CN101588201A - 频分双工系统、设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种频分双工系统、设备及方法。本发明中，将FDD双向链路中的一条改为TDD模式，另一条保持单向，通过修改TDD链路双向时隙的比例和/或单向链路的方向，就可以灵活地满足各种对称和非对称业务的需要。

Description

频分双工系统、设备及方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及频分双工技术。

背景技术

移动通信一般都需要支持双向通信，这种双向功能可以通过两种不同的方式来实现。

一种是频分双工(Frequency Division Duplex，简称“FDD”)，其原理如图1所示。第二代移动通信(The Second Generation，简称“2G”)的全球移动通信系统(Global System for Mobile communication，简称“GSM”)、IS95系统，第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)的宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)、CDMA2000系统均采用FDD方案。专利号为5933421的美国专利也提出了一种频分双工方法。

另一种是时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)，其原理如图2所示。无线个人通信系统CT-2、CT-3、欧洲数字无绳电信系统(DigitalEuropean Cordless Telecommunications，简称“DECT”)、个人手持电话系统(Personal Handyphone System，简称“PHS”)等均采用TDD，3G标准中，我国提出的时分同步码分多址(Time Division SynchronousCode Division MultiPle Access，简称“TD-SCDMA”)和欧洲提出的UTRATDD均采用了TDD/CDMA技术。专利号为5933421的美国专利也提出了一种时分双工的通信方法。

FDD方式采用两个对称的频率信道，上下行分配同样的频带宽度，发送和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔，在支持以语音为代表的对称业务时能充分利用上下行的频谱，但在进行以IP为代表的非对称的数据交换业务时，因为业务是不对称的，所以频谱的利用率大为降低。

为了解决这个问题，有人提出非对称带宽分配FDD方案，即上行和下行信道分配到不同带宽的频谱资源，以应对非对称的数据交换业务。但是这种方式过于死板，不能灵活应对未来无线应用数据交换业务在上下行传输比例上的经常性变动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频分双工系统、设备及方法，在采用FDD方式的两个频率信道内能够灵活支持对称和非对称业务。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种频分双工系统，包括至少两个通信设备，至少在其中的两个通信设备之间存在以频分双工方式工作的至少两个链路，其中至少一个链路为以时分双工方式工作的双向链路，至少一个链路为单向链路。

本发明的实施方式还提供了一种通信设备，通过以频分双工方式工作的至少两个链路与另一通信设备连接，其中至少一个链路为以时分双工方式工作的双向链路，至少一个链路为单向链路；

通信设备包括：

至少一个频分双工收信机或频分双工发信机，用于通过单向链路接收或发送信息；

至少一个时分双工发信机，用于在双向链路的发射时隙发送信息；

至少一个时分双工收信机，用于从双向链路的接收时隙接收信息。

本发明的实施方式还提供了一种带宽调整方法，两个通信设备之间存在以频分双工方式工作的至少两个链路，其中至少一个链路为以时分双工方式工作的双向链路，至少一个链路为单向链路；

方法包括以下步骤：

根据需要传输的数据量或业务类型决定上下行的带宽；

根据上下行的带宽决定双向链路中两个方向的时隙比例和/或单向链路的链路方向；

通知所述两个通信设备根据所述时隙比例和链路方向进行链路设置。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

将FDD双向链路中的一条改为TDD模式，另一条保持单向，通过修改TDD链路双向时隙的比例，就可以灵活地满足各种对称和非对称业务的需要。

进一步地，除修改TDD链路双向时隙的比例，如果设备支持，还可以修改单向链路的方向，从而可以灵活地组合出更多的上下行比例关系。

附图说明

图1是现有技术中FDD通信系统上下行传输原理图；

图2是现有技术中TDD通信系统上下行传输原理图；

图3是本发明第一实施方式中上行占优的上下行传输原理图；

图4是本发明第一实施方式中基站和终端实现参考框图；

图5是现有技术中基站和终端的实现参考框图；

图6是本发明第二实施方式中下行占优的上下行传输原理图；

图7是本发明第二实施方式中基站和终端侧实现框图；

图8是本发明第三实施方式中混合双工方式的原理图；

图9是本发明实施方式中FDD系统中发信机实现框图；

图10是本发明实施方式中FDD系统中收信机实现框图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明的第一实施方式涉及一种FDD系统及通信设备，其中包括基站和终端。本发明实施方式中的系统中可以包括多个基站和多个终端，为了描述方便，这里以一个基站和一个终端为例进行说明，容易理解，相似的方法可以推广到多个基站和多个终端的情况。

