CN101425844A - 一种时分双工系统的数据传输方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时分双工系统的数据传输方法，包括：基站根据当前的覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号长度为单位设置保护间隔GP时隙的长度，并设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；用户设备和基站利用所述无线半帧进行数据传输。本发明还公开了一种时分双工系统。应用本发明，能够支持更细粒度的不同等级覆盖，节约无线资源，提高传输效率。

Description

一种时分双工系统的数据传输方法和系统
技术领域
本发明涉及时分双工系统的长期演进方案，特别涉及一种时分双工系统的数据传输方法。
背景技术
第三代移动通信系统(3G)采用CDMA多址方式，支持多媒体业务，具有较高的竞争能力。为了确保在更长的时间内保持这种竞争能力，3GPP启动了3G无线接口技术的长期演进(Long Term Evolution，LTE)研究项目。
目前，LTE系统确定支持2种帧结构。TD-SCDMA是第三代移动通信系统的三种大国际标准中唯一采用时分双工(TDD)方式的标准，在TD-SCDMA的长期演进方案(LTE TDD)中，其首选帧结构为与TD-SCDMA系统兼容的第二类帧结构，如图1所示。其中，一个无线帧的帧长为10ms，包括两个5ms的半帧。每个半帧由7个业务时隙(标记为0～6)和3个特殊时隙(下行导频时隙，保护间隔时隙和上行导频时隙)组成。每子帧定义为一个业务时隙。其中，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。
LTE TDD系统基于OFDM技术，其子载波间隔设定为15kHz，对应的OFDM符号长度为66.67us，为在解调时实现OFDM符号定时，在每个OFDM符号前加入循环前缀CP。在支持单播业务和小覆盖应用时，使用长度为4.76us的短CP，这样形成的完整OFDM符号长度为66.67us+4.76us≈71.4us；在支持多小区广播业务和大覆盖应用时，使用长度为us的长CP，这样形成的完整OFDM符号长度为66.67us+16.66us≈88.3us。
对于TDD系统来说，为避免上下行时隙间的干扰，其下行时隙至上行时隙的切换点需要保护间隔(GP)，因此如前所述，目前LTE TDD系统的无线帧结构中，特殊时隙中存在保护间隔时隙。具体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)。
在图1所示的帧结构中，GP的时长为75us，其对应的最大覆盖范围为(75us/2)×3×108m/s＝11.25km。为满足对不同覆盖范围的支持，现有的GP可以做适当修改，具体关于GP的设计方法是：通过空置一个或连续多个上行时隙来提供与所支持的覆盖范围对应的较大的下行至上行的保护间隔GP。详细地，目前一般提供三种GP长度供基站根据本小区的覆盖范围进行选择。
一、在小区半径小于7.5km的情况下，使用如图2所示的小覆盖帧结构进行支持，对应GP时长为50us。此时随机接入在UpPTS时隙进行。
二、对于小区半径大于7.5km且小于30km的中等覆盖，基本的TDD第二类帧结构中GP长度不够，通过将GP和UpPTS进行合并形成新的GP，时间长度为191.66us，则刚好能够支持约29km的覆盖范围。此时，随机接入在TS1或其后任一上行时隙进行。TDD第二类帧结构支持中等覆盖的帧结构如图3所示。
三、对于小区半径大于30km的大覆盖场景，TDD第二类帧结构采用的方法是将整个TS1空出来，与GP，UpPTS进行合并，形成一个整体的时间长度为866.66us的GP，足够支持100km以上的小区覆盖。此时，随机接入在TS2及其后连续多个上行时隙进行。TDD第二类帧结构支持大覆盖的帧结构如图4所示。
基站和用户分别保存上述三种GP长度方案所对应的帧结构。基站根据本小区的覆盖范围，选择上述三种方案中的一种，并将选择的GP长度方案通知本小区的用户。在之后基站与用户间进行数据传输时，利用相应GP长度方案对应的帧结构承载数据进行通信。
当采用上述方式进行数据传输时，由于GP长度的调整粒度为一个上行时隙，因此支持不同等级覆盖时，等级间的级差较大，对覆盖范围的支持不够灵活，导致无线资源的浪费，减小传输效率。例如，对于覆盖范围为50km的小区，需要选择第三中GP长度及对应的帧结构进行数据传输，此时实际上很大一部分时隙被作为保护间隔浪费掉了，实际上也影响了传输效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种时分双工系统中的数据传输方法和系统，能够支持更细粒度的不同等级覆盖，节约无线资源，提高传输效率。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种时分双工系统的数据传输方法，包括：
基站根据当前的覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号长度为单位设置保护间隔GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；
用户设备和基站利用所述无线半帧进行数据传输。
较佳地，DwPTS、GP与UpPTS的总长度保持为1ms。
较佳地，所述设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度为：所述DwPTS时隙长度至少为1个OFDM符号，所述UpPTS时隙长度至少为2个OFDM符号。
较佳地，所述设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度时进一步根据基站当前覆盖范围内对TD-SCDMA系统的兼容性要求进行。
较佳地，该方法进一步包括：预先根据基站的不同覆盖范围和对所述TD-SCDMA系统的兼容性要求，建立基站的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系，并将该对应关系保存在基站中；
所述设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度为：基站根据保存的所述对应关系，确定当前覆盖范围和兼容性要求对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
