CN101400082B - 一种无线通信方法、系统及一种基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信方法，该方法包括：检测移动台的移动速度，并将移动速度与门限值进行比较；确定所述移动台的移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信；否则，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。通过本发明，减少了多普勒频移对系统性能的影响，增强了系统对高速移动用户的支持能力。本发明还公开了一种无线通信系统及一种基站。

Description

一种无线通信方法、系统及一种基站

技术领域

本发明涉及通信领域的数据传输技术，尤其涉及一种在高速移动过程中的无线通信方法、系统及一种基站。

背景技术

在无线移动通信过程中，基站将下发的数据承载在子载波上发送给移动台，但是，当移动台处于运动过程，特别是处于高速运动过程时，接收到的信号的频率会发生变化，即出现多普勒频移。多普勒频移的大小与移动台的移动速度、运动方向和载波频率有关，移动速度越大，多普勒频移越大。

以IEEE 802.16e系统(简称16e系统)为例，在IEEE 802.16e标准中规定子载波的间隔为10.9375kHz，载波频率为2GHz，当移动速度为350km/h时，多普勒频移为648Hz，当移动速度为500Hz时，多普勒频移为926Hz。

在实际的通信过程中，多普勒频移会对系统的性能造成干扰，多普勒频移越大干扰也就越大。以正交频分复用(OFDM)系统为例，一个OFDM符号被调制到若干个正交的子载波上并行传输，子载波之间相互叠加，将信号发送至移动台。当移动台高速移动出现多普勒频移时，接收到的信号出现偏移，导致子载波之间丧失正交性，从而引起了载波间的干扰(ICI)，造成系统性能的下降。

发明内容

本发明实施例提供一种无线通信方法、系统及一种基站，以解决现有技术中存在的当移动台处于移动状态时，产生的多普勒频移使得系统的性能下降的问题。

一种无线通信方法，该方法包括：

检测移动台的移动速度，并将移动速度与门限值进行比较；

确定所述移动台的移动速度达到门限值时，预先在通信带宽中指定部分带 宽，将预先指定的部分带宽中的子载波之间的频域间隔设置为第一设定值，在所述移动台的移动速度达到门限值时，利用预先指定的部分带宽中频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信，或者，在所述移动台的移动速度达到门限值时，从通信带宽中指定部分带宽，将此时指定的部分带宽中的子载波之间的频域间隔设置为第一设定值，并利用当前指定的部分带宽中频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信；否则，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

一种无线通信系统，该系统包括基站和移动台，其中，

所述基站包括：

比较模块，用于将移动台的移动速度与门限值进行比较；

操作模块，用于当比较结果为移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信，所述频域间隔为第一设定值的子载波是预先在通信带宽中指定部分带宽的子载波，或者是在所述移动台的移动速度达到门限值时，从通信带宽中指定部分带宽的子载波；当比较结果为移动速度未达到门限值时，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值；

所述移动台包括：

工作模块，用于与所述基站进行通信。

一种基站，该基站包括：

比较模块，用于将移动台的移动速度与门限值进行比较；

操作模块，用于当比较结果为移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信，所述频域间隔为第一设定值的子载波是预先在通信带宽中指定部分带宽的子载波，或者是在所述移动台的移动速度达到门限值时，从通信带宽中指定部分带宽的子载波；

当比较结果为移动速度未达到门限值时，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

本发明实施例通过当移动台的移动速度较大时，增大子载波之间的频域间隔，利用频域间隔增大后的子载波承载业务数据的方法，降低了多普勒频移对系统性能的影响，增强了系统对高速移动用户的支持能力。

附图说明

图1(a)和图1(b)为本发明实施例一中系统结构示意图；

图2为本发明实施例二中实现无线通信的方法步骤流程示意图；

图3为本发明实施例三中子载波频域间隔调整前和调整后的频域、时域结构示意图；

图4为本发明实施例四中子载波频域间隔调整前和调整后的频域、时域结构示意图；

图5为本发明实施例五中系统结构示意图。

具体实施方式

为了实现本发明目的，在移动台处于高速移动状态时，发送侧增大承载数据的子载波之间的频域间隔(subcarrier spacing)，从而降低多普勒频移对系统性能的影响。在后续的实施例描述中，涉及的子载波之间的间隔都是频域间隔。

下面结合说明书附图详细描述本发明。

如图1(a)、图1(b)所示，为本发明实施例一中的无线通信系统的结构示意图，该系统包括基站11和移动台12。基站11包括比较模块21和操作模块22，其中，比较模块21用于将移动台的移动速度与门限值进行比较；操作模块22用于当比较模块21确定的比较结果为移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信；当比较结果为移动速度未达到门限值时，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

