CN101998678A - 无线监控系统及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于无线监控系统的通信方法，该无线监控系统内的通信基于TD-LTE技术，所述通信方法包括：所述无线监控系统中的第一通信设备向所述无线监控系统中的第二通信设备发送无线帧，其中通过改变所述无线帧的帧结构来增加所述帧结构的上下行最大配置比，以提高上行传输速率。根据本发明，可以在不增加系统复杂度的条件下将上行速率提高至少25％、更高的QoS及更短的时延。

Description

无线监控系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及无线监控技术，尤其是一种无线监控系统及其通信方法，该无线监控系统例如是基于TD-LTE(长期演进)技术的无线监控系统。
背景技术
图1示出了当前的无线监控系统的基本架构。如图1所示，该无线监控系统至少包括监控中心101，若干基站102(例如图1中的基站#0～#M)以及若干监控终端103(例如图1中的监控终端1～N)。特别是，监控终端103可以由彼此通信的一无线收发模块104与一图像和数据采集模块105构成。
基站102同监控终端103组成蜂窝式无线接入网。一方面，基站102通过无线信道向监控终端103发送控制命令和上行资源调度，监控终端103则根据基站102发送的上行资源调度向基站102上传监控数据。另一方面，监控中心101和基站102构成骨干网(Backbone Network)，其中监控中心101控制各个基站102，并汇总各个基站102向其上传的监控数据，基站102则向监控中心101上传接收到的各个监控终端103的监控数据。
在实际应用过程中，无线监控系统的关键在于无线传输。通常，无线监控系统中无线传输要求上行传输速率高、下行传输速率低；要求传输时延小；以及要求传输质量高。
TD-LTE是目前常采用的一种通信制式。这是因为TD-LTE通信制式具有最高达50Mbps的上行传输速率，并具备时延小(例如数据面时延小于10ms)等特点，使得TD-LTE系统直接适用于无线监控系统传输方式。
表1示出了TD-LTE帧结构的上-下行配置，其中“U”表示上行子帧，“S”表示特殊子帧，“D”表示下行子帧。如表1所示，上下行最大配置比为3∶2。也就是说，最多只有3/5的无线资源可以用于上行传输。可见，在直接应用现有的TD-LTE系统帧结构的情况下，下行资源被极大地浪费，同时也无法获得无线监控系统所需的高上行传输速率。
表1：TD-LTE帧结构上-下行配置
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种新颖的无线监控系统及其通信方法，用以优化现有的TD-LTE系统，使上行资源最大化，并满足无线监控系统上行传输速率更高的要求。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于无线监控系统的通信方法，该无线监控系统内的通信基于TD-LTE技术，所述通信方法包括：所述无线监控系统中的第一通信设备向所述无线监控系统中的第二通信设备发送无线帧，其中通过改变所述无线帧的帧结构来增加所述帧结构的上下行最大配置比，以提高上行传输速率。
较佳地，在上述通信方法中，经提升的所述帧结构的上下行最大配置比例不小于3∶2。
较佳地，在上述通信方法中，所述改变所述无线帧的帧结构的步骤包括：在所述帧结构中，用上行子帧代替下行子帧；以及将所述帧结构中的特殊子帧的位置前移一个子帧。
较佳地，在上述通信方法中，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0且其余子帧均为上行子帧。
较佳地，在上述通信方法中，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0和子帧5且其余子帧均为上行子帧。
较佳地，上述通信方法进一步包括：增加所述特殊子帧中DwPTS所占的长度的比重。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线监控系统，该无线监控系统内的通信基于TD-LTE技术，包括：第一通信设备，用于发送无线帧；第二通信设备，用于接收所述第一通信设备发送的无线帧；其中通过改变所述无线帧的帧结构来增加所述帧结构的上下行最大配置比，以提高上行传输速率。
较佳地，在上述无线监控系统中，经提升的所述帧结构的上下行最大配置比例不小于3∶2。
较佳地，在上述无线监控系统中，所述改变所述无线帧的帧结构包括：在所述帧结构中，用上行子帧代替下行子帧；以及将所述帧结构中的特殊子帧的位置前移一个子帧。
较佳地，在上述无线监控系统中，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0且其余子帧均为上行子帧。
较佳地，在上述无线监控系统中，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0和子帧5且其余子帧均为上行子帧。