较佳地，所述DwPTS时隙长度至少为2个OFDM符号。
较佳地，在建立所述对应关系后，该方法进一步包括：在基站中为所述所有不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应设置编号，并在用户设备中保存不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合，并进行统一编号；
所述将设置结果发送给用户设备为：基站将确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度对应的编号发送给用户设备。
较佳地，所述建立基站的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系为：
当需要兼容TD-SCDMA系统时，根据所述无线半帧的常规时隙结构，计算不同的TD-SCDMA系统的上下行时隙比例、基站的覆盖范围所对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度；
当不需要兼容TD-SCDMA系统时，根据所述无线半帧的常规时隙结构，计算不同的基站的覆盖范围所对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
较佳地，所述计算不同的TD-SCDMA系统的上下行时隙比例、基站的覆盖范围所对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度为：
针对OFDM符号循环前缀CP的不同类型，在基站最小覆盖范围下，建立不同的TD-SCDMA系统的上下行时隙比例和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系；
根据不同的覆盖范围要求，基于基站最小覆盖范围下的所述对应关系，扩展GP时隙长度，建立不同覆盖范围和所述上下行时隙比例与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系。
较佳地，在保存所述对应关系前进一步包括：将所述对应关系按照不同的TD-SCDMA系统上下行时隙比例的兼容性进行子集划分，为不同的子集设置编号，并在各个子集内为所述不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度对应设置配置编号；
所述保存对应关系时以子集为单位进行，并进一步在用户设备中以子集为单位保存不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应的配置编号。
较佳地，所述将设置结果发送给用户设备为：将确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应的配置编号和所在子集的编号发送给用户设备。
较佳地，所述将设置结果发送给用户设备为：若用户设备已知基站所确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合所在子集的编号，基站仅将确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应的配置编号发送给用户设备。
较佳地，所述常规时隙结构为：一个无线半帧中包括8个长度为0.5ms的常规时隙，每两个常规时隙配对组成一个子帧；
当所述CP类型为短CP时，所述在基站最小覆盖范围下，建立的所述上下行时隙比例和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系为：
 
TD-SCDMA系统下行与上行时隙的比例   DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度
1:6 10个符号 2个符号 2个符号
2:5 5个符号 2个符号 7个符号
3:4 1个符号 2个符号 11个符号
4:3 10个符号 2个符号 2个符号
5:2 6个符号 2个符号 6个符号
6:1 1个符号 2个符号 11个符号
当所述CP类型为长CP时，所述在基站最小覆盖范围下，建立的所述上下行时隙比例和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系为：
 
TD-SCDMA系统下行与上行时隙的比例         DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度
 
1:6 8个符号 2个符号 2个符号
2:5 5个符号 1个符号 6个符号
3:4 1个符号 2个符号 9个符号
4:3 9个符号 1个符号 2个符号
5:2 5个符号 2个符号 5个符号
6:1 1个符号 2个符号 9个符号
较佳地，所述常规时隙结构为：一个无线半帧中包括8个长度为0.5ms的常规时隙，每两个常规时隙配对组成一个子帧；
当OFDM符号中采用短CP时，所述建立的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系为：
 
覆盖范围 兼容性要求 DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度
≤10.7km 不兼容 11个符号 1个符号 2个符号
≤21.4km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   10个符号 2个符号 2个符号
≤21.4km 兼容6:1和3:4的下上行时隙比例或不兼容   1个符号 2个符号 11个符号
≤21.4km 兼容2:5的下上行时隙比例或不兼容         5个符号 2个符号 7个符号
≤21.4km 兼容5:2的下上行时隙比例或不兼容         6个符号 2个符号 6个符号
≤32.1km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   9个符号 3个符号 2个符号
≤32.1km 兼容6:1和3:4的下上行时隙比例或不兼容   4个符号 3个符号 7个符号
≤32.1km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容   5个符号 3个符号 6个符号
≤42.8km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   8个符号 4个符号 2个符号
 
