CN103327626A - 蜂窝通信系统、基站和用户设备 - Google Patents

Abstract

公开了蜂窝通信系统、基站和用户设备。一种服务于用户设备的基站包括：接收器，被配置为接收用户设备双工能力信息；以及发送器，被配置为使用对多种双工模式共同的信号结构向所述用户设备发送关于所述基站支持所述多种双工模式中的哪些双工模式的基站双工能力信息，其中所述多种双工模式包括频分双工模式FDD以及时分双工模式TDD。

Description

蜂窝通信系统、基站和用户设备

本申请是申请号为200680030035.3、申请日为2006年8月18日、名称为“蜂窝通信系统、基站和用户设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及蜂窝通信系统中的双工操作，尤其但不只是涉及在第三代蜂窝通信系统中对合适的双工操作的选择。

背景技术

在蜂窝通信系统中，地理区域被划分为许多个蜂窝，每个蜂窝由一个基站来服务。基站通过固网互连，固网可在基站之间传送数据。移动台经由无线电通信链路由其所在的蜂窝的基站来服务。

随着移动台移动，它可从一个基站的覆盖范围移动到另一基站的覆盖范围，即，从一个蜂窝移动到另一蜂窝。随着移动台移向一个基站，它进入两个基站的重叠覆盖范围的区域，在这个重叠区域内，它变成被新的基站支持。随着移动台进一步移动到新的蜂窝，它继续被所述新的基站支持。这被称为移动台在蜂窝之间的移交或越区切换。

典型的蜂窝通信系统将覆盖范围典型地延伸至整个国家，它包括支持数千甚至数百万个移动台的数百或者甚至数千个蜂窝。从移动台到基站的通信被称为上行链路，从基站到移动台的通信被称为下行链路。

用于互连基站的固网在任何两个基站之间路由数据，从而使得蜂窝中的移动台能够与任何其它蜂窝中的移动台通信。另外，固网包括网关功能，其用于与诸如公共交换电话网（PSTN）的外网互连，从而允许移动台与陆线电话和通过陆线连接的其它通信终端通信。此外，固网包括用于管理传统的蜂窝通信网络所需的大多数功能，包括用于路由数据、接纳控制、资源分配、客户计费、移动台认证等功能。

目前，最流行的蜂窝通信系统是被称为全球移动通信系统（GSM）的第二代通信系统。可在Bay Foreign Language Books,1992,ISBN2950719007中由Michel Mouly和Marie Bernadette Pautet撰写的“The GSM System for Mobile Communications”中找到GSM TDMA通信系统的更深入的描述。

目前大量涌现出第三代蜂窝通信系统以进一步增强提供给移动用户的通信服务。一种这样的系统是目前正部署的通用移动电信系统（UMTS）。可在“WCDMA for UMTS”,Harri Holma(editor),AnttiToskala(Editor),Wiley&Sons,2001,ISBN0471486876中找到CDMA的更深入的描述，特别是UMTS的宽带CDMA(WCDMA)模式的更深入的描述。在第三代合作伙伴计划（3GPP）中对第三代蜂窝通信系统进行了标准化。

在蜂窝通信系统中，用户设备无线地连接到一个（或多个）基站。用户设备根据以下方面连接到基站：诸如基站的信号质量等参数、从基站通知的系统信息（其中，系统信息可包含诸如网络运营商的身份等参数）、来自网络的越区切换命令（其中，由于诸如相对信号质量、基站上的流量负荷等问题，基站可强制用户设备连接到不同的网络）等。

图1示出连接到两个不同网络的基站的用户设备的例子。该图还示出两个网络对它们所覆盖的地理区域中的所有用户设备广播系统信息。用户设备不仅基于信号强度等连接到基站，而且还基于在这个系统信息中广播的网络标识连接到基站（因此，第一网络的客户仅连接到第一网络的基站，第二网络的客户仅连接到第二网络的基站）。图1中的虚线示出用户设备和基站之间的连接。

在3GPP中，搜索将连接到的蜂窝的用户设备通常将尝试连接到来自预先构造的列表的满足某些质量标准（诸如信号强度）的蜂窝。用户设备可以例如包括预先构造的用于合适的候选蜂窝的可能频率的列表（可在客户身份模块（SIM）中对这些频率进行编程，其中，SIM允许操作者定制用户设备以仅搜索属于该网络操作者的频率）。当用户设备已识别合适的蜂窝时，它将扎营到这个蜂窝上，并将从预先构造的列表提取下行频率。

3GPP规范规定，对于3GPP的频分双工（FDD）模式，根据明确的关系使上行频率和下行频率成对。比如在技术建议TR25.889中，还考虑将在下行消息上用信号通知上行频率的方法用于3GPP对新频带的扩展。因而，如果已知下行频率，则也已知上行频率。

在3GPP的时分双工（TDD）模式中，只有单个频率用于上行和下行，在时域中实现上行和下行之间的分离。因而，TDD利用不成对频谱方法，在该方法中，在两个方向上使用相同的频率。在这样的系统中，基站广播包含随机接入信道的特性的系统信息，具体地讲，该信息包括RACH（随机接入信道）发送将被传送的时隙编号、将用于RACH等的信道化代码的列表。

对于FDD模式，发送的系统信息包括这样的信息，诸如RACH前同步信号和可获得的签名序列的细节。当用户设备希望传送随机接入信道消息时，它发送长度为12个时隙的签名序列。当一接收到对前同步信号的确认时，用户设备就发送15个时隙或30个时隙持续时间的RACH消息（即，它在一整帧或两整帧内传送RACH）。

在蜂窝通信系统中，可使用不同的双工传输模式。具体地讲，可使用以下两个广泛的分类：

●全双工（FD）模式。在全双工模式中，基站和用户设备可同时发送。因而，对于单个用户设备，上行传输和下行传输可同时发生。通过分配上行在一个频率上发送以及分配下行在另一频率上发送来实现上行和下行之间的正交性。因此全双工模式使用成对频谱方法。

