CN106604397A - 一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，以及半静态资源调度方法，并可以通过信令流程实现帧结构的动态变化，使系统可以承载语音呼叫、视频监控和视频广播等各类型业务。本发明所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，利用半静态资源分配的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，使集群系统即可以承载传统语音业务，也可以承载视频等高速率的数据业务。此外，可以通过信令流程实现帧结构的灵活改变，以支持更加复杂的视频业务，如：上行视频监控和下行视频广播。本发明相对于现有技术，具有宽带化、流程简化、实现难度小、更适合集群系统业务的优点。
Description
技术领域
本发明涉及基于语音和低速数据传输的通信技术，更具体地说，涉及一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，以及一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统。
背景技术
传统的窄带集群是基于语音和低速数据传输的通信系统，占据着当前集群系统市场的大部分份额，在指挥调度方面发挥着重要作用。而随着无线高速数据业务需求的飞速发展，宽带化已经成为无线通信网络发展的必然趋势。行业用户在利用集群通信系统进行指挥调度的过程中，不仅仅要“听得到”、“呼得到”，还要“看得见”、“看得清”，需要支持视频图像的回传，但是由于传统窄带集群系统的带宽限制，导致其天然无法支持用户的新需求，因此宽带集群系统必然会在以后的集群市场中占据一块很大的份额。
当前宽带通信系统主要采用LTE相关协议。LTE系统分为TDD和FDD两种双工模式，子载波间隔15KHz，下行采用OFDM多址接入方式，而上行采用DFT-S-OFDM多址接入方式，支持多种带宽配置(20MHz、10MHz、5MHz等)，上下行都采用通过PDCCH信道指示的动态资源调度方式。
标准LTE协议针对的是公网的应用场景和业务环境，并不支持集群系统所需要的特殊业务模型(如：组呼、全呼、调度台业务等)。为了增加对于集群特殊业务的支持，有关厂商在标准LTE协议基础上，提出了B-TrunC通信系统。B-TrunC通信系统对标准LTE协议进行了扩展，增加了核心网侧网元，并对空口协议进行了修改，使集群所需的业务模型得到了支持。
LTE协议的不足是：针对公网商业运营环境，适合大带宽、同时激活业务数量大的应用场景，并不适合集群系统这种半双工、需支持组呼和全呼等特殊业务模型的应用场景。其采用的15KHz子载波间隔与当前集群系统中普遍使用的12.5KHz载波宽度不兼容。其采用的动态资源调度方式；上下行不同的多址接入方式(下行采用OFDM，上行采用DFT-S-OFDM)；5ms或10ms的无线帧长度，较短的上下行转换点间隔，以上三点都会使相关设备的实现难度增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种即可以承载传统语音业务，也可以承载视频等高速率数据业务的宽带集群无线传输方法与系统。
本发明的技术方案如下：
一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，位于可变帧结构中部的若干可变数据时隙，分别用于承载1路视频业务信道，通过帧配置信息配置为下行时隙或上行时隙，当为下行时隙时，承载下行视频广播业务，当为上行时隙时，承载上行视频监控业务；
如果需要在被配置为上行时隙的可变数据时隙上建立下行视频广播业务，则通过帧配置信息将上行时隙配置为下行时隙，建立下行视频广播业务；
如果需要在被配置为下行时隙的可变数据时隙上建立上行视频监控业务，则通过帧配置信息将下行时隙配置为上行时隙，建立上行视频监控业务。
作为优选，如果当前可变数据时隙空闲，则直接进行转换配置；否则，将当前可变数据时隙的业务转到其他可变数据时隙，再进行转换配置；
如果空闲的可变数据时隙少于建立的业务需要的可变数据时隙，则删除其他被占用的可变数据时隙的业务，再进行转换配置。
作为优选，可变帧结构包括位于帧头的固定数据时隙slot0、位于帧尾的固定数据时隙slot3、位于帧中部的可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2；
固定数据时隙slot0为下行时隙，用于承载下行控制信令和下行语音业务；
固定数据时隙slot3为上行时隙，用于承载上行控制信令、随机接入指示信令和上行语音业务。
作为优选，可变帧结构还包括1个下行同步时隙、1个GP保护时隙；
下行同步时隙设置于数据时隙slot0后，用于承载下行同步序列，移动设备MS通过下行同步时隙获得下行时间、进行频率同步；
GP保护时隙设置于下行时隙与上行时隙的之间，用于避免下行时隙对于上行时隙的干扰，提供完成转换配置的处理时延。
作为优选，可变帧结构中的各时隙以OFDM符号为单位进行划分，其中，下行同步时隙的时域长度为1个OFDM符号，GP保护时隙的时域长度为9个OFDM符号，固定数据时隙slot0的时域长度为12个OFDM符号，可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2的时域长度为80个OFDM符号，固定数据时隙slot3的时域长度为18个OFDM符号。