≤42.8km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容   4个符号 4个符号 6个符号
≤53.5km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   7个符号 5个符号 2个符号
≤53.5km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容   3个符号 5个符号 6个符号
≤107km 兼容所有时隙比例或不兼容             2个符号 10个符号 2个符号
≤128.4km 兼容所有时隙比例或不兼容             2个符号 12个符号 0个符号
当OFDM符号中采用长CP时，所述建立的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系为：
 
覆盖范围 兼容性要求 DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度
≤12.4km 兼容4:3的下上行时隙比例或不兼容         9个符号 1个符号 2个符号
24.8km 兼容2:5的下上行时隙比例或不兼容         5个符号 1个符号 6个符号
≤24.8km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   8个符号 2个符号 2个符号
≤24.8km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容   5个符号 2个符号 5个符号
≤24.8km 兼容3:4和6:1的下上行时隙比例或不兼容   1个符号 2个符号 9个符号
≤37.2km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   7个符号 3个符号 2个符号
≤37.2km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容   4个符号 3个符号 5个符号
≤37.2km 兼容2:5的下上行时隙比例或不兼容         3个符号 3个符号 6个符号
≤49.6km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容   6个符号 4个符号 2个符号
≤49.6km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容   3个符号 4个符号 5个符号
≤99.2km 兼容4:3、1:6、2:5和5:2的下上行时隙比例或不兼容               2个符号 8个符号 2个符号
≤124km 兼容4:3、1:6、2:5和5:2的下上行时隙比例或不兼容               2个符号 10个符号 0个符号
一种时分双工系统，包括基站和用户设备，所述基站，用于根据覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号为单位设置GP时隙的长度，并根据该GP时隙长度设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；利用所述无线半帧与用户设备进行数据传输；
所述用户设备，用于接收所述基站发送的设置结果，并利用所述无线半帧与所述基站进行数据传输。
由上述技术方案可见，本发明中，基站根据覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号长度为单位设置GP时隙的长度，DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；用户设备和基站利用包括上述GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度的无线半帧进行数据传输。采用上述本发明的方式后，由于GP时隙长度以OFDM符号为单位进行设置，而一个OFDM符号的时长要远小于图1所示帧结构中的常规时隙的时长，因此，对于GP时隙长度的调整粒度减小，从而能够支持更细粒度的不同等级覆盖，节约无线资源，提高传输效率。
附图说明
图1为目前LTE TDD系统的帧结构示意图。
图2为目前LTE TDD系统小覆盖帧结构示意图。
图3为目前LTE TDD系统中等覆盖帧结构示意图。
图4为目前LTE TDD系统大覆盖帧结构示意图。
图5为本发明中时分双工系统的数据传输方法总体流程图。
图6为本发明提供的时分双工系统的总体结构图。
图7为本发明实施例中LTE TDD系统的无线帧结构示意图。
图8为本发明实施例一中时分双工系统的数据传输方法具体流程图。
图9为本发明实施例一中最小覆盖要求下采用短CP时，GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置方式示意图。
图10为本发明实施例一中最小覆盖要求下采用长CP时，GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置方式示意图。
图11为本发明实施例二中时分双工系统的数据传输方法具体流程图。
图12为本发明实施例二中采用短CP时，不同覆盖范围和兼容性要求下，GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置方式示意图。
图13为本发明实施例二中采用长CP时，不同覆盖范围和兼容性要求下，GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置方式示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的基本思想是：降低GP时隙长度的调整粒度，从而提供更灵活的不同等级覆盖。
图5为本发明中时分双工系统的数据传输方法总体流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤501，基站根据覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号长度为单位设置保护间隔GP时隙的长度，并设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
