CN101610491A - 避免接收与发送干扰的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种避免信号发送和接收干扰的方法和系统。此方法包括：构建一信息单元，其含有指示终端是否采用特殊时隙格式进行上行发射的特殊时隙格式信息；通过专用信道向特定的终端发送包含所述信息单元的信令；根据所述信令中的特殊时隙格式信息确定终端是否使用特殊时隙格式进行上行发射，其中所述特殊时隙格式使终端所上行发射的子帧最后至少一个传输符号不被发送。由此避免了基站的上下行信号冲突问题。

Description

避免接收与发送干扰的方法和系统
技术领域
本发明涉及时分双工无线通信系统中，通过特殊时隙发射和设定来避免接收与发送干扰的方法和系统。
背景技术
伴随GSM等移动网络在过去的二十年中的广泛普及，全球语音通信业务获得了巨大的成功。目前，全球的移动语音用户已超过了18亿。同时，人们的通信习惯也从以往的点到点(Place to Place)演进到人与人。个人通信的迅猛发展极大地促使了个人通信设备的微型化和多样化，结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务的能力，大大满足了个人通信和娱乐的需求。
另外，尽量利用网络来提供计算和存储能力，通过低成本的宽带无线传送到终端，将有利于个人通信娱乐设备的微型化和普及。GSM网络演进到GPRS/EDGE和WCDMA/HSDPA网络以提供更多样化的通信和娱乐业务，降低无线数据网络的运营成本，已成为GSM移动运营商的必经之路。但这也仅仅是往宽带无线技术演进的一个开始。WCDMA/HSDPA与GPRS/EDGE相比，无线性能大大提高。
目前，无线移动通信系统正在向宽带、便携方向发展，对通信终端提出了高数据带宽、低复杂度、低电池功耗，以及高频谱效率的要求。OFDM/OFDMA技术的使用，降低了宽带通信系统的实现复杂度
正交频分复用技术，即OFDM技术，已经被公认为超三代和第四带无线宽带移动通信的首选传输技术。在OFDM的基础上进行频域复用多址(Frequency division multiplex access，FDMA)，就构成了正交频分复用多址技术，即OFDMA技术。在通常的OFDMA技术中，整个通信带宽被划分成许多子载波，每个子载波可以单独分配给某个发信机-收信机对，可以用于点对多点(point to multipoint，PMP)或点对点(point to point，P2P)通信系统。通常的蜂窝通信系统是一个点对多点通信系统，单个发信机(比如基站)可以同时向一个或多个收信机(比如手机)传输信息，一个或多个发信机(比如手机)也可以同时向单个收信机(比如基站)传输信息，其中多个收信机或者多个发信机分别占用频域上彼此正交的不同的子载波分配，成为OFDM/OFDMA系统。典型的应用如3GPP的长期演进(Long term evolution，LTE)系统的下行链路。
3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供＞100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。
为了实现3G LTE系统的上述目标性能，需要改进与增强现有3G系统的空中接口技术和网络结构。3GPP标准化组织经过激烈的讨论于2005年12月，批准采用OFDM和MIMO方案作为其无线网络演进(LTE)的唯一标准。同时LTE系统核心网采用两层扁平网络架构，由WCDMA/HSDPA阶段的NodeB、RNC、SGSN、GGSN四个主要网元，演进为eNodeB(eNB)和接入网关(aGW)两个主要网元。核心网同时采用全IP分布式结构，支持各种先进技术。
OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点，OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统的最基本参数，经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，也就是25个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中(localized)方式或离散(distributed)方式。循环前缀Cyclic Prefix(CP)的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降。为了达到小区半径100Km的覆盖要求，LTE系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。
