CN101911547B - 通过调整现有tdd技术来实现fdd能力 - Google Patents

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Abstract

公开了用于通过在频率上偏移DL和UL传输来使用在同一个成对频谱中的两个TDD载波以使TDD载波作为两个半双工FDD载波工作的系统和方法。DL和UL传输的发送和接收周期是预定义的，以致在任何时刻只有一个TDD载波在DL上传输，而另一个TDD载波在UL上传输。

Description

通过调整现有TDD技术来实现FDD能力
背景技术
作为背景技术，现有传统的全球微波接入互操作性(WiMAX)模式不支持频分双工(FDD)通信协议。802.16e标准提到FDD选项，但802.16e中的该FDD选项要求全新的帧结构(例如，ASIC和软件)。如802.16e中描述的FDD选项要求费时费力的调试过程，并且如果该选项将要被实施，则需要大量的精力和时间来定义和开发系统，因为它非常不同于当前的WAVE1和WAVE2 WiMAX时分双工(TDD)模式。
因此，传统WiMAX模式的主要缺点是仅支持TDD通信。在许多新的频带(例如，美国的AWS和700MHZ)中，TDD技术基本受限，因为这些是成对频带，并想要支持FDD技术。
在本领域中，尚存在对能够解决上述缺陷和其它缺陷的系统和方法的需求。
发明内容
提供一种使用TDD传输载波、帧结构、ASIC和软件以定义FDD通信方案的方法和装置。
在一个方面，一种蜂窝通信系统包括：基站收发信台(BTS)，其在下行链路(DL)频带上向一个或多个移动设备发送信息并在上行链路(UL)频带上从所述一个或多个移动设备接收信息；频分双工(FDD)处理器，其根据预定义的切换调度表交替地将第一和第二时分双工(TDD)载波应用于所述DL频带上的传输信号。该系统还包括存储器，其存储与所述预定义的切换调度表、TDD载波标识以及DL和UL频带有关的信息。
根据另一个方面，一种使用现有TDD通信结构以执行FDD通信的方法，包括：在传输帧的第一部分期间使用第一TDD载波在DL频带上发送DL信号；在所述传输帧的所述第一部分期间使用第二TDD载波在UL频带上接收UL信号；以及在所述传输帧的第二部分期间使用所述第二TDD载波在所述DL频带上发送所述DL信号。所述方法还包括：在所述传输帧的所述第二部分期间使用所述第一TDD载波在所述UL频带上接收所述UL信号；以及在出现在所述传输帧的所述第一部分和所述第二部分之间的第一转换间隙中，在所述DL频带上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波，在所述UL频带上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波。
根据另一个方面，一种通过使两个TDD载波作为半双工FDD载波工作来促进无线通信的系统，包括：用于在传输帧的第一部分期间使用第一TDD载波在DL频带上发送DL信号的装置；用于在所述传输帧的所述第一部分期间使用第二TDD载波在UL频带上接收UL信号的装置；以及用于在所述传输帧的第二部分期间使用所述第二TDD载波在所述DL频带上发送所述DL信号的装置。所述系统还包括：用于在所述传输帧的所述第二部分期间使用所述第一TDD载波在所述UL频带上接收所述UL信号的装置；以及用于在出现在所述传输帧的所述第一部分和所述第二部分之间的第一转换间隙中，在所述DL频带上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波，在所述UL频带上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波的装置。另外，所述系统包括：用于在出现在所述传输帧的结尾处的第二转换间隙中，在所述DL频带上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波，在所述UL频带上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波的装置。在通信时间期间，在多个传输帧上反复执行发送、接收和载波切换。
在此描述的各个方面的优点在于：创建了用于TDD方案受限的频带的FDD方案。
另一个优点在于使得供应商能够在实现FDD选项中调整和/或重新使用TDD方案的现有帧结构、ASIC和软件。
