CN101834659A - 用于在半双工通信系统中传输下行链路和上行链路子帧的方法和装置 - Google Patents

用于在半双工通信系统中传输下行链路和上行链路子帧的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在半双工通信系统中在基站和至少一个半双工用户设备之间传输下行链路和上行链路子帧的方法。所述方法的特征在于所述计划同步时间(T”STUL)使得所述上行链路子帧(UL)的有效部分的接收的开始与所述第一下行链路子帧(DL1)的有效部分的传输结束分离开的持续时间等于在单个空闲周期(IP)和增加的定时提前值(ΔtA)之间的差，所述单个空闲周期(IP)具有大于或等于所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间(TDLUL)和所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间(TULDL)的和的持续时间，该单个空闲周期(IP)在所述第一下行链路子帧(DL1)的末尾或在所述上行链路子帧(UL)的开始或者在这两者中保留，所述增加的定时提前值(ΔtA)大于或等于所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间(TULDL)并且小于或等于在所述单个空闲周期(IP)的持续时间和所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间(TDLUL)之间的差。

Description

用于在半双工通信系统中传输下行链路和上行链路子帧的方法和装置
本案为分案申请。其母案的发明名称为“用于在半双工通信系统中传输下行链路和上行链路子帧的方法和装置”，申请日为2006年9月28日，申请号为200680040025.8。
本发明一般性涉及在半双工通信系统中在基站和至少一个用户设备之间传输下行链路和上行链路子帧的方法。本发明还涉及通信装置、用户设备和半双工通信系统在硬件导向的方面。最后，本发明涉及半双工通信系统的帧。
图1示出了半双工通信系统SYS的图，该半双工通信系统可以是例如时分双工(TDD)或半双工频分双工(HD FDD)通信系统。通信系统SYS允许在基站BS和半双工用户设备UEi(i＝1，2)之间的半双工通信。所述半双工用户设备在下文中将称为用户设备并且可以位于距基站BS不同距离处。在图1所示的例子中，用户设备UE1比用户设备UE2距离BS更近。
基站BS配备有用于向用户设备UEi传输下行链路子帧DL1和DL2和用于从它们接收上行链路子帧UL的通信装置(图1中未示出)。它还包括用于限定帧空闲周期保留(FIPRM)的装置(其功能在下文解释)和用于实现定时提前机制的定时提前装置(TAM)(也在下文解释)。
在基站BS和用户设备UEi之间的半双工通信期间，由基站BS向用户设备UEi传输下行链路子帧DL1。这个传输后跟随由这个用户设备UEi向基站BS发送的上行链路子帧ULi的传输。在下文中，标记UL指定上行链路子帧，而与传输它的用户设备UEi无关。上行链路子帧ULi的传输之后跟随另一个下行链路子帧DL2的传输。在下文中，下行链路子帧DL1后跟随上行链路子帧ULi，ULi后跟随下行链路子帧DL2的连续称为帧。
图2示出了依照当前技术的半双工通信系统的帧的传输的计时图。帧包括具有预定持续时间TDL1的下行链路子帧DL1，该子帧DL1后跟随具有预定持续时间TUL的上行链路子帧UL，该子帧UL自身后跟随具有预定持续时间TDL2的另一个下行链路子帧DL2。注意，这些子帧不必具有相同的预定持续时间，即TDL1可以与TDL2不同，TDL1可以与TUL不同，并且TDL2可以与TUL不同。
当第一下行链路子帧DL1的传输在时间t0开始时，它在用户设备UEi的接收在时间ti开始，该时间ti取决于基站BS和用户设备UEi之间的距离。
在帧的两个连续子帧的每个传输之间，由于FIPRM装置，通常保留空闲周期，以避免两个连续子帧之间的干扰和避免对半双工基站BS和用户设备UEi强加同时接收和传输连续子帧的任何要求。依照当前技术，在下行链路子帧DL1和上行链路子帧UL之间定义称为下行链路/上行链路空闲周期的空闲周期IPDLUL，在上行链路子帧UL和下行链路子帧DL2之间定义称为上行链路/下行链路空闲周期的另一个空闲周期IPULDL。结果是，传输帧中所嵌入的码元的有效传输持续时间TE短于该帧的总传输持续时间TF。因而，是预定和固定的值的帧总传输持续时间TF由下面公式定义：
TF＝TE+T1
T1是基站BS不活动的帧空闲周期持续时间。帧空闲周期持续时间T1是帧中保留的空闲周期持续时间的和。有效传输持续时间TE是下行链路子帧DL1中所嵌入的码元的有效传输持续时间TEDL1、上行链路子帧UL中嵌入的码元的有效传输持续时间TEUL和下行链路子帧DL2中所嵌入的码元的有效传输持续时间TEDL2的和。
