系统上行链路的功控控制、信道信息反馈、动态调度的时延，显著提高时分双工系统上行吞吐量及其对高速移动终端的支持能力。本发明使时分双工系统在保持其固有优势的情况下，兼有FDD系统闭环控制时延小、支持高速移动的优势。

附图说明

图1是现有TDD系统的频谱示意图；

图2是TDD系统中双向频谱与下行单向频谱的组合示意图；

图3是TDD系统中使用两类频谱的示意图；

图4是TDD系统中增加下行单向频谱的频谱划分方式示意图；

图5是TDD系统中利用下行单向频谱实现反馈的示意图。

具体实施方式

本发明使用于由至少一个基站和至少一个终端构成的TDD系统。所述基站的特征在于，除了按照时分双工方式使用一段频谱实现收发之外，还可在另外一段频谱上实现下行发送反馈信息；所述终端的特征在于，除了按照时分方式使用一段频谱实现收发之外，还可在另外一段频谱上接收反馈信息，终端在一段频谱上的收发以及在另一端频谱上的接收是以时分的方式进行的。

进一步地，所述基站，还用于在所述下行单向频谱上向所述终端发送用于小区搜索的同步信号；

进一步地，所述基站，还用于在所述下行单向频谱上向所述终端发送用于初始接入的小区广播信号；

进一步地，所述基站，还用于在所述双向频谱上向所述终端发送引导终端接入下行单向频谱的指示信息，这些指示信息包括：下行单向频谱的中心频率位置。

本发明中，所述“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；

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。

TDD基本系统是指现有的仅仅在非成对频谱中使用一个或者一组频点以时分双工方式工作的系统。对于TDD基本系统，在任何一个有效传输时隙内，系统使用的所有的频谱都用于同一个方向的传输(都用于上行或者都用于下行)，或者处于空闲状态。

TDD反馈增强(TDD-FE：Time Division Duplex with FeedbackEnhancement)系统指在TDD基本系统的基础上引入反馈频谱，该反馈频谱在TDD系统的上行时隙(或一组上行时隙)持续期间为基站到终端的反馈提供下行通道，这是TDD-FE与TDD基本系统最主要的差别，也是TDD-FE与TDD基本系统叠加下行广播系统，如TDD系统叠加MediaFLO系统的根本区别，在TDD基本系统叠加下行广播系统中，下行的广播频谱没有用于向TDD的上行传输提供反馈通道。

本发明的方法是把新引入的专用下行频谱用于TDD蜂窝移动通信系统的反馈通道。比如，基站通过一部分专门用于下行发送信号的频谱来实现控制信令的下发，从而使得TDD系统的反馈周期不再受系统无线帧周期的限制，并且，基站在这一部分专门用于下行发送信号的频谱上也发送信道状态信息(CSI：Channel State Information)、广播信息或者业务数据。

本发明给出的提高TDD系统上行反馈能力的频谱如图2(a)所示，在使用非成对双向频谱101之外，新增加了专门用于下行发送信号的频谱201，下行发送信号的频谱201可以是许可给TDD系统的频谱，也可以是FDD系统的下行频谱，或者其它用途的频谱，比如，一个TDD系统使用位于地面电视广播频谱，包括VHF：174MHz～230MHz，UHF：470MHz～798MHz中的一部分作为专用下行频谱201。

图2(b)给出了国际电联划分的3G核心频段202，其中TDD频谱203、204作为双向频谱101的组成部分，取出频分双工频谱的下行频谱(FDD-DL)中的一部分频谱205作为专门用于下行发送信号的频谱201。频谱205为TDD频谱203、204的上行发送信号提供反馈通道。

TDD系统同时使用双向频谱101和专门用于下行发送信号的频谱201。双向频谱101用于提供双向通信的业务数据和一些反馈信息；而专门用于下行发送信号的频谱201除了实现其它功能之外，还用于为终端的上行传输提供一个反馈通道。

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303组成，图3是TDD系统中使用两类频谱的示意图，上行时隙是TS1～TS4，下行时隙是TS5～TS8，无线帧内的上行时隙301和下行时隙302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，TS5～TS8的时间宽度为0.5毫秒到1ms，无线帧301一般取5毫或者10ms，一个无线帧包含5～20个时隙。

专门用于下行发送信号的频谱201中的无线帧包括两类时隙，一类是和上行时隙302对应的A类时隙304，一类是和上行时隙302对应的B类时隙305。A类时隙304包含时隙SA1～SA8，B类时隙305包含时隙SB1～SB8。A类时隙和B类时隙可以采用相同的时隙宽度，也可一采用不同的时隙宽度。TDD系统在使用B类时隙广播小区信息或者用于下行业务下载时，为了达到较好的效果，B类时隙需要采用比A类时隙更长的宽度。一般地，SA1～SA8的时间宽度为0.125毫秒到0.5ms，SB1～SB8的时间宽度为0.5毫秒到1ms。

