CN101399628A - 时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置，先在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按系统对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度，然后系统使用配置的无线帧来传输业务。应用本发明不仅能够适应系统覆盖范围的要求，且减少系统开销，提高了系统传输效率。

Description

时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置
技术领域
本发明涉及时分双工(TDD)系统的传输技术，特别涉及一种TDD系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置。
背景技术
在TDD系统中，系统的传输覆盖范围与传输采用的帧结构有密切的联系。为满足长期演进(LTE)的要求，TDD系统的帧结构首选的是LTE系统确定支持的2种帧结构中的第二类帧结构。
基本的第二类帧结构如图1所示：第二类无线帧的帧长为10ms，每个无线帧分裂为2个5ms的半帧。每个半帧由TS0～TS6(图1中由#0～#6标识)7个业务时隙和一组特殊时隙组成。该组特殊时隙包含3个特殊时隙，分别为：上行导频时隙(UpPTS)、下行时隙至上行时隙的切换点需要的保护间隔(GP)和上行导频时隙(UpPTS)。每个业务时隙为一个子帧，子帧0和下行导频时隙总是用于下行传输，而上行导频时隙和子帧1总是用于上行传输。
对于TDD系统来说，GP的时长等于电磁波传播小区半径两倍所经历的时间，即TGP＝2*Rcell/C，其中Rcell为小区半径，C表示光速(3*108m/s)，因此可知，每个小区的覆盖范围是由基站侧配置的无线帧中的GP长短决定的，也就是说，系统传输能够支持的最大覆盖范围是由配置的无线帧中GP的长短决定的。
目前，适应系统的覆盖范围要求，是通过调整GP的长短来实现的，主要分为以下三种情况：
一、在小区半径小于7.5km的情况下，使用支持小覆盖帧结构，GP时长确定为50us，该帧结构具体如图2所示：每个业务时隙为0.675ms，下行导频时隙为83.33us，GP为50us，上行导频时隙为141.66us。此时随机接入在上行导频时隙进行。
二、对于小区半径大于7.5km且小于30km的情况，基本的第二类帧结构中GP长度不够，采用将GP和UpPTS进行合并形成新的GP的支持中等覆盖的帧结构，该帧结构具体如图3所示：每个业务时隙为0.675ms，下行导频时隙为83.33us，GP时间长度为191.66us。此时，刚好能够支持约29km的覆盖范围，随机接入在TS1或其后任一上行时隙进行。
三、对于小区半径大于30km的情况，采用将整个TS1空出来，与GP、UpPTS进行合并形成新GP的支持大覆盖的帧结构，该帧结构具体如图4所示：每个业务时隙为0.675ms，下行导频时隙为83.33us，GP时间长度为866.66us。此时，足够支持100km以上的小区覆盖，随机接入在TS2及其后连续多个上行时隙进行。
由图4可见，对于第二类帧结构来说，一个无线帧包含2个5ms半帧，且每个半帧内存在一对上下行切换点，则在一个无线帧就包含了二对上下行切换点。这一对上下行切换点是指一个由下行至上行的切换点和一个由上行至下行的切换点。图4中，下行至上行的切换点位于GP处，而上行至下行的切换点位于TS3和TS4两相邻子帧之间。
当支持大覆盖时，每个半帧都需要较大的GP以及随机接入开销，特别是支持30km以上的覆盖范围时，每个半帧都需要将TS1和UpPTS与GP合并，同时还需要多个连续的上行时隙用于随机接入。这种情况下，不仅占用了TS1和UpPTS的资源，而且这种资源开销在每个半帧中都存在，当覆盖范围很大时，导致了系统传输效率明显降低，并不能真正适应系统覆盖范围的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法，不仅能够适应系统覆盖范围的要求，而且能够提高系统传输效率。
本发明的另一个主要目的在于提供一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输装置，使用该装置不仅能够适应系统覆盖范围的要求，而且能够提高系统传输效率。
为达到上述目的的第一个方面，本发明提供了一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法，包括以下步骤：
A、系统在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按系统对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度；