图3给出了上行占优的上下行传输原理图。在基站和终端之间存在两条以FDD方式工作的链路，其中一条链路是单向的上行链路，另一条链路是以TDD方式工作的链路。

图4给出了基站和终端的一个实现框图。

基站包括：

FDD收信机53，用于从单向链路接收信息。

TDD发信机61，用于在双向链路的下行时隙发送信息。

TDD收信机63，用于从双向链路的上行时隙接收信息。

终端包括：

FDD发信机54，用于向单向链路发送信息。

TDD发信机64，用于在双向链路的上行时隙发送信息。

TDD收信机62，用于从双向链路的下行时隙接收信息。

现有的基站和终端的实现框图如图5所示。

基站侧包括：FDD发信机51和FDD收信机53；

终端侧包括：FDD收信机52和FDD收信机54。

为了实现图4中的技术方案，可以将图5中基站侧的FDD发信机51改造成图4中的TDD发信机61和TDD收信机63；将终端侧的FDD收信机52改造成TDD发信机64和TDD收信机62。

通过灵活调整基站和终端侧的TDD收发信机，就可以适应上下行传输能力不对称的要求。特别的，由于保留了FDD上行传输链路，包括基站侧FDD收信机53和终端侧FDD发信机54，图4中的方案尤其适用于上行传输主导的情况。

本发明的第二实施方式涉及一种FDD系统及通信设备，其中包括基站和终端。

图6给出了下行占优的上下行传输原理图。在基站和终端之间存在两条以FDD方式工作的链路，其中一条链路是单向的下行链路，另一条链路是以TDD方式工作的链路。

图7给出了基站和终端的一个实现框图。

基站侧包括：

FDD发信机51，用于向单向链路发送信息。

TDD发信机65，用于在双向链路的下行时隙发送信息。

TDD收信机67，用于从双向链路的上行时隙接收信息。

终端侧包括：

FDD收信机52，用于从单向链路接收信息。

TDD发信机68，用于在双向链路的上行时隙发送信息。

TDD收信机66，用于从双向链路的下行时隙接收信息。

为了实现图7中的技术方案，可以将图5中基站侧的FDD收信机53改造成图7中的TDD发信机65和TDD收信机67；将终端侧的FDD发信机54改造成TDD发信机68和TDD收信机66。

通过灵活调整基站和终端侧的TDD收发信机，就可以适应上下行传输能力不对称的要求。特别的，由于保留了FDD下行传输链路，包括基站侧FDD发信机51和终端侧FDD收信机52，图7中的方案尤其适用于下行传输主导的情况。

本发明的第三实施方式涉及一种FDD系统及通信设备，其中包括基站和终端。其链路结构如图8所示，这是一种混合双工方式。在基站和终端之间存在三条以FDD方式工作的链路，其中一条是上行的单向链路，一条是下行的单向链路，还有一条是以TDD方式工作的链路。

基站侧包括：

一个FDD收信机，用于从上行链路接收信息。

一个FDD发信机，用于向下行链路发送信息。

一个TDD发信机，用于在双向链路的下行时隙发送信息。

一个TDD收信机，用于从双向链路的上行时隙接收信息。

终端侧包括：

一个FDD发信机，用于向上行链路发送信息。

一个FDD收信机，用于从下行链路接收信息。

一个TDD发信机，用于在双向链路的上行时隙发送信息。

一个TDD收信机，用于从双向链路的下行时隙接收信息。

第三实施方式中基站和终端侧各有2个收信机和2个发信机，以类似的思想，还可以扩展到更多收发信机的情况。

上述第一至第三实施方式中的发信机可以以图9所示结构实现。来自信源71的信息通过基带信号处理72变成基带数字信号，通过数模转换器73变成模拟基带信号，然后通过滤波器74和放大器75到上变频76变换到射频信号，通过功率放大器77放大后从天线发射出去。

上述第一至第三实施方式中的收信机可以以图10所示的结构实现。来自天线的空中信号通过低噪放大器81到达下变频82，通过放大器83、滤波器84的模拟基带信号通过模数转换器85变成数字基带信号，通过基带信号处理86后到达信宿87。