●半双工（HD）模式。在半双工模式中，从基站到用户设备的发送从不与从用户设备到基站的发送同时发生。因而，对于单个用户设备，上行传输和下行传输从不同时发生。特别是可通过将上行传输分配到一些时隙并将下行传输分配到其它时隙来维持上行传输和下行传输之间的正交性。可与成对频谱配置和不成对频谱配置一起使用半双工模式：

○不成对频谱。不成对频谱将单个载波用于上行传输和下行传输，按时间分离这些发送。用户设备和基站都严格以半双工模式操作，即，用户设备和基站都在载波频率上发送或接收，但是不同时发送和接收。

○成对频谱。成对频谱将不同的频率载波用于上行和下行链路。因而，在频域中分离上行和下行链路，进一步通过半双工模式操作为单独的用户设备在时域中分离上行和下行链路。用户设备以严格的半双工模式操作，在所述严格的半双工模式中，它不是发送，就是接收。基站对任何一个用户设备以半双工模式操作，即，它对每个用户设备不是发送就是接收，但是可同时发送和接收。具体地讲，基站可在从一个用户设备接收的同时向另一用户设备进行发送，但是从不对同一用户设备同时发送和接收。

包括成对/不成对频谱和半双工/全双工模式的不同的双工传输方案的使用提供高度的灵活性，并允许将系统设计为满足各种优选项和要求。然而，传统的系统还具有许多缺点。

例如，需要基站和用户设备彼此兼容，从而使用相同的双工传输功能性。例如，基站可以以与该基站所采用的双工传输方案兼容的方式发送系统信息，用户设备可通过使用相同的双工传输方案接收所述系统信息并对其进行解码。然而，如果用户设备使用不同的双工传输方案，则它将不能接收到发送，因此将不能连接到所述基站。

已知可支持许多不同的双工传输能力的用户设备。这样的用户设备必须监视它可支持的所有双工传输方案以确定对它正尝试连接到的基站的合适的双工传输方案。这样的方法是不灵活的，其导致高度的设备复杂度和复杂的操作。

再者，已知的方法不允许基站和用户设备的双工传输能力的充分利用。例如，网络进行的调度可能不能为了优化性能而灵活地适应多个不同的双工传输能力以及在多个不同的双工传输能力之间选择。

因而，改进的系统将会是有利的，具体地讲，允许提高灵活性、改进双工传输能力的利用、改进适应性、降低复杂度、便于操作、改进兼容性和/或改进性能的系统将会是有利的。

发明内容

于是，本发明寻找逐个地或者以任何组合方式较好地减轻、缓和或消除以上所提及的缺点中的一个或多个。

根据本发明的第一方面，提供一种包括支持用户设备的基站的蜂窝通信系统，该蜂窝通信系统包括：第一基站，为至少第一用户设备服务，并且包括用于使用共同发送格式将基站双工能力消息发送到用户设备的装置，所述共同发送格式对于多个双工模式是共同的。

本发明允许改进蜂窝通信系统中的性能。可实现双工传输能力的改进利用。可实现具有不同双工传输能力的设备的改进交互和/或共存。特别是可实现用户设备的便利的蜂窝连接。例如，可执行基站双工传输能力信息的单独监视，可避免或减少对不同的双工传输模式的不同传输进行逐个监视的要求。

根据本发明的可选特征，所述多个双工模式的第一双工模式为使用成对的上行和下行频率载波的成对频谱双工模式，所述多个双工模式的第二双工模式为将单个频率载波用于上行和下行的不成对频谱双工模式。

本发明可允许改进使用成对频谱和不成对频谱双工模式的系统中的性能。可实现使用成对频谱的双工模式的设备和使用不成对频谱的双工模式的设备之间的改进和/或便利的交互或共存。成对频谱的双工模式可将一个频率用于上行传输，将不同的成对频率用于下行传输。不成对频谱的双工模式可将同一频率载波用于上行传输和下行传输。

根据本发明的可选特征，所述多个双工模式的第一双工模式为半双工模式，所述多个双工模式的第二双工模式为全双工模式。

本发明可允许改进使用半双工模式和全双工模式的系统中的性能。可实现使用半双工模式的设备和使用全双工模式的设备之间的改进和/或便利的交互或共存。在半双工模式中，对于单个用户设备，上行传输和下行传输不同时发生。在全双工模式中，对于同一单个用户设备，上行传输和下行传输可同时发生。

根据本发明的可选特征，所述第一双工模式和第二双工模式为成对频谱双工模式。

本发明可允许改进使用半双工和全双工的成对频谱通信的通信系统中的性能。例如，利用成对频谱通信的一些用户设备能够同时接收和发送，而其它用户设备不能同时接收和发送。在这样的系统中，可提供个体优化。

根据本发明的可选特征，所述共同发送格式包括一个或多个共同发送参数，这些参数来自包括以下项的组：

a.信道带宽；

b.编码速率；

c.调制方案；

d.交织；

e.编码方案；和

f.时序。

这可允许降低复杂度和/或便于操作。具体地讲，在一些实施例中，可实现用户设备的简化接收操作，这导致降低复杂度和/或减少处理资源要求。

根据本发明的可选特征，第一用户设备包括：用于接收基站双工能力消息的装置；用于响应于基站双工能力消息确定用于接入消息的至少一个发送特性的装置；和用于使用所述至少一个发送特性将接入消息发送到第一基站的装置。

这可允许改进蜂窝通信系统中的性能。所述特征可允许用户设备适应基站的双工传输能力。用户设备可通过相应地选择发送特性来在不同的可能的双工传输模式之间具体选择。

根据本发明的可选特征，用于确定所述至少一个发送特性的装置被设为：如果基站双工能力消息指示第一基站仅支持不成对频谱双工模式操作，则将用于接入消息的载波频率确定为基站双工能力消息的载波频率，如果基站双工能力消息指示第一基站支持成对频谱双工模式操作，则将所述载波频率确定为与基站双工能力消息的载波频率配对的频率。

