CN101924587A - 时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，属于卫星通信技术领域。上行时隙调整为下行时隙的方法包括：第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将由上行调整为下行；第i+1帧，终端收到调整消息，将待调整时隙由上行调整为空白；第i+2帧，卫星将待调整时隙由上行调整为下行；第i+3帧，终端将待调整时隙由空白调整为下行下行。下行时隙调整为上行时隙的方法包括：第i帧，卫星将待调整时隙由下行调整为空白，并向终端发送调整消息；第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙由下行调整为上行；第i+2帧，卫星将待调整时隙由空白调整为上行。本发明可用于卫星移动通信。
Description
技术领域
本发明涉及时分双工通信方法，尤其涉及时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，属于卫星通信技术领域。
背景技术
时分双工模式(TDD：Time Division Duplexing)是第三代(3G)地面移动通信系统的主流工作模式之一，其中我国具有自主知识产权的TD-SCDMA标准就是基于TDD模式的技术。[3GPP TS 25.221 V4.8.0(2005-06)“3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(TDD)(Release 4)”]。
近期ITU将公布最终的第四代(4G)地面移动通信标准的评选结果，我国具有自主知识产权的TD-LTE-Advanced技术方案已成为了国际电信联盟4G通信技术的候选方案之一，有望成为今后4G的国际技术标准。同样地，TD-LTE-Advanced方案也是基于TDD模式。
在地面移动通信系统中采用TDD双工模式，相比较频分双工模式(FDD：Frequency Division Duplexing)而言具有以下的优势：(1)收发同频，可以节省一半的频带；(2)有利于开展上下行非对称业务；(3)终端无需使用双工器并可以共用中/射频模块，因而可以简化终端设计；(4)收发同频有利于直接利用上下行信道估计的结果，有利于上行同步、智能天线等技术的采用。
在卫星通信尤其是卫星移动通信系统中，由于存在较大的星地传输时延(例如，静止轨道GEO卫星轨道高度约为36000公里，最大单跳往返时延约有270ms)，采用TDD模式较为困难，但是一直以来也不乏相应的系统及技术研究。除了采用低轨道(LEO)卫星星座的卫星移动通信系统——铱系统(Iridium)以外，还可检索到数篇国内外相关专利和文章。
在时分双工卫星通信系统中，当卫星用户业务流量发生改变或者业务类型发生改变等一些需求下，系统需要动态调整构成物理帧的时隙的上下行配置，即动态调整物理帧内时隙的上下行功能属性，并进行相应的切换，以满足卫星用户的业务需求。但是，在国内外现有专利和文章中还没有具体解决方案的相关研究和讨论。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法。
整体而言，本发明包括一种过渡帧的结构设计，以及相应的切换流程设计。本发明能够使卫星通信系统在时分双工的工作模式下克服大传输时延的问题，动态调整物理帧的配置，并避免卫星和终端的物理帧上下行时隙之间的干扰。该方法可适用于具有CDMA或OFDMA等信号形式的多卫星终端系统。所述物理帧配置调整指的是在卫星用户业务流量或类型等变化引起上下行业务流向变化时，动态调整物理帧中的上下行时隙数目。
所谓“物理帧”，是指时分双工卫星通信系统中信息发送和接收的基本结构，该物理帧结构同时适用于卫星和终端。一个物理帧中既包含下行块也包含上行块：下行块由一个或多个下行时隙组成；上行块由一个或多个上行时隙组成。卫星在物理帧的下行块内向终端发送下行信息，在上行块内接收来自终端的上行信息；终端在物理帧的下行块内接收来自卫星的下行信息，在上行块内向卫星发送上行信息。
由于卫星的传输时延比地面大的多，如果不考虑之前发出的已经在空中传输的帧，直接进行物理帧内上下行时隙数目的调整，会造成卫星和终端的物理帧内上下行时隙间的冲突。为此，本发明设计了一种过渡帧结构，以及相应的切换流程，来有效地解决这一冲突问题。
所谓“过渡帧”，是指在卫星向终端发出调整消息之后，卫星和终端接下来的一帧或两帧，这些帧为时隙上下行的调整实现过渡。
当物理帧的上行时隙变成下行时隙时，终端先调整帧结构，将时隙由上行调整为空白，需要两帧才能完成调整；
当物理帧的下行时隙变成上行时隙时，卫星先调整帧结构，将时隙就下行调整为空白，只需要一帧即可完成调整。
本领域技术人员理解，当提及“卫星调整时隙”时，指的是卫星调整卫星自身的物理帧中的时隙，卫星无法调整终端的物理帧中的时隙；同样，当提及“终端调整时隙”时，指的是终端调整其自身的时隙。当提及“将时隙调整为上行”时，指的是将时隙的信息流向调整为终端→卫星，或者说调整之后的时隙为上行时隙；同样，当提及“将时隙调整为下行”时，指的是将时隙的信息流向调整为卫星→终端，或者说调整后的时隙为下行时隙；类似地，当提及“将时隙调整为空白”时，指的是将时隙调整为没有上下行信息流向，即调整后的时隙为空白时隙。另外需要说明的是，一旦在某一帧中对某一时隙作了调整，则连续的下一帧中沿用调整后的时隙设置，除非另有说明。比如，在第i帧中将一时隙调整为空白，则第i+1帧中该时隙为空白时隙，除非明确说明在第i+1帧中将该帧调整为上行或下行。
具体来说，本发明采用如下技术方案：
一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，在所述时分双工通信方法中，卫星向地面终端发送下行信号，接收地面终端发送的上行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行；地面终端向卫星发送上行信号，接收卫星发送的下行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行，