B、系统使用步骤A配置的无线帧进行业务传输。
该方法可以进一步包括：预先设置不同的覆盖等级及其对应采用的帧结构配置，在执行步骤A之前先根据覆盖范围要求确定覆盖等级，再根据覆盖等级判断配置上下行切换点对数，在确定配置一对上下行切换点后，执行所述步骤A。
所述预先设置不同的覆盖等级及其对应采用的帧结构配置可以为：预先设置三个覆盖等级：
当基站覆盖范围为小覆盖等级，无线帧中配置两对上下行切换点；
当基站覆盖范围为中覆盖等级，无线帧中配置两对上下行切换点；
当覆盖范围配置为大覆盖等级，无线帧内只配置一对上下行切换点。
所述步骤A可以包括：
A1、系统中基站在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按基站对小区覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度；
A2、基站将配置的帧格式信息通知给用户终端；
A3、用户终端按照通知的帧格式信息进行自身帧结构配置。
步骤A1所述只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙可以为：
将下行至上行的切换点配置于特殊时隙处，将上行至下行的切换点配置于业务时隙1之后至帧结尾的任意两相邻子帧之间；
并将第二半帧的一组特殊时隙合并到第一半帧的一组特殊时隙中。
所述将第二半帧的一组特殊时隙合并到第一半帧的一组特殊时隙中可以为：
将第二半帧的一组特殊时隙中的上行导频时隙、保护间隔和下行导频时隙都合并到第一半帧的一组特殊时隙的保护间隔中。
步骤A1所述对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度可以为：
根据覆盖范围要求，将合并后的第一半帧的一组特殊时隙的保护间隔的长度确定为配置的无线帧的保护间隔的长度；
或进一步将第一半帧的上行导频时隙与合并后的第一半帧的一组特殊时隙的保护间隔再次合并，再次合并后的保护间隔的长度确定为配置的无线帧的保护间隔的长度。
在所述无线帧为OFDM帧时，可以根据覆盖范围要求，进一步将业务时隙1的前n个OFDM符号空置，或在业务时隙1前添加n个OFDM符号；
在OFDM帧采用短循环前缀时，1≤n≤9；在OFDM帧采用长循环前缀时，1≤n≤8。
步骤A2所述帧格式信息可以包含：当前配置的帧格式的时隙结构和上下行时隙分配信息、业务时隙1中空置OFDM符号的数量信息或业务时隙1前添加OFDM符号的数量信息
为达到上述目的的第二个方面，本发明提供了一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输装置，该装置包含：配置模块、通知模块和传输模块；
所述配置模块在一个无线帧中只配置一对上下行切换点对应的和一组特殊时隙，并根据小区覆盖范围要求，确定无线帧中保护间隔的长度；将配置好的帧结构信息发送给通知模块和传输模块；
通知模块，在接收到配置模块发送的帧结构信息后，将当前采用的帧结构配置信息通知给用户终端；
传输模块，在通知模块将当前采用的帧结构配置信息通知给用户终端后，采用该帧结构与用户终端进行业务传输。
所述配置模块可以进一步存储预先设置的覆盖等级及其对应采用的帧结构配置，在配置无线帧结构时，先根据覆盖等级确定配置一对还是两对上下行切换点，再根据覆盖等级来确定保护间隔的长度。
由上述的技术方案可见，本发明的这种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置，先在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按系统对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中GP的长度，然后系统使用配置的无线帧来传输业务。这样，本发明中按照系统对覆盖范围的要求来确定GP的长度，能够适应系统覆盖范围的要求，且在系统传输中，一个无线帧只占用一个GP的开销，而现有技术则需要二个GP的开销，因此相对于现有技术同样的覆盖范围，至少减少了一半的系统开销，提高了系统传输效率。
附图说明
图1为基本的第二类帧结构示意图；
图2为现有技术支持小覆盖的帧结构示意图；
图3为现有技术支持中覆盖的帧结构示意图；
图4为现有技术支持大覆盖的帧结构示意图；
图5为本发明传输方法第一较佳实施例的传输过程示意图；
图6为图5所示实施例中配置的第一种帧结构示意图；
图7为图5所示实施例中配置的第二种帧结构示意图；
图8为图5所示实施例中配置的第三种帧结构示意图；
图9为本发明传输方法第二较佳实施例的传输过程示意图；