这可允许改进性能和/或有利于操作。所述特征可提供使用户设备适应基站的双工传输能力的实际装置。

根据本发明的可选特征，第一用户设备包括：用于响应于基站双工能力消息确定第一基站的双工能力的装置；和用于评估第一用户设备的双工能力和第一基站的双工能力之间的匹配标准的装置；其中，第一用户设备被设为：如果满足该匹配标准，则仅将接入消息发送到第一基站。

所述匹配标准可以例如确定第一基站和第一用户设备的双工能力是否兼容。所述特征可允许通过使同一系统中具有不同双工传输能力的设备的共存变得容易来改进性能。例如，所述特征可确保用户设备仅连接到它们可使用兼容的双工传输模式与之通信的基站。

根据本发明的可选特征，第一用户设备包括用于将用户设备双工能力特性发送到第一基站的装置。

这可改进性能，并且可允许基站和固网对第一用户设备的双工传输能力进行优化和适应第一用户设备的双工传输能力。

根据本发明的可选特征，所述蜂窝通信系统还包括调度器，其响应于用户设备双工能力特性对与第一用户设备的通信进行调度。

这可允许改进第一用户设备的双工传输能力的调度和/或优化。可实现改进调度，这导致改进资源利用，从而从总体上改进所述蜂窝通信系统的性能。

根据本发明的可选特征，用户设备双工能力指示第一用户设备支持半双工模式或全双工模式的能力。半双工模式和全双工模式可以是成对频谱双工模式。

这可允许根据用户设备的半双工或全双工模式能力来改进优化。具体地讲，成对频谱双工模式可包括半双工模式和全双工模式，对于当前使用的特定模式，可对性能，特别是调度操作进行优化。

根据本发明的可选特征，调度器被设为：对于半双工模式，在受上行和下行时间正交性限制的约束下对通信进行调度；对于全双工模式，在不受上行和下行时间正交性限制的约束下对通信进行调度。

这允许考虑用户设备的特定限制来改进调度，从而允许关于当前条件对调度性能进行优化。这可减少资源使用，并且可从总体上改进通信系统的性能。

根据本发明的可选特征，第一用户设备被设为将用户设备双工能力特性包括在接入消息中。

这可提供将用户设备双工能力通信到第一基站的实际的低复杂度和/或有效率的装置。所述接入消息可以例如为在RACH传输信道上传载的3GPP RRC CONNECTION REQUEST消息或者在从3GPP开发的系统中的等同消息。

根据本发明的可选特征，第一用户设备被设为将用户设备双工能力特性包括在通信确认消息中。

这可提供将用户设备双工能力通信到第一基站的实际的低复杂度和/或有效率的装置。所述接入消息可以例如为3GPP RRCCONNECTION SETUP COMPLETE消息或者从3GPP开发的系统中的等同消息。

根据本发明的可选特征，所述蜂窝通信系统还包括用于支持使用对所述多个双工模式共同的通信方案的呼叫建立过程的装置。

这可允许改进和/或便于呼叫建立。具体地讲，它可允许用于不同双工模式的共同呼叫建立过程，从而允许对特定双工模式的特定适应被延迟。所述通信方案可以例如遵循共同发送格式。具体地讲，用户设备可使用对所述多个双工模式共同的信令信道来请求或者启动新的呼叫建立。

根据本发明的可选特征，第一基站被设为：在呼叫建立过程期间使用半双工模式操作与第一用户设备通信，直到从第一用户设备接收到双工能力特性为止。

这可允许实际的和/或便利的和/或改进的呼叫建立过程。

根据本发明的可选特征，第一基站被设为：在呼叫建立过程期间使用半双工模式操作与第一用户设备通信；第一用户设备被设为：忽略在用于从第一用户设备到第一基站的上行传输的时间间隔中的下行传输。

这可便于操作和/或降低复杂度。

根据本发明的可选特征，所述蜂窝通信系统被设为支持根据第三代合作伙伴计划技术规范的通信。

本发明可改进3GPP蜂窝通信系统和从3G发展的系统的性能。

根据本发明的可选特征，所述蜂窝通信系统被设为支持根据全球移动通信系统建议的通信。

本发明可改进GSM蜂窝通信系统的性能。

根据本发明的另一方面，提供一种用于包括支持用户设备的基站的蜂窝通信系统的基站，该基站包括：用于使用共同发送格式将基站双工能力消息发送到用户设备的装置，所述共同发送格式对于多个双工模式是共同的。

根据本发明的另一方面，提供一种用于包括支持用户设备的基站的蜂窝通信系统的用户设备，该用户设备包括：用于从第一基站接收基站双工能力消息的装置；用于响应于基站双工能力消息确定用于接入消息的至少一个发送特性的装置；和用于使用所述至少一个发送特性将接入消息发送到第一基站的装置。

根据本发明的另一方面，提供一种在包括支持用户设备的基站的蜂窝通信系统中的操作方法，该方法包括：第一基站为至少第一用户设备服务；第一基站使用共同发送格式将基站双工能力消息发送到用户设备，所述共同发送格式对于多个双工模式是共同的。

根据本发明的另一方面，提供一种用于包括支持用户设备的基站的蜂窝通信系统的用户设备的操作方法，该方法包括：从第一基站接收基站双工能力消息；响应于基站双工能力消息确定用于接入消息的至少一个发送特性；和使用所述至少一个发送特性将接入消息发送到第一基站。

从以下所描述的实施例，本发明的这些方面、特征和优点以及其它方面、特征和优点将是明白的，并参考以下所描述的实施例阐述本发明的这些方面、特征和优点以及其它方面、特征和优点。