作为优选，1个OFDM符号的长度为320个采样点，时长为100us；OFDM符号内填入的循环前缀CP的长度为64个采样点。
作为优选，上行时隙与下行时隙之间加入的预设时长的保护间隔，提供完成转换配置的处理时延，则固定数据时隙Slot0提前保护间隔的时长。
作为优选，固定数据时隙slot0上的信道结构包括下行公共信令区、下行信息区；
下行公共信令区承载1路公共信令信道，用于下行公共信令的发送；
下行信息区承载1路用户专用语音信令信道，用于下行语音业务数据和用户专用控制信令的发送。
作为优选，固定数据时隙slot3上的信道结构包括上行公共信令区、上行信息区、随机接入检测冲突区；
公共信令区承载1路公共信令信道，用于上行公共信令的发送；
上行信息区承载1路用户专用语音信令信道，用于上行语音业务数据和用户专有控制信令的发送；
随机接入检测冲突区用于随机接入过程中移动设备MS冲突发送随机接入指示信令。
作为优选，基于可变帧结构，移动设备MS发起语音呼叫业务的步骤如下：
1)移动设备MS1完成随机接入过程后，获得上行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区发送链路建立请求，链路建立请求中携带呼叫类型、目的移动设备MS或组的ID信息；
2)基站设备BS接收到链路建立请求后，判断固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上是否存在空闲的专用语音信令信道，如果有，则根据不同的呼叫类型进行链路建立；
3)完成链路建立流程后，语音业务在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用信道上进行传输。
作为优选，如果呼叫类型是组呼，则基站设备BS在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向目的组发送链路建立请求，链路建立请求中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，并在第n+3帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向发起业务的移动设备MS发送链路建立响应信令，链路建立响应信令中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，完成建链流程。
作为优选，如果呼叫类型是个呼，则基站设备BS在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向目的移动设备MS发送链路建立请求，链路建立请求中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，目的移动设备MS在第n+2帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区向基站设备BS上报建链响应，之后基站设备BS在第n+4帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向发起业务的移动设备MS发送链路建立响应信令，链路建立响应信令中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，完成建链流程。
作为优选，基于可变帧结构，移动设备MS发起上行视频监控业务建链的步骤如下：
1)移动设备MS完成随机接入过程后，获得上行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3上行公共信令区发送链路建立请求，链路建立请求中携带信息为视频呼叫请求；
2)基站设备BS接收到链路建立请求后，判断可变数据时隙slot1或可变数据时隙slot2是否空闲，以及固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上是否存在空闲的专用语音信令信道；如果有，则在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向移动设备MS发送链路响应请求，链路响应请求中携带分配的视频业务信道位置和专用语音信令信道的位置信息，完成建链流程；
3)完成链路建立流程后，上行视频监控业务在分配的可变数据时隙slot1或者可变数据时隙slot2上进行传输，相关的控制信令在分配的视频业务伴随固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3传输。
作为优选，移动设备MS发起随机接入过程，具体如下：
1)移动设备MS读取小区广播后，获得下行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3的随机接入检测冲突区发送随机接入指示，随机接入指示中携带移动设备MS的临时随机标识；
2)基站设备BS检测到移动设备MS发起随机接入后，获得此移动设备MS的上行同步偏移参数，之后在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区下发下行控制信令，下行控制信令中携带移动设备MS上报的临时随机标识和同步调整命令，指示此移动设备MS进行同步调整并上发下行控制信令；