两个连续的子帧的传输之间的空闲周期(IPDLUL或IPULDL)应该遵守定义这个空闲周期的所需最小空闲持续时间的一些要求，以便允许基站BS正确管理与和它通信的每个用户设备的通信。这些要求取决于子帧的传输情况是下行链路子帧之后跟随上行链路子帧(DL/UL情况)或上行链路子帧之后跟随下行链路子帧(UL/DL情况)。
在基站BS接收由用户设备UEi发送的上行链路子帧ULi的有效部分的计划(scheduled)开始时间之前，在所需的最小空闲持续时间TDLUL中(下文中称为下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间)，基站BS不能向用户设备UEi传输。下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL(在此期间基站BS对于用户设备UEi来说不活动)必须大于基站BS和用户设备UEi之间的传播时间Tprop的两倍加上用户设备UEi从接收模式转换到传输模式的转换持续时间TRTUE的和。注意，TRTUE可以不仅包括射频设备转换持续时间，还可以包括一些额外的裕度以便允许对下行链路控制信息的即刻处理从而适应接下来的上行链路传输。因而，因为最大值2×Tprop-max是在基站BS和位于该基站BS覆盖的小区边界的用户设备UEmax之间的往返程延迟，下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL通过下面的公式大约依照小区半径确定大小：
T DLUL = 2 . T prop - max + T RTUE = 2 . R c + T RTUE - - - ( 1 )
其中c是光速，R是有效小区半径。
有效小区半径R随着阴影衰落(shadow fading)的变量的增加而增加。注意在一些情况下，必须加上信道的延迟扩展。
在由基站BS接收上行链路子帧ULi的有效部分的计划结束时间之后，此外在随后称为上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间的所需最小空闲持续时间TULDL期间，基站BS不能向用户设备UEi传输，以便允许射频转换(注意：这里假设在不成对的频谱中运行的半双工基站；全双工基站不具有射频转换持续时间)。如图2所示，上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL(在其期间基站不活动)必须大于图2所示的基站BS从接收模式转换到传输模式的转换持续时间TRTBS。TTRUE是用户设备UEi的转换持续时间，在图2的例子中大于TRTBS。注意TRTBS可以不仅包括射频设备转换持续时间，还可以包括一些额外的裕度以允许对上行链路控制信息的即刻处理从而适应接下来的下行链路传输。
因而，下面公式定义了上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL是用户设备和基站BS转换持续时间TTRUE、TRTBS和传播延迟Tprop的函数：
TULDL＝max(TTRUE-2.Tprop，TRTBS)(2)
随着Tprop增加，用户设备UEi转换持续时间对TULDL的任何影响减小。实际上，通信系统需要应付包括下至Tprop≈0的一定范围的Tprop值，并且这样上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL变得由用户设备UEi或基站BS转换持续时间的最大者设置。但是，期望这些转换持续时间可忽略。从(1)和(2)，我们可以发现TULDL远比TDLUL小。实际上，对于等于5km的小区半径R，TULDL通常接近8μs，并且TDLUL通常接近30μs。
当在半双工通信系统SYS中执行分块(block-wise)传输，例如使用具有或不具有循环前缀的正交频分多路复用(OFDM)调制技术，单载波频域多址(SC-FDMA)技术诸如交织频分多址(IFDMA)或DFT-扩展OFDM，或基于码分多址(CDMA)的技术，可以有利地考虑数据的块结构来确定空闲周期的大小。例如，每个空闲周期可以选择为码元持续时间的倍数(由上行链路子帧或下行链路子帧携带的码元的持续时间)，该码元是样本块(例如，包括循环前缀的OFDM码元，包括循环前缀的SC-FDMA码元等)。因为上行链路和下行链路子帧包括多个码元数目，空闲周期保留允许相对于小区范围自适应每个空闲周期，同时保持相同链接的子帧之间相同的传输参数(例如采样频率、FFT尺寸、循环前缀的长度等)。这是有利的，因为当在子帧的传输期间不需要空闲周期，这些空闲周期可以由码元代替。另外，因为分块传输也可以展开用于全双工传输，保证了半双工和全双工之间的较高共同性。
通常由(1)和(2)给定的所需最小空闲持续时间可能不与码元持续时间的倍数精确地匹配。这导致空闲周期确定尺寸过大，即为每个空闲周期(其应该根据它的所需最小空闲持续时间限定)，找到大于或等于它的所需最小空闲持续时间并且是码元持续时间的倍数的最小空闲周期。
简略来说，如图3和4中更详细所示的，空闲周期可以从下行链路子帧或上行链路子帧或两者中取出。