附图说明

将参考附图仅作为示例描述本发明的实施例，其中：

图1是根据现有技术的蜂窝通信系统的图示；

图2示出根据本发明的一些实施例的蜂窝通信系统的例子；

图3示出在成对频谱中使用的频率的例子；

图4示出在不成对频谱中使用的频率的例子；

图5示出确定用于TDD操作的随机接入信道的方法；

图6示出确定用于FDD操作的随机接入信道的方法；

图7示出根据本发明的一些实施例的基站的例子；

图8示出根据本发明的一些实施例的用户设备的例子；

图9示出对半双工不成对频谱双工模式的调度的例子；

图10示出对全双工成对频谱双工模式的调度的例子；

图11示出对半双工成对频谱双工模式的调度的例子；

图12示出根据本发明的一些实施例的用户设备的示例性操作的流程图；

图13示出根据本发明的一些实施例的基站的示例性操作的流程图；

图14示出根据本发明的一些实施例的信令序列；

图15示出根据本发明的一些实施例的信令序列；

图16示出根据本发明的一些实施例的信令序列；和

图17示出根据本发明的一些实施例的信令序列。

具体实施方式

以下描述集中于可应用于包括具有不同双工传输能力的基站的3GPP蜂窝通信系统的本发明实施例。然而，将意识到，本发明不限于这个应用，而是可应用于许多其它蜂窝通信系统，包括例如全球移动通信系统（GSM）。

图2示出可采用本发明实施例的3GPP UMTS蜂窝通信系统的例子。

在图2的例子中，第一用户设备201和第二用户设备203在第一基站205所支持的第一蜂窝中。

用户设备可以比如为第三代用户设备（UE）、通信单元、客户单元、移动台、通信终端、个人数字助理、蜂窝电话、膝上型电脑、嵌入式通信处理器或者能够通过蜂窝通信系统的空中接口通信的任何物理、功能或逻辑通信元件。

第一基站205与第一RNC207耦合。RNC执行许多与空中接口相关的控制功能，包括无线电资源管理以及将数据路由到合适的基站以及路由来自合适基站的数据。

第一RNC207被耦合到核心网络209。核心网络与RNC互连，可用于在任何两个RNC之间路由数据，从而使得蜂窝中的用户设备能够与任何其它蜂窝中的用户设备通信。另外，核心网络包括用于与诸如公共交换电话网（PSTN）的外网互连的网关功能，从而允许用户设备与陆线电话和通过陆线连接的其它通信终端通信。此外，核心网络包括管理传统的蜂窝通信网络所需的功能，包括路由数据、接纳控制、资源分配、客户计费、用户设备认证等功能。

核心网络209还被耦合到NC211，第二RNC211被耦合到第二基站213。第二基站213支持第三用户设备215。

在图1的系统中，基站具有不同的能力。具体地讲，一些基站可被设为支持TDD模式操作，在TDD模式操作中，单个载波频率用于上行和下行链路。其它基站可被设为支持FDD模式操作，在FDD模式操作中，成对的频谱载波用于上行和下行链路。因而，一些基站可使用FDD和成对频谱，而其它基站使用不成对频谱和TDD操作。

在图3中显示在成对频谱系统中使用的频率的例子。在该图中，在频率范围2550-2560MHz内发送上行传输，在频率范围2670-2680MHz内发送下行传输。这个成对频谱可被用于全双工模式或半双工模式。

在图4中显示在不成对频谱中使用的频率的例子。在该例子中，在频率范围2595-2605MHz内发送上行传输和下行传输。这个不成对频谱可被用于半双工模式。

连接到所述系统的用户设备一开始将尝试基于合适的标准，诸如信号强度、网络标识等来识别最合适的基站。在选择要连接到的合适的基站之后，用户设备然后将这样的消息发送到所选择的基站，告知网络用户设备连接到该基站的期望。典型地，在随机接入信道（RACH）上发送这种连接请求类型的消息。在3GPP系统中，消息“RRCCONNECTION REQUEST”用于这个目的。这个消息包含影响将建立的连接的细节。连接请求消息可以比如包括这样的信息，诸如：

－用户设备标识（诸如国际移动客户标识：IMSI）。

－信号测量（诸如接收的信标信号水平）。

网络用连接建立消息对通信请求消息作出响应。在3GPP系统中，可认为“RRC CONNECTION SETUP”消息为通信建立消息。通信建立消息可以比如包括这样的信息，诸如：

－用户设备的临时标识。

－上行和下行无线电承载的细节。

－用于寻呼的参数的细节。

用户设备然后用连接建立完成消息对通信建立消息作出响应。在3GPP系统中，该消息可对应于“RRC CONNECTION SETUPCOMPLETE”消息。连接建立完成消息可以例如包括这样的信息，诸如：

－用户设备能力（例如，用户设备可支持的数据速率、用户设备支持的功能等）。

－安全相关信息。

在3GPP系统，正在搜索合适的服务蜂窝的用户设备典型地将监视存储在预先构造的列表中的许多载波频率。然后它将选择在当前条件下提供最佳信号的基站。

在3GPP系统中，基站广播系统信息，其包括将使用的随机接入信道的信息。这个信息用于选择和构造合适的随机接入请求。然而，在传统的系统中，分别独立地处理不同的双工传输方法。

具体地讲，使用TDD不成对频谱双工传输模式的用户设备对这个信令信息进行解码，并用它来确定将用于RACH传输的时隙编号和信道化代码。合适的发送频率被直接确定为与用于接收系统信息的频率相同的频率。

对于使用FDD成对频谱双工传输模式的用户设备，系统信息包括这样的信息，诸如将使用的RACH前同步信号和可用的签名序列的细节。当用户设备想要发送随机接入信道消息时，它发送长度为12个时隙的签名序列。一旦接收到对前同步信号的确认，用户设备就发送15个时隙或30个时隙持续时间的RACH（即，它在一整帧或两整帧内发送RACH）。