本发明中特殊区域指第二类帧结构中，5ms的无线半帧内三个特殊时隙构成的区域。本发明中，特殊区域内GP时隙长度可以以OFDM符号为粒度进行调整。具体地，根据覆盖范围计算所需的下行至上行切换GP长度TGP＝2*Rcell/C，将GP时隙设置为占用N个OFDM符号，并且计算得到的GP长度小于N个OFDM符号的时长、大于N-1个OFDM符号的时长。一方面，GP长度小于N个OFDM符号的时长能够保证GP时隙长度满足覆盖要求，另一方面，GP长度大于N-1个OFDM符号的时长，能够保证为其他信息的传输保留更多的时频资源。
这里，之所以以OFDM符号为单位设置GP时隙长度，是因为在LTETDD系统中采用的编码调制方案为OFDM调制或扩展的OFDM调制，并且这两种调制方式的符号长度均相同，为一个OFDM符号为单位，因此以一个OFDM符号为单位进行资源分配。在接下来的文字记载中，将一个OFDM符号所占用的时长称为一个符号。
步骤502，基站将步骤501中的设置结果发送给用户设备。
步骤503，用户设备和基站利用按照步骤501中设置结果构造的无线半帧进行数据传输。
至此，本发明提供的数据传输方法流程结束。
图6为本发明提供的时分双工系统的总体结构图。如图6所示，该系统包括：基站和用户设备。
在该系统中，基站用于根据覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号为单位设置GP时隙的长度，并根据该GP时隙长度设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；利用所述无线半帧与用户设备进行数据传输。
用户设备，用于接收所述基站发送的设置结果，并利用所述无线半帧与所述基站进行数据传输。
以上是对本发明的总体概述，由该过程可见，本发明的方法GP时隙长度的设置粒度减小，从而能够提供更灵活的不同等级覆盖，提高传输效率。但由于GP时隙长度的灵活调整是在特殊区域范围内进行，因此GP时隙长度调整范围受特殊区域的时长限制，也就是该无线半帧所支持的最大覆盖范围受特殊区域的时长限制。优选地，相比于图1所示的帧结构，加长特殊区域的时长，从而能够将GP时隙长度的调制范围扩大，进而扩大最大覆盖范围。当然，由于无线半帧的长度是固定的，因此特殊区域时长的变化会影响到其他常规时隙的时长。在下面本发明的具体实施例中，以一种新的无线帧结构为例，说明本发明的具体实施方式。
图7为本发明实施例中新的无线帧结构。其中，每个5ms的无线半帧划分成8个长度为0.5ms的常规时隙和1个长度为1ms的特殊区域，该特殊区域由DwPTS时隙，GP时隙和UpPTS时隙构成，另外，每两个常规时隙配对组成一个子帧。以该无线帧结构为基础对本发明的具体实施方式进行说明。
实施例一：
图8为本发明实施例一中时分双工系统的数据传输方法具体流程图。如图8所示，该方法包括：
步骤801，根据基站的覆盖范围计算所需的GP长度。
本步骤中，计算所需GP长度的方式为：TGP＝2*Rcell/C。
步骤802，根据GP长度设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
在设置GP时隙长度时，如前所述以OFDM符号所占用的时长为单位分配，分配后GP时隙长度大于等于步骤801中计算所得的GP长度。当单独考虑覆盖范围进行GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度的设置时，将GP时隙长度设置的尽可能小，并且P-SCH在DwPTS时隙实现，占用1个符号(S)，因此，DwPTS时隙至少占用一个符号，PRACH在UpPTS时隙实现，占用2S，因此，UpPTS时隙至少占用两个符号；GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的总长度，即特殊区域的时长，如前所述，为1ms。只有满足上述条件，GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度可以任意设置。在另外一种实现方案中，也可以采用如下的限制设置特殊区域中的各个时隙长度，DwPTS时隙至少占用两个符号。
实际应用中，在LTE TDD系统的基站覆盖范围内，可能存在TD-SCDMA网络，为保证两个网络的信号质量，在设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度时，需要考虑两个系统的兼容性。所谓兼容性是指，在两个系统同时存在的区域内，两种系统的上下行关系需要保持一致，即上行与下行切换点对齐，从而保证两个系统间不互相干扰。由于LTE TDD系统是TD-SCDMA系统的演进系统，因此，一般是在区域内先存在TD-SCDMA的系统，应用本发明实施例的方法时，优选地，在LTE TDD系统无线帧设计时，能够与TD-SCDMA系统一致。
因此，如果考虑兼容性，那么本步骤中进行时隙设置时需要进行如下处理：
步骤802a，判断是否需要兼容TD-SCDMA系统，若是，则执行步骤802b，否则执行步骤802c。
在进行LTE TDD系统无线半帧中GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置时，若该基站覆盖范围存在TD-SCDMA系统，那么通常要考虑兼容性问题，按照步骤802b中所述设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度，如果不存在TD-SCDMA系统，那么可以不考虑兼容性问题，按照步骤802c中设置特殊区域内各时隙长度。
步骤802b，根据步骤801中计算得到的GP长度、TD-SCDMA系统的上下行时隙比例以及常规时隙的结构设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
具体地，TD-SCDMA系统的无线帧结构与背景技术中描述的图2所示的帧结构相同。其中，共存在六种上下行时隙比例关系和对应的上下行切换点位置。TD-SCDMA的GP时隙长度为75us，为保证兼容性，需要有两方面的要求：一、LTE TDD系统的GP时隙长度不能小于75us，以OFDM符号为单位计算，当采用短CP时，LTE TDD系统的GP时隙长度至少为两个OFDM符号，当采用长CP时，LTE TDD系统的GP时隙长度至少为一个OFDM符号；二、上下行资源所占用时长间的比例关系要与TD-SCDMA系统中一致，考虑到这一点，在进行LTE TDD系统中GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置时，还需要进一步根据常规时隙的结构进行，具体该结构包括常规时隙的时长以及与特殊区域的位置关系等。