图3和4示出半双工通信系统SYS中的帧空闲周期的保留的计时图的例子。
下行链路/上行链路空闲持续时间IPDLUL可以如图3a所示在先前的下行链路子帧DL1中保留，或者如图3b所示在后面的上行链路子帧中保留，或者如图3c所示在两者中保留。
当空闲周期IPDLUL从下行链路子帧DL1中取出时，如图3a所示，下行链路子帧DL1中所嵌入的码元只有在有效传输持续时间TEDL1期间传输。然后空闲周期IPDLUL由下面公式给定：
Figure GSA00000097286600051
该公式考虑依照上述要求适当确定的下行链路/上行链路所需的最小空闲持续时间TDLUL的大小，和下行链路子帧DL1中嵌入的码元的持续时间TSDL1。这里，
Figure GSA00000097286600052
定义大于x的最小整数。
可替代的，当空闲周期IPDLUL从上行链路子帧UL中取出时，如图3b所示，上行链路子帧UL中嵌入的码元只有在有效传输持续时间TEUL期间传输。然后空闲周期IPDLUL由下面公式给定：
Figure GSA00000097286600053
该公式考虑依照上述要求适当确定的下行链路/上行链路空闲周期IPDLUL的大小，和上行链路码元持续时间TSUL。
可替代的，当空闲周期IPDLUL从下行链路子帧DL1和上行链路子帧UL两者中取出，下行链路/上行链路所需最小持续时间TDLUL等于从下行链路子帧DL1取出的下行链路/上行链路所需持续时间T1 DLUL和从上行链路子帧UL取出的下行链路/上行链路所需持续时间T2 DLUL之和。因而，如图3c所示，下行链路子帧DL1中所嵌入的码元只有在有效传输持续时间TEDL1期间传输，并且上行链路子帧UL中所嵌入的码元只有在有效传输持续时间TEUL期间传输。空闲周期IPDLUL由下面公式给出：
该公式考虑依照上述要求适当确定的下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL的大小，用于下行链路子帧DL1中的空闲周期的部分的下行链路码元持续时间TSDL1，和用于上行链路子帧中的空闲周期的部分的上行链路码元持续时间TSUL。
上行链路/下行链路空闲周期IPULDL也可以从先前的上行链路子帧(如图4a所示)或从后面的下行链路子帧(如图4b所示)或从两者(如图4c所示)取出。
如图4a所示，当上行链路/下行链路空闲周期IPULDL从上行链路子帧UL取出时，上行链路子帧UL中所嵌入的码元只有在有效传输持续时间TEUL期间传输。于是，空闲周期IPULDL由下面公式给出：
Figure GSA00000097286600061
该公式考虑依照上述要求适当确定的上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL的大小和持续时间TSUL。
可替代的，当上行链路/下行链路空闲周期IPULDL从下行链路子帧DL2取出(参见图4b)时，下行链路子帧DL2中所嵌入的码元只能在图4b所示的有效传输持续时间TEDL2期间传输。于是，空闲周期IPULDL由下面公式给出：
该公式考虑依照上述要求适当确定的上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL的大小和下行链路码元持续时间TSDL2。
可替代的，当上行链路/下行链路空闲周期IPULDL从下行链路子帧DL2和上行链路子帧UL两者中取出时，上行链路/下行链路所需最小持续时间TULDL等于从上行链路子帧UL取出的上行链路/下行链路所需持续时间T1 ULDL和从下行链路子帧DL2取出的上行链路/下行链路所需持续时间T2 ULDL之和。因而，如图4c所示，下行链路子帧DL2中所嵌入的码元只有在有效传输持续时间TEDL2期间传输，并且上行链路子帧UL中所嵌入的码元在有效传输持续时间TEUL期间传输。空闲周期IPULDL由下面公式给出：
该公式考虑依照上述要求适当确定的上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL的大小、用于上行链路子帧UL中的空闲周期的部分的上行链路码元持续时间TSUL和用于下行链路子帧DL2中的空闲周期的部分的下行链路码元持续时间TSDL2。
使用图3所示的一种配置和图4所示的一种配置的组合在帧中保留空闲周期。注意，当图3的配置定义上行链路子帧UL的有效持续时间等于总持续时间TUL，例如图3a所示的配置，如果图4的配置定义在上行链路子帧UL的末尾保留空闲周期IPULDL(或其一部分)，例如图4a所示的配置，则这个有效传输持续时间减少。
无论所考虑的哪一种空闲周期IPDLUL和IPULDL的保留，下行链路和/或上行链路子帧的总通信持续时间的一些部分由于空闲周期的确定尺寸过大而丢失，这可能导致有效传输持续时间TE的明显减少，对于大的码元持续时间TSDL1、TSDL2和/或TSUL尤其如此。