3)移动设备MS在收到此下行控制信令后，在第n+2帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区上发上行信令；
4)基站设备BS在接收到上行信令后，在第n+4帧固定数据时隙slot0下发响应信令，响应信令中携带移动设备MS的ID，对移动设备MS进行确认，完成随机接入过程。
作为优选，时域占用1个OFDM符号、频域占用1个子载波称为1个资源单元RE，资源单元RE用于承载1个调制符号。
作为优选，可变数据时隙slot1与可变数据时隙slot2，时域上分成16个子时隙，每个子时隙中，每4个资源单元RE包括一个解调参考信号DMRS，解调参考信号DMRS用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整；
固定数据时隙slot0上的解调参考信号DMRS位于第3个OFDM符号与第9个OFDM符号上，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整；
固定数据时隙slot3上的解调参考信号DMRS位于第3个OFDM符号、第9个OFDM符号与第15个OFDM符号上，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整。
作为优选，固定数据时隙slot0中，下行公共信令区占用48个子载波带宽，位于频域高端位置，时域占用6个OFDM符号，提供16路用户专用语音信令信道，支持16路半双工语音业务；
固定数据时隙slot3中，下行公共信令区占用48个子载波带宽，位于频域高端位置，时域占用6个OFDM符号，提供16路用户专用语音信令信道，支持16路半双工语音业务；随机接入检测冲突区时域上占用整个固定数据时隙slot3长度，频域上占用72个子载波带宽。
一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，利用所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，通过信令流程实现帧结构的动态变化，承载语音呼叫业务、上行视频监控业务和下行视频广播业务。
作为优选，系统的带宽采用3MHz，OFDM多址方式中，采样率为3.2MHz，子载波间隔12.5kHz，FFT点数为256，子载波个数为216。
作为优选，可变帧结构中的各时隙上，OFDM符号的调制方式采用QPSK调制方式，设a(m)表示需要传输的比特序列，其中，m是比特序列号，则传输比特和调制符号的影射关系如下：
本发明的有益效果如下：
本发明所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，以及半静态资源调度方法，并可以通过信令流程实现帧结构的动态变化，使系统可以承载语音呼叫、视频监控和视频广播等各类型业务。
本发明所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，利用半静态资源分配的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，使集群系统即可以承载传统语音业务，也可以承载视频等高速率的数据业务。此外，可以通过信令流程实现帧结构的灵活改变，以支持更加复杂的视频业务，如：上行视频监控和下行视频广播。
本发明相对于现有技术，具有宽带化、流程简化、实现难度小、更适合集群系统业务的优点。
附图说明
图1是可变帧结构的三种类型示意图；
图2是以固定数据时隙slot0为例的资源单元示意图；
图3是可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2的结构示意图；
图4是固定数据时隙slot0的结构示意图；
图5是固定数据时隙slot3的结构示意图；
图6是固定数据时隙slot0的信道结构示意图；
图7是固定数据时隙slot3的信道结构示意图；
图8是移动设备MS发起随机接入的流程示意图；
图9是移动设备MS发起语音呼叫业务的建链流程示意图；
图10是移动设备MS发起上行视频监控业务的建链流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的不足，提供一种先进的可变帧结构，并以可变帧结构为基础，实现宽带集群无线传输。
如图1所示，所述的可变帧结构的时隙长度以OFDM符号为单位进行划分。
可变帧结构长度为20ms，共64000个采样点，包括6个时隙：固定数据时隙slot0、可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2、固定数据时隙slot0、下行同步时隙(dl syncslot)，以及GP保护时隙。
一个OFDM符号(symbol)长度为256+64＝320个采样点，时长：100us。为了支持广覆盖小区配置，抵抗多径效应引起的码间干扰(ISI)，循环前缀CP长度为64个采样点(时延扩展20us，6km)。这样20ms无线帧内共有200个OFDM符号。
如图2所示，时域占用1个OFDM符号、频域占用1个子载波称为一个资源单元(RE)，用于承载一个调制符号，是分配资源的最小单位。
所述的可变帧结构可配置为3种帧类型，分别为：Type1:DUUU、Type2:DDUU、Type3:DDDU。即可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2可配置成上行(D)也可以配制成下行(U)，原则是所有的D连在一起，所有的U连在一起，GP保护时隙设置在D与U之间，即在D到U的转换位置。
