CN101594705B - 时分双工系统的定时调整方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种时分双工系统的定时调整方法及基站。本发明中，将UE的定时提前量Ta设置为大于2倍单向传输时延的值，可以增强TDD设备在接收-发送转换点信号收发的鲁棒性，降低接收时隙的尾部对紧随的发送时隙的头部干扰的可能性，从而在整体上提高传输性能。可以根据TDD系统定时提前量的方差和TDD模式下基站从接收到发送的转换时间确定保护时间间隔Tg，进而计算出定时提前量Ta的值，Tg也可以是预先设定的值。

Description

时分双工系统的定时调整方法及基站

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)系统中的定时调整技术。

背景技术

时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)是一种移动通信系统的通信方式，这种方式在基站和用户设备之间的收发信息，是以突发脉冲序列的形式，在同一个载波频率上交替传送，即收发双方轮流发和收，或称“乒乓方式”。这样就可以在一个载波频率上实现一个双工信道，从而提高频谱利用率。

在长期演进(Long Term Evolution，简称“LTE”)系统等通信系统中采用了TDD技术，其中定时提前(TA)被用来弥补无线信号在基站和终端之间传送的环路传输延时(Round Trip Time，简称“RTT”)。其原理如图1(a)至(d)所示。

图1(a)是无线帧格式。以TDD方式的LTE短帧格式为例，时域5ms的无线帧被划分成5个1ms的时隙，分别编号为0，1，2，3，4。其中0时隙是下行时隙，2时隙是上行时隙，3时隙和4时隙的配置可以为“上上”、“上下”、“下下”三种配置方式的一种。图1(a)中选用的配置为“上下”，在3时隙和4时隙交界处有个上下行转换点。另外，1时隙被分为下行部分(Downlink Pilot Time Slot，简称“DwPTS”)、保护间隔(Guard Period，简称“GP”)、上行部分(U plink Pilot Time Slot，简称“UpPTS”)三个部分。

在实际通信中，无线信号从演进基站节点(evolutional Node B，简称“eNodeB”)传送到用户设备(User Equipment，简称“UE”)的过程中有一个传播时延T_P，如图1(c)所示。在图1(c)中，下行信号在延时T_P后到达UE端，UE根据本地存储的如图1(d)所示的帧格式发送接入信号，并在eNodeB的指示下提前T_A，1发送上行信号。这样，在理想情况下，UE发送的上行信号经过T_P的传输延时后，到达图1(b)中所示的位置，和图1(a)的帧格式要求一致。其中T_A，1等于2×T_P，即无线信号在空中一个来回的传播时间。

现有技术的鲁棒性(robust)较差。原因有二：

首先，定时提前量T_A，1是由eNodeB根据接收的上行信号位置估计出来的，精度有限；同时为了简化定时提前量的控制信令复杂度，往往采用1比特控制信号，传达步进、步退信息。这样，定时位置会有一个偏前或偏后的波动范围，在其中偏后波动的情况下会导致eNodeB侧接收上行发送信号与发送下行信号在时域上重叠，如图2(b)中斜线阴影部分所示，影响eNodeB对上行信号尾部部分的接收。

其次，在eNodeB采用接收、发送时分双工的情况下，在图3(b)中#3时隙和#4时隙之间，eNodeB需要从接收状态转换为发送状态，需要有接收-发送转换时间间隔(Receive/transmit Transition Gap，简称“RTG”)，否则会影响eNodeB对上行信号尾部部分的接收或影响eNodeB对下行信号头部部分的发送。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时分双工系统的定时调整方法及基站，降低了TDD设备中接收时隙的尾部对紧随的发送时隙的头部干扰的可能性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种时分双工系统的定时调整方法，包括以下步骤：

基站确定定时提前量Ta，该Ta大于2倍的单向传播时延；

基站将Ta通知用户设备；

用户设备在进行上行发送时，将各发送时隙的定时均提前Ta。

本发明的实施方式还提供了一种基站，包括：

控制单元，用于确定用户设备的定时提前量Ta，其中Ta大于2倍的单向传播时延；

发送单元，用于将Ta通知用户设备。

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UE的定时提前量设置为大于2倍单向传输时延，可以增强TDD设备在接收-发送转换点信号收发的鲁棒性，降低接收时隙的尾部对紧随的发送时隙的头部干扰的可能性，从而在整体上提高传输性能。