较佳地，上述无线监控系统进一步包括：增加所述特殊子帧中DwPTS所占的长度的比重。
可以理解，本发明同样采用TD-LTE技术部署无线监控系统，但优化现有TD-LTE帧结构，使其更适用于无线监控系统。因此，本发明的上述技术方案可以提供与现有的无线监控系统相比更高的上行速率、更高的服务质量(QoS)以及更短的时延。例如，与目前的TD-LTE系统相比，本发明可以在不增加系统复杂度的条件下将上行速率提高至少25％。
应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1示出了当前的无线监控系统的基本架构。
图2示出了传统的TD-LTE帧结构。
图3示出了根据本发明一个实施例的无线帧结构。
图4和图5分别示出了根据本发明的特殊子帧的调度示意图。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。
根据一个实施例，本发明无线监控系统基于TD-LTE技术，其中无线监控系统中的第一通信设备向第二通信设备发送无线帧，且本发明的通信方法通过改变无线帧的帧结构来增加该帧结构的上下行最大配置比，从而提高上行传输速率。
例如，图2示出了传统的TD-LTE帧结构，其中一个无线帧长(Tf＝307200·Ts＝10ms)包含两个半帧(153600·Ts＝5ms)，每个半帧包含5个子帧(30720·Ts＝1ms)，而每个子帧包含两个时隙(Tslot＝15360·Ts＝0.5ms)。
对应于图2，图3示意性地示出了根据本发明一个实施例的无线帧结构(5ms切换周期)。对应于表1，以下的表2示出了根据本发明的无线监控系统的上-下行帧结构配置，其中“U”表示上行子帧，“S”表示特殊子帧，其中子帧9的最后一个上行符号不发送数据。可以看到，本发明对TD-LTE帧结构作出了一定的修改，这是因为对于无线监控系统来说数据流量主要集中在上行。
在表2所示的帧结构中，用上行子帧代替下行子帧。此外，特殊子帧“S”的位置均前移了一个位置，即前移一个子帧。例如，如图3和表2中的第一行所示，与作为现有技术的图2相比，特殊子帧的位置前移了一位，即从子帧(Subframe)#1和子帧#6分别前移到子帧#0和子帧#5。另外，如表2的第二行所示，特殊子帧的位置也前移到子帧#0的位置。因此，本发明对于下行→上行切换点周期5ms和10ms的情况分别能提供上下行配置比(即UL∶DL)4∶1和9∶1，高于现有技术中的上下行最大配置比3∶2。请注意，如以下将进一步详述的，由于特殊子帧“S”中主要是下行符号，所以把“S”表示的特殊子帧等同于“D”表示的下行子帧，因此UL∶DL为4∶1或9∶1。
Figure B2009100565646D0000041
表2：无线监控系统的帧结构的上-下行配置
另一方面，如现有技术中已知的，特殊子帧由三个特殊时隙组成：DwPTS，GP和UpPTS，其中DwPTS始终用于下行发送，UpPTS始终用于上行发送，而GP作为TDD中下行至上行转换的保护时间间隔，其长度配置如表3定义。上下行配置支持5ms和10ms下行→上行切换点周期。如果下行→上行切换点周期是5ms，特殊子帧存在于两个半帧；如果下行→上行切换点周期是10ms，特殊子帧只存在于第一个半帧。
Figure B2009100565646D0000051
表3：TD-LTE特殊子帧配置
相对地，本发明的无线监控系统的无线帧中特殊子帧配置如表4所示。本发明所设计的无线监控系统和TD-LTE系统无线帧中下行物理信道资源分配比较如表5所列。根据表4，本发明的配置将更多的符号分配给了DwPTS，使其在特殊子帧中占据更多的长度比重，因为这样能在删除下行子帧“D”的情况下保证能够在特殊子帧中传输必要的下行信息。
此外，如表5所示，主同步符号时域上的位置是确定的，以10ms为周期，占用子帧0(特殊子帧)的第5个符号，辅同步符号占用子帧0第1个符号，同步信号频域位置及资源和TD-LTE系统保持一致。终端PSSCH和SSCH处理和TD-LTE系统接收处理相同。PCFICH时域上处在特殊子帧第2符号，频域位置和TD-LTE系统保持一致。终端接收PCFICH处理和TD-LTE系统保持一致。PBCH占用特殊子帧的Slot#1的前4个符号，时频资源保持和TD-LTE系统一致。终端接收PBCH处理和TD-LTE系统保持一致。控制信道处占用特殊子帧的第1、第2、第3和第4个符号，具体占用符号数由PCFICH指示。PDCCH和PHICH接收处理也和TD-LTE系统保持一致。PDCCH主要承载上行资源调度DCI Format 0信息。因此，本发明所设计的无线监控系统下行物理信道处理和TD-LTE系统保持一致，避免因系统改变，而信道处理不兼容。
Figure B2009100565646D0000061
表4：无线监控系统特殊子帧配置
表5无线监控系统和TD-LTE系统物理信道资源分配比较