下行同步时隙(dl sync slot)：时域长度1个OFDM符号(100us)，承载下行同步序列，用于移动设备MS获取精准的下行时间和频率同步。
GP保护时隙：时域长度9个OFDM符号(900us)，共2700个采样点，主要用于在远距离覆盖情况下避免下行信道对于上行信道的干扰，以及通信设备的射频完成接收/发送转换所需的处理时延。
此外，上行时隙到下行时隙的转换点之间加入20.3125us的保护间隔，同样用于通信设备的射频完成接收/发送转换所需的处理时延，即固定数据时隙slot0需提前20.3125us开始。
数据时隙：固定数据时隙slot0时域长度为12个OFDM符号(1.2ms)，可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2时域长度为80个OFDM符号(8ms)，固定数据时隙slot3时域长度为18个OFDM符号(1.8ms)。
可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2各承载一路视频业务信道，分别可承载1路上行视频监控业务或者承载1路下行视频广播业务(当配制成下行时隙时)，具体结构如图3所示。可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2在时域上分成多个子时隙sub-slot，每个子时隙sub-slot占用0.5ms，共16个子时隙sub-slot。每个子时隙sub-slot上解调参考信号DMRS的图谱如图3所示：每4个RE存在一个DMRS信号，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整等功能。
固定数据时隙slot0承载下行控制信令和下行语音业务等低带宽业务信道，时域长度为12个symbol(1.2ms)，具体结构如图4所示。固定数据时隙slot0上的解调参考信号DMRS位于symbol2和symbol8上，占用整个系统带宽，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整等功能。
固定数据时隙slot3承载上行控制信令、随机接入指示信令和上行语音业务等低带宽业务信道，时域长度为18个symbol(1.8ms)，具体结构图5所示。固定数据时隙slot3上的解调参考信号DMRS位于symbol2、symbol8或者symbol14上，占用整个系统带宽，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整等功能。
为了便于资源的分配和调度，本发明中采用半静态资源调度方法，即可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2固定只承载一路视频业务，而在固定数据时隙slot0、固定数据时隙slot3上使用固定的资源划分方式分配占用资源，而分配的资源块称为一个信道。
固定数据时隙slot0上的信道结构如图6所示，分成两个区域，分别用于承载不同类型的数据：
下行公共信令区，频域占用48个子载波带宽，位于频域高端位置；时域占用6个symbol长度(symbol6-symbol11)，承载1路公共信令信道，用于下行公共信令的发送，如：系统广播、注册响应、建链响应等。
下行信息区域，以频域24个子载波带宽、6个symbol时域长度为资源单位，承载1路用户专用语音信令信道，用于下行语音业务数据和用户专用控制信令的发送，最多可以提供16路用户专用语音信令信道(从频域低端位置到高端位置依次编号为0-15，如图6所示)，支持16路半双工语音业务。
固定数据时隙slot 3上的信道结构如图7所示，分成三个区域，分别用于承载不同类型的数据。
上行公共信令区，频域占用48个子载波带宽，位于频域高端位置；时域占用6个symbol长度(symbol12-symbol17)，承载1路公共信令信道，用于上行公共信令的发送，如：注册请求、建链请求等。
上行信息区，以频域24个子载波带宽、时域6个symbol(0.6ms)长度为资源单位，承载1路用户专用语音信令信道，用于上行语音业务数据和用户专有控制信令的发送，共可以提供16路用户专用语音信令信道(从频域低端位置到高端位置依次编号为0-15，如图7所示)，支持16路半双工语音业务。
随机接入检测冲突区时域上占用整个固定数据时隙slot3长度(1.8ms)，频域上占用72个子载波带宽，用于随机接入过程中移动设备MS冲突发送随机接入指示信令。
根据上述关于固定数据时隙slot0、固定数据时隙slot3的信道结构描述，在资源分配时，按照图6、图7所示的编号，在链路建立阶段进行半静态分配，即在链路建立阶段指定所使用的上下行信道号，在后续业务存续期间，移动设备MS只在分配的信道上进行数据和信令的发送、接收。而公共信令(如：注册请求响应、链路建立请求响应等)统一在固定数据时隙slot0、固定数据时隙slot3的下行公共信令区、上行公共信令区的公共信令信道上发送和接收，可以大大降低资源调度上的实现复杂度。