高峰值传送输率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100Mbps峰值速率的目标，在3G原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。LTE上行方向关注的首要问题是控制峰均比，降低终端成本及功耗，目前主要考虑采用位移BPSK和频域滤波两种方案进一步降低上行SC-FDMA的峰均比。LTE除了继续采用成熟的Turbo信道编码外，还在考虑使用先进的低密度奇偶校验码。
3GPP LTE接入网在能够有效支持新的物理层传输技术的同时，还需要满足低时延、低复杂度、低成本的要求。原有的网络结构显然已无法满足要求，需要进行调整与演进。2006年3月的会议上，3GPP确定了E-UTRAN的结构，接入网主要由演进型eNodeB(eNB)和接入网关(aGW)构成，这种结构类似于典型的I P宽带网络结构，采用这种结构将对3GPP系统的体系架构产生深远的影响。eNodeB是在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和inter-cell RRM等功能。aGW可以看作是一个边界节点，作为核心网的一部分。
TE系统目前定义了5种下行信道：物理下行共享信道PDSCH、物理广播信道PBCH、物理多播信道PMCH、物理控制格式指示信道PC-FICH、物理下行控制信道PDCCH。
系统还定义了3种上行物理信道：物理随机接入信道PRACH、物理上行共享信道PUSCH、物理上行控制信道PUCCH。
在目前的时分双工(TDD，time division duplex)无线通信系统中，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来回时间(RTT)。其原理如图1a～1c所示。
图1a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1a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(DwPTS，Downlink pilot time slot)，保护间隔(GP，GuardPeriod)，上行部分(UpPTS，Uplink pilot time slot)三个部分。
在实际通信中，无线信号从基站(NodeB)传送到终端(UE)有一个传播时延Tp，如图1c所示，这时从1时隙开始的上行部分需要定时提前量Ta，1，来弥补上一时延Tp。
这种技术的鲁棒性(robust)较差。原因有二：首先，定时提前量Ta，1是由基站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基站侧接收上行发送信号与发送下行信号在时域上重叠，如图1b中斜线阴影部分所示，影响基站对上行信号尾部部分的接收。其次，在基站采用接收、发送时分双工的情况下，在图1b中3时隙和4时隙之间基站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(RTG，Receive/transmit Transition Gap)，否则会影响基站对上行信号尾部部分的接收或影响基站对下行信号头部部分的发送。
发明内容
为此，本发明提出一种避免信号发送和接收干扰的方法和系统。
本发明所提出的一种避免信号发送和接收干扰的方法，包括：构建一信息单元，其含有指示终端是否采用特殊时隙格式进行上行发射的特殊时隙格式信息；通过专用信道向特定的终端发送包含所述信息单元的信令；以及根据所述信令中的特殊时隙格式信息确定终端是否使用特殊时隙格式进行上行发射，其中所述特殊时隙格式使终端所上行发射的子帧最后至少一个传输符号不被发送。
在上述的方法中，构建一信息单元的步骤包括，如果小区不允许采用特殊时隙格式进行发射，则设置特殊时隙格式信息为关闭。
在一个实施例中，如果小区允许采用特殊时隙格式进行发射，则构建一信息单元的步骤进一步包括，如果特定的终端所发射的时隙是一上下行切换点之前的时隙，则设置特殊时隙格式信息为启动；如果特定的终端所发射的时隙不是一上下行切换点之前的时隙，则设置特殊时隙格式信息为关闭。