再一个优点在于通过在实现FDD选项中调整TDD方案的经济规模来降低供应商和运营商的成本。
还一个优点在于提供接近真实FDD方案的频谱效率。
另一个优点在于通过利用不需要双工器的半双工终端而相对于全双工FDD方案降低了终端成本。
还一个优点在于调整现有的TDD方案以提供比使用802.16e标准定义的FDD方案更快上市的FDD方案。
通过下面提供的详细说明，本发明的其它应用范围将会更加清楚。然而应当理解，详细的描述和特定例子尽管表示了本发明的多个实施例，但是它们仅仅是示例性的，因为对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的精神和范围内的多种变化和改变是显而易见的。
附图说明
本发明存在于设备的多个部件和方法的多个步骤的构造、配置和组合中，由此预期的对象在此后更详细地说明、在权利要求中明确地指出并在附图中示出，其中：
图1示出根据在此描述的多个方面的使用时分双工(TDD)体系结构来提供频分双工(FDD)通信的系统；
图2示出可被用于与BTS进行FDD通信的移动设备；
图3示出根据在此描述的多个方面的诸如可由FDD处理器执行的发送/接收机制70；
图4示出基于802.16e的WiMAX FDD传输机制的例子，该机制使用两个“802.16e WiMAX TDD载波”，而DL和UL传输分别转变为第一频带和第二频带f1和f2，这导致各自的半FDD(H-FDD)载波。
具体实施方式
本发明涉及通过在帧中在两个传输频带之间切换802.16e定义的WiMAX TDD载波来调整现有的TDD ASIC、软件和基础设施以提供FDD通信能力的方法和装置，从而使TDD载波作为半双工FDD载波工作。
尽管本发明专门针对蜂窝通信的领域，并进而用其特定标记进行描述，但是应当知道，本发明也可在其它领域和应用方面有用。例如，本发明可用于期望提高频率重利用、减少冲突等的通信设备、游戏设备或其它设备。
现在参照附图，其中所示出的仅仅用于说明示例性实施例，而并不用于限制所要求的主题，图1示出根据在此描述的多个方面的使用时分双工(TDD)体系结构来提供频分双工(FDD)通信的系统。根据一个方面，定义了全球微波接入互操作性(WiMAX)FDD方案，其调整现有的基于当前定义的WiMAX TDD模式的WiMAX TDD方案，该方案最大化TDDWiMAX方案/系统的重新使用。在此描述的这个和其它方面可应用于其它TDD无线空中技术，而并不限于WiMAX。
在一个实施例中，WiMAX FDD方案维持与WAVE 1&2WiMAXTDD模式相同的帧结构，并实现在射频(RF)级别的变化以支持在不同频带中的发送和接收，从而方便调整为WAVE 1&2 WiMAX TDD方案设计和开发的ASIC和软件。因此，在此描述与802.16e标准定义的FDD方案不同的WiMAX FDD方案。
图1所示的系统包括基站收发信台(BTS)10，其包括一个或多个接收机12，用于在上行链路(UL)或相反的链路上从一个或多个移动设备(未示出)接收信息。接收机12连接到用于解复用和/或解调从一个或多个移动设备接收的信息信号的解复用器/解调器14。处理器16接收解复用后的信号数据，并连接到存储与信号处理等有关的信息的机器可读存储器18。在一个实施例中，存储器18存储用于执行与无线和/或蜂窝通信相关联的各种功能的算法，包括但不限于解复用在上行链路上接收的信号、处理包含在信号中的信息、生成并复用在下行链路(DL)或前向链路上发送的信号、以及任何其它合适的通信协议，如本领域普通技术人员所知道的。处理器16连接到用于复用和/或调制由处理器16生成或中继的传输信号以由一个或多个发射机22在下行链路上向一个或多个移动设备(未示出)发送的复用器20。
接收机12、解复用器14、处理器16、存储器18、复用器20和发射机22还连接到FDD处理器24，其执行用于使用TDD基础设施和软件执行FDD通信协议的指令。例如，FDD处理器24可通过在频率中偏移DL和UL传输(例如，使用两个半双工FDD载波)并通过定义DL和UL发送/接收周期以致在任何给定时刻只有一个TDD载波在DL上传输(而第二个TDD载波在UL上传输)来使用在同一个成对频谱中的两个TDD载波，如以下参照图3所述的。