再者，3GPP规范明确地规定了上行频率和下行频率之间的关系。因而，用户设备可根据接收系统信息所用的下行频率直接计算出配对的上行频率。

图5示出确定用于TDD操作的合适的随机接入信道的方法，图6示出确定用于FDD操作的合适的随机接入信道的方法。

在传统的系统中，不同的双工传输模式具有不同的接入过程，合适的RACH特性的确定取决于用户设备和基站使用的特定的双工传输模式。具体地讲，能够接入FDD和TDD基站的用户设备必须独立地搜索这些基站。因而，用户设备必须首先对FDD系统信息进行监视，并使用这个信息确定合适的FDD接入信道，然后必须对TDD系统信息进行监视，并使用这个信息确定合适的TDD接入信道。这导致复杂的、慢的、苛求资源的、不方便的接入方法。

在图2的系统中，第一基站205包括用于使用对不同的双工模式共同的发送格式将基站双工能力消息发送到用户设备201、203的功能。具体地讲，第一基站205使用以下发送格式发送系统信息：即，无论第一基站205是使用成对频谱的基站，还是使用不成对频谱的基站，并且无论基站是可支持全双工，还是仅可支持半双工，所述发送格式都相同。具体地讲，TDD和FDD基站可在相同的频率上使用相同的发送制式发送系统信息。

双工能力消息提供有关第一基站205支持哪种双工模式的信息。从而双工能力消息可指示基站是否可支持成对/不成对频谱和/或全双工/半双工模式。使用对成对和不成对操作共同的信号结构来发送双工能力消息。

图7更详细地示出图2的第一基站205。基站205包括被耦合到发送控制器703的双工数据发生器701，发送控制器703与收发器705耦合。

双工数据发生器701产生基站205将广播的双工信息。双工信息可具体识别基站是使用成对频谱的基站还是使用不成对频谱的基站。如果基站使用成对频谱，则双工信息还指示基站是可支持半双工模式的用户设备、全双工模式的用户设备、还是可支持使用半双工和全双工模式的用户设备。

双工数据被发送到发送控制器703，发送控制器703将该数据嵌入到将广播的合适的系统信息消息中。发送控制器703可将双工数据与从其它功能实体接收的、为了其它目的而广播的数据组合起来。发送控制器703从而产生广播系统信息消息，并控制收发器705在合适的信道上广播这个消息。

发送控制器703具体地控制收发器以系统信息广播消息的形式广播双工能力消息。发送控制器703还控制用于所述消息的发送格式。无论基站具有怎样的双工能力，都使用相同的发送格式。发送控制器703从而控制收发器在相同的时隙使用相同的载波频率发送双工能力消息，而不管基站205的特定双工能力如何。还使用相同的扩展码、调制方案、纠错方案、信道带宽、数据速率、交织方案和其它发送参数发送广播消息。

于是，用户设备201、203仅需要接收具有公知的预定参数的单个消息以确定基站205的双工能力。

尝试连接到所述系统的第一用户设备201可对接收的双工能力消息进行解码，并使用最终得到的信息来确定合适的接入信道和接入发送方案。第一用户设备201还可使用接收的双工能力信息来确定第一用户设备201的能力是否与第一基站205的能力兼容。

图8更详细地示出第一用户设备201。用户设备201包括收发器801。收发器801可用于对来自基站205的双工能力消息进行监视。具体地讲，收发器801在用于传载双工能力消息的通信信道的预定时隙接收预定的载波频率。例如，可将双工能力消息包括在被收发器801监视和接收的系统信息消息中。

由于相同的发送格式被用于不同的双工传输模式，所以收发器801可以只监视单个信道，而不管基站205采用哪种双工传输模式。收发器801被耦合到兼容性处理器803，当收发器801接收到双工能力消息时，将这个消息转发到兼容性处理器803。

兼容性处理器803被设为评估第一用户设备201和第一基站205的双工能力的匹配标准。

兼容性处理器803可具体地确定基站使用哪种双工传输模式，它可将这与用户设备201可支持的双工传输模式进行比较。如果基站205可支持的双工传输模式中没有一种模式可被第一用户设备201支持，则兼容性处理器803确定不满足匹配标准，并使用户设备放弃第一基站205以搜索将连接到的另一合适的基站。

如果第一用户设备201和第一基站205可支持相同的双工传输模式，则兼容性处理器803使用户设备201准备连接到第一基站205。

例如，双工能力消息可指示基站205使用不成对频谱。如果第一用户设备201仅可支持成对频谱，则由于第一基站205不能支持用户设备201，所以兼容性处理器803控制用户设备201搜索另一基站。然而，如果第一用户设备201还支持不成对频谱，则第一基站205可支持第一用户设备201，兼容性处理器803使用户设备201准备接入第一基站205。

在该例子中，兼容性处理器803被耦合到RACH特性处理器805。当兼容性处理器803已识别兼容的基站时，向RACH特性处理器805通知这个情况。作为响应，RACH特性处理器805接着确定将用于接入第一基站205的合适的特性。

具体地讲，RACH特性处理器805识别将使用的合适的RACH信道。这包括使用所识别的双工格式来确定将用于接入第一基站的合适的频率和时序。

在特定例子中，用户设备201为可支持成对和不成对频谱模式的TDD和FDD组合式用户设备。在该例子中，RACH特性处理器805确定所识别的基站是使用成对频谱还是使用不成对频谱。如果基站205使用成对频谱，则要用于任何上行RACH尝试的载波频率被确定为上行频谱中的载波频率，该载波频率与下行频谱中用于发送系统信息的载波频率配对。然而，如果基站205使用不成对频谱，则用于上行RACH尝试的载波频率被确定为用于系统信息的下行广播的载波频率。

将意识到，除载波频率之外还可确定关于RACH信道的其它参数和特性。例如，可另外或者可替换地确定合适的时序、扩展码、签名或其它参数。

RACH特性处理器805被耦合到RACH发送控制器807，由RACH特性处理器805确定的用于接入消息的发送特性被馈送给RACH发送控制器807。RACH发送控制器807被耦合到收发器801，使用确定的发送特性控制接入消息的发送。具体地讲，RACH发送控制器807可产生接入消息，并在合适的时间将这个消息供给收发器。另外，它可控制收发器将应用的发送参数，诸如合适的载波频率。