在上述的方法中，不发送的最后至少一个传输符号的数量以满足在一上下行切换点的前、后时隙之间形成一保护间隔为准。
另一方面，本发明提出一种避免信号发送和接收干扰的系统，包括：
基站，构建一个信息单元，并通过专用信道向特定的终端发送包含所述信息单元的信令，其中该信息单元含有指示终端是否采用特殊时隙格式进行上行发射的特殊时隙格式信息；以及
终端，通过专用信道接收所述信令，根据信令中的特殊时隙格式信息确定是否使用特殊时隙格式进行上行发射，其中该特殊时隙格式使终端所上行发射的子帧最后至少一个传输符号不被发送。
因此，本发明解决了小区在专用信道中通知终端有关是否采用特殊时隙格式进行发射的信息，使得小区中的终端可以受控的发射满足要求的时隙结构，既避免了频率资源的浪费又避免了上下行信号冲突的问题。
附图说明
图1a～1c是现有技术用定时提前来弥补RTT的时隙格式示意图。
图2a～2d是根据本发明的避免基站侧接收和发送干扰的时隙格式示意图。
图3显示根据本发明的避免接收和发送干扰的方法的基站侧处理流程。
图4显示根据本发明的避免接收和发送干扰的方法的终端侧处理流程。
图5显示根据本发明的避免接收和发送干扰方法的基站与终端通信流程。
图6显示根据本发明的避免接收和发送干扰的系统。
具体实施方式
根据本发明所提出的方法，基站在指派上行传输资源时，根据保护间隔(TG)的要求，来决定上下行转换点处，上行子帧最后一个或多个传输符号不发送，在此称之为“打孔”。在N＊TCP+OS≥TG情况下，能够保证基站收发信号之间的干扰到可以忽略的程度，其中N是打孔的符号个数，TCP+OS是每一传输符号的时间。
首先请参照图2a～2d所示，仍以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。在3时隙和4时隙交界处为上下行转换点(switching point)，然而当3时隙和4时隙采用其他的配置方式时，上下行转换点也可以出现在2时隙和3时隙交界处，在此并不作限制。另外，1时隙被分为下行部分(DwPTS，Downlink pilot time slot)，保护间隔(GP，Guard Period)，上行部分(UpPTS，Uplink pilot time slot)三个部分。
在实际通信中，无线信号从基站传送到终端有一个传播时延Tp，如图2c所示，这时从1时隙开始的上行部分仍然以提前量Ta，1，来弥补上一时延Tp。进一步，在3时隙和4时隙交界的上下行转换点处，将转换点前一时隙3的最后至少一个传输符号(图中示出一个)打孔，即不发送，以在上行时隙3与下行时隙4之间留出符合要求的保护间隔，从而避免基站侧的接收和发送信号之间的干扰。
参照图3所示，当基站需要对小区内位于上下行切换点(例如图2a～2d所示的转换点)之前一个时隙发射的终端进行特殊时隙格式配置时，会执行以下步骤：
步骤301：根据目前系统资源情况调度数据；
步骤302：进行是否按照特殊时隙格式发射的判断，以构建一包含特殊时隙格式信息的信息单元。其中，如果小区不允许采用特殊时隙格式进行发射或者调度的终端的发射时间不是切换点之前一个时隙时，则设置信息单元中的“采用特殊时隙格式进行发射”信息为关闭(步骤303)，在其他情况下，即如果小区允许采用特殊时隙格式进行发射并且调度的终端的发射时间是切换点之前一个时隙时，则设置信息单元中的“采用特殊时隙格式进行发射”信息为启动(步骤304)。
举例来说，信息单元结构为
{
 “终端否采用特殊时隙格式进行发射”信息(1bit)
}
其中“终端是否采用特殊时隙格式进行发射”信息＝1表示终端采用特殊时隙格式进行发射；“终端是否采用特殊时隙格式进行发射”信息＝0表示终端不采用特殊时隙格式进行发射。
上述信息单元可以单独构成一个信令，也可以包含在其他的信令中。
之后，在步骤305，在专用信道内传递包含上述信息单元的信令至调度的终端。
相应地，参照图4所示，终端侧处理流程为：
步骤401：接收专用信令信息。
步骤402：根据信令中的特殊时隙格式信息确定终端是否使用特殊时隙格式进行上行发射，如果“采用特殊时隙格式进行发射”信息为启动时，则终端确定为采用特殊时隙格式(步骤403)，否则终端确定为采用一般时隙格式(步骤404)。
