CN101682396A - 使用时分双工（tdd）降低相邻信道干扰的方法和系统 - Google Patents

使用时分双工（tdd）降低相邻信道干扰的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包括时分双工TDD技术的通信系统，更具体而言它涉及此类通信系统的上行链路和下行链路通信在例如频域的正交域中的分配。

Description

使用时分双工(TDD)降低相邻信道干扰的方法和系统
技术领域
本发明涉及包括时分双工TDD(time division duplex)技术的通信系统，且更具体而言，它涉及在此类通信系统的上行链路和下行链路通信的分配。尤其是，它涉及在此类系统的通信在例如频域的正交域中的分配。
背景技术
时分双工系统因其降低了对频分双工FDD(frequency divisionduplex)系统所需要的成对频谱的要求而受到越来越多的关注。由于受限频谱是有限的自然资源，TDD允许将单个频段用于上行链路和下行链路通信。单个频段要求简化了许可给各个运营商的频率。
正交频分复用OFDM无线接口系统、例如WiMAX使用在频域中分隔的多个频率，使得这些频率不相关。这些频率被称为是正交的。
ERICSON在2006年4月《WiMAX--空中的铜》(“WiMAX--Copper in the Air”，White Paper，April 2006)白皮书第4章中论述了WiMAX OFDM和OFDMA(正交频分多址)的无线接口。OFDM的挑战是峰值功率对平均功率的高比率。该白皮书断言WiMAX的优势是它可工作在时分双工(TDD)或频分双工(FDD)模式。
Gabor Fodor在14届IEEE国际车间服务质量(IWQoS 2006)的《用于基于OFDM的演进UTRA的重复使用划分技术的性能分析》(‘Performance Analysis of a Reuse Partitioning Technique for OFDMBased Evolved UTRA’，Fourteenth IEEE International Workshop onQuality of Services(IWQoS 2006)，June 19-21，2006，USA)中提议并分析了声称能使蜂窝间干扰最小化的简单重复使用划分技术(假设在蜂窝中分配协同子载波)。基于OFDMA的系统的系统性能在子载波冲突、会话阻塞可能性及信噪比与信号干扰比方面以数值结果来呈现。
Erik Dahlman、Hannes Ekstroem、Anders Furuskaer、Jonas Karlsson、Michael Meyer、Stefan Parkvall、Johan Torsner和Mattias Wahlqvist等人的《3G的长期演进》(′The Long-Term Evolution of 3G′，EricssonReview No.2，2005)中描述了承诺提供改进的业务供应并降低用户和运营商成本的技术。所述技术包括正交频分复用OFDM、具有动态带宽的单载波FDMA--SC-FDMA、多天线解决方案、演进的服务质量和链路层概念以及演进的系统体系结构。具有频域适应的OFDM--AML-OFDM(自适应多层OFDM)因其支持高数据速率及可能灵活的频谱分配而被考虑用于下行链路传输。通过改变AML-OFDM子载波的数量，支持范围从1.25MHz到20MHz的频谱的不同分配。AML-OFDM所提供的精细频率粒度(granularity)有助于例如2G频谱的平滑迁移。原则上，GSM运营商可只使用可用OFDM子载波的一部分来基于载波接载波(carrier-by-carrier)(对于GSM为200kHz宽)进行迁移。还提到了AML-OFDM对时分和频分双工操作的支持。具有动态带宽的单载波频分多址SC-FDMA因其功率效率而优选用于上行链路传输。蜂窝无线通信系统的各个基站给终端分配唯一频率用于传输用户数据并确保蜂窝内的正交性，因而避免蜂窝内的干扰。在多数时间，时域调度用于分离用户。频域调度用于具有受限功率或较少数据要传输的终端。由于受限的传输功率，移动终端不能连续传输覆盖整个频率波段的导频信号。因为对上行链路信道条件的了解有限，所以频域适应通常不用于上行链路。缓慢功率控制用于补偿路径损耗和阴影衰落。由于上行链路传输的正交性，不需要快速功率控制来处理任意远近(near-far)问题。在将循环前缀插入到传输信号的协助下，在基站处理因多径传播而导致的干扰。传输参数、编码和调制与下行链路传输的相同。图1示意示出了无线通信系统，但基本上可用于任意无线通信系统。增强型网关GPRS(通用分组无线业务)支持节点GSN+是归属网络(home network)中的网关锚(anchor)节点。中心锚节点《中心锚1》、《中心锚2》确保移动性、安全性和传输网络效率，并且是访问网络(visited network)中的锚节点。锚节点《中心锚1》、《中心锚2》控制互连无线用户设备《UE》的基站《节点B1》、《节点B2》、《节点B3》、《节点B4》。
美国专利号7099377说明了WCDMA-TDD系统。作为长伪噪声码序列的扰码与各基站相关联，并允许将这些基站彼此区分。
此外，可将正交可变扩展因子OVSF(orthogonal variable spreadingfactor)码分配给各远程终端(例如蜂窝移动电话)。所有这些OVSF码彼此正交，这允许将远程终端与其它终端区分。
TDD通信固有的问题是其对上行链路和下行链路通信之间的干扰敏感。尤其是，在下行链路和上行链路通信由运行其网络(这些网络未被同步)的不同运营商控制时，这是一个问题。这种干扰是问题的主要原因是发射机之间的不同距离。如果附近的干扰用户以上行链路方向进行传输，则受干扰用户接收到的下行链路通信通常具有比从所述附近的干扰用户所接收到的干扰实质更小的接收信号等级(level)，因而破坏下行链路接收。