因此，第一用户设备201可自动地自适应于第一基站205的双工传输能力，而无需对第一用户设备201支持的每个双工传输模式进行独立的监视和连接。相反，共同的过程和功能可用于任何基站，从而降低用户设备201的复杂度和处理负载。

在图8的例子中，第一用户设备201还包括用于将用户设备201的双工能力信息发送到第一基站205的功能。

具体地讲，RACH发送控制器807被耦合到双工能力处理器809，双工能力处理器809被设为：产生指示用户设备201的双工能力的双工数据，并将这个数据供给RACH发送控制器807以发送到基站205。

具体地讲，可在接入消息自身中将双工能力信息发送到第一基站205。可替换地或者另外，可在呼叫建立过程的另一消息中发送双工能力信息。例如，可在响应于来自第一基站205的呼叫建立消息而从用户设备201发送到第一基站205的通信完成消息中发送双工能力信息。

来自第一用户设备201的双工能力信息可规定用户设备201可支持的双工传输模式。具体地讲，双工能力信息可规定用户设备是否可支持成对和/或不成对频谱操作。另外或者可替换地，双工能力信息可规定用户设备201是否可支持半双工和/或全双工操作。

举一个特定的例子，蜂窝通信系统可包括以仅能够支持半双工操作的成对频谱配置工作的一些用户设备，而以成对频谱配置工作的其它用户设备可支持全双工，在全双工中，对于各个用户设备，上行传输和下行传输可同时发生。在这样的系统中，从用户设备发送的双工能力信息可指示它们是可支持全双工模式还是它们仅可支持半双工模式。

所述系统可使用从用户设备201接收的双工能力信息以提高性能并优化用户设备的当前双工能力。例如，可以以考虑双工能力信息的方式执行对用户设备的调度。例如，对于仅可支持半双工模式的用户设备，可以以这样的方式执行调度，即，对于独个用户设备，上行传输和下行传输不同时发生，而对于可支持全双工模式的用户设备的调度可没有任何这样的限制地充分利用两个方向上的所有时隙。这可允许改进调度效率，并可改进资源利用，这导致从总体上改进蜂窝通信系统的性能和提高蜂窝通信系统的容量。

以下，将具体参考在3GPP蜂窝通信系统中可能频繁发生的基站的三种不同的双工能力类型来描述本发明的一些实施例的更多细节。

第一种基站类型为不成对的半双工的基站，其仅可支持不成对频谱通信，不成对频谱通信本质上肯定是半双工（由于上行传输和下行传输不能同时发生）。第二种类型为成对的仅全双工模式的基站，其为支持成对频谱，但是不能保证对于同一用户设备的发送上行和下行传输不同时发生的基站。第三种类型为成对频谱的基站，其能够支持半双工和全双工的用户设备，即，它包括这样的调度功能，即，可确保对于单个半双工的用户设备的上行传输和下行传输不同时发生。将独立地描述对于三种不同情形的示例性操作。

不成对频谱的半双工的基站：

在这种操作模式中，基站广播指示基站支持不成对操作模式的双工能力消息。固有地，不成对操作模式（如在TDD中使用的操作模式）导致仅支持半双工模式。

用户设备对双工能力消息进行解码，特定的用户设备可将它的发送器配置为在与下行载波相同的载波频率上发送接入消息。请求通信的接入消息还可包括关于用户设备的双工传输能力信息，但是由于基站事先知道只有有半双工不成对频谱模式能力的用户设备将连接至基站，所以所述双工传输能力信息并不是必要的。

基站接收这个消息，并对作为半双工不成对频谱模式的用户设备的用户设备进行调度。

全双工的成对频谱模式的用户设备不能对不成对频谱的半双工的基站作出响应（由于它不能在与下行相同的载波上发送），因此，不能连接到这个基站（于是，它将继续搜索另一基站）。

对于以不成对频谱操作的半双工模式的用户设备，在与下行传输不同的时间对上行传输进行调度。这对于不成对频谱中的半双工操作是固有的。在图9中示出这样的调度的例子。

成对频谱的仅全双工的基站：

认为成对频谱的仅全双工的基站是这样的基站，该基站仅可以以全双工模式操作，但不能保证对于同一用户设备的上行传输和下行传输不同时发生（例如，由于在基站的设计期间的这样的架构决定，即，上行调度器和下行调度器将完全独立）。

在这种操作模式中，基站广播指示基站仅支持成对频谱中的全双工的双工能力消息。

用户设备对双工能力消息进行解码，有成对频谱的全双工模式能力的用户设备可将它的发送器配置为在合适的成对上行载波频率上发送接入消息。请求通信的接入消息还可包括关于用户设备的双工传输能力信息，但是由于基站事先知道仅有全双工模式能力的用户设备将连接至基站，所以所述双工传输能力信息不是必要的。

仅半双工模式的用户设备将对来自基站的广播信号进行解码，并将确定特定基站不兼容。因而，半双工模式的用户设备不尝试连接到仅全双工模式的基站，而是继续搜索连接到的其它基站。

根据全双工规则执行对成对频谱的仅全双工的基站的调度（因此，上行调度和下行调度可完全独立）。

全双工模式的用户设备要求成对频谱用于操作。在上行和下行中可用分离的调度器对全双工模式的用户设备进行调度，不必将这些上行调度器和下行调度器链接（从保持正交性规则的观点来看）。虽然全双工模式的用户设备能够同时在上行中发送和在下行中接收，但是不要求用户设备同时发送上行和接收下行（因此，可对全双工的用户设备仅分配上行资源、仅分配下行资源、或者在同一时隙对全双工的用户装备分配上行和下行资源）。