请参照图5，其显示根据本发明的避免接收和发送干扰方法的基站与终端通信流程。在步骤501，终端(UE)首先完成小区同步，然后在步骤502，根据网络寻呼或者本地高层指令发起接入过程，之后，基站(eNodeB)在步骤503估计需要的定时提前量Ta，1(参照图2c所示)。接着，进入步骤504，基站会估计保护间隔TG，然后在步骤505根据TG决定打孔符号个数，并通过信令告诉终端打孔符号个数(步骤506)。之后，终端继续与基站正常通信(步骤507)，直到通信结束(步骤508)。
在步骤507中，终端依据前述已形成的决定采用相应的发射格式。当采用特殊时隙格式进行发射时，参照图2a～2d所示，所发射的时隙为切换点之前一个时隙3，其一定数量的传输符号不会被发送，因此基站所接收的上行时隙3与发送的下行时隙4之间会有由被打孔的传输符号所形成的保护间隔，以避免二者之间的干扰。
另一方面，参照图6所示，本发明提出至少具有基站100和终端200的时分双工无线通信系统10，以避免基站侧的发送和接收干扰。其中基站100和终端200的交互过程如下，其中与图3、图4相同标号表示相同的步骤：
基站100先进行资源调度，然后进行终端200是否按照特殊时隙格式发射的判断，之后，基站100通过专用信令通知终端其发射的格式。值得一提的是，在此过程中，会伴随有其他信息的发送，然而由于其并非本发明的重点，在此不再赘述。在终端侧200，会按照要求的时隙格式进行有关处理，如果“采用特殊时隙格式进行发射”信息为启动时，则采用特殊时隙格式进行发射，否则采用一般时隙格式进行发射。在通信过程中，终端200按照要求的时隙格式发射数据，例如当采用特殊时隙格式进行发射时，所发射的时隙会有一定数量的最后传输符号不会被发送，因此基站所接收的上行时隙与发送的下行时隙之间会有由被打孔的传输符号所形成的保护间隔，以避免二者之间的干扰。
以上所揭示的只是本发明的较佳实施例，但是这些实施例并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种等效修改和变化，均应包含在当以权利要求书所界定的专利范围内。

Claims (8)

1、一种避免信号发送和接收干扰的方法，包括：
构建一信息单元，其含有指示终端是否采用特殊时隙格式进行上行发射的特殊时隙格式信息；
通过专用信道向特定的终端发送包含所述信息单元的信令；
根据所述信令中的特殊时隙格式信息确定终端是否使用特殊时隙格式进行上行发射，其中所述特殊时隙格式使终端所上行发射的子帧最后至少一个传输符号不被发送。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建一信息单元的步骤包括，如果小区不允许采用特殊时隙格式进行发射，则设置所述特殊时隙格式信息为关闭。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果小区允许采用特殊时隙格式进行发射，则构建一信息单元的步骤进一步包括，如果所述特定的终端所发射的时隙是一上下行切换点之前的时隙，则设置所述特殊时隙格式信息为启动；如果所述特定的终端所发射的时隙不是一上下行切换点之前的时隙，则设置所述特殊时隙格式信息为关闭。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不发送的最后至少一个传输符号的数量以满足在一上下行切换点的前、后时隙之间形成一保护间隔为准。
5、一种避免信号发送和接收干扰的系统，包括：
基站，构建一个信息单元，并通过专用信道向特定的终端发送包含所述信息单元的信令，其中所述信息单元含有指示终端是否采用特殊时隙格式进行上行发射的特殊时隙格式信息；
终端，通过专用信道接收所述信令，根据所述信令中的特殊时隙格式信息确定是否使用特殊时隙格式进行上行发射，其中所述特殊时隙格式使所述终端所上行发射的子帧最后至少一个传输符号不被发送。
6、如权利要求5所述的系统，其特征在于，如果小区不允许采用特殊时隙格式进行发射，则所述基站设置关闭所述特殊时隙格式信息为关闭。
7、如权利要求6所述的系统，其特征在于，如果小区允许采用特殊时隙格式进行发射，则所述基站进一步判断：如果所述特定的终端所发射的时隙是一上下行切换点之前的时隙，则设置所述特殊时隙格式信息为启动；如果所述特定的终端所发射的时隙不是一上下行切换点之前的时隙，则设置所述特殊时隙格式信息为关闭。
8、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述不发送的最后至少一个传输符号的数量以满足在一上下行切换点的前、后时隙之间形成一保护间隔为准。
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