需要说明的是，图9和图10只是一种典型架构，实际实现时会有不同的变化，比如数模/模数转换器在整个处理链路中的位置是可以变化的，一些功能单元可以在模拟部分处理也可以在数字波分处理，根据具体情况处理链路中会增添一些单元或者减少一些单元等。

上述第一至第三实施方式中以FDD方式工作的两个或更多链路在带宽上可以是对称的，也可以是不对称的。

本发明的第四实施方式涉及一种带宽调整方法，可用于第一至第三实施方式所涉及的FDD系统及通信设备。其步骤如下：

根据需要传输的数据量或业务类型决定上下行的带宽。

根据上下行的带宽决定双向链路中两个方向的时隙比例和/或单向链路的链路方向。通过修改TDD链路双向时隙的比例和单向链路的方向，就可以灵活地满足各种对称和非对称业务的需要。

将时隙比例和/或链路方向通知两个通信设备，两个通信设备据此进行链路设置。如果是基站侧进行前两个步骤，则只需要由基站通过某种信令通知终端就可以了。

本发明的方法实施方式可以以软件、硬件、固件等等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

FDD的优势在于支撑实时性的对称业务好，而TDD的优势在于支持对实时性不太敏感的数据业务好。FDD的不足在于支持不对称的数据业务差，而TDD的不足在于实时性相应较差。本发明将FDD和TDD结合起来，综合了二者的优势，去除了二者的缺陷，对实时性和非实时性、对称和不对称性数据业务都可以比较好地支持。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种频分双工系统，包括至少两个通信设备，其特征在于，至少在其中的两个通信设备之间存在以频分双工方式工作的至少两个链路，其中至少一个链路为以时分双工方式工作的双向链路，至少一个链路为单向链路。

2.根据权利要求1所述的频分双工系统，其特征在于，所述通信设备包括基站和终端；

所述单向链路为一个上行链路。

3.根据权利要求2所述的频分双工系统，其特征在于，所述基站包括：

一个频分双工收信机，用于从所述单向链路接收信息；

一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的下行时隙发送信息；

一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的上行时隙接收信息；

所述终端包括：

一个频分双工发信机，用于向所述单向链路发送信息；

一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的上行时隙发送信息；

一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的下行时隙接收信息。

4.根据权利要求1所述的频分双工系统，其特征在于，所述通信设备包括基站和终端；

所述单向链路为一个下行链路。

5.根据权利要求4所述的频分双工系统，其特征在于，所述基站包括：

一个频分双工发信机，用于向所述单向链路发送信息；

一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的下行时隙发送信息；

一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的上行时隙接收信息；

所述终端包括：

一个频分双工收信机，用于从所述单向链路接收信息；

一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的上行时隙发送信息；

一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的下行时隙接收信息。

6.根据权利要求1所述的频分双工系统，其特征在于，所述通信设备包括基站和终端；

所述单向链路包括一个上行链路和一个下行链路。

7.根据权利要求6所述的频分双工系统，其特征在于，所述基站包括：

一个频分双工收信机，用于从所述上行链路接收信息；

一个频分双工发信机，用于向所述下行链路发送信息；

一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的下行时隙发送信息；

一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的上行时隙接收信息；

所述终端包括：

一个频分双工发信机，用于向所述上行链路发送信息；

一个频分双工收信机，用于从所述下行链路接收信息；

一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的上行时隙发送信息；

一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的下行时隙接收信息。

8.根据权利要求1所述的频分双工系统，其特征在于，所述以频分双工方式工作的至少两个链路在带宽上是对称或不对称的。

9.一种通信设备，其特征在于，通过以频分双工方式工作的至少两个链路与另一通信设备连接，其中至少一个链路为以时分双工方式工作的双向链路，至少一个链路为单向链路；

所述通信设备包括：

至少一个频分双工收信机或频分双工发信机，用于通过所述单向链路接收或发送信息；

至少一个时分双工发信机，用于在所述双向链路的发射时隙发送信息；

至少一个时分双工收信机，用于从所述双向链路的接收时隙接收信息。

10.一种带宽调整方法，其特征在于，两个通信设备之间存在以频分双工方式工作的至少两个链路，其中至少一个链路为以时分双工方式工作的双向链路，至少一个链路为单向链路；

所述方法包括以下步骤：

根据需要传输的数据量或业务类型决定上下行的带宽；

根据上下行的带宽决定所述双向链路中两个方向的时隙比例和/或所述单向链路的链路方向；

通知所述两个通信设备根据所述时隙比例和链路方向进行链路设置。

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