基于所述的方法，本发明还提供一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，利用所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，通过信令流程实现帧结构的动态变化，承载语音呼叫业务、上行视频监控业务和下行视频广播业务。
系统的带宽采用3MHz，OFDM多址方式中，采样率为3.2MHz，子载波间隔12.5kHz(与传统的窄带集群系统载波宽度兼容)，FFT点数为256，子载波个数为216。
可变帧结构中的各时隙上，OFDM符号的调制方式采用QPSK调制方式，设a(m)表示需要传输的比特序列，其中，m是比特序列号，则传输比特和调制符号的影射关系如下：
基站设备BS会在固定数据时隙slot0的下行公共信令信道上定时发送下行系统广播信息或控制信令，用于指示小区参数等信息。
移动设备MS如需接入系统发起业务，则需要发起随机接入过程，获取上行同步状态以发送信令，如图8所示，具体过程如下：
移动设备MS在读取小区广播后，获得下行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3的随机接入检测冲突区发送随机接入指示，其中携带移动设备MS的临时随机标识，以便基站设备BS在接收时区分同时发起随机接入的多个移动设备MS(冲突检测区分配的空口资源较多，可以采用专门的可靠的算法进行检测，如：采用LTE协议所使用的Preamble ID检测方法，此消息称为MSg1)。基站设备BS在检测到可能存在的移动设备MS发起随机接入后，并根据一定的算法计算获得此移动设备MS的上行同步偏移参数，之后在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区下发控制信令(此消息称为MSg2)，其中携带移动设备MS上报的临时随机标识和同步调整命令，指示此移动设备MS进行同步调整并上发控制信令。移动设备MS在收到此下行控制信令后，在第n+2帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区上发所需要上报的上行信令，如：小区注册、或者同步恢复请求等等，此步操作也是为了通过信令交互最终确定上述MSg2是否是针对本移动设备MS下发的。基站设备BS在接收到用户上发的信令后，在第n+4帧固定数据时隙slot0下发响应信令(其中携带移动设备MS ID)，从而对移动设备MS进行确认，最终完成随机接入过程。
本发明所述的传输方法支持语音呼叫业务、上行视频监控业务和下行视频广播业务。
如图9所示，移动设备MS发起语音呼叫业务建链流程具体如下：
移动设备MS1完成随机接入过程后，获得上行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3公共信令区发送链路建立请求，其中携带呼叫类型：组呼或者个呼，以及目的移动设备MS或组的ID信息。
基站设备BS接收到链路建立请求后，判断空口信道资源是否有空闲，即判断固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上是否存在空闲的专用语音信令信道，如有，则根据不同的呼叫类型进行不同处理。
如果是组呼，则基站设备BS在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向目的组发送链路建立请求，其中携带在固定数据时隙slot0(下行)和固定数据时隙slot3(上行)上分配的专用业务信道对应的信道号(0-15)，并在第n+3帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向发起业务的移动设备MS发送链路建立响应信令，其中同样携带在固定数据时隙slot0(下行)和固定数据时隙slot3(上行)上分配的专用业务信道对应的信道号(0-15)，完成建链流程。
如果是个呼，则基站设备BS在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向目的移动设备MS发送链路建立请求，其中携带在固定数据时隙slot0(下行)和固定数据时隙slot3(上行)上分配的专用业务信道对应的信道号(0-15)，目的移动设备MS在第n+2帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区向基站设备BS上报建链响应，之后基站设备BS在第n+4帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向发起业务的移动设备MS发送链路建立响应信令，其中携带在固定数据时隙slot0(下行)和固定数据时隙slot3(上行)上分配的专用业务信道对应的信道号(0-15)，完成建链流程。
完成链路建立流程后，语音业务在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用信道上进行传输。
上行视频监控业务特点是上行单向传输，无被叫方，因此只需要移动设备MS和基站设备BS之间的信令交互。如图10所示，移动设备MS发起上行视频监控业务建链流程具体如下：
移动设备MS完成随机接入过程后，获得上行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区发送链路建立请求，其中携带信息为视频呼叫请求。