在现有技术中，上述干扰问题通常通过以下方式来解决：通过在频域中分配特定保护波段将不同运营商所使用的不同频率波段分离，因而降低或消除不同通信波段之间的、包括一个运营商的上行链路通信与另一运营商的下行链路通信之间的干扰。
频率保护波段的分配在图2中示意示出。在图中，频率被分组成块《A1》、《A2》、《A3》、《B1》、《B2》、《B3》，这些块被分配给两个不同的运营商《A》和《B》。在图中，这些组中的两个《A1》、《B1》构成保护波段。当然，该保护波段不需要被分配给特定一个或多个运营商。用于通信的波段《A2》、《A3》、《B2》、《B3》被用于上行链路和下行链路方向的通信。
现有技术的保护波段分配的明显问题是有用频率波段的浪费，除非可将它们偶尔应用于非干扰应用或技术、例如极有限范围的某种低功率应用。
上文所引用文档中没有任意文档公开在无线通信中在与TDD域正交的域中分配可用频率范围的一部分给单向使用的方法和系统。
发明内容
对要被仅部分用于单向通信、例如下行链路通信以及部分用于双向通信的频率波段进行划分，基本消除或降低了下行链路和上行链路方向的通信之间的干扰的风险，并能够通过在波段的单向部分的所分配片段内将波段的单向部分用于一个方向的通信而控制两个运营商之间的干扰。
因此，可以避免为降低或消除交叉方向的干扰而使用保护波段，且可更有效地使用有限的自然资源。
这可由例如TDD和频域分离的二维分离的方法和系统来实现，其中，以一方向进行通信的、可干扰以另一方向进行传输的另一通信实体的传输实体在这二维中被分离。
下面，参考附图以示例的方式描述本发明的优选实施例。
附图说明
图1示意示出依照现有技术的无线通信系统。
图2示出在依照现有技术的示例TDD系统中的频率保护波段的分配。
图3示意示出依照本发明分配给单向通信的频率波段。
图4示出包括适合本发明的处理装置的锚节点。
图5示出依照本发明的下行链路和上行链路帧的示例分配。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释的目的，给出了例如特定体系结构、接口、技术等的具体细节以便提过对本发明的充分理解。但是，对于本领域技术人员而言，显而易见，本发明可在脱离这些具体细节的其它实施例中实施。
在某些实例中，省略了众所周知的装置、电路和方法的具体描述以免因不必要的细节而混淆对本发明的说明。本文中，描述本发明的原理、方面和实施例及其特定示例的所有陈述旨在囊括其结构和功能的等效物。另外，旨在此类等效物包括当前已知的等效物以及在未来开发的等效物，即所开发的执行相同功能而不论结构的任意单元。
依照本发明，正交化技术、例如频分复用FDM优选用作使用频率波段或其它正交域范围以供单程(one-way)方向通信的基础。在频域中，优选将OFDMA或SC-FDMA应用于信道接入。通过使用时机调度，能够避免将例如载波的上部或较低部分用于上行链路通信量。在多数面向消费者的系统中，下行链路通信量通常要求比上行链路通信量更大的容量或带宽。对于网页浏览、移动TV接收、流媒体接收、文件下载等，这是典型情形。因此，对于面向消费者的系统，依照优选实施例的带宽分配是提供附加下行链路容量同时限制或消除干扰的另一方案，并因此进一步改善系统性能。
图3示意示出了TDD载波，其可使用FDD术语来有效说明。在频域中在不同运营商《AII》、《AIII》、《BII》、《BIII》之间较好分离的频率上所发送的数据块可用于双向通信或上行链路通信，而这两个运营商《AI》、《BI》的相邻频率用于下行链路通信。在3500MHz和3584MHz之间的示例频率范围只是一个示例，并不限制本发明。
依照本发明的优选模式，各个移动台在正交域的不同点上、例如在又称为音(tone)的不同频率分量之上被动态调度，以为OFDM形成各传输时刻的正交域。对于OFDM，移动台通常被在各传输时刻的多个音上进行调度。一般而言，这维持上行链路和下行链路传输。某些下行链路传输例如由于带宽要求或可用性而被分配具有仅一个方向的下行链路通信的特定下行链路频率波段。通过与图1的体系结构类似的系统体系结构，中心锚节点《中心锚》的处理装置优选适合于依照本发明的信道分配。如果不是所有通信系统的锚节点实现本发明，则本发明也具有价值。但是，干扰的风险则增加了，除非不实现本发明的锚节点依照现有技术保留保护波段。图4原则上示出锚节点《锚节点》的处理装置《μ》，该处理装置例如利用如上所述那样分配信道的已安装计算机程序产品而特别适合本发明。
还根据本发明的优选模式，上行链路和下行链路传输的帧结构保持与不实现具有TDD系统的特定一个方向正交维、例如特定下行链路频率波段的本发明的系统相似。因此，对于具有此类特定频率波段的示例中的特定下行链路波段，不调度任意上行链路帧。
图5示出依照本发明的下行链路和上行链路帧的示例分配。优选在下行链路帧的开始提供调度信息。所述调度信息指示在特定时间间隔期间将哪个或哪些频率分配给各用户。对于随后的上行链路帧，在下行链路帧中所提供的调度信息还可向移动台或用户设备指示哪些频率专门保留用于下行链路传输而将不用于上行链路传输。
本领域技术人员易于理解，例如用户设备的接收机和发射机的特征本质上是通用的。例如用户设备UE、自适应多层、AML、WiMAX或WCDMA的概念在本专利申请中的使用不旨在将本发明只限制到与这些缩略词相关联的装置。对于本发明，它涉及对应操作或对本领域技术人员显而易见对其适合的所有装置。
本发明不旨在只受限于上文所述的实施例。在不脱离本发明的条件下，可进行变化或改变。它覆盖随附权利要求书的范围之内的所有改变。