通常并且独立于空闲周期的保留，由每个用户设备UEi发送的上行链路子帧UL的有效部分都在相同时间接收(称为上行链路子帧的同步时间)，以便在基站BS同步。这导致基站处理的优化。用户设备UEi只知道接收下行链路子帧DL1的开始时间ti、有效的下行链路子帧持续时间TEDL1和空闲周期IPDLUL的持续时间，因而假定该用户设备UEi在时间ti+TEDL1+TRTUE传输上行链路子帧UL的有效部分。如图2所示，时间ti是在基站BS和用户设备UEi之间的距离的函数，在时间ti+TEDL1+TRTUE传输它的上行链路子帧UL的有效部分不允许所有上行链路子帧在基站上在同步时间的同步。为此，使用定时提前装置TAM。
图5示出了依照当前技术基站BS用于同步上行链路子帧的定时提前机制的计时图。
从用户设备的角度，定时对准机制包括在接收第一下行链路子帧DL1的结束之后在用户设备UEi开始传输上行链路子帧ULi的有效部分之前等待一定量的时间，以便将它在基站BS的接收开始时间TSTUL与其它也执行这个机制的用户设备发送的上行链路子帧的有效部分的接收开始时间一起对准。这个定时对准机制也称为定时提前机制。
在这样的机制中，用户设备UEi在从下面公式定义的基准时间提前了定时提前值tAi的时间，传输它的上行链路子帧ULi：
ti+TEDL1+IPDLUL
为此，基站BS向每个用户设备UEi发送定时提前值tAi，用户设备UEi根据该定时提前值限定它应开始传输上行链路子帧ULi的有效部分的时间。因而，定时提前机制要求在基站BS估计从基站BS到每个用户设备UEi的传播延迟，以便限定这样的定时提前值tAi。因而，如图5所示，用户设备UE1在时间ti＝1+TEDL1+IPDLUL-tA1传输它的上行链路子帧UL1的有效部分，并且位于距基站BS更远距离的用户设备UE2在时间ti＝2+TEDL1+IPDLUL-tA2传输它的上行链路子帧UL2的有效部分。
注意在分块传输中，定时提前值可以是码元持续时间的分数。
如前面所解释的，由于空闲周期IPDLUL和IPULDL的确定尺寸过大，有效传输持续时间TE可能显著减小。
本发明的目标是通过公开一种在半双工通信系统中在基站和至少一个半双工用户设备之间传送下行链路和上行链路子帧的方法解决这个问题，所述方法包括：
-第一传输步骤，在该过程中由基站向所述至少一个半双工用户设备传输第一下行链路子帧，
-跟随所述第一传输步骤的接收步骤，在该过程中，期望从所述至少一个半双工用户设备传输的上行链路子帧由所述基站在至少下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间之后接收，该下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间限定为在所述第一下行链路子帧的有效部分的传输的结束和所述上行链路子帧的有效部分的接收的开始之间，
-跟随所述接收步骤的第二传输步骤，在该过程中在至少上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间之后基站向所述至少一个半双工用户设备传输第二下行链路子帧，该上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间限定为在所述上行链路子帧的有效部分的接收的结束和所述第二下行链路子帧的有效部分的传输的开始之间，和
-定时提前值限定步骤，在该过程中一旦已经为所述至少一个半双工用户设备中的每一个限定了定时提前值就向该至少一个半双工用户设备中的每一个传输该定时提前值，以使得由所述至少一个半双工用户设备中的每一个所发送的上行链路子帧的有效部分的开始在相同的计划同步时间接收到，
所述方法的特征在于所述计划同步时间使得所述上行链路子帧的有效部分的接收的开始与所述第一下行链路子帧的有效部分的传输结束分离开的持续时间等于在单个空闲周期和增加的定时提前值之间的差，所述单个空闲周期具有大于或等于所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间和所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间的和的持续时间，该单个空闲周期在所述第一下行链路子帧的末尾或在所述上行链路子帧的开始或者在这两者中保留，所述增加的定时提前值大于或等于所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间并且小于或等于在所述单个空闲周期的持续时间和所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间之间的差。
所述方法是有利的，因为它避免了限定独立的过大确定所需最小上行链路/下行链路空闲持续时间的大小，以此方式增加了有效传输持续时间或基站的覆盖范围或两者。
依照本发明的另一个方面，所述通信系统也适用于在基站和至少一个全双工用户设备之间以全双工传输下行链路和上行链路子帧，该方法的特征在于由基站向所述至少一个全双工用户设备通知在所述定时提前值限定步骤的过程中限定的定时提前值，以使得由所述至少一个全双工用户设备中的每一个发送的上行链路子帧的有效部分的开始在所述计划同步时间接收。