图2示出可用于与BTS 10进行FDD通信的移动设备50。移动设备50可以是蜂窝电话、膝上型电脑、智能电话、无线计算设备或一些其它合适的无线通信设备。移动设备50包括一个或多个接收机52，用于在DL上从一个或多个基站(图1)接收信息。接收机52连接到用于解复用和/或解调从基站接收的信息信号的解复用器/解调器54。处理器56接收解复用后的信号数据，并连接到用于存储与信号处理等有关的信息的机器可读存储器58。在一个实施例中，存储器58存储用于执行与无线和/或蜂窝通信相关联的各种功能的算法，包括但不限于解复用在下行链路上接收的信号、处理包含在信号中的信息、生成并复用用于在UL上传输的信号和任何其它合适的通信协议，如本领域普通技术人员所知道的。处理器56连接到复用器60，其复用和/或调制由处理器56生成或中继的传输信号，以在DL上由一个或多个发射机62向一个或多个基站发送。
接收机52、解复用器54、处理器56、存储器58、复用器60和发射机62还连接到FDD处理器64，其执行用于使用TDD基础设施和软件执行FDD通信协议的指令。例如，FDD处理器64可通过在频率中偏移DL和UL(例如，使用两个半双工FDD载波)并通过定义DL和UL发送/接收周期以致在任何给定时刻只有一个TDD载波在DL上传输(而第二个TDD载波在UL上传输)来使用在同一个成对频谱中的两个TDD载波，如以下参照图3描述的。
图3示出了根据在此描述的多个方面的诸如可由FDD处理器执行的发送/接收机制70。使用该通信协议，BTS和移动终端可以如同它们正在使用TDD通信协议一样来工作，其中对DL和UL传输的频率转换进行修改。BTS使用整个成对频率带宽，其包括两个成对频带72和74，从而达到类似于真实FDD系统的频谱效率。第一频带72专用于DL传输，第二频带74专用于上行链路传输。根据一个例子，第一频带72是大约1710kHz到1755kHz，第二频带74是大约2110kHz到2155kHz。在其它例子中，频带72、74的成对频谱与全球移动通信系统(GSM)的成对频谱带一致，诸如T-GSM 380、T-GSM 410、GSM 450、GSM 480、GSM 710、GSM 750、T-GSM 810、GSM 850、P-GSM 900、E-GSM 900、R-GSM 900、T-GSM900、DCS 1800、PCS 1900等。应当知道，所描述的方面并不限于前述的成对频谱带宽，而是可与任何合适的成对频谱带宽结合使用。
通信机制70示出了作为时间的函数的频率，其中第一DL传输周期76允许DL传输使用第一TDD载波(TDD载波1)在第一频带72上发生，而第一UL传输周期78允许UL传输使用第二TDD载波(TDD载波2)在第二频带74上发生。在预定时间，执行转换周期80，其中UL和DL传输都不发生。在一个例子中，转换周期具有大约60μs的时长，虽然也可以是其它时长。在转换周期期间，载波被切换，以致在第二DL传输周期82，DL传输使用第二TTD载波在第一频带72上发生，UL传输使用第一TDD载波在第二频带74上发生。因此，使用转换周期以确保UL和DL传输不会使用同一个TDD载波在两个频带上同时发生，这方便了TDD方案的调整。在第二传输周期82、84的结尾处，当DL和UL传输各自的载波再次切换时使用另一个转换周期。
图4示出基于802.16e的WiMAX FDD传输机制100的例子，其使用两个“802.16e WiMAX TDD载波”，而DL和UL传输被分别转变为第一和第二频带f1、f2，这导致各自的半FDD(H-FDD)载波。这两个TDD载波被表示为在若干传输帧上的阴影(H-FDD载波1)符号和非阴影(H-FDD载波2)符号。在一个例子中，传输帧包括47个符号，它们每一个大约100μs长。第一和第二TDD载波例如可通过使用两种不同的前导来区分彼此。最初，移动设备搜索所有的前导以找出产生高相关性的一个前导(例如，移动设备被编程以根据给定移动设备的配置按照不同的次序搜索前导)。
所示出的例子展示了使用DL:UL符号率为29:18的一个WiMAXH-FDD载波如何与使用DL:UL符号率为19:27的第二WiMAX H-FDD载波相结合。该图还展示了如何应用H-FDD载波2的前导的时间偏移，以致该前导在第一H-FDD载波的发送时间间隙(TTG)期间传输。在TTG期间没有数据使用第一H-FDD传输，第一H-FDD载波的UL在频带f2中传输。因此，从时间t1到t2，在一个例子中大约是1.8ms，只有来自H-FDD载波1的前导/FCH/DL和UL/DL-MAP业务在传输。在这一点，移动设备将察觉到DL频带f1中的两个前导。由于随机性，一些移动设备将锁定到来自H-FDD载波1的前导，而其它移动设备将锁定到H-FDD载波2。如果出现不成比例的数量的移动设备锁定到一个载波上的情况，则负载平衡过程将被使用以将用户从具有较重负载的载波移到具有较轻负载的载波上，如本领域的普通技术人员知道的。