本发明方法和现有技术之间的区别体现在：
本发明方法通过下列步骤将上行时隙调整为下行时隙，参见附图1：
(1-1).第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将把待调整时隙由上行调整为下行；
此时，卫星和终端的待调整时隙均保持不变，即均为上行时隙；
(1-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙由上行调整为空白；
此时，卫星的待调整时隙保持不变，仍为上行时隙；
(1-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙由上行调整为下行；
此时，终端的待调整时隙保持不变，仍为空白时隙；
(1-4).第i+3帧，终端将待调整时隙由空白调整为下行；
此时，卫星和终端的待调整时隙均为下行时隙，至此完成调整。
其中，i表示帧号，为自然数。
本发明方法还可通过下列步骤将下行时隙调整为上行时隙，参见图2：
(2-1).第i帧，卫星将待调整时隙由下行调整为空白，并向终端发送调整消息；
此时，和上述第一种情况不同，卫星直接调整待调整时隙，同时将调整结果告知终端，终端则仍然保持第i-1帧的设置，为下行时隙；
(2-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙由下行调整为上行；
此时，卫星的待调整时隙保持不变，仍为空白时隙；
(2-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙由空白调整为上行；
此时，卫星和终端的待调整时隙均为上行时隙，至此完成调整。
在具体应用过程中，上述上行至下行的调整方法和上述下行至上行的调整方法既可以单独使用，也可以组合使用。
此外，本发明方法还可用于调整时隙组的上下行设置，所述时隙组由连续的两个以上(包括两个)同向的时隙组成，所述“同向”指的是上下行方向相同：
时隙组的调整步骤和单个时隙的调整步骤相似，具体来说，将上行时隙组调整为下行时隙组可以采用下列步骤，如图3所示(图中的“…”符号表示省略若干个时隙，在时隙组中省略的时隙为上行时隙，在时隙组外省略的时隙既可以是上行时隙，也可以是下行时隙)：
(3-1).第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将把待调整时隙组由上行调整为下行；
(3-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙组由上行调整为空白；
(3-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙组由上行调整为下行；
(3-4).第i+3帧，终端将待调整时隙组由空白调整为下行；
其中，i表示帧号，为自然数。
另外，将下行时隙组调整为上行时隙组可以采用下列步骤，如图4所示(时隙组中省略的时隙为下行时隙)：
(4-1).第i帧，卫星将待调整时隙组由下行调整为空白，并向终端发送调整消息；
(4-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙组由下行调整为上行；
(4-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙组由空白调整为上行。
同样，在具体应用过程中，上述上行至下行的调整方法和上述下行至上行的调整方法既可以单独使用，也可以组合使用。
和现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明提出的一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法能够使卫星通信系统在时分双工的工作模式下克服大传输时延的问题，动态调整物理帧的配置，并避免卫星和终端的物理帧上下行时隙之间的干扰。该切换方法不仅效率高，而且实现简单。这对卫星通信尤其是卫星移动通信系统的具体实施非常有利。
附图说明
图1表示将上行时隙调整为下行时隙的示意图；
图2表示将下行时隙调整为上行时隙的示意图；
图3表示将上行时隙组调整为下行时隙组的示意图；
图4表示将下行时隙组调整为上行时隙组的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例结合附图对本发明作进一步描述。
在卫星用户业务流量发生改变或者业务类型发生改变时，系统需要动态调整物理帧的配置，即动态调整物理帧内上下行时隙的数目，并进行相应的切换。根据卫星用户上下行业务流量的变化，计算出变化后的上下行时隙的合理数目。
如图1所示，假设卫星在第i帧前判断得到帧配置调整信息，并在第i帧发送该帧配置调整信息。在物理帧配置调整之前，卫星和终端的物理帧都各包含一个下行块和一个上行块，其中，下行块共含有两个下行时隙；上行块共含有两个上行时隙。在本实施例中，将第三个时隙由上行调整为下行。
本实施例采用下列步骤：
1.卫星在第i帧发出帧配置调整消息，并保持原来的帧格式。
2.终端在第i帧保持原来的帧格式。
3.卫星在第i+1帧继续保持原来的帧格式。
4.终端在第i+1帧收到帧配置调整消息，并相应配置过渡帧：将第三个时隙由上行调整为空白。
5.卫星在第i+2帧将第三个时隙由上行调整为下行。
6.终端在第i+2帧也作为过渡帧：将第三个时隙保持为空白时隙。
7.卫星在第i+3帧保持调整后的帧格式，即第三时隙为下行时隙。
8.终端在第i+3帧将第三时隙由空白调整为下行，终端帧配置调整完成。
物理帧的时隙由下行调整为上行的调整方法如图2所示。需要一帧即可完成调整。具体调整步骤如下：
1.卫星在第i帧发出帧配置调整消息，并配置过渡帧：将第二个时隙由下行调整为空白。
2.终端在第i帧保持原来的帧格式。
3.卫星将第i+1帧也作为过渡帧，仍保持第二时隙为空白时隙。
4.终端在第i+1帧收到帧配置调整消息，并相应将第二时隙由下行调整为上行。
5.卫星在第i+2帧将第二时隙由空白调整为上行，卫星帧配置调整完成。
6.终端在第i+2帧保持第二时隙为上行时隙，终端帧配置调整完成。