基站设备BS接收到链路建立请求后，判断视频业务信道资源和专用语音信令信道是否有空闲，即可变数据时隙slot1或可变数据时隙slot2是否空闲以及固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上是否存在空闲的专用语音信令信道。如空闲，则在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向移动设备MS发送链路响应请求，其中携带分配的视频业务信道位置和专用语音信令信道(称为视频业务伴随信令信道)位置信息，完成建链流程。
完成链路建立流程后，视频监控业务在分配的视频业务信道(可变数据时隙slot1或者可变数据时隙slot2)上进行传输，而相关的控制信令在分配的视频业务伴随信令信道(固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3)上传输。
基于可变帧结构，本发明所述的方法与系统，最多支持两路下行广播视频业务，如果需要在被配置为上行时隙的可变数据时隙上建立下行视频广播业务，则通过帧配置信息将上行时隙配置为下行时隙，建立下行视频广播业务；
如果需要在被配置为下行时隙的可变数据时隙上建立上行视频监控业务，则通过帧配置信息将下行时隙配置为上行时隙，建立上行视频监控业务。
具体业务流程如下：
设初始状态下可变帧结构配置为Type1：DUUU，即两个上行视频业务信道都预留给上行视频监控业务。小区广播信令中携带本小区当前的帧配置类型信息，如果系统需要配置下行广播视频业务，基站设备BS则根据业务状态变更小区广播中的帧配置信息，以通知系统中各移动设备MS，具体流程如下：
1、需要建立1路下行广播视频业务，则固定占用可变数据时隙slot1，可变帧结构配置变更为Type2：DDUU，可能存在的情况如下：
如果可变数据时隙slot1空闲，则直接变更小区广播，通知移动设备MS帧结构发生变化，配置下行广播视频业务；
如果可变数据时隙slot1上已配置了上行视频监控业务，并且可变数据时隙slot2空闲，则先通过信令流程将上行视频监控业务重配到可变数据时隙slot2上，然后再变更小区广播，通知移动设备MS可变帧结构发生变化，在可变数据时隙slot1上配置下行广播视频业务；
如果可变数据时隙slot1和可变数据时隙slot2上都配置了上行视频监控业务，则首先通过命令流程终结可变数据时隙slot2上的上行视频监控业务，先通过信令流程将上行视频监控业务重配到可变数据时隙slot2上，再变更小区广播，通知移动设备MS可变帧结构发生变化，之后在可变数据时隙slot1上配置下行广播视频业务；
2、需要建立2路下行广播视频业务，则占用可变数据时隙slot1和可变数据时隙slot2，帧配置变更为Type3：DDDU，可能存在的情况如下：
如果可变数据时隙slot1和可变数据时隙slot2空闲，则直接变更配置可变帧结构，配置下行广播视频业务；
如果可变数据时隙slot1或者可变数据时隙slot2被占用，则通过信令流程删除可变数据时隙slot1或者可变数据时隙slot2上的业务，然后再变更配置可变帧结构，在可变数据时隙slot1和可变数据时隙slot2上配置下行广播视频业务。
系统中各移动设备MS根据小区广播中的帧配置信息判断是否存在下行广播视频业务(Type1帧类型：没有下行广播视频业务；Type2帧类型：下行广播业务在可变数据时隙slot1上；Type3帧类型：下行广播业务在可变数据时隙slot1和可变数据时隙slot2上)，如果判断存在，则提示用户收看广播视频业务。
基站设备BS通过变更小区广播信令中的帧配置信息通知小区中的移动设备MS下行广播视频业务结束。如在Type3帧类型下，可变数据时隙slot1上的业务结束，则将可变数据时隙slot2上的视频业务转到可变数据时隙slot1上，并将可变帧结构配置变更为Type2帧类型。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，位于可变帧结构中部的若干可变数据时隙，分别用于承载1路视频业务信道，通过帧配置信息配置为下行时隙或上行时隙，当为下行时隙时，承载下行视频广播业务，当为上行时隙时，承载上行视频监控业务；
如果需要在被配置为上行时隙的可变数据时隙上建立下行视频广播业务，则通过帧配置信息将上行时隙配置为下行时隙，建立下行视频广播业务；
如果需要在被配置为下行时隙的可变数据时隙上建立上行视频监控业务，则通过帧配置信息将下行时隙配置为上行时隙，建立上行视频监控业务。
2.根据权利要求1所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，如果当前可变数据时隙空闲，则直接进行转换配置；否则，将当前可变数据时隙的业务转到其他可变数据时隙，再进行转换配置；
如果空闲的可变数据时隙少于建立的业务需要的可变数据时隙，则删除其他被占用的可变数据时隙的业务，再进行转换配置。
3.根据权利要求1所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，可变帧结构包括位于帧头的固定数据时隙slot0、位于帧尾的固定数据时隙slot3、位于帧中部的可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2；
固定数据时隙slot0为下行时隙，用于承载下行控制信令和下行语音业务；
固定数据时隙slot3为上行时隙，用于承载上行控制信令、随机接入指示信令和上行语音业务。