进一步地，根据TDD系统定时提前量的方差和TDD模式下基站从接收到发送的转换时间确定保护时间间隔Tg，进而计算出定时提前量Ta的值，可以使Ta很好地匹配当前信道环境下定时位置的波动情况，从而最大程度地避免了收发信号之间的干扰。

进一步地，通过预先设置Tg，可以简化对Tg的计算工作，而收发信号之间的干扰仍可以被有效地减轻。

附图说明

图1是现有的TDD通信系统中定时提前量的设置原理图；

图2是现有的TDD通信系统定时提前量设定值方差造成的eNodeB收发之间干扰原理图；

图3是现有的TDD通信系统eNodeB收发转换时间T_RTG带来的收发之间干扰原理图；

图4是本发明实施方式的原理图；

图5是本发明第一实施方式中TDD系统的定时调整方法流程示意图；

图6是本发明第三实施方式中TDD系统结构示意图。

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。

下面的各实施方式以LTE系统为例进行说明，可以理解，本发明的技术方案也可以应用于LTE之外的其它通信系统，可以应用在eNodeB之外的其它网络侧设备，还可以应用UE之外的其它移动终端，只要这些设备是基于TDD的即可。

本发明的第一实施方式涉及TDD系统的定时调整方法，其流程如图5所示。

在步骤501中，UE完成小区同步。

此后进入步骤502，UE根据网络寻呼或者本地高层指令发起接入过程。

此后进入步骤503，eNodeB估计与接入的UE通信所需要的定时提前量T_A，1，T_A，1＝2×T_P，T_P为eNodeB与UE之间的单向传播时延。

此后进入步骤504，eNodeB估计保护时间间隔Tg，进而计算Ta。

具体地说，eNodeB根据定时提前量T_A，1的方差和TDD模式下eNodeB从接收到发送的转换时间确定Tg。在一个例子中可以取Tg＝3σ+Tc，其中σ是T_A，1的标准差，也就是T_A，1的方差的平方根，Tc为eNodeB从接收到发送的转换时间。当然Tg也可以有其它的取法，例如可以取2σ+Tc，等等。

eNodeB再根据公式：Ta＝2×T_P+Tg，可以计算得以Ta。根据接收时隙所接收的信号的位置估计Tg的值，可以比较准确地知当前信道环境下定时位置的波动情况，从而能够最大程度地避免收发信号之间的干扰。

此后进入步骤505，eNodeB将Ta通知UE。

此后进入步骤506，UE根据Ta调整发射定时。具体地说，UE在进行上行发送时，将各发送时隙的定时均提前Ta。调整后的UE侧定时如图4(c)所示。在图4中，时隙#2、#3以及#1的一部分为发送时隙，通过将这些时隙的定时提前Ta，在eNodeB侧接收时隙#3与发送时隙#4之间就会有平均长度为Tg的空隙。如果定时位置的波动幅度在Tg之内，#3就不会对#4产生影响。即使定时位置的波动幅度大于Tg，#3对#4的影响也会大大减小。可以理解，如果帧中的上下行转换点不是在时隙#3和#4之间，而是在其它位置，本实施方式的技术方案也会同样有效。

此后进入步骤507，UE使用调整后的发射定时与eNodeB通信。因为UE的定时提前量Ta被设置为大于2T_P，可以增强TDD设备在接收-发送转换点信号收发的鲁棒性，降低接收时隙的尾部对紧随的发送时隙的头部干扰的可能性，从而在整体上提高传输性能。

本发明第二实施方式涉及TDD系统的定时调整方法，第二实施方式与第一实施方式基本相同，区别主要在于，第二实施方式的Tg是预先设定在eNodeB中的，而不是根据实际接收到的信号位置估计得到。通过预先设置Tg，可以简化对Tg的估计工作，而收发信号之间的干扰仍可以被有效地减轻。