如图所示，DL传输在频带f1上发生一段时间(用省略号表示)。在第m个帧的符号m18之后，出现发送时间间隙(TTG)，其例如可以是大约150μs。与使用H-FDD载波1在频带f1上的DL传输同时地，UL传输使用H-FDD载波2在频带f2上发生，直到在符号j47处的第j个帧的结尾。当第j个帧结束之后，接收时间间隙(RTG)出现，其可以是大约60μs(例如，或在时长上小于一个符号)。于是，DL传输切换到在频带f2上的H-FDD载波2，因此，前导被传输以允许移动设备识别DL频带f2上的新载波。然后，DL的帧控制报头(FCH)信息在第k个帧(例如在H-FDD载波1的结束了的第j个帧之后)上被传输，接着是描述移动设备的传输调度表的DL和UL映射信息。同时，H-FDD载波2的第m个帧在UL传输频带f2上从符号m12重新开始。在这个例子中，第m个帧符号m19和m20(例如大约200μs)不用于传输，因为用于在频带f1和f2之间切换载波的转换时间(例如在t1和t2之间)占了与这两个符号重叠的大约150μs的周期。
当在频带f2上H-FDD载波1的第m个帧中的第47个符号结束之后，当DL传输在符号k28期间使用H-FDD载波2在频带f1上发生时，出现另一个RTG周期。在时间t3和t4之间出现转换间隙，其可以是在时长上大约100μs(例如，一个符号)，在此期间，当载波1开始传输第n个帧时，H-FDD载波1前导信息在频带f1上传输。在频带f1上载波1的符号n1期间，FCH和DL映射信息被传输，而UL传输在符号k30处使用载波2在频带f2上重新开始。应当指出，符号k29从图中省略，因为当载波1和2在频带f1和f2之间切换时，它与转换间隙重叠。
在另一个使用大约时间值的例子中，示出了一系列时间点，标记为t1-t9。例如，如果t1在5.0ms处出现，那么t2可在大约5.15ms处出现。t3的时间值是大约7.98ms(例如，大约28个符号，每一个具有100μs的时长)。然后，时间t4可出现在8.09ms(例如，在t3后大约100μs)。时间t5可在大约9.73ms处出现，或在t4后大约16个符号(例如1.8ms)。由于符号大约100μs长，因此，时间t6和t7可分别出现在大约9.84ms和9.94ms处。时间t8可出现在大约10.0ms处，接着是在t7开始的60μs的RTG。时间t9出现在大约10.15ms处，在从t8开始的载波转换间隙之后。
应当知道，前述的例子是用于说明的，在此所描述的载波切换机制并不限于上述的特定的时间映射、符号标识、转换间隙时长、频带、UL:DL比等。
以上的描述仅仅提供对本发明的特定实施例的揭示，并不意味着用于限定在这些实施例。因此，本发明并不限于上述的实施例。相反，应当认识到，本领域的普通技术人员可以设想替换的实施例，它们都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种蜂窝通信系统，包括：
基站收发信台(BTS)(10)，其在下行链路(DL)频带(72)上向一个或多个移动设备(50)发送信息，并同时在上行链路(UL)频带(74)上从所述一个或多个移动设备(50)接收信息；
频分双工(FDD)处理器(24)，其根据预定义的切换调度表交替地将第一和第二时分双工(TDD)载波应用于所述DL频带(72)上的传输信号；以及
存储器(18)，其存储与所述预定义的切换调度表、TDD载波标识以及DL和UL频带有关的信息；
其中，所述BTS(10)对于传输帧的第一部分使用所述第一TDD载波、对于所述传输帧的第二部分使用所述第二TDD载波在所述DL频带(72)上发送，并且所述BTS对于传输帧的第一部分使用所述第二TDD载波、对于所述传输帧的第二部分使用所述第一TDD载波在所述UL频带(74)上接收。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述FDD处理器(24)在所述传输帧的所述第一部分期间将所述第一TDD载波应用于所述传输信号，并在所述传输帧的第二部分期间将所述第二TDD载波应用于所述传输信号，以及应用所述FDD处理器从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波的第一转换间隙，其中所述BTS在所述第一转换间隙在所述UL频带(74)上不接收信息。