如前所述本实施例中常规时隙的结构如图7所示。两个相邻的常规时隙作为一个子帧，在进行资源分配时一个子帧中的两个常规时隙要么均为上行时隙，要么均为下行时隙。根据上述兼容性要求，即上下行切换点一致，LTETDD系统中的GP时隙覆盖TD-SCDMA系统中的GP时隙，可以针对不同当覆盖范围要求，计算得到GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置。下面以满足最小覆盖要求为例进行说明。
根据兼容性要求，在满足最小覆盖要求时，若采用短CP，则可以得到图9所示的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置方式。
在图9中，第一行为TD-SCDMA系统的帧结构示意，其中标注了不同的上下行比例下的切换点位置。如，在该帧结构示意上方标有6:1表示下行和上行时隙的比例为6:1，上下行切换点为6:1对应的垂直虚线。第二行到第七行分别代表TD-SCDMA系统的不同时隙比例对应的LTE TDD系统无线半帧设置情况。
具体地，在第二行到第七行中，标注为D的表示下行子帧(两个常规时隙构成的子帧)，标注为U的表示上行子帧，阴影部分表示特殊区域。其中，采用短CP时，特殊区域包括14个符号，在该特殊区域下方进行表示，该特殊区域内，1区表示DwPTS时隙，可以看作下行时隙，2区表示GP时隙，3区表示UpPTS时隙，可以看作下行时隙。由图8可见，当TD-SCDMA系统的下行与上行时隙比例为6:1时，LTE TDD系统可以采用第一行的时隙设置方式，即GwPTS时隙占用1个OFDM符号，GP时隙占用2个OFDM符号，UpPTS时隙占用11个OFDM符号，这样，LTE TDD系统中的上下行切换点(特殊区域的末尾)与TD-SCDMA系统中上下行切换点一致，同时GP时隙覆盖TD-SCDMA系统中的GP时隙。由图可见，在其他时隙比例下按照图9所示的方式设置也满足上述条件，这里就不再一一详述。
图9中所示的LTE TDD系统无线半帧中GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置也可以用表1来表示。
 
TD-SCDMA系统的时隙比例(下:上) DwPTS(S) GP(S) UpPTS(S)
1:6 10 2 2
2:5 5 2 7
3:4 1 2 11
4:3 10 2 2
5:2 6 2 6
 
6:1 1 2 11
表1
类似地，根据兼容性要求，在满足最小覆盖要求时，若采用短CP，则可以得到图10所示的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度设置方式。将图10所示的设置方式可以用表2表示。
 
TD-SCDMA系统的时隙比例(下:上) DwPTS(S) GP(S) UpPTS(S)
1:6 8 2 2
2:5 5 1 6
3:4 1 2 9
4:3 9 1 2
5:2 5 2 5
6:1 1 2 9
表2
如图10所示，在兼容TD-SCDMA时隙比例为4:3时，LTE TDD系统无线半帧中UpPTS的第一个符号已经进入了TD-SCDMA系统中GP时隙的范围，在极端情况下，此符号的部分会受到TD-SCDMA系统DwPTS的干扰。幸运的是得益于OFDM的CP结构，此干扰仅影响CP，因此，此干扰是可以忽略的。
上述图9、图10、表1和表2中的时隙设置是在最小覆盖要求时得出的。基于该最小覆盖设置，可以根据覆盖要求调整GP时隙长度，获得不同覆盖要求下的时隙设置。具体地，可以根据覆盖范围的需要，基于该最小覆盖设置，扩展GP时隙长度，即打掉GP时隙相邻的DwPTS时隙或UpPTS时隙中的符号或同时打掉两者中的符号来扩展GP时隙长度。
例如，当采用短CP时，覆盖范围扩大一级，也就是使GP时隙长度为3个OFDM符号，那么基于图9所示设置方式中的第三行(即兼容下行与上行时隙5:2的情况)，可以有两种设置方式：
一、将GP时隙左边的一个OFDM符号也作为GP时隙，从而使GP时隙占用3个符号，这时，DwPTS时隙占用5个符号，UpPTS时隙占用6个符号；
二、将GP时隙右边的一个符号也作为GP时隙，从而使GP时隙占用3个符号，这时，DwPTS时隙占用6个符号，UpPTS时隙占用5个符号。
以此类推，可以得到很多具体的特殊区域配置方案。如果DwPTS时隙配置为最小长度80.57us，同时UpPTS时隙配置为最小长度141.66us(设GT为8.33us)，此时对应的GP时隙长度约为777.8us，支持最大约116km的覆盖范围。对应特殊大覆盖需求，也可以将PRACH放在特殊区域之后的上行时隙实现，进一步扩大GP范围。
根据TD-SCDMA系统中的时隙比例任意选择一种方案进行时隙长度设置。
步骤802c，根据步骤801中计算得到的GP长度设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
这种方式即前述单独考虑覆盖要求时的设置方式，这里就不再赘述。
步骤803，基站将步骤802中的设置结果发送给用户设备。
本步骤中，基站可以通过高层信令的方式，例如广播信道等，将设置结果发送给用户设备。
步骤804，用户设备接收设置结果，确定无线半帧中GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度；用户设备和基站利用该无线半帧进行数据传输。
至此，本发明实施例中的方法流程结束。在上述实施例中，步骤802中根据兼容性要求和覆盖要求得到的各种不同时隙长度设置方案的过程也可以预先完成，然后将该各种不同方案保存在基站和用户设备中，并进行编号。当基站需要实际设置本小区采用的具体GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度时，可以根据保存的各种不同方案，选择符合当前兼容性要求和覆盖要求的方案编号，通知给用户设备。用户设备根据接收的编号和本身保存的各种方案确定基站选用的特定方案，从而用户设备和基站间可以利用应用这种方案的无线半帧进行数据传输。下面通过一个具体实施例说明这种方式。
实施例二：
图11为本发明实施例二中时分双工系统的数据传输方法具体流程图。如图11所示，该方法包括：
步骤1101，预先根据不同的覆盖要求和对TD-SCDMA系统的兼容性要求，建立基站的不同覆盖范围和兼容性要求对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系，并将对应关系进行保存。