例如，当所述单个空闲周期只在下行链路子帧中保留(在半双工通信中)时，这是有利的，因为在那种情况下使用全双工或半双工通信从所有用户设备传输的上行链路子帧的有效部分被在相同的时间同步，这提供了基站BS的解码性能的提高。
依照本发明的另一方面，传输给所述半双工或全双工用户设备中的每一个的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，该方法的特征在于所述两个分量的求和由基站执行。
这是有利的，因为这避免了用户设备为了计算所述相加消耗资源，诸如电池或计算功率。
依照本发明的一个实施例，传输给所述半双工或全双工用户设备中的每一个的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，这两个分量的相加由所述至少一个半双工或全双工用户设备中的每一个计算，该方法的特征在于所述两个分量被传输给所述至少一个半双工或全双工用户设备中的每一个。
这是有利的，因为它避免了基站支持所述加法的计算并且允许在通信期间对所述增加的定时提前值的动态评估。
依照本发明的另一个实施例，传输给所述半双工或全双工用户设备中的每一个的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，所述两个分量的相加由所述至少一个半双工或全双工用户设备中的每一个计算，该方法的特征在于所述增加的定时提前值从所述至少一个半双工或全双工用户设备的存储器获得。
这是有利的，因为它避免了基站发送多次所述增加的定时提取值。
所述半双工通信系统允许分块传输，所述单个空闲周期是码元持续时间的倍数。
这是有利的，因为当在子帧的传输期间不需要空闲周期的时候，这些空闲周期可以由控制或数据码元代替。另外，因为分块传输也可以展开用于全双工传输，保证了在半双工和全双工之间较高的共同性。
依照本发明的另一个实施例，所述半双工通信系统允许分块传输，特征在于所述单个空闲周期是所述第一下行链路子帧中嵌入的码元的持续时间的倍数和所述上行链路子帧中嵌入的码元的持续时间的倍数之和。
在硬件导向的一个方面，本发明还涉及在通信系统中包含的用于与该通信系统的至少一个半双工用户设备传输下行链路和上行链路子帧的通信装置，所述通信装置旨在用于向所述至少一个半双工用户设备传输第一下行链路子帧，在至少下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间之后接收从所述至少一个半双工用户设备传输的上行链路子帧，该下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间限定为在所述第一下行链路子帧的有效部分的传输的结束和所述上行链路子帧的有效部分的接收的开始之间，在至少上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间之后向所述至少一个半双工用户设备传输第二下行链路子帧，该上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间限定为在所述上行链路子帧的有效部分的接收的结束和所述第二下行链路子帧的有效部分的传输的开始之间，一旦已经为所述至少一个半双工用户设备中的每一个限定了定时提前值就向该至少一个半双工用户设备中的每一个传输该定时提前值，以使得由所述至少一个半双工用户设备中的每一个发送的上行链路子帧的有效部分的开始在相同的计划同步时间接收，所述通信装置的特征在于它包括
-用于限定所述计划同步时间使得所述上行链路子帧的有效部分的接收的开始与所述第一下行链路子帧的有效部分的传输结束分离开的持续时间等于在单个空闲周期和增加的定时提前值之间的差的装置，所述单个空闲周期具有大于或等于所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间和所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间的和的持续时间，所述增加的定时提前值大于或等于所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间并且小于或等于在所述单个空闲周期的持续时间和所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间之间的差，和
-用于在所述第一下行链路子帧的末尾或所述上行链路子帧的开始或这两者中保留所述单个空闲周期的装置。
依照本发明的另一方面，所述通信装置还适用于在所述通信装置和至少一个全双工用户设备之间以全双工传输下行链路和上行链路子帧，该通信装置的特征在于其包括用于向所述至少一个全双工用户设备中的每一个通知定时提前值的装置，以使得由所述至少一个全双工用户设备中的每一个所发送的上行链路子帧的有效部分的开始在所述计划同步时间接收。