所述移动台12包括工作模块31，用于与所述基站11进行通信。

检测移动台的移动速度至少可以包括以下两种：

(1)、如图1(a)所示，所述移动台12还包括第一检测模块32，用于检测自身的移动速度，并上报给基站中的比较模块21。

(2)、如图1(b)所示，所述基站11还包括第二检测模块23，用于检测所述移动台的移动速度，并将检测结果发送给所述比较模块21。

进一步地，所述基站还包括设置模块24，用于将部分子载波的频域间隔设 置为所述第一设定值。

本发明实施例二还提供一种与实施例一对应的无线通信方法，在本实施例中，设定第一设定值大于第二设定值，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201：检测移动台的移动速度，并将移动速度与门限值进行比较，若移动速度达到门限值，则执行步骤202，否则，执行步骤203。

对移动台的移动速度的检测过程可以是发送侧(如基站)主动进行的，也可以是移动台对自身的移动速度进行检测后，将检测结果上报给基站的。

不同的系统对多普勒频移的容忍程度是不同的，例如，在OFDM系统中，当多普勒频移与子载波间隔的比值等于或高于0.05时，就认为系统处于不能容忍的状态，需要对通信过程进行调整；而在其他的一些系统中，对多普勒频移造成的影响不是特别敏感，当多普勒频移与子载波间隔的比值达到0.05时也能够容忍。所以，对门限值的设定可以根据用户需要选择不同的参数值。

步骤202：利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信。

当移动台的移动速度达到门限值时，可以看作当前移动台移动的速度产生的多普勒频移对系统造成的影响已经不能容忍了，因此，需要增大子载波原来的频域间隔，如将频域间隔由第二设定值增大为第一设定值，从而降低多普勒频移对系统造成的影响。

增大子载波的间隔包括但不限于以下三种方式：

(1)、确定移动台的移动速度达到门限值之后，将整个通信带宽中的子载波之间的间隔增大。

(2)、考虑到传输数据的效率，可以预先在通信带宽中指定部分带宽专门用于针对高速移动台需要的业务承载，在该指定的带宽中，子载波之间的间隔设置为第一设定值。随后，当移动台的移动速度达到门限值时，基站利用该指定的带宽中的子载波承载数据。显然，基站和移动台都预先获知相应的带宽信息。

(3)、当确定移动台的速度达到门限值时，基站从通信带宽中指定一部分 带宽实现针对高速移动台需要的业务承载，将该指定带宽中的子载波间隔设置为第一设定值，基站向移动台下发的数据中需要包含指定部分的带宽信息，以便移动台能够成功地解析数据。

步骤203：利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信。

若移动台未处于高速移动的状态，则按照正常的方式下发数据，例如，在16e系统中仍然以10.9374KHz的子载波间隔下发数据。

增大子载波之间的间隔可以减少快速傅立叶逆变换(IFFT)的采样点数，进而有效抑制ICI，但是，无限增大子载波之间的间隔又会导致时域上符号时间减小，有可能会引入符号间干扰，降低系统的性能，因此，用户可以根据需要综合考虑频域和时域的因素，将子载波之间的间隔设置为一个合理值。

在本实施例二中所描述的通信系统不限于基站向移动台下发数据，或是移动台向基站上报数据的通信过程。

在实施例二中，对第一设定值并没有限定，用户可以根据需要设置，下面以两个具体的实例来详细描述本发明实施例二中第一设定值为不同的值的情况。

设定本发明实施例三和实施例四都是基于IEEE 802.16m系统(简称16m系统)，第二设定值为10.9375KHz，在实施例三中第一设定值为第二设定值的4倍，在实施例四中第一设定值为第二设定值的2倍。

在本发明实施例三中，实现通信过程的步骤如下：

1、确定移动台的移动速度达到门限值，此过程与步骤201类似。

2、将子载波之间的间隔调整为原来的4倍。

在本发明中，用户可以根据需要任意增大子载波之间的间隔，但是，在IFFT/快速傅立叶变换(FFT)实体的采样过程中，子载波之间的间隔只能以2的幂次方增大，即增大为正常情况下的2^N倍(N为整数)。此时，在时域的符号时间变为正常情况下的 

即Δf_new＝2^N·Δf， $T_{\mathrm{new}}^{\mathrm{symbol}}=\frac{T^{\mathrm{symbol}}}{2^N}.$