另外，本发明所设计的无线监控系统处在特殊子帧n上的上行调度信息，调度上行子帧(n+k)上的PUSCH，调度示意图如图4和图5所示。上行调度信息是DCI Format 0信息或者随机访问响应准许(Random Access ResponseGrant)。上述无线监控系统在TD-LTE系统上行调度信息后增加4比特子帧指示索引，指示本调度信息所对应的上行子帧。下行→上行切换点周期5ms的无线监控系统，子帧指示索引值和k的对应关系如表6所示，特殊子帧(n+15)对特殊子帧n调度的PUSCH做HARQ反馈。下行→上行切换点周期10ms的无线监控系统，子帧指示索引值和k的对应关系如表7所示。特殊子帧(n+20)对特殊子帧n调度的PUSCH做HARQ反馈。
  子帧指示索引值   k
  0   6
  1   7
  2   8
  3   9
  4～15   保留
表6下行→上行切换点周期5ms上行资源调度
  子帧指示索引值   k
  0   5
  1   6
  2   7
  3   8
  4   9
  5   11
  6   12
  7   13
  8   14
  9～15   保留
表7下行→上行切换点周期10ms上行资源调度
根据本发明的无线监控系统的无线帧结构能够满足无线监控系统上行数据率高的特殊要求。例如，如果下行→上行切换点周期为5ms，即上下行配置比为4∶1，则每个无线帧上行最大数据率将为：50*(5/3)*(4/5)＝66.6Mbps；如果下行→上行切换点周期为10ms，及上下行配置比为9∶1，此时每个无线帧上行最大数据率是：50*(5/3)*(9/10)＝75Mbps。因此，根据本发明的无线监控系统能够将TD-LTE系统上行速率提高至少25％。特别是，在根据本发明的无线监控系统终端向基站传输的是监控视频图像的情况下，根据不同的数字视频格式所要求的传输速率，该无线监控系统支持的并发流量如表8所示，其中TD-LTE(50Mbps)表示目前的TD-LTE制式，而TD-LTE-A(75Mbps)表示应用本发明的制式。
Figure B2009100565646D0000071
表8并发视频流量
综上所述，本发明通过优化TD-LTE系统的上-下行帧结构配置以及特殊子帧配置，使其更适合于无线监控应用。具体地，本发明通过改进TD-LTE系统的配置来提高上行速率，以提升无线监控系统的运行效率。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (12)

1.一种用于无线监控系统的通信方法，所述无线监控系统内的通信基于TD-LTE技术，所述通信方法包括：
所述无线监控系统中的第一通信设备向所述无线监控系统中的第二通信设备发送无线帧，其中通过改变所述无线帧的帧结构来增加所述帧结构的上下行最大配置比，以提高上行传输速率。
2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，经提升的所述帧结构的上下行最大配置比例不小于3∶2。
3.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述改变所述无线帧的帧结构的步骤包括：
在所述帧结构中，用上行子帧代替下行子帧；以及
将所述帧结构中的特殊子帧的位置前移一个子帧。
4.如权利要求3所述的通信方法，其特征在于，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0且其余子帧均为上行子帧。
5.如权利要求3所述的通信方法，其特征在于，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0和子帧5且其余子帧均为上行子帧。
6.如权利要求3所述的通信方法，其特征在于，进一步包括：
增加所述特殊子帧中DwPTS所占的长度的比重。
7.一种无线监控系统，所述无线监控系统内的通信基于TD-LTE技术，包括：
第一通信设备，用于发送无线帧；
第二通信设备，用于接收所述第一通信设备发送的无线帧；
其中通过改变所述无线帧的帧结构来增加所述帧结构的上下行最大配置比，以提高上行传输速率。
8.如权利要求7所述的无线监控系统，其特征在于，经提升的所述帧结构的上下行最大配置比例不小于3∶2。
9.如权利要求7所述的无线监控系统，其特征在于，所述改变所述无线帧的帧结构包括：
在所述帧结构中，用上行子帧代替下行子帧；以及
将所述帧结构中的特殊子帧的位置前移一个子帧。
10.如权利要求9所述的无线监控系统，其特征在于，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0且其余子帧均为上行子帧。
11.如权利要求9所述的无线监控系统，其特征在于，在经改变的无线帧的帧结构中，特殊子帧位于子帧0和子帧5且其余子帧均为上行子帧。
12.如权利要求9所述的无线监控系统，其特征在于，进一步包括：
增加所述特殊子帧中DwPTS所占的长度的比重。
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