以上虽然仅仅是参考特定的具体实施例对本发明进行了图示和说明，但是任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可以对本发明进行的形式和细节上的任何修改，都应该包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，所述方法包括：卫星向地面终端发送下行信号，接收地面终端发送的上行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行；地面终端向卫星发送上行信号，接收卫星发送的下行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行，
其特征在于，
所述方法通过下列步骤将上行时隙调整为下行时隙：
(1-1).第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将把待调整时隙由上行调整为下行；
(1-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙由上行调整为空白；
(1-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙由上行调整为下行；
(1-4).第i+3帧，终端将待调整时隙由空白调整为下行；
其中，i表示帧号，为自然数。
2.一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，所述方法包括：卫星向地面终端发送下行信号，接收地面终端发送的上行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行；地面终端向卫星发送上行信号，接收卫星发送的下行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行，
其特征在于，
所述方法通过下列步骤将下行时隙调整为上行时隙：
(2-1).第i帧，卫星将待调整时隙由下行调整为空白，并向终端发送调整消息；
(2-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙由下行调整为上行；
(2-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙由空白调整为上行；
其中，i表示帧号，为自然数。
3.如权利要求2所述的时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，其特征在于，所述方法通过下列步骤将上行时隙调整为下行时隙：
(1-1).第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将把待调整时隙由上行调整为下行；
(1-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙由上行调整为空白；
(1-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙由上行调整为下行；
(1-4).第i+3帧，终端将待调整时隙由空白调整为下行。
4.一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，所述方法包括：卫星向地面终端发送下行信号，接收地面终端发送的上行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行；地面终端向卫星发送上行信号，接收卫星发送的下行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行，
其特征在于，
所述方法通过下列步骤将上行时隙组调整为下行时隙组，所述时隙组由连续的两个以上同向的时隙组成：
(3-1).第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将把待调整时隙组由上行调整为下行；
(3-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙组由上行调整为空白；
(3-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙组由上行调整为下行；
(3-4).第i+3帧，终端将待调整时隙组由空白调整为下行；
其中，i表示帧号，为自然数。
5.一种时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，所述方法包括：卫星向地面终端发送下行信号，接收地面终端发送的上行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行；地面终端向卫星发送上行信号，接收卫星发送的下行信号，所述发送和接收在同一频率信道的不同时隙进行，
其特征在于，
所述方法通过下列步骤将下行时隙组调整为上行时隙组，所述时隙组由连续的两个以上同向的时隙组成：
(4-1).第i帧，卫星将待调整时隙组由下行调整为空白，并向终端发送调整消息；
(4-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙组由下行调整为上行；
(4-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙组由空白调整为上行；
其中，i表示帧号，为自然数。
6.如权利要求5所述的时分双工通信方法中上下行时隙的动态调整方法，其特征在于，所述方法通过下列步骤将上行时隙组调整为下行时隙组：
(3-1).第i帧，卫星向终端发送调整消息，告知将把待调整时隙组由上行调整为下行；
(3-2).第i+1帧，终端收到所述调整消息，将待调整时隙组由上行调整为空白；
(3-3).第i+2帧，卫星将待调整时隙组由上行调整为下行；
(3-4).第i+3帧，终端将待调整时隙组由空白调整为下行。
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