依照本发明的一个实施例，传输给所述半双工或全双工用户设备中的每一个的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，该通信装置包括用于将所述两个分量相加的装置。
依照本发明的一个实施例，传输给所述半双工或全双工用户设备中的每一个的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，所述至少一个半双工或全双工用户设备中的每一个适用于将所述两个分量相加，该通信装置的特征在于其包括用于将所述两个分量传输给所述至少一个半双工或全双工用户设备中的每一个的装置。
在另一个硬件导向的方面，本发明涉及通信系统中用于与上述的通信装置传输下行链路和上行链路子帧的用户设备，所传输的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，其特征在于其包括用于将所述两个分量相加的装置。
依照所述用户设备的变型，它进一步包括用于存储所述增加的定时提前值的装置。
另外，在另一个硬件导向的方面中，本发明涉及包含至少一个用户设备和至少一个上述的通信装置的通信系统。
依照所述通信系统的一个变型，所传输的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，所述通信装置进一步包括用于将所述两个分量相加的装置。
依照所述通信系统的另一个变型，所传输的定时提前值由两个分量限定，这两个分量的和等于所述定时提前值，这两个分量中的一个等于所述增加的定时提前值，所述通信装置的特征在于它包括用于传输所述两个分量的装置并且所述至少一个用户设备包括用于将所述两个分量相加的装置。
依照所述通信系统的另一个变型，所述至少一个用户设备还包括用于存储所述增加的定时提前值的装置。
最后，在另一个硬件导向的方面，本发明涉及在基站和至少一个半双工用户设备之间交换的信号帧，所述帧包括第一下行链路子帧，其后跟随至少下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间，再后跟随上行链路子帧，上行链路子帧后跟随至少上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间，其后跟随第二下行链路子帧，为了在基站上同步上行链路子帧的有效部分的开始定义了计划同步时间，
所述帧的特征在于所述计划同步时间使得所述上行链路子帧的有效部分的开始与所述第一下行链路子帧的有效部分的结束分离开的持续时间等于在单个空闲周期和增加的定时提前值之间的差，所述单个空闲周期具有大于或等于所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间和所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间的和的持续时间，所述单个空闲周期在所述第一下行链路子帧的末尾、或所述上行链路子帧的开始或者这两者中保留，所述增加的定时提前值大于或等于所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间并且小于或等于在所述单个空闲周期的持续时间和所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间之间的差。
通过阅读对下文的示范实施例的描述将更清楚地显现出本发明的特征，所述描述参照附图，其中：
图1示出半双工通信系统SYS的示意图，
图2示出了描绘依照当前技术的通信系统的帧的传输的示范计时图，
图3和4示出了描绘在半双工通信系统SYS中帧空闲周期保留的示范计时图。
图5示出了说明依照当前技术基站用于同步上行链路子帧的定时提前机制的计时图。
图6示出了描绘依照本发明的半双工通信系统的帧的例子的计时图。
图7示出了说明依照本发明的用于同步上行链路子帧的定时提前机制的使用的计时图。
图8示出了依照本发明的半双工通信系统SYS1的示意图。
图9示出了说明依照本发明在全双工通信系统中用于同步上行链路子帧的定时提前机制的使用的计时图。
图6示出了描绘依照本发明的半双工通信系统的帧的例子的计时图。
该帧包括具有预定持续时间TDL1的第一下行链路子帧DL1，该子帧后跟随具有预定持续时间TUL的上行链路子帧UL，该子帧UL后跟随具有预定持续时间TDL2的另一个下行链路子帧DL2。注意，这些子帧不必具有相同的预定持续时间，即TDL1可以不同于TDL2，TDL1可以不同于TUL，并且TDL2可以不同于TUL。
该帧包括单个空闲周期IP，其至少等于下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL和上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL之和。注意，单个空闲周期IP通过如前面段落解释的过大确定这个和而限定。单个空闲周期IP从第一下行链路子帧DL1的末尾或上行链路子帧UL的开始或者这两者之中取出。