本步骤中，根据实施例一步骤802a中所述的方式建立对应关系。如前所述，实际存在的设置方案有很多。本实施例提供一种简化方案，在建立的对应关系中，并未包括所有的设置方案，而是选择其中一部分设置方案。
具体地，当采用短CP时，根据覆盖范围的分布规律，GP时隙的长度有七种选择，分别为占用1，2，3，4，5，10，12个符号。其中，当覆盖范围较小时，不同覆盖范围间的级差也较小；当覆盖范围较大时，不同覆盖范围间的级差也相应较大。具体采用的设置方案示意图如图12所示，其中，1区表示DwPTS时隙，2区表示GP时隙，3区表示UpPTS时隙，图中所涉及的时隙比例为下行与上行时隙的比例，建立的对应关系可以以表3形式表示。其中共有14种设置方案，分别如序号0-13对应所示。
Figure A200710176798D00231
Figure A200710176798D00241
表3
在上述14种设置方案中，UpPTS时隙长度只有四种情况，分别为占用2，6，7，11个符号，这是考虑到UpPTS时隙设置较复杂，对于数据传输过程影响也较大，因此为简化系统设计，使UpPTS只有四种长度。
类似地，当采用长CP时，GP时隙的长度有六种选择，分别为占用1，2，3，4，8，10个符号。具体采用的设置方案示意图如图12所示，其中，1区表示DwPTS时隙，2区表示GP时隙，3区表示UpPTS时隙，图中所涉及的时隙比例为下行与上行时隙的比例，建立的对应关系可以以表4形式表示。其中共有12种设置方案，分别如序号0-11对应所示。
Figure A200710176798D00251
表4
与短CP时的情况类似，本实施例中采用长CP时，UpPTS的时隙长度也只有四种情况，分别为占用2，5，6，9个OFDM符号。
在保存对应关系时，优选地，在基站中保存表3和表4的完整列表内容；在用户设备中保存序号和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度列的内容。
步骤1002，基站确定当前的兼容性要求和覆盖要求，并在表3或表4中选择对应的一种设置方案，将设置方案对应的序号发送给用户设备。
本步骤中，基站将设置方案对应的序号通过小区广播发送给小区内的用户设备。由于表3和表4分别保存了14和12种设置方案，因此基站利用4比特就可以向用户指示所选的设置方案。
步骤1003，用户设备接收序号，根据保存的对应关系，确定基站选择的设置方案，按照该设置方案构造无线半帧；用户设备与基站利用无线半帧进行数据传输。
至此，本实施例提供的方法流程结束。依照本实施例中的流程，预先建立了对应关系，这样在实际进行无线帧设置时，大大简化了设置过程。同时，采用表3和表4所示的简化设置方案，既能满足多粒度覆盖范围的灵活调整以及对不同兼容性的要求，同时尽量少地占用基站和用户设备的存储空间，因为众多的设置方案将导致存储空间的大量占用，基站通知用户所选的设置方案时尽量少地占用信息比特。
对于实施例二，已经根据UpPTS简化，保证覆盖，保证兼容等特点进行了优化。但实施例一中基站是对总的可能配置进行指示的。一般来说，TDD系统的上下行时隙比例是必须告知的信息。换句话说，系统进行特殊时隙配置时，时隙比例是已知的，那么对于实施例一中表3和表4的各种配置情况，可以根据时隙比例进行子集分割，那么，在进行指示时，可以进一步降低指示所需要的比特数。
具体地，将表3和表4中的对应关系按照不同的兼容性要求进行子集划分，为不同的子集对应设置子集编号，并在各个子集内为不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度对应设置配置编号；基站在保存对应关系时，以子集为单位进行；类似地，用户设备也以子集为单位保存不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度及对应的编号。基站根据根据当前覆盖范围和兼容性要求确定对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度时，首先根据当前兼容性要求，找到对应的子集，在该子集中确定当前覆盖范围对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，并将对应的子集编号和配置编号发送给用户设备。用户设备接收子集编号和配置编号，根据子集编号确定对应的子集，在该子集中根据接收的配置编号确定对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度，对无线半帧的特殊区域进行设置，并利用设置后的无线半帧与基站进行数据传输。
例如，划分子集后的对应关系可以如表5和表6所示。其中，表5是针对短CP的情况，表6是针对长CP的情况。以表5为例进行说明，第一行表示TD-SCDMA系统的兼容性要求，共分为四类，相应地，将对应关系分为四个子集，如表5中各种时隙比例所在列所示。以下行和上行比例4:3为例，该兼容性要求对应的列表示该子集中的各种时隙长度设置方案。其中，由于GP时隙长度统一在最左列表示，因此4:3所在列标出的时隙长度设置方案中仅列出了DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
Figure A200710176798D00271
表5
Figure A200710176798D00272
表6
在上述过程中，进行子集划分时根据对TD-SCDMA系统的兼容性要求进行，可以将兼容性要求相同的划分为一个子集，也可以将多个不同兼容性要求的划分为一个子集，例如，如表5和表6所示，当TD-SCDM系统的下行和上行时隙比例为6:1和3:4时，时隙长度的设置方案是相同的，这时可以将这两个兼容性要求对应的时隙长度设置方案划分在一个子集内部。
另外，在通知用户设备当前所采用的时隙长度设置方案时，前述提到的是基站将子集编号和子集内的配置编号发送给用户设备的方式。事实上，用户设备可能通过其他方式获知子集编号，这种情况下，基站可以仅将子集内的配置编号发送给用户设备即可。例如，LTE TDD系统的基站必然将本系统下行和上行时隙比例通知用户设备，如图9可见，当采用短CP时，如果LTE TDD系统的下行和上行时隙比例为3:1，则能够兼容的TD-SCDMA系统的下行和上行时隙比例为5:2，同时该兼容性要求(兼容TD-SCDMA系统下行和上行时隙比例为5:2)唯一对应一个子集，那么用户设备事实上获得了LTE TDD系统的下行和上行时隙比例，就相对于确定了子集编号。这时，不需要通知用户设备子集编号，只需要通知配置编号即可。在基站选择时隙长度设置方案时，当对兼容性没有要求时，可以首先兼容TD-SCDMA系统的方案。