一般地，移动通信系统所配置的广播子系统配置了专门用于下行发送信号的频谱201，而专门用于下行发送信号的频谱201为向终端发送反馈信息提供了传输媒介。

基站同步地发送无线帧301和在频谱201上由A类时隙304、B类时隙305构成的无线帧，同步关系可以是严格的帧起点对齐，如TS1的起始时间和SA1的起始时间对齐，也可以是保持固定的时延关系，比如，如TS1的起始时间超前SA1的起始时间一个固定时间，这个时间一般小于或者等于一个时隙SA1的宽度。

如果在一个TDD无线帧里有3个或者三个以上的上行时隙，就可以在专用下行频谱和TDD系统上行频谱之间以时分的方式实现上行发送信号和下行接收信号，这种发送和接收的间隔以时隙为单位进行。

本发明提供的一种提高时分双工系统上行反馈能力的方法包括如下步骤：

只利用一个发送信号通道和接收信号通道，就可以实现在专用下行频谱和TDD系统上行频谱之间以时分的方式实现上行发送信号和下行接收信号，其基本方法是：终端在TDD系统无线帧上行时隙中的奇数时隙(或者偶数时隙)内在TDD频谱内发送信号，终端在TDD系统无线帧上行时隙中的偶数时隙(或者奇数时隙)内在引入的专用下行频谱上接收反馈信息。

具体实现步骤如下：

第1步，终端在TDD系统无线帧上行时隙中的奇数时隙(或者偶数时隙)内，在TDD频谱101上发送信号，终端在频谱101上发送信号时可以是以单载波的形式发送，也可以是以多载波的形式(如OFDM信号，或者一组独立的载波)发送，调制方式可以扩频调制，也可以是幅度调制、相位调制等。；

第2步，终端在TDD系统无线帧上行时隙中的偶数时隙(或者奇数时隙)内，在引入的专用下行频谱201上接收反馈信息，接收的反馈信息可以是单载波的形式发送的，也可以是以多载波的形式发送的，接收信号的带宽可以是任意带宽的信号。这个接收到的信号波形或者波形串被置于频谱201上发送的下行信号内，其位置处于和TDD系统无线帧上行时隙中的偶数时隙(或者奇数时隙)的中间位置对应的时间片上，这个信号波形或者波形可以是以一个独立的、持续时间小于和TDD系统无线帧上行时隙的时间片内发送，也可以是在和TDD系统无线帧上行时隙相同的时隙内发送，但是，其位置与TDD系统无线帧上行时隙的中间位置对应。为了实现快速成帧，这个专用下行频谱201上传输的反馈信息可以是非编码的，或者是以小TTI方式编码的；

以上二个步骤可以循环多次，直到时分双工系统在同一个无线帧内分配给所述终端使用的上行时隙被使用完。

为了更加详细地说明以上两个步骤，上述两个步骤可以用以下步骤描述：

第1步，终端进行向基站发送信号，终端在无线帧301的上行时隙向基站发送信号，这个信号可以是在初始接入时隙发送的信号，也可以是业务时隙里发送的信号；

第2步，基站进行信道估计，TDD系统接收机从读取到的上行信号进行参数估计，包括：信干比估计、多普勒频移估计等；

第3步，基站在A类时隙304内向终端下发反馈信息，包括：功控指令、调度信息、信道状态信息等；

第4步，终端从A类时隙304内的对应时隙接收发给自己的反馈信息，包括：功控指令、调度信息、信道状态信息等；

第5步，终端根据基站下发的反馈信息确定下次发送信号的时隙和参数，包括：功率调整、编码方式调整。

下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。

图4是TDD系统中增加下行单向频谱的频谱划分方式示意图，按照图4给出的频谱划分方式401，TDD系统的频谱除了包括国际电联划分的203，204之外，还包括中国政府划分出的频谱403、405，频谱划分方式401的特点是：中国政府划分的TDD频谱403紧邻中国政府划分的FDD下行频谱402，本发明所述TDD系统需要的专用下行频谱201可以利用频谱403仅靠402的部分频谱404来实现。根据频谱划分方式401给出的TDD频谱宽度，频谱404的宽度范围在0～40MHz范围内。专用上行频谱201为TDD频谱203，204、403、405提供下行反馈通道。