注意，帧不包括即不是从上行链路子帧UL的末尾也不是从第二下行链路子帧DL2的开始取出的空闲周期。
对图6所描绘的帧结构应用前面段落所述的定时提前机制，从所有用户设备传输的上行链路子帧的有效部分在基站BS在时间T’STUL＝t0+TEDL1+IP同步接收。在这种情况下，上行链路子帧的有效部分的接收在时间t0+TF-TDL2结束。因而，因为第二下行链路子帧DL2具有固定的有效持续时间TEDL2＝TDL2，在该帧的结束时间t0+TF之前没有剩余足够的时间来执行射频转换和第二下行链路子帧DL2的传输。
图7示出了说明依照本发明的用于同步上行链路子帧的有效部分的定时提前机制的使用的计时图。图5和6中所示的与图7所示相同的参考元件指定为相同元件。
为了在上行链路子帧UL的有效部分的接收的结束与第二下行链路子帧DL2的有效部分的传输的开始之间获得足够的时间，将同步时间T’STUL提前增加的定时提前值ΔtA。因而，新的同步时间T”STUL等于t0+TEDL1+IP-ΔtA。
增加的定时提前值ΔtA应该大于或等于上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL，以便允许转换。另外，在第一下行链路子帧DL1的有效部分的传输的结束和上行链路子帧UL的有效部分的接收的开始之间的持续时间IP-ΔtA应该大于或等于下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL。因而，增加的定时提前值ΔtA应该小于或等于持续时间IP-TDLUL。
为了将从所有用户设备传输的上行链路子帧的有效部分在同步时间T”STUL同步，为每个定时提前值tAi加上增加的定时提前值ΔtA以用来在每个用户设备UEi执行定时提前机制。
本发明可以通过减少帧空闲周期持续时间T1而提高频谱效率，因为过大确定TULDL和TDLUL的和的大小可能比分别过大确定这些持续时间的大小更有效。
例如，假定TDLUL＝43μs，TULDL＝8μs，TSDL1＝70μs，TSUL＝60μs，并且空闲周期从先前子帧取出，下行链路/上行链路空闲周期IPDLUL将等于70μs，上行链路/下行链路空闲周期IPULDL将等于60μs，并且空闲周期IP将等于70μs。因而，由于本发明，减少了帧空闲周期持续时间。
当IP-ΔtA大于下行链路/上行链路空闲周期IPDLUL时，本发明还可以提高基站BS的覆盖范围，这允许基站BS与位置比有效小区半径R更远的用户设备通信。
例如，假定TDLUL＝43μs，TULDL＝8μs，TSDL1＝47μs，TSUL＝45μs，并且空闲周期从先前子帧取出，下行链路/上行链路空闲周期IPDLUL将等于47μs，上行链路/下行链路空闲周期IPULDL将等于45μs，并且空闲周期IP将等于94μs。另外，假定ΔtA等于TULDL，在第一下行链路子帧的有效部分的传输的结束和上行链路子帧的有效部分在基站上接收的开始之间的持续时间从47μs增加到94-8＝86μs。不管T1的微小增加，由于本发明，基站BS的覆盖范围提高39×10-6×3×108/2＝5.85km(参见公式1)。
依照本发明的优选实施例，由基站执行定时提前值tAi和增加的定时提前值ΔtA的相加并且将结果传输给每个用户设备UEi。
依照本发明的另一个实施例，由基站将增加的定时提前值ΔtA传输给每个所述用户设备。
依照本发明的另一个实施例，由每个所述用户设备存储增加的定时提前值ΔtA。
依照本发明的另一个实施例，即允许分块传输的半双工通信系统，空闲周期IP是码元持续时间(是TSDL1或TSUL)的倍数。
依照本发明的另一个实施例，即允许分块传输的半双工通信系统，空闲周期IP是第一下行链路子帧中嵌入的码元的持续时间TSDL1的倍数和上行链路子帧中嵌入的码元的持续时间TSUL的倍数之和。
图8示出了依照本发明的半双工通信系统SYS1的示意图。该通信系统SYS1是例如时分双工(TDD)或半双工频分双工(HDFDD)通信系统。通信系统SYS1允许通信装置BS(例如是基站)和至少一个用户设备UEi和/或至少一个用户设备UEj(其是例如移动电话或固定无线终端)之间的半双工通信。
半双工通信系统SYS1中包含通信装置BS用以与用户设备UEi(或UEj)传输下行链路子帧DL1和DL2和上行链路子帧UL。第一下行链路子帧DL1由通信装置BS传输到用户设备UEi(或UEj)，其后跟随从用户设备UEi(或UEj)传输到通信装置BS的上行链路子帧UL。上行链路子帧UL自身之后跟随传输到用户设备UEi(或UEj)的第二下行链路子帧DL2，第一下行链路子帧DL1的有效部分的传输与上行链路子帧UL的有效部分的接收至少分离下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL，所述上行链路UL的有效部分的接收与所述第二下行链路子帧DL2的有效部分的传输至少分离上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL。