4.根据权利要求3所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，可变帧结构还包括1个下行同步时隙、1个GP保护时隙；
下行同步时隙设置于数据时隙slot0后，用于承载下行同步序列，移动设备MS通过下行同步时隙获得下行时间、进行频率同步；
GP保护时隙设置于下行时隙与上行时隙的之间，用于避免下行时隙对于上行时隙的干扰，提供完成转换配置的处理时延。
5.根据权利要求4所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，可变帧结构中的各时隙以OFDM符号为单位进行划分，其中，下行同步时隙的时域长度为1个OFDM符号，GP保护时隙的时域长度为9个OFDM符号，固定数据时隙slot0的时域长度为12个OFDM符号，可变数据时隙slot1、可变数据时隙slot2的时域长度为80个OFDM符号，固定数据时隙slot3的时域长度为18个OFDM符号。
6.根据权利要求5所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，1个OFDM符号的长度为320个采样点，时长为100us；OFDM符号内填入的循环前缀CP的长度为64个采样点。
7.根据权利要求4所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，上行时隙与下行时隙之间加入的预设时长的保护间隔，提供完成转换配置的处理时延，则固定数据时隙Slot0提前保护间隔的时长。
8.根据权利要求5所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，固定数据时隙slot0上的信道结构包括下行公共信令区、下行信息区；
下行公共信令区承载1路公共信令信道，用于下行公共信令的发送；
下行信息区承载1路用户专用语音信令信道，用于下行语音业务数据和用户专用控制信令的发送。
9.根据权利要求8所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，固定数据时隙slot3上的信道结构包括上行公共信令区、上行信息区、随机接入检测冲突区；
公共信令区承载1路公共信令信道，用于上行公共信令的发送；
上行信息区承载1路用户专用语音信令信道，用于上行语音业务数据和用户专有控制信令的发送；
随机接入检测冲突区用于随机接入过程中移动设备MS冲突发送随机接入指示信令。
10.根据权利要求6所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，基于可变帧结构，移动设备MS发起语音呼叫业务的步骤如下：
1)移动设备MS1完成随机接入过程后，获得上行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区发送链路建立请求，链路建立请求中携带呼叫类型、目的移动设备MS或组的ID信息；
2)基站设备BS接收到链路建立请求后，判断固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上是否存在空闲的专用语音信令信道，如果有，则根据不同的呼叫类型进行链路建立；
3)完成链路建立流程后，语音业务在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用信道上进行传输。
11.根据权利要求10所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，如果呼叫类型是组呼，则基站设备BS在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向目的组发送链路建立请求，链路建立请求中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，并在第n+3帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向发起业务的移动设备MS发送链路建立响应信令，链路建立响应信令中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，完成建链流程。
12.根据权利要求10所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，如果呼叫类型是个呼，则基站设备BS在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向目的移动设备MS发送链路建立请求，链路建立请求中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，目的移动设备MS在第n+2帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区向基站设备BS上报建链响应，之后基站设备BS在第n+4帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向发起业务的移动设备MS发送链路建立响应信令，链路建立响应信令中携带在固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上分配的专用业务信道对应的信道号，完成建链流程。
