CN101212251B

CN101212251B - 一种提高tdd系统下行能力的反馈方法和系统

Info

Publication number: CN101212251B
Application number: CN2006101715825A
Authority: CN
Inventors: 刁心玺; 陈冠
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-12-30
Filing date: 2006-12-30
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-12-30
Also published as: CN101212251A

Abstract

本发明涉及一种提高时分双工系统下行能力的反馈方法，包括以下步骤：步骤1，终端在双向频谱上接收基站的信号，用于接收业务数据或者控制信息；步骤2，所述终端在上行单向频谱上向所述基站发送反馈信息。本发明可以显著提高TDD系统下行链路的功控频率；可以显著降低TDD系统的调度时延。进而有效提高TDD系统下行链路的吞吐量、提高TDD系统对高速移动终端的支持能力。实现了既有信道互易优势和终端结构简单优势，又有FDD系统闭环控制时延小、支持高速移动优势的TDD下行系统。

Description

一种提高TDD系统下行能力的反馈方法和系统

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)系统下行能力的反馈方法和系统。

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，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。

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(频分复用)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。现有一种符合SCDMA标准的SCDMA/GSM双模射频收发芯片工作于SCDMA 1.8GHz和GSM900MHz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。

现有技术中，无线帧的周期T0限制了系统闭环工作的反馈频率，比如功控指令的发送、无线资源调度周期和信道状态信息反馈都要受无线帧的周期T0限制，限制了系统在吞吐量和对高速移动终端的支持能力的进一步提高。目前出现的双模终端以相对独立的方式使用TDD频谱和FDD频谱，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系统下行能力的反馈方法和系统，其目的在于，提高TDD系统下行能力。

本发明提供了一种提高时分双工系统下行能力的反馈方法，包括以下步骤：

步骤1，终端在双向频谱上接收基站的信号，用于接收业务数据或者控制信息；

步骤2，所述终端在上行单向频谱上向所述基站发送反馈信息，其中，所述终端在所述上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相对延迟。

所述终端向所述基站发送反馈信息时执行以下步骤：

步骤21，所述终端在时分双工系统下行时隙的奇数时隙或者偶数时隙内接收所述基站发送的信号；

步骤22，所述终端在时分双工系统下行时隙的偶数时隙或者奇数时隙内，在所述上行单向频谱上发送数据向所述基站发送反馈信号。

所述终端向所述基站发送反馈信息时执行以下步骤：

步骤31，所述终端在时分双工系统下行时隙接收所述基站发送的信号；

步骤32，所述终端进行参数估计；

步骤33，所述终端向所述基站发送反馈信号；

步骤34，所述基站依据接收到的反馈信息确定下次发射的发射参数和发射方式。

重复所述步骤21和所述步骤22，直到时分双工系统的同一个无线帧内分配给该终端的下行时隙被用完。

重复所述步骤31至所述步骤34，直到时分双工系统的同一个无线帧内分配给该终端的下行时隙被用完。

本发明提供了一种提高时分双工系统下行能力的反馈系统，包括基站、终端以及基站和终端通信使用的双向频谱，还包括上行单向频谱，用于所述终端向所述基站发送反馈信息；

所述基站，还用于在所述上行单向频谱上接收所述终端发送的反馈信息；

所述终端，还用于在所述上行单向频谱上向所述基站发送反馈信息，其中，所述终端在所述上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相对延迟；

所述终端在所述双向频谱上收发信号和在所述上行单向频谱上发射信号以时分的方式进行。

所述终端在所述上行单向频谱上使用的无线帧包括与时分双工系统无线帧下行时隙对应的上行时隙。

本发明可以显著提高TDD系统下行链路的功控频率；可以显著降低TDD系统的调度时延。进而有效提高TDD系统下行链路的吞吐量、提高TDD系统对高速移动终端的支持能力。实现了既有信道互易优势和终端结构简单优势，又有FDD系统闭环控制时延小、支持高速移动优势的TDD下行系统。

附图说明

图1是现有TDD系统的频谱示意图；

图2是TDD系统中双向频谱与上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系统中增加上行单向频谱的频谱划分方式示意图；

图5TDD系统中利用上行单向频谱实现反馈的示意图。

具体实施方式

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“上行单向频谱”的狭义概念是只用于传送上行信号的频谱，比如，频分双工(FDD：Frequency Division Duplex)系统使用的上行频谱就是上行单向频谱；“上行单向频谱”广义概念是指在TDD系统无线帧中下行时隙期间可用于上行传输的频谱，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A使用的频谱就可以作为无线帧B的反馈通道，起到“上行单向频谱”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系统的下行时隙(或一组下行时隙)持续期间为终端到基站的反馈提供上行通道，这是TDD-FE与TDD基本系统最根本的差别。