图10为本发明传输装置较佳实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明的这种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置，先在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按系统对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中GP的长度，然后系统按照配置的无线帧传输业务。
实际应用中，本发明至少可以有两种实施方式：一种是对不同的覆盖范围要求，都在无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙；另一种可以对不同覆盖范围要求，在无线帧中配置不同的上下行切换点对数和特殊时隙。以下分别举实施例进行说明。
实施例一
本实施例为第一种实施方式，参见图5，图5为本发明传输方法第一较佳实施例的传输过程示意图。该过程包括以下步骤：
步骤501，基站在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙。
例如：可将下行至上行的切换点配置于特殊时隙处，将上行至下行的切换点配置于业务时隙1之后至帧结尾的任意两相邻子帧之间，并将第二半帧的一组特殊时隙合并到第一半帧的一组特殊时隙中。
步骤502，基站根据小区覆盖范围要求，确定无线帧中GP的长度。
上述步骤是基站对帧结构进行配置的过程，根据不同的覆盖要求配置的一个无线帧中的一组特殊时隙可以有不同的配置。具体配置的帧结构在后面进行详细说明。
基站配置完帧结构后，执行以下步骤：
步骤503，基站将当前采用的帧结构配置通过小区广播信道通知给小区中的用户终端。该通知信息中，主要包含当前的时隙结构和上下行时隙分配信息。
步骤504，用户终端接收到帧结构配置通知后，按照通知中的帧结构进行自己的帧结构配置。本步骤中，用户终端按照通知中的时隙结构和上下行时隙分配信息进行配置即可。
步骤505，基站和用户终端用上述配置的帧结构进行业务传输。
本实施例配置的帧结构中，可以保留上行导频时隙(UpPTS)，也可以将UpPTS与GP合并形成新的GP。例如：在大覆盖情况下，由于用UpPTS做随机接入不能满足覆盖要求，因此通常采用其他任意上行时隙如TS1来做随机接入，甚至为支持更大覆盖，使用多个连续的上行时隙做随机接入。此时UpPTS可用于传输上行数据，也可不保留UpPTS，将其也转移至GP中。
以下对三种较佳的帧结构配置进行说明，这三种配置都将上下行切换点配置在基本的第二类帧中第二半帧的第一个业务时隙前，并都没有保留UpPTS。
参见图6，图6为图5所示实施例中配置的第一种帧结构示意图。在大覆盖应用下，可以将原帧结构中每个无线帧中第二个5ms半帧的一组包括DwPTS、GP、UpPTS的特殊时隙与第一个半帧中的GP及UpPTS合并，形成一个时长为466.66us的新GP，该新GP的长度等于2*GP+2*UpPTS+DwPTS的时长，可支持约70km的覆盖范围。此时随机接入在TS1及之后的多个连续上行时隙进行。
如图6所示，该无线帧的一对上下行切换点的具体配置是：下行至上行的切换点配置于特殊时隙处，上行至下行的切换点配置在了TS6和TS7之间。实际应用中，上行至下行的切换点可以配置于业务时隙1之后至帧结尾的任意两相邻子帧之间。
这种大覆盖应用下配置的改进的无线帧以10ms为单位并重复，10ms内只配置一对上下行切换点。在一个10ms内有：TS0～TS13共14个常规时隙、包含DwPTS和GP2个特殊时隙的一组特殊时隙。常规时隙的长度仍为0.675ms，DwPTS长度与原帧结构相同，仍为83.33us。
在将本发明应用到以OFDM为核心技术的LTE系统中时，例如，应用到采用TDD方式的TD-SCDMA长期演进系统时，还可以通过调整TS1来进一步适应系统覆盖范围的要求。
参见图7，图7为图5所示实施例中配置的第二种帧结构示意图。对OFDM系统，为支持更大的覆盖范围，可以在图6所示帧结构的基础上，进一步将TS1时隙中的前n个OFDM符号空置，用作保护间隔，此时TS1时隙相应缩短。其中，n的取值范围根据OFDM子帧中使用的循环前缀(CP)来选择。在OFDM子帧中有两种CP可以选择：一种是短CP，是基本选项；另一种是长CP，长CP可以用于大范围小区或多小区广播。采用短CP时，1≤n≤9；采用长CP时，1≤n≤8。每空置TS1中的一个OFDM符号，GP长度增加Tus，T为OFDM符号加CP的时间长度，覆盖范围可增加约11km。例如图7所示，该帧结构中空置了TS1中的前3个OFDM符号，这样可以支持约100km的覆盖范围。
采用图7所示的帧结构配置时，在上述步骤503中，基站进一步在通知信息中，加入TS1中空置多少个OFDM符号的信息。在上述步骤504中，用户终端进一步根据TS1中空置多少个OFDM符号的信息，配置自己的帧结构。