13.根据权利要求6所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，基于可变帧结构，移动设备MS发起上行视频监控业务建链的步骤如下：
1)移动设备MS完成随机接入过程后，获得上行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3上行公共信令区发送链路建立请求，链路建立请求中携带信息为视频呼叫请求；
2)基站设备BS接收到链路建立请求后，判断可变数据时隙slot1或可变数据时隙slot2是否空闲，以及固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3上是否存在空闲的专用语音信令信道；如果有，则在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区向移动设备MS发送链路响应请求，链路响应请求中携带分配的视频业务信道位置和专用语音信令信道的位置信息，完成建链流程；
3)完成链路建立流程后，上行视频监控业务在分配的可变数据时隙slot1或者可变数据时隙slot2上进行传输，相关的控制信令在分配的视频业务伴随固定数据时隙slot0和固定数据时隙slot3传输。
14.根据权利要求6所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，移动设备MS发起随机接入过程，具体如下：
1)移动设备MS读取小区广播后，获得下行同步状态，在第n帧固定数据时隙slot3的随机接入检测冲突区发送随机接入指示，随机接入指示中携带移动设备MS的临时随机标识；
2)基站设备BS检测到移动设备MS发起随机接入后，获得此移动设备MS的上行同步偏移参数，之后在第n+2帧固定数据时隙slot0的下行公共信令区下发下行控制信令，下行控制信令中携带移动设备MS上报的临时随机标识和同步调整命令，指示此移动设备MS进行同步调整并上发下行控制信令；
3)移动设备MS在收到此下行控制信令后，在第n+2帧固定数据时隙slot3的上行公共信令区上发上行信令；
4)基站设备BS在接收到上行信令后，在第n+4帧固定数据时隙slot0下发响应信令，响应信令中携带移动设备MS的ID，对移动设备MS进行确认，完成随机接入过程。
15.根据权利要求6所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，时域占用1个OFDM符号、频域占用1个子载波称为1个资源单元RE，资源单元RE用于承载1个调制符号。
16.根据权利要求15所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，可变数据时隙slot1与可变数据时隙slot2，时域上分成16个子时隙，每个子时隙中，每4个资源单元RE包括一个解调参考信号DMRS，解调参考信号DMRS用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整；
固定数据时隙slot0上的解调参考信号DMRS位于第3个OFDM符号与第9个OFDM符号上，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整；
固定数据时隙slot3上的解调参考信号DMRS位于第3个OFDM符号、第9个OFDM符号与第15个OFDM符号上，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行频偏调整。
17.根据权利要求9所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，其特征在于，固定数据时隙slot0中，下行公共信令区占用48个子载波带宽，位于频域高端位置，时域占用6个OFDM符号，提供16路用户专用语音信令信道，支持16路半双工语音业务；
固定数据时隙slot3中，下行公共信令区占用48个子载波带宽，位于频域高端位置，时域占用6个OFDM符号，提供16路用户专用语音信令信道，支持16路半双工语音业务；随机接入检测冲突区时域上占用整个固定数据时隙slot3长度，频域上占用72个子载波带宽。
18.一种基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，其特征在于，采用TDD双工模式和OFDM多址接入方式，利用权利要求1至16任一项所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输方法，通过信令流程实现帧结构的动态变化，承载语音呼叫业务、上行视频监控业务和下行视频广播业务。
19.根据权利要求18所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，其特征在于，系统的带宽采用3MHz，OFDM多址方式中，采样率为3.2MHz，子载波间隔12.5kHz，FFT点数为256，子载波个数为216。
20.根据权利要求18所述的基于可变帧结构的宽带集群无线传输系统，其特征在于，可变帧结构中的各时隙上，OFDM符号的调制方式采用QPSK调制方式，设a(m)表示需要传输的比特序列，其中，m是比特序列号，则传输比特和调制符号的影射关系如下：
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