为每种时隙比例下，短CP时，都满足GP＝1，2，3，4，5，10，12；长CP时，都满足GP＝1，2，3，4，8，10；在实施例二所示的表3和表4中，优先选择兼容的方案。这样，长短CP时都只需要3比特来指示。
另外，上述实施例二中表3和表4所列的特殊区域设置方案是以下列GP长度为前提得到的：短CP时，GP＝1，2，3，4，5，10，12；长CP时，GP＝1，2，3，4，8，10。当然，也可以基于其他的GP时隙长度进行特殊区域的设置。例如短CP时，GP＝1，2，4，5，7，10，12；长CP时，GP＝1，2，4，6，8，10；此时，仍然按照实施例二中的方式建立对应关系，记录各种不同的设置方案，最后形成的具体特殊区域设置方案会有所不同。这里就不再赘述。
上述本发明实施例一和实施例二中的方法流程均可以在图6所示的系统中实施。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1、一种时分双工系统的数据传输方法，其特征在于，该方法包括：
基站根据当前的覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号长度为单位设置保护间隔GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；
用户设备和基站利用所述无线半帧进行数据传输。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，DwPTS、GP与UpPTS的总长度保持为1ms。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度为：所述DwPTS时隙长度至少为1个OFDM符号，所述UpPTS时隙长度至少为2个OFDM符号。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度时进一步根据基站当前覆盖范围内对TD-SCDMA系统的兼容性要求进行。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先根据基站的不同覆盖范围和对所述TD-SCDMA系统的兼容性要求，建立基站的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系，并将该对应关系保存在基站中；
所述设置GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度为：基站根据保存的所述对应关系，确定当前覆盖范围和兼容性要求对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DwPTS时隙长度至少为2个OFDM符号。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在建立所述对应关系后，该方法进一步包括：在基站中为所述所有不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应设置编号，并在用户设备中保存不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合，并进行统一编号；
所述将设置结果发送给用户设备为：基站将确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度对应的编号发送给用户设备。
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述建立基站的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系为：
当需要兼容TD-SCDMA系统时，根据所述无线半帧的常规时隙结构，计算不同的TD-SCDMA系统的上下行时隙比例、基站的覆盖范围所对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度；
当不需要兼容TD-SCDMA系统时，根据所述无线半帧的常规时隙结构，计算不同的基站的覆盖范围所对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算不同的TD-SCDMA系统的上下行时隙比例、基站的覆盖范围所对应的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度为：
针对OFDM符号循环前缀CP的不同类型，在基站最小覆盖范围下，建立不同的TD-SCDMA系统的上下行时隙比例和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系；
根据不同的覆盖范围要求，基于基站最小覆盖范围下的所述对应关系，扩展GP时隙长度，建立不同覆盖范围和所述上下行时隙比例与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系。
10、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在保存所述对应关系前进一步包括：将所述对应关系按照不同的TD-SCDMA系统上下行时隙比例的兼容性进行子集划分，为不同的子集设置编号，并在各个子集内为所述不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度对应设置配置编号；
所述保存对应关系时以子集为单位进行，并进一步在用户设备中以子集为单位保存不同的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应的配置编号。
11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将设置结果发送给用户设备为：将确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应的配置编号和所在子集的编号发送给用户设备。
12、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将设置结果发送给用户设备为：若用户设备已知基站所确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合所在子集的编号，基站仅将确定的GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度组合对应的配置编号发送给用户设备。