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，除了按照时分方式使用一段双向频谱实现收发之外，还可在另外一段频谱上实现上行接收；所述终端的特征在于，除了按照时分方式使用一段与基站相同的频谱接收基站的信号之外，还可在另外一段上行单向频谱上向基站发送信号，终端在一段频谱上的收发以及在另一段频谱上的发射是以时分的方式进行的。

本发明的方法是基站通过一部分专门用于上行发射的频谱来实现TDD系统的时延小于无线帧周期的反馈，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，所述反馈信息至少包括发射功率控制信息(TPC：Transmission Power Control)、自动重发信息(ARQ：Automatic RepeatreQuest)、信道质量信息(CQI：Channel Quality Information)和自适应调制编码信息(Adaptive Modulation and Coding)之一。

下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。

本发明给出的提高TDD系统下行能力的频谱结构如图2(a)所示，在使用非成对双向频谱101之外，新增加了专门用于上行发射的频谱201，上行发射的频谱201可以是许可给TDD系统的频谱，也可以是FDD系统的上行频谱。

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上行频谱(FDD-UL)中的一部分频谱205作为专门用于上行发射的频谱201。频谱205为TDD频谱203、204的下行发射提供反馈通道。

TDD系统同时使用双向频谱101和专门用于上行发射的频谱201。双向频谱101用于提供双向通信的业务数据和一些控制信息；专门用于上行发射的频谱201的一部分用于为进行下行接收的终端提供一个反馈通道，一部分用于提供上行同步信息或者上行信道测量信息。

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，如图3所示，上行时隙是TS1～TS4，下行时隙是TS5～TS8，无线帧内的上行时隙302和下行时隙303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。

专门用于上行发射的频谱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304，一类是和下行时隙303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，也可采用不同的时隙宽度。TDD系统在使用B类时隙实现反馈控制或者信道测量时，为了达到较好的效果，A类时隙需要采用比B类时隙更长的宽度。一般地，SA1～SA8的时间宽度为0.5毫秒到1ms，SB1～SB8的时间宽度为0.125毫秒到0.5ms。

基站同步地发射无线帧301，并且在频谱201上接收由A类时隙304、B类时隙305构成的无线帧，无线帧301与在频谱201上接收由A类时隙304、B类时隙305构成的无线帧之间的同步关系可以是严格的帧起点对齐，如TS5 的起始时间和SB1的起始时间对齐，也可以是保持固定的时延关系，比如，如TS5的起始时间超前SB1的起始时间一个固定时间，则个时间一般小于或者等于一个时隙SB1的宽度。

如果在一个TDD无线帧里有3个或者三个以上的下行时隙，就可以在专用上行频谱和TDD系统下行时隙之间以时分的方式实现下行接收和上行反馈发射，这种下行发射和上行反馈的间隔以时隙为单位进行。

本发明提供的一种时分方式实现下行通信的方法包括如下步骤：

只利用一个发射通道和接收通道，就可以实现在专用上行频谱和TDD系统下行时隙对应的频谱之间以时分的方式实现下行接收和上行反馈发射，如图5所示，终端在TDD系统无线帧下行时隙中的奇数时隙(或者偶数时隙)内在TDD下行时隙对应的频谱内接收信号，终端在TDD系统无线帧下行时隙中的偶数时隙(或者奇数时隙)内在所述单向上行频谱上向基站发送反馈信号。

具体实现步骤如下：

第1步，终端在TDD系统无线帧下行时隙中的奇数时隙(或者偶数时隙)内，在TDD频谱101上接收信号，终端在频谱101上接收的信号时可以是以单载波的形式发送的，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系统无线帧下行时隙中的偶数时隙(或者奇数时隙)内，在所述上行单向频谱201上向基站发送反馈信号，发送的反馈信号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，发送信号的带宽可以是任意带宽的信号，典型值为：1.6MHz，1.25MHz，2.5MHz，5.0MHz，10MHz，20MHz。这个终端发送的信号波形或者波形串被置于频谱201上传送的信号内，其位置处于和TDD系统无线帧下行时隙中的偶数时隙(或者奇数时隙)的前部对应的时间片内，这个信号波形或者波形串可以是以一个独立的、持续时间小于TDD系统无线帧下行时隙的时间片内发送，也可以是在TDD系统无线帧下行时隙相同的时隙内发送，这种情况下，其位置与TDD系统无线帧上行时隙的前部对应。为了实现快速成帧，这个专用上行频谱201上传输的反馈信息可以是非编码的，或者是以小于无线帧中时隙宽度的TTI方式编码的；