参见图8，图8为图5所示实施例中配置的第三种帧结构示意图。对OFDM系统，为支持小于70km的覆盖范围，同时最大限度的节省GP开销，可以在图6所示帧结构的基础上，在TS1时隙前添加n个OFDM符号，此时TS1时隙相应增长。在TS1之前每添加一个OFDM符号，GP长度减小Tus，T为OFDM符号加CP的时间长度，覆盖范围减少约11km，例如图8所示，该帧结构中的TS1前添加了3个OFDM符号，可支持约40km的覆盖范围，同时最大限度的节省了GP开销。
采用图8所示的帧结构配置时，在上述步骤503中，基站进一步在通知信息中，加入TS1前添加多少个OFDM符号的信息。步骤504中，用户终端进一步根据TS1前添加多少个OFDM符号的信息，配置自己的帧结构。
实施例二
本实施例为第二种实施方式，参见图9，图9为本发明传输方法第二较佳实施例的传输过程示意图，该过程包括以下步骤：
步骤901，基站根据小区覆盖要求，判断在无线帧中需要配置一对上下行切换点还是配置两对上下行切换点；如果需要配置一对上下行切换点，则执行步骤902，如果需要配置两对上下行切换点，则执行步骤904。
本实施例中，系统预先根据不同的覆盖要求，设置了三个覆盖等级：
小覆盖等级：当基站覆盖范围小于7.5km时，为小覆盖等级，在10ms无线帧中设置两对上下行切换点，可以采用如图2所示的现有技术帧结构；
中覆盖等级：当基站覆盖范围在7.5km-30km范围时，为中覆盖等级，在10ms无线帧中设置两对上下行切换点，可以采用如图3所示的现有技术帧结构；
大覆盖等级：当覆盖范围配置为30km以上时，为大覆盖等级，在10ms无线帧内只设置一对上下行切换点，同时可卡因采用如图6所示的帧结构，此帧结构可以包含UpPTS，这种情况下UpPTS用于上行传输，也可以将UpPTS也归入GP中。
这里所给出的具体的覆盖大小只是理论估算，实际系统实现的时候覆盖大小受很多因素影响，其真实覆盖范围可能与计算值有一些偏差，在实际应用中可根据系统实际情况来确定。
本步骤中，根据覆盖范围要求属于哪个覆盖等级，再根据覆盖等级来判断在无线帧中需要配置一对上下行切换点还是配置两对上下行切换点。
步骤902，基站在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙。
步骤903，基站根据小区覆盖范围要求，确定无线帧中GP的长度。
步骤902～903是基站对帧结构进行配置的过程，根据不同的覆盖要求配置的一个无线帧中的一组特殊时隙可以有不同的配置。具体配置的帧结构与第一较佳实施例相同，这里不再重复。
基站配置完帧结构后，执行步骤906。
步骤904，基站在一个无线帧中配置两对上下行切换点和两组特殊时隙。
步骤905，基站根据小区覆盖等级，在小覆盖级时，确定无线帧的两组特殊时隙中GP的长度如图2所示的现有技术帧结构的长度(50us)；在中覆盖级时，确定无线帧的两组特殊时隙中GP的长度如图3所示的现有技术帧结构的长度(191.66us)。
基站配置完帧结构后，执行步骤906。
步骤906，基站将帧结构配置通过小区广播信道通知给小区中的用户终端。
步骤907，用户终端接收到帧结构配置通知后，按照通知中的帧结构进行自己的帧结构配置。
步骤908，基站和用户终端用上述配置的帧结构进行业务传输。
另外，基于同一个发明构思，本发明还提供一种与上述传输方法对应的传输装置。
参见图10，图10为本发明传输装置较佳实施例结构示意图。该传输装置可以设置在基站侧，包含：配置模块101、通知模块102和传输模块103。
其中，配置模块101配置使用的无线帧结构，在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并根据小区覆盖范围要求，确定无线帧中GP的长度。并将配置好的帧结构信息发送给通知模块102和传输模块103。
本实施例中的配置模块还可以存储预先设置的三个覆盖等级及其对应采用的帧结构配置，例如，可以设置为：
小覆盖等级：当基站覆盖范围小于7.5km时，为小覆盖等级，在10ms无线帧中设置两对上下行切换点，可以采用如图2所示的现有技术帧结构；
中覆盖等级：当基站覆盖范围在7.5km-30km范围时，为中覆盖等级，在10ms无线帧中设置两对上下行切换点，可以采用如图3所示的现有技术帧结构；
大覆盖等级：当覆盖范围配置为30km以上时，为大覆盖等级，在10ms无线帧内只设置一对上下行切换点，同时可以采用如图6所示的帧结构，此帧结构可以包含UpPTS，这种情况下UpPTS用于上行传输，也可以将UpPTS也归入GP中。
这种情况下，本实施例种的配置模块在配置使用的无线帧结构时，先根据覆盖等级确定配置一对还是两对上下行切换点，再根据覆盖等级来确定GP的长度。