具体地说，在第二实施方式中，步骤504中对Tg的估计被省略掉，eNodeB直接根据预先设定的Tg计算Ta＝2×T_P+Tg。这个预先设置的Tg可以通过仿真和优化的方法得到，也可以对该eNode以前测量的历史数据进行统计和优化得到。如果Tg太小，则可能在大多数帧中的上下行转换点都无法消除干扰，从而影响整体的通信性能。如果Tg太大，对于大多数帧中的上下行转换点即使没有这么大的Tg也不会产生干扰，而时隙#1中下行向上行的转换时间会过短，进而也会影响整体的通信性能。由此，可以以表示整体通信性能的一个指标(如误符号率、误码率等)作为优化目标，经过优化搜索找到匹配仿真数据或该eNode历史数据的最佳Tg大小。

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。

本发明的第三实施方式涉及一个eNodeB，其结构如图7所示。其中eNodeB包括：

接收单元601，用于在上行时隙进行OFDM符号的接收。

发送单元602，用于在下行时隙进行OFDM符号的发送。

控制单元603，用于确定UE的定时提前量Ta，其中Ta＝2×单向传播时延+Tg，Tg根据定时提前量T_A，1的方差和TDD模式下eNodeB从接收到发送的转换时间确定。

控制单元603将所确定的Ta通过发送单元602发送到UE。

UE包括：

接收单元611，用于在下行时隙进行OFDM符号的接收，特别地要接收eNodeB所发的定时提前量Ta。

发送单元612，用于在上行时隙进行OFDM符号的发送。

控制单元613，用于对接收单元611和发送单元612的收发过程进行控制，特别地，根据接收单元611所收到的Ta，在发送单元612进行上行发送时，将各发送时隙的定时均提前Ta。

本实施方式所涉及的设备可以用于完成第一实施方式中提到的方法流程。因此在第一实施方式中提到的所有技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。

本发明的第四实施方式涉及一个eNodeB和一个UE。第四实施方式与第三实施方式基本相同，区别主要在于，第四实施方式的Tg是预先设定在控制单元603中的，而不是根据实际接收到的信号位置估计得到。

本实施方式所涉及的设备可以用于完成第二实施方式中提到的方法流程。因此在第二实施方式中提到的所有技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。

需要说明的是，本发明设备实施方式(第三、第四实施方式)中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合是才解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述设备实施方式(第三、第四实施方式)并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。例如，第三、第四实施方式的eNodeB还可以有基带处理单元、天线等等。

本发明各实施方式中所称的OFDM符号是广义的，既可以是多载波系统中的符号，也可以是单载波系统中的符号，只要用到了OFDM的基本原理就属于本发明中所称的OFDM符号。

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 (7)

1.一种时分双工系统的定时调整方法，其特征在于，该时分双工系统为长期演进网络，所述方法包括以下步骤：

基站确定定时提前量Ta，该Ta大于2倍的单向传播时延；

所述基站将Ta通知用户设备；

所述用户设备在进行上行发送时，将各发送时隙的定时均提前Ta。

2.根据权利要求1所述的时分双工系统的定时调整方法，其特征在于，所述基站确定Ta的步骤包括以下子步骤：

所述基站根据定时提前量的方差和时分双工模式下基站从接收到发送的转换时间确定保护时间间隔Tg；

所述基站计算Ta＝2×单向传播时延+Tg。

3.根据权利要求1所述的时分双工系统的定时调整方法，其特征在于，所述基站确定Ta的步骤中，计算Ta＝2×单向传播时延+Tg，其中所述Tg是预先设定的值，Tg＞0。

4.根据权利要求3所述的时分双工系统的定时调整方法，其特征在于，所述Tg可通过仿真或实测所得的数据经统计和优化得到。

5.一种基站，其特征在于，该基站为长期演进网络的演进基站节点，包括：

控制单元，用于确定用户设备的定时提前量Ta，其中Ta大于2倍的单向传播时延；

发送单元，用于将所述Ta通知用户设备。

6.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，所述控制单元根据公式“Ta＝2×单向传播时延+Tg”计算Ta，其中，根据定时提前量的方差和时分双工模式下基站从接收到发送的转换时间确定所述Tg。

7.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，所述控制单元根据公式“Ta＝2×单向传播时延+Tg”计算Ta，其中所述Tg是预先设定的值，Tg＞0。

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