以上两个步骤可以循环多次，直到在同一个TDD系统无线帧内分配给该终端的下行时隙被用完。

本发明提供的一种实现快速上行反馈的方法包括如下步骤：

第1步，终端在第1个频谱101上的无线帧301的下行时隙接收基站发送的信号；

第2步，终端对接收到的上述信号进行参数估计，估计参数至少包括如下参数之一种：信干比、信道质量估计(CQI：Channel Quality Information)，或者进一步进行和自动请求重传相关的判断；

第3步，终端在频谱201上使用与无线帧的下行时隙在时间上对应的时隙(B类时隙305)向基站发送反馈信息，至少包括如下参数之一种：功控指令、信道状态信息、自动请求重发信；同时，基站从与无线帧的下行时隙在时间上对应的时隙(B类时隙305)内接收终端上报的信息，包括：信干比、信道状态信息等；

第4步，基站根据终端上报的信息确定下次发射的发射参数和发射方式，包括：功率调整、编码方式调整，然后第1个频谱101上的时隙303发送信号。

图4是TDD系统中增加上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：TDD频谱203紧邻FDD上行频谱，本发明所述TDD系统需要的专用上行频谱201可以利用频谱203中仅靠FDD上行频谱的部分频谱404来实现。在频谱404与TDD频谱203的其余部分之间设有保护带，以保证基站在频谱404上的接收不受TDD频谱203的其余部分的发射信号的干扰。根据频谱划分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可以为TDD频谱203，204、403、405提供上行反馈通道。

频谱404也可以是FDD上行频谱中的一部分的，比如，从FDD上行频谱406或者407中取一部分频谱作为频谱404，在频谱404上传送TDD系统的反馈信息。

由专门用于上行发射的频谱201中的无线帧在频域可以是对称配置，如图5所示，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。专门用于上行单向发射的频谱201中的无线帧在频域也可以是非对称配置，也就是频谱501和502的宽度不同。进一步地，专门用于上行发射的频谱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无线帧(由子帧304和子帧305组成，)使用的频谱宽度取恒定值，如取1.25MHz。子帧304与TDD系统工作在频谱101上的无线帧的上行时隙对应，子帧305与TDD系统工作在频谱101上的无线帧的下行时隙对应。

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系统无线帧下行时隙中的奇数时隙，如图5中的TS5，内在TDD频谱101上接收信号；

第2步，终端在完成对图5中的TS5中的信号接收之后，在TDD系统无线帧下行偶数时隙TS6起始部分对应的无线子帧304中的时隙1内对接收信号完成处理和发射准备，然后，在无线子帧305中的时隙2内向基站发射反馈信息，而基站则在无线子帧305中的时隙3内完成对反馈信息的处理和在TDD系统无线帧下行偶数时隙TS7发射的准备；

第3步，终端在TDD系统无线帧下行时隙中的奇数时隙，如图5中的TS7，内在TDD频谱101上接收信号；

在如图5假设的在一个TDD无线帧内只有4个下行时隙的情况下，本帧内的下行接收在第三步之后结束，如果在一个TDD无线帧内只有更多个下行时隙，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下行时隙。

对于图5给出的一个TDD无线帧内的两个偶数下行时隙，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下行传输和反馈。

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

1.一种提高时分双工系统下行能力的反馈方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的提高时分双工系统下行能力的反馈方法，其特征在于，所述终端向所述基站发送反馈信息时执行以下步骤：

3.如权利要求1所述的提高时分双工系统下行能力的反馈方法，其特征在于，所述终端向所述基站发送反馈信息时执行以下步骤：

步骤32，所述终端进行参数估计；

步骤33，所述终端向所述基站发送反馈信号；

4.如权利要求2所述的提高时分双工系统下行能力的反馈方法，其特征在于，重复所述步骤21和所述步骤22，直到时分双工系统的同一个无线帧内分配给该终端的下行时隙被用完。

5.如权利要求3所述的提高时分双工系统下行能力的反馈方法，其特征在于，重复所述步骤31至所述步骤34，直到时分双工系统的同一个无线帧内分配给该终端的下行时隙被用完。

6.一种提高时分双工系统下行能力的反馈系统，包括基站、终端以及基站和终端通信使用的双向频谱，其特征在于，还包括上行单向频谱，用于所述终端向所述基站发送反馈信息；

7.如权利要求6所述的提高时分双工系统下行能力的反馈系统，其特征在于，所述终端在所述上行单向频谱上使用的无线帧包括与时分双工系统无线帧下行时隙对应的上行时隙。