在图10中示出具有全双工模式的用户设备的系统中的调度的例子。图10示出基站可与独立的上行和下行调度器一起操作。该图还示出在某一时隙中对一些用户设备仅分配上行资源、在某一时隙中对一些用户设备仅分配下行资源、以及在某一时隙中对一些用户设备分配上行和下行资源。

成对频谱的半双工和全双工的基站：

成对频谱的半双工和全双工的基站能够为以成对频谱模式操作的半双工模式的用户设备和全双工模式的用户设备服务。

在这种操作模式中，基站广播指示基站支持成对频谱中的全双工模式和半双工模式的双工能力消息。

有半双工不成对模式、半双工成对模式或全双工成对模式能力的用户设备可对双工能力消息进行解码。半双工不成对的用户设备将确定它们与基站不兼容，并将继续搜索另一基站。然而，全双工和半双工成对频谱的用户设备可继续接入基站。

具体地讲，全双工或半双工模式的用户设备可将它的发送器配置为在与在其上传送双工能力消息信号的下行频率成对的上行频率上发送（可事先知道上行频率，或者可在比如双工能力消息中用信号通知上行频率）。

当用户设备（半双工模式或全双工模式）希望连接到网络时，它可通过使用成对的上行载波频率发送接入消息。这个消息可包含（除了其它信息）用户设备的双工传输能力的信息。

当一接收到双工传输能力信息时，基站调度器基于它们是全双工模式的用户设备还是半双工模式的用户设备来对用户设备进行调度。对于半双工模式的用户设备，调度器确保它从不在与对到该用户设备的下行进行调度的时间相同的时间对从该用户设备的上行进行调度。对于全双工模式的用户设备，调度器可独立地调度上行和下行。因此，同一基站可为半双工和全双工模式的用户设备服务。

在图11中示出了这样的调度操作的例子。

将意识到，在一些实施例中，基站可分配一些时隙专供半双工模式的用户设备使用，分配其它时隙专供全双工模式的用户设备使用。

在一些实施例中，基站可支持使用对多于一个双工模式共同的通信方案的呼叫建立过程。具体地讲，基站可在上行成对频谱上接收接入请求消息，并继续使用半双工通信的呼叫建立过程，即，确保对用户设备而言上行和下行传输不会同时发生。该方法可特别适合于这样的实施例，在这些实施例中，直到呼叫建立过程的后期，才将用户设备的双工能力发送到基站。在该例子中，基站可以以半双工模式对用户设备操作，直到基站从该用户设备接收到双工传输能力消息为止。

从用户设备的观点来看，基站因而基本上按两个阶段工作。在连接的初始阶段中，基站优选地以严格的半双工模式对用户设备操作，直到基站接收到用户设备的双工传输能力的信息为止。在连接的初始阶段之后，基站根据用户设备的双工传输能力以全双工模式或者半双工模式对特定的用户设备操作。

对于半双工模式的用户设备，基站以这样的方式对用户设备进行调度：即，对于任何单独的用户设备，从不同时调度上行和下行资源。然而，基站能够在上行链路中在时间T调度一个集合的用户设备以及在下行链路中在时间T调度另一集合的用户设备，但是这些集合的用户设备必须没有重叠。然而，对于全双工的用户设备，不需要这样的限制。因而，调度器可对半双工模式的用户设备在受上行和下行时间正交性限制的约束下对通信进行调度，并且可对全双工模式的用户设备在不受上行和下行时间正交性限制的约束下对通信进行调度。

在一些实施例中，基站可对半双工的用户设备在呼叫建立过程中的至少一些过程内以全双工模式操作。在这样的情况下，半双工的用户设备可忽略要求上行传输的时隙中的下行传输。

图12示出根据本发明的一些实施例的能够支持成对和不成对频谱的用户设备的示例性操作的流程图。

图13示出根据本发明的一些实施例的能够支持半双工和全双工的成对频谱双工传输的基站的示例性操作的流程图。

在一些实施例中，用户设备可在通信或接入请求消息中将双工能力信息发送到基站。在其它实施例中，用户设备可在呼叫建立过程的另一消息中将双工能力信息发送到基站。例如，用户设备可在通信确认消息中发送双工能力信息，所述通信确认消息被传送到基站以确认从基站发送到用户设备的通信建立消息。

为了简洁起见，将通信请求或接入消息称为CONREQ消息，将通信建立消息称为CONSETUP消息，将通信确认消息称为CONCOMPLETE消息。在3GPP系统中，CONREQ消息可以是RRCCONNECTION REQUEST消息，CONCOMPLETE消息可以是RRCCONNECTION SETUP COMPLETE消息。

CONREQ中的双工能力的信令

当在CONREQ消息中传送用户设备的双工传输能力时，可通过使用RACH类型的信道来传送它。优选地，在不同于传送来自基站的广播发送的时隙（即，与传送来自基站的广播发送的时隙正交）的时隙中传送CONREQ消息，但是这不是严格要求的。在图14中示出这样的操作的例子。

可替换地，可在与用于来自基站的双工能力消息相同的时隙上传送CONREQ消息。这样的方法适合于全双工模式的用户设备，但是有些不太适合半双工模式的用户设备，该方法要求当发送CONREQ消息时半双工模式的用户设备忽略对来自基站的广播进行解码。在图15中示出这样的操作的例子。

在该示例中，用户设备能够在与广播消息相同的时隙中传送CONREQ消息，并且即使当发送CONREQ消息时，也能够进一步对广播消息进行解码。

图16示出用于半双工模式的用户设备的相同类型的操作，其中，半双工模式的用户设备在它传送CONREQ消息的时隙上不对广播信号进行解码（当广播信息被连续不断地刷新时，这种类型的操作是可接受的，因此用户设备可在未来的时间对遗漏的广播信息进行解码）。