本实施例中设定N＝2，即子载波之间的间隔增大4倍，由正常情况下的 10.9375KHz增加为43.75KHz，在500km/h的高速移动下，多普勒频移与载波间隔之间的相对比值为0.02，较好地克服了ICI。但此时在时域上，符号时间中的循环前缀(CP)和有用时间(Data)长度降低为正常情况下的四分之一，CP长度由11.43μs变为2.86μs，如图3所示。而在国际通信联盟组织(ITU)规定的典型信道环境中，2.86μs的CP长度已小于信道的最大多径时延，可能会使系统的性能受到损害。

与实施例三对应地，在本实施例四中，就将子载波之间的间隔只增大2倍，即21.875KHz，这样，在500km/h的高速移动下，多普勒频移与载波间隔之间的相对比值为0.04，仍然小于经验值0.05，可以抑制多普勒频移造成的ICI；并且，此时CP长度为5.714μs，如图4所示，大于ITU中给出的信道的最大多径时延，同时也大于演进系统(LTE)规定的CP长度。同时，符号个数增加为正常系统的2倍，帧长依旧为5ms，在16m的系统中保持了16e系统的兼容性。

基于前述实施例一至实施例四的描述，本发明实施例五还提供一种向移动台下发数据的基站，其结构图为图5，该基站包括比较模块41和操作模块42，其中，比较模块41用于将移动台的移动速度与门限值进行比较；操作模块42用于当比较结果为移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据；当比较结果为移动速度未达到门限值时，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

所述基站还包括检测模块43，用于检测所述移动台的移动速度，并将检测结果发送给所述比较模块41。进一步地，所述基站还包括设置模块44，用于将部分子载波的频域间隔设置为所述第一设定值。

本发明实施例五描述的基站的工作流程为：

1、检测模块检测移动台的移动速度，并与门限值进行比较，并将比较结果发送给操作模块。

2、当比较结果为移动速度达到门限值时，操作模块利用频域间隔为第一 设定值的子载波承载数据；当比较结果为移动速度未达到门限值时，操作模块利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

通过本发明实施例描述的方法、系统及一种基站，提高了系统对抗多普勒频移的能力，并在保持了与16e系统的兼容性的同时，增强了16m系统对高速移动用户的支持能力。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种无线通信方法，其特征在于，该方法包括：

检测移动台的移动速度，并将移动速度与门限值进行比较；

确定所述移动台的移动速度达到门限值时，预先在通信带宽中指定部分带宽，将预先指定的部分带宽中的子载波之间的频域间隔设置为第一设定值，在所述移动台的移动速度达到门限值时，利用预先指定的部分带宽中频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信，或者，在所述移动台的移动速度达到门限值时，从通信带宽中指定部分带宽，将此时指定的部分带宽中的子载波之间的频域间隔设置为第一设定值，并利用当前指定的部分带宽中频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信；

否则，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

移动台的移动速度是由基站检测的；或者

由移动台检测，并将检测的移动速度上报给基站。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设定值比所述第二设定值大一倍。

4.一种无线通信系统，其特征在于，该系统包括基站和移动台，其中，

所述基站包括：

比较模块，用于将移动台的移动速度与门限值进行比较；

操作模块，用于当比较结果为移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信，所述频域间隔为第一设定值的子载波是预先在通信带宽中指定部分带宽的子载波，或者是在所述移动台的移动速度达到门限值时，从通信带宽中指定部分带宽的子载波；当比较结果为移动速度未达到门限值时，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据进行通信，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值；

所述移动台包括：

工作模块，用于与所述基站进行通信。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述移动台还包括：

第一检测模块，用于检测自身的移动速度，并上报给基站。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基站还包括：

第二检测模块，用于检测所述移动台的移动速度，并将检测结果发送给所述比较模块。

7.一种基站，其特征在于，该基站包括：

比较模块，用于将移动台的移动速度与门限值进行比较；

操作模块，用于当比较结果为移动速度达到门限值时，利用频域间隔为第一设定值的子载波承载数据进行通信，所述频域间隔为第一设定值的子载波是预先在通信带宽中指定部分带宽的子载波，或者是在所述移动台的移动速度达到门限值时，从通信带宽中指定部分带宽的子载波；

当比较结果为移动速度未达到门限值时，利用频域间隔为第二设定值的子载波承载数据，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。

8.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：

检测模块，用于检测所述移动台的移动速度，并将检测结果发送给所述比较模块。

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