13、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述常规时隙结构为：一个无线半帧中包括8个长度为0.5ms的常规时隙，每两个常规时隙配对组成一个子帧；
当所述CP类型为短CP时，所述在基站最小覆盖范围下，建立的所述上下行时隙比例和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系为：
  TD-SCDMA系统下行与上行时隙的比例 DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度 1:6 10个符号 2个符号 2个符号 2:5 5个符号 2个符号 7个符号 3:4 1个符号 2个符号 11个符号 4:3 10个符号 2个符号 2个符号 5:2 6个符号 2个符号 6个符号 6:1 1个符号 2个符号 11个符号
当所述CP类型为长CP时，所述在基站最小覆盖范围下，建立的所述上下行时隙比例和GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度间的对应关系为：
  TD-SCDMA系统下行与上行时隙的比例 DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度 1:6 8个符号 2个符号 2个符号
  2:5 5个符号 1个符号 6个符号 3:4 1个符号 2个符号 9个符号 4:3 9个符号 1个符号 2个符号 5:2 5个符号 2个符号 5个符号 6:1 1个符号 2个符号 9个符号
14、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述常规时隙结构为：一个无线半帧中包括8个长度为0.5ms的常规时隙，每两个常规时隙配对组成一个子帧；
当OFDM符号中采用短CP时，所述建立的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系为：
  覆盖范围 兼容性要求 DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度 ≤10.7km 不兼容 11个符号 1个符号 2个符号 ≤21.4km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 10个符号 2个符号 2个符号 ≤21.4km 兼容6:1和3:4的下上行时隙比例或不兼容 1个符号 2个符号 11个符号 ≤21.4km 兼容2:5的下上行时隙比例或不兼容 5个符号 2个符号 7个符号 ≤21.4km 兼容5:2的下上行时隙比例或不兼容 6个符号 2个符号 6个符号 ≤32.1km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 9个符号 3个符号 2个符号 ≤32.1km 兼容6:1和3:4的下上行时隙比例或不兼容 4个符号 3个符号 7个符号 ≤32.1km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容 5个符号 3个符号 6个符号 ≤42.8km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 8个符号 4个符号 2个符号
  ≤42.8km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容 4个符号 4个符号 6个符号 ≤53.5km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 7个符号 5个符号 2个符号 ≤53.5km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容 3个符号 5个符号 6个符号 ≤107km 兼容所有时隙比例或不兼容 2个符号 10个符号 2个符号 ≤128.4km 兼容所有时隙比例或不兼容 2个符号 12个符号 0个符号
当OFDM符号中采用长CP时，所述建立的不同覆盖范围和不同的兼容性要求与GP时隙、DwPTS时隙和UpPTS时隙长度间的对应关系为：
  覆盖范围 兼容性要求 DwPTS时隙长度 GP时隙长度 UpPTS时隙长度 ≤12.4km 兼容4:3的下上行时隙比例或不兼容 9个符号 1个符号 2个符号 24.8km 兼容2:5的下上行时隙比例或不兼容 5个符号 1个符号 6个符号 ≤24.8km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 8个符号 2个符号 2个符号 ≤24.8km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容 5个符号 2个符号 5个符号 ≤24.8km 兼容3:4和6:1的下上行时隙比例或不兼容 1个符号 2个符号 9个符号 ≤37.2km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 7个符号 3个符号 2个符号 ≤37.2km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容 4个符号 3个符号 5个符号 ≤37.2km 兼容2:5的下上行时隙比例或不兼容 3个符号 3个符号 6个符号 ≤49.6km 兼容5:2和2:5的下上行时隙比例或不兼容 6个符号 4个符号 2个符号 ≤49.6km 兼容4:3和1:6的下上行时隙比例或不兼容 3个符号 4个符号 5个符号 ≤99.2km 兼容4:3、1:6、2:5和5:2的下上行时隙比例或不兼容 2个符号 8个符号 2个符号 ≤124km 兼容4:3、1:6、2:5和5:2的下上行时隙比例或不兼容 2个符号 10个符号 0个符号
15、一种时分双工系统，包括基站和用户设备，其特征在于，
所述基站，用于根据覆盖范围，在无线半帧的特殊区域占用的时长范围内，以OFDM符号为单位设置GP时隙的长度，并根据该GP时隙长度设置DwPTS时隙和UpPTS时隙的长度，将设置结果发送给用户设备；利用所述无线半帧与用户设备进行数据传输；
所述用户设备，用于接收所述基站发送的设置结果，并利用所述无线半帧与所述基站进行数据传输。
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