CONCOMPLETE中的双工能力的信令

当在CONCOMPLETE消息中传送双工传输能力时，优选地在不同的时隙中将CONCOMPLETE和CONREQ消息传送到广播和CONSETUP消息。当使用不同的时隙，直到基站接收到CONCOMPLETE消息为止时，基站基本上采取半双工模式操作，直到基站接收到详述用户设备实际上是否为半双工的消息为止。由于半双工的用户设备可独自接收下行或者独自发送上行（以及同时发送和接收），所以可为全双工和半双工模式的用户设备服务，直到基站知道用户设备的双工传输能力为止（此时，基站可转变为以最佳模式——全双工或半双工模式为用户设备服务）。因而，基站采取半双工模式操作，直到它从用户设备接收到双工传输能力消息为止。

在图17中示出当CONCOMPLETE用于用信号通知用户设备的双工传输能力时采用的信令序列的例子。在该示例中，信令序列为这样：上行CONERQ/CONCOMPLETE消息从不出现在与来自基站的广播或呼叫建立消息相同的时隙中，因此，可等同地将信令序列应用于有半双工和全双工模式能力的用户设备。

将意识到，以上清晰描述参考不同的功能单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，将明白的是，可在不脱离本发明的情况下使用任何合适的不同的功能单元或处理器之间的功能性的分布。例如，示出由分离的处理器或控制器执行的功能性可由相同的处理器或控制器执行。因此，仅将对特定功能单元的参考看作对用于提供所描述的功能性的合适的装置的参考，而不是表示严格的逻辑或物理结构或组织。

可以以任何合适的形式实现本发明，所述形式包括硬件、软件、固件或硬件、软件、固件的任何组合。可选择将本发明至少部分实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。可以以任何合适的方式从物理上、功能上和逻辑上实现本发明实施例的元件和组件。事实上，可在单个单元、多个单元中实现所述功能性，或者将所述功能性实现为其它功能单元的一部分。这样，本发明可以实施在单个单元中，或者可从物理上和功能上分布在不同的单元和处理器之间。

虽然已结合一些实施例描述了本发明，但是其意图不在于限于这里所阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅由所附权利要求限制。另外，虽然特征可表现出结合特定实施例对其进行描述，但是本领域的技术人员将认识到，可根据本发明组合所描述的实施例的各个特征。在权利要求中，术语包括不排除其它元件或步骤的存在。

再者，虽然多个装置、元件或方法步骤被逐个列出，但是可通过比如单个单元或处理器实现它们。另外，虽然各个特征可包括在不同的权利要求中，但是可将这些特征有利地组合起来，包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合不可行和/或有利。此外，特征包括在一类权利要求中并不意味着限于这种类别，而是相反，指示可适当地将该特征等同地应用于其它权利要求类别。再者，特征在权利要求中的顺序并不意味着必须使这些特征按其工作的任何特定顺序，特别是，各个步骤在方法权利要求中的顺序并不意味着必须按这个顺序执行这些步骤。相反，可以以任何合适的顺序执行这些步骤。

Claims (17)

1.一种服务于用户设备的基站，其中所述基站包括：

接收器（705），被配置为接收用户设备双工能力信息；以及

发送器（705），被配置为使用对多种双工模式共同的信号结构向所述用户设备发送关于所述基站支持所述多种双工模式中的哪些双工模式的基站双工能力信息，其中所述多种双工模式包括频分双工模式FDD以及时分双工模式TDD。

2.根据权利要求1所述的基站，其中，所述多种双工模式中的第一种是使用成对的上行链路和下行链路频率载波的成对频谱双工模式，并且所述多种双工模式中的第二种是使用单个频率载波用于上行链路和下行链路的不成对频谱双工模式。

3.根据权利要求1所述的基站，其中，所述多种双工模式中的第一双工模式是半双工模式，并且所述多种双工模式中的第二双工模式是全双工模式。

4.根据权利要求3所述的基站，其中，所述第一和第二双工模式是成对频谱双工模式。

5.根据权利要求1所述的基站，其中，所述信号结构包括从以下选择的一个或多个共同发送参数：

a）信号带宽；

b）编码速率；

c）调制方案；

d）交织；

e）编码方案；和

f）时序。

6.根据权利要求1所述的基站，进一步包括调度器，用于响应于接收用户设备双工能力特性而调度第一用户设备的通信。

7.根据权利要求6所述的基站，其中所述用户设备双工能力特性指示所述第一用户设备支持半双工模式或全双工模式的能力。

8.根据权利要求8所述的基站，其中所述半双工模式和所述全双工模式是成对的频谱双工模式。

9.根据权利要求6所述的基站，其中所述调度器被配置为对于所述半双工模式在上行链路和下行链路时间正交性限制下调度通信；并且对于所述全双工模式不受上行链路和下行链路时间正交性限制而调度通信。

10.根据权利要求1所述的基站，进一步包括用于支持使用对所述多种双工模式共同的通信机制的呼叫建立过程的逻辑单元。

11.根据权利要求1所述的基站，其中所述基站被配置为在呼叫建立过程期间使用半双工操作模式与第一用户设备通信，直到从所述第一用户设备接收到双工能力特性。

12.根据权利要求1所述的基站，其中所述基站被配置为在呼叫建立过程期间使用半双工操作模式与第一用户设备通信。

13.根据权利要求1所述的基站，被配置为支持根据第三代合作伙伴计划技术规范的通信。

14.根据权利要求1所述的基站，被配置为支持根据全球移动通信系统建议的通信。

15.根据权利要求1所述的基站，其中所述基站操作为使用取决于所述基站双工能力信息的载波频率和时序从用户设备接收初始接入消息。

16.一种在蜂窝通信系统中的基站的操作方法，该方法包括：

接收用户设备双工能力信息；以及

使用对多种双工模式共同的信号结构向所述用户设备发送关于所述基站支持所述多种双工模式中的哪些双工模式的基站双工能力信息，其中所述多种双工模式包括频分双工模式FDD以及时分双工模式TDD。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述信号结构包括从以下选择的一个或多个共同发送参数：

a）信号带宽；

b）编码速率；

c）调制方案；

d）交织；

e）编码方案；和

f）时序。

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