Claims (20)

1.一种在无线通信系统中通信的多域分配的方法，所述系统包括一个或多个基站和用户设备，所述系统按照请求与基站和用户设备互相连接以供通信，所述方法特征在于：在与时域正交的域中，在与所述时域正交的所述域的特定范围中分配从一个或多个基站到用户设备/从用户设备到一个或多个基站的单向的时域双工通信，且在与所述时域正交的所述域的另一范围中分配在所述一个或多个基站与用户设备之间的双向的时域双工通信。
2.如权利要求1所述方法，特征在于：所述单向是下行链路方向。
3.如权利要求1所述方法，特征在于：所述连接由连接两个或多个基站的控制节点分配。
4.如权利要求1所述方法，特征在于：与所述时域正交的所述域是频域。
5.如权利要求4所述方法，特征在于：所述频域从属于正交频分复用。
6.如权利要求5所述方法，特征在于：所述频域的接入方法为正交频分多址。
7.如权利要求4所述方法，特征在于：所述频域的接入方法为单载波频分多址。
8.一种用于在无线通信系统中通信的多域分配的信号格式，所述系统包括一个或多个基站和用户设备，所述系统按照请求与基站和用户设备互相连接以供通信，所述信号格式特征在于：它包括分配信息，所述分配信息提供用于与时域正交的域中的信道分配的信息；其中，在与所述时域正交的所述域的特定范围中分配从一个或多个基站到用户设备/从用户设备到一个或多个基站的单向的时域双工通信，且在与所述时域正交的所述域的另一范围中分配在所述一个或多个基站与用户设备之间的双向的时域双工通信。
9.如权利要求8所述的信号格式，特征在于：以从基站到用户设备的方向传输所述分配信息。
10.如权利要求8所述的信号格式，特征在于：所述分配信息涉及用于上行链路方向的一个或多个传输的信道分配。
11.如权利要求8所述的信号格式，特征在于：所述单向是下行链路方向。
12.如权利要求8所述的信号格式，特征在于：在时分双工帧结构中进行传输。
13.一种设置用于在无线通信系统中通信的多域分配的无线通信系统节点，所述系统按照请求与所述系统的基站和用户设备互相连接以供通信，所述节点特征在于：处理装置，设置用于在与时域正交的域中在与所述时域正交的所述域的特定范围中分配从一个或多个基站到用户设备/从用户设备到一个或多个基站的单向的时域双工通信，且在与所述时域正交的所述域的另一范围中分配所述一个或多个基站与用户设备之间的双向的时域双工通信。
14.如权利要求13所述的无线通信系统节点，特征在于：所述单向为下行链路方向。
15.如权利要求13所述的无线通信系统节点，特征在于：所述节点连接到两个或多个基站。
16.如权利要求13所述的无线通信系统节点，特征在于：与所述时域正交的所述域是频域。
17.如权利要求16所述的无线通信系统节点，特征在于：所述频域从属于正交频分复用。
18.如权利要求17所述的无线通信系统节点，特征在于：所述频域的接入方法为正交频分多址。
19.如权利要求16所述的无线通信系统节点，特征在于：所述频域的接入方法为单载波频分多址。
20.一种无线通信系统，包括一个或多个用户终端、一个或多个无线基站以及一个或多个控制节点，所述无线通信系统特征在于：接入信道分配依照权利要求1-7中任意项所述的方法。
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