通知模块102，在接收到配置模块发送的帧结构信息后，通过广播信道将当前采用的帧结构配置信息通知给用户终端。该通知信息中，主要包含当前的时隙结构和上下行时隙分配信息。采用图7所示的帧结构配置时，在通知信息中进一步加入TS1中空置多少个OFDM符号的信息。采用图8所示的帧结构配置时，在通知信息中进一步加入TS1前添加多少个OFDM符号的信息。
传输模块103，在通知模块将当前采用的帧结构配置信息通知给用户终端后，采用该帧结构与用户终端进行业务传输。
由上述的实施例可见，本发明的这种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法及装置，不仅能够适应系统覆盖范围的要求，且在系统传输中，相对于现有技术同样的覆盖范围，至少减少了一半的系统开销，提高了系统传输效率。

Claims (11)

1、一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、系统在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按系统对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度；
B、系统使用步骤A配置的无线帧进行业务传输。
2、如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先设置不同的覆盖等级及其对应采用的帧结构配置，在执行步骤A之前先根据覆盖范围要求确定覆盖等级，再根据覆盖等级判断配置上下行切换点对数，在确定配置一对上下行切换点后，执行所述步骤A。
3、如权利要求2所述的传输方法，其特征在于，所述预先设置不同的覆盖等级及其对应采用的帧结构配置为：预先设置三个覆盖等级：
当基站覆盖范围为小覆盖等级，无线帧中配置两对上下行切换点；
当基站覆盖范围为中覆盖等级，无线帧中配置两对上下行切换点；
当覆盖范围配置为大覆盖等级，无线帧内只配置一对上下行切换点。
4、如权利要求1或2所述的传输方法，其特征在于，所述步骤A包括：
A1、系统中基站在一个无线帧中只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙，并按基站对小区覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度；
A2、基站将配置的帧格式信息通知给用户终端；
A3、用户终端按照通知的帧格式信息进行自身帧结构配置。
5、如权利要求4所述的传输方法，其特征在于，步骤A1所述只配置一对上下行切换点和一组特殊时隙为：
将下行至上行的切换点配置于特殊时隙处，将上行至下行的切换点配置于业务时隙1之后至帧结尾的任意两相邻子帧之间；
并将第二半帧的一组特殊时隙合并到第一半帧的一组特殊时隙中。
6、如权利要求5所述的传输方法，其特征在于，所述将第二半帧的一组特殊时隙合并到第一半帧的一组特殊时隙中为：
将第二半帧的一组特殊时隙中的上行导频时隙、保护间隔和下行导频时隙都合并到第一半帧的一组特殊时隙的保护间隔中。
7、如权利要求6所述的传输方法，其特征在于，步骤A1所述对覆盖范围的要求确定该组特殊时隙中保护间隔的长度为：
根据覆盖范围要求，将合并后的第一半帧的一组特殊时隙的保护间隔的长度确定为配置的无线帧的保护间隔的长度；
或进一步将第一半帧的上行导频时隙与合并后的第一半帧的一组特殊时隙的保护间隔再次合并，再次合并后的保护间隔的长度确定为配置的无线帧的保护间隔的长度。
8、如权利要求7所述的传输方法，其特征在于，在所述无线帧为OFDM帧时，根据覆盖范围要求，进一步将业务时隙1的前n个OFDM符号空置，或在业务时隙1前添加n个OFDM符号；
在OFDM帧采用短循环前缀时，1≤n≤9；在OFDM帧采用长循环前缀时，1≤n≤8。
9、如权利要求8所述的传输方法，其特征在于，步骤A2所述帧格式信息包含：当前配置的帧格式的时隙结构和上下行时隙分配信息、业务时隙1中空置OFDM符号的数量信息或业务时隙1前添加OFDM符号的数量信息
10、一种时分双工系统中适应覆盖范围要求的传输装置，其特征在于，该装置包含：配置模块、通知模块和传输模块；
所述配置模块在一个无线帧中只配置一对上下行切换点对应的和一组特殊时隙，并根据小区覆盖范围要求，确定无线帧中保护间隔的长度；将配置好的帧结构信息发送给通知模块和传输模块；
通知模块，在接收到配置模块发送的帧结构信息后，将当前采用的帧结构配置信息通知给用户终端；
传输模块，在通知模块将当前采用的帧结构配置信息通知给用户终端后，采用该帧结构与用户终端进行业务传输。
11、如权利要求10所述的传输装置，其特征在于，所述配置模块进一步存储预先设置的覆盖等级及其对应采用的帧结构配置，在配置无线帧结构时，先根据覆盖等级确定配置一对还是两对上下行切换点，再根据覆盖等级来确定保护间隔的长度。
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