由专门用于下行发送信号的频谱201中的无线帧在频域可以是对称配置，如图5，即传送反馈信息使用的频率处于频谱201的中心位置，在其两侧对称地分布着用于其它目的的频谱501和502。由专门用于下行发送信号的频谱201中的无线帧在频域也可以是非对称配置。进一步地，专门用于下行发送信号的频谱201的宽度可以是1.25MHz，2.5MHz，5MHz，10MHz，20MHz中的某个值，但是，传送反馈信息使用的频率宽度取恒定值，如取1.25MHz。

传送反馈信息可以使用频谱201中的单独的载波频率，也可以是频谱201中的OFDM部分子载波。

基站和终端的工作步骤如下：

第1步，终端在TDD系统无线帧上行时隙中的奇数时隙，如图5中的TS1内在TDD频谱101上发送信号；

第2步，基站在完成对图5中的TS1中的终端发送信号之后，在TDD系统无线帧上行偶数时隙TS2对应的无线帧304中的时隙1内对接收信号完成处理，然后，在无线帧304中的时隙2内向终端发送反馈信息，而终端则在无线帧304中的时隙3内完成对反馈信息的处理和发送准备；

第3步，终端在TDD系统无线帧上行时隙中的奇数时隙，如图5中的TS3内在TDD频谱101上发送信号；

在如图5假设的在一个TDD无线帧内只有4个上行时隙的情况下，本帧内的上行发送信号在第三步之后结束，如果在一个TDD无线帧内只有更多个上行时隙，就继续循环以上三个步骤，直到在一个TDD系统无线帧内不存在可以进行下一个循环所需要的上行时隙。

对于图5给出的一个TDD无线帧内的两个偶数上行时隙，按照和奇数时隙同样的步骤对另外一个或者一组终端进行上行传输的反馈。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1.一种提高时分双工系统上行反馈能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，终端在时分双工系统的双向频谱上的无线帧的上行时隙内在所述双向频谱上向基站发送信号；

步骤2，所述终端在与时分双工系统的上行时隙对应的下行单向频谱上无线帧的时隙内，在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息。

2.如权利要求1所述的提高时分双工系统上行反馈能力的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述终端在时分双工系统的双向频谱上无线帧的上行时隙的奇数时隙或者偶数时隙内向所述基站发送信号；

所述步骤2中，所述终端在与时分双工系统的上行时隙对应的下行单向频谱上无线帧的上行时隙的偶数时隙或者奇数时隙内，在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息。

3.如权利要求1所述的提高时分双工系统上行反馈能力的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤31，所述基站根据所述终端发送的信号进行信道估计；

步骤32，所述基站在所述下行单向频谱上向所述终端发送反馈信息；

步骤33，所述终端依据接收到的反馈信息确定下次发送信号的参数和方式。

4.如权利要求1、2或3所述的提高时分双工系统上行反馈能力的方法，其特征在于，重复所述步骤1和所述步骤2，直到时分双工系统在同一个无线帧内分配给所述终端使用的上行时隙被使用完。

5.如权利要求1、2或3所述的提高时分双工系统上行反馈能力的方法，其特征在于，所述反馈信息至少包括发射功率控制信息、动态调度信息、自动重发信息、信道状态信息和自适应调制编码信息之一。

6.一种提高时分双工系统上行反馈能力的系统，包括基站、终端以及基站和终端通信使用的双向频谱和下行单向频谱，其特征在于，

所述基站，还用于在所述下行单向频谱上向所述终端发送反馈信息；

所述终端，还用于在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息；

所述终端在所述双向频谱上收发信号和在所述下行单向频谱上接收信号以时分的方式进行。

7.如权利要求6所述的提高时分双工系统上行反馈能力的系统，其特征在于，所述终端在所述下行单向频谱上使用的无线帧包括和时分双工系统无线帧上行时隙对应的时隙以及和时分双工系统无线帧下行时隙对应的时隙。

8.如权利要求7所述的提高时分双工系统上行反馈能力的系统，其特征在于，所述终端在所述下行单向频谱上使用的无线帧和时分双工系统无线帧起点对齐或者保持固定的时间延迟。

9.如权利要求6所述的提高时分双工系统上行反馈能力的系统，其特征在于，

所述基站，还至少用于在所述下行单向频谱上向所述终端发送用于小区搜索的同步信号、在所述下行单向频谱上向所述终端发送用于初始接入的小区广播信号和在所述双向频谱上向所述终端发送引导终端接入所述下行单向频谱的指示信息之一。

10.如权利要求9所述的提高时分双工系统上行反馈能力的系统，其特征在于，所述指示信息包括所述下行单向频谱的中心频率位置。

Images