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述传输帧的所述第一部分包括N个符号，其中N是正整数，所述传输帧的所述第二部分包括M-N个符号，其中M是每帧的符号数量。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述FDD处理器(24)应用所述FDD处理器(24)从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波的第二转换间隙，以在所述DL频带上发送下一个传输帧的第一部分，其中所述第二转换间隙比所述第一转换间隙短。
5.如权利要求4所述的系统，还包括在所述UL频带(74)上正好在每个转换间隙(80)之前的接收时间间隙(RTG)，以防止使用同一个TDD载波同时在所述DL频带(72)上发送和在所述UL频带(74)上接收。
6.如权利要求5所述的系统，还包括在所述第一转换间隙(80)之前在所述符号中的发送时间间隙(TTG)，以防止使用同一个TDD载波同时在所述DL频带(72)上发送和在所述UL频带(74)上接收。
7.一种使用现有TDD通信结构以执行FDD通信的方法，包括：
在传输帧的第一部分期间使用第一TDD载波在DL频带(72)上发送DL信号；
在所述传输帧的所述第一部分期间使用第二TDD载波在UL频带(74)上接收UL信号；
在所述传输帧的第二部分期间使用所述第二TDD载波在所述DL频带(72)上发送所述DL信号；
在所述传输帧的所述第二部分期间使用所述第一TDD载波在所述UL频带(74)上接收所述UL信号；
在出现在所述传输帧的所述第一部分和所述第二部分之间的第一转换间隙中，在所述DL频带(72)上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波，在所述UL频带(74)上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波；
在出现在所述传输帧的结尾处的第二转换间隙中，在所述DL频带(72)上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波，在所述UL频带(74)上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波；以及
在所述UL频带上正好在每个转换间隙之前使用接收时间间隙(RTG)，以防止使用同一个TDD载波同时在所述DL频带(72)上发送和在所述UL频带(74)上接收。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述传输帧的所述第一部分包括N个符号，其中N是正整数；所述传输帧的所述第二部分包括M-N个符号，其中M是每帧的符号数量；所述第二转换间隙比所述第一转换间隙短。
9.一种通过使两个TDD载波作为半双工FDD载波工作来促进无线通信的系统，包括：
用于在传输帧的第一部分期间使用第一TDD载波在DL频带(72)上发送DL信号的装置(16，18，20，22，24)；
用于在所述传输帧的所述第一部分期间使用第二TDD载波在UL频带(74)上接收UL信号的装置(12，14)；
用于在所述传输帧的第二部分期间使用所述第二TDD载波在所述DL频带(72)上发送所述DL信号的装置(16，18，20，22，24)；
用于在所述传输帧的所述第二部分期间使用所述第一TDD载波在所述UL频带上接收UL信号的装置(12，14)；
用于在出现在所述传输帧的所述第一部分和所述第二部分之间的第一转换间隙中，在所述DL频带上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波，在所述UL频带上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波的装置(64)；以及
用于在出现在所述传输帧的结尾处的第二转换间隙中，在所述DL频带上从所述第二TDD载波切换到所述第一TDD载波，在所述UL频带上从所述第一TDD载波切换到所述第二TDD载波的装置(24)；
其中，在通信事件期间，在多个传输帧上反复地执行发送、接收和载波切换。
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