依照本发明，所述通信装置BS包括：
-装置FIPRM1，用于保留从第一下行链路子帧DL1的末尾、或所述上行链路子帧UL的开始或者这两者中取出的单个空闲周期IP，所述单个空闲周期IP具有的持续时间大于或等于所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL和所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL之和，
-装置TAM1，用于为用户设备UEi(或UEj)限定定时提前值tAi(或tAj)，以使得由所述用户设备中每一个发送的上行链路子帧的有效部分在计划同步时间T’STUL接收，所述计划同步时间T’STUL被限定使得所述上行链路子帧的有效部分的接收的开始与所述第一下行链路子帧的有效部分的传输的结束分离开所述单个空闲周期IP的持续时间，和
-装置IATM，用于对用户设备UEi(或UEj)的定时提前值tAi(或tAj)限定增加的定时提前值ΔtA，所述增加的定时提前值ΔtA大于或等于所述上行链路/下行链路所需最小空闲持续时间TULDL并且小于或等于所述单个空闲周期IP的持续时间和所述下行链路/上行链路所需最小空闲持续时间TDLUL之间的差。
依照本发明的一个实施例，通信装置BS包括用于将所述增加的定时提前值ΔtA加到用户设备UEi之一的定时提前值tAi的装置ADM。
依照本发明的一个实施例，通信装置BS包括用于传输所述增加的定时提前值ΔtA的装置。
用户设备UEj包括用于将增加的定时提前值ΔtA加到定时提前值tAi的装置。
图9示出了说明依照本发明在全双工通信系统中用于同步上行链路子帧的定时提前机制的使用的计时图。
在全双工通信中，下行链路和上行链路子帧被同时传输。另外，在帧中不保留空闲周期，这里描绘为一组下行链路子帧DL和一组上行链路子帧UL具有相同的持续时间TDL。
在全双工通信系统中，由于定时提前机制，每个用户设备UEi所发送的上行链路子帧的开始在相同的时刻接收。
依照本发明，增加的定时提前值ΔtA被加到每个定时提前值tAi用于在每个用户设备执行定时提前机制。
当只在下行链路子帧DL中(在半双工通信中)保留空闲周期(IP-ΔtA)时，这是有利的，因为在这种情况下，使用半双工或全双工通信从所有用户设备传输的上行链路子帧的有效部分在相同的时间T”STUL同步，这提供了在基站BS解码性能的提高。例如，当使用基于频率多路复用的传输，诸如基于OFDM的传输时，通常需要多重快速傅立叶变换(FFT)解码在基站BS存在的上行链路子帧。因为由于本发明上行链路子帧都在相同时刻同步，需要单个FFT以从在时间T”STUL在接收端存在的每个上行链路子帧中检索信息。

Claims (4)

1.一种用于在通信系统中在基站和至少一个用户设备之间传输下行链路和上行链路子帧的方法，其特征在于，所述方法包括：
-下行链路传输步骤，在该过程中，由基站向所述用户设备传输第一下行链路子帧(DL1)，
-下行链路接收步骤，在该过程中，由所述用户设备接收从基站传输的第一下行链路子帧(DL1)，
-定时提前值传输步骤，在该过程中，一旦已经为所述用户设备确定定时提前值(tAi)就将定时提前值(tAi)从基站传输到所述用户设备，所述定时提前值(tAi)用于确定通过所述用户设备的上行链路传输的开始时间，
-定时提前值接收步骤，在该过程中，由所述用户设备接收从基站传输的所述定时提前值(tAi)，
-确定步骤，在该过程中，在所述用户设备处，根据在定时提前值接收步骤中接收的所述定时提前值(tAi)和在确定步骤之前准备的增加值(ΔtA)来确定传输上行链路子帧(UL1，UL2)的定时，
-上行链路传输步骤，在该过程中，在确定步骤中确定的所述定时上将所述上行链路子帧(UL1，UL2)从所述用户设备传输到基站，
-上行链路接收步骤，在该过程中，接收在上行链路传输步骤中传输的所述上行链路子帧(UL1，UL2)，所述上行链路子帧是在传输所述第一下行链路子帧结束后的第一时间段被接收的，
-下行链路传输步骤，在该过程中，由基站向所述用户设备传输第二下行链路子帧(DL2)，所述第二下行链路子帧是在接收所述上行链路子帧结束后的第二时间段被传输的，并且第一下行链路子帧的持续时间、所述上行链路子帧的持续时间以及第一时间段和第二时间段的持续时间的总和等于一个码元持续时间的整数倍或者等于多个码元持续时间的整数倍之和。
2.如权利要求1所述的用于传输下行链路和上行链路子帧的方法，其中所述增加值(ΔtA)大于或等于基站从接收模式转换到传输模式的转换持续时间。
3.如权利要求1所述的用于传输下行链路和上行链路子帧的方法，其中所述增加值(ΔtA)不同于一个码元持续时间的整数倍。
4.如权利要求1所述的用于传输下行链路和上行链路子帧的方法，其中所述增加值(ΔtA)大于或等于基站从传输模式转换到接收模式的转换持续时间。
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