CN107196730A - 用于tdd系统的通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于TDD系统的通信方法和装置，能够降低远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。该方法包括：监测基站的上行干扰参数值；当基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道；根据所监测到的所述基站的上行干扰参数值的变化实时调整所述接收通道的上行接收权值，直到所述基站的上行干扰参数值降低到预设容许值以下；并且根据所述接收通道的上行接收权值实时调整所述发射通道的下行发射权值。

Description

用于TDD系统的通信方法和装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于TDD系统的通信方法和装置。

背景技术

在数字移动通信系统中，有两种双工通信方式，即：TDD(Time Division Duplex时分双工)和FDD(Frequency Division Duplex频分双工)。

在TDD方式中，基站和用户设备用同一个频率接收和发送信号，对基站或用户设备而言，接收信号和发送信号在时间上是分开交替进行的，一段时间只接收信号不发送信号，一段时间只发送信号而不接收信号，通过调整接收和发送时间长短可以实现上下行的不对称传输。

但是TDD技术中由于接收和发送使用同一频率，由于传输时延的影响，远端基站产生的下行信号容易对近端基站接收的上行信号造成干扰。

发明内容

本申请的实施例提供一种用于TDD系统的通信方法和装置，用于降低远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

本申请的实施例的用于TDD系统的通信方法包括：监测基站的上行干扰参数值；当基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道；根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化实时调整接收通道的上行接收权值，直到基站的上行干扰参数值降低到预设容许值以下；并且根据接收通道的上行接收权值实时调整发射通道的下行发射权值。

在一些实施例中，上述通信方法中的根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值的步骤包括：按照接收通道的上行接收权值与发射通道的下行发射权值相正交的原则调整发射通道的下行发射权值。

在一些实施例中，上述通信方法还包括根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化调整随机接入信道的发射功率。

在一些实施例中，调整随机接入信道的发射功率的步骤包括：设定随机接入信道的初始发射功率、功率攀升步长和调整发射次数N，N为大于等于1的整数；重复进行N次按照功率攀升步长调整随机接入信道的发射功率并发射的调整发射；将在N次调整发射过程中所监测到的基站的上行干扰参数值最小时的发射功率确定为随机接入信道的发射功率。

在一些实施例中，上述通信方法还包括：当基站的上行干扰参数值小于第二预设阈值时，将基站的天线恢复成按照全通道接收和发送信息。

本申请的实施例的用于TDD系统的通信装置包括：监测模块，用于监测基站的上行干扰参数值；通道分割模块，用于当基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道；接收权值调整模块，用于根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化调整接收通道的上行接收权值，直到基站的上行干扰参数值降低到预设容许值以下；发射权值调整模块，用于根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值。

在一些实施例中，发射权值调整模块按照接收通道的上行接收权值与发射通道的下行发射权值相正交的原则调整发射通道的下行发射权值。

在一些实施例中，上述通信装置还包括随机接入信道调整模块，用于根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化，调整随机接入信道的发射功率。随机接入信道调整模块设定随机接入信道的初始发射功率、功率攀升步长和调整发射次数N，N为大于等于1的整数；重复进行N次按照功率攀升步长调整随机接入信道的发射功率并发射的调整发射；并且将在N次调整发射过程中所监测到的基站的上行干扰参数值最小时的发射功率确定为随机接入信道的发射功率。

在一些实施例中，上述通信装置还包括通道恢复模块，用于当基站的上行干扰参数值小于第二预设阈值时，将基站的天线恢复成按照全通道接收和发送信息。

根据本申请的实施例，可以达到以下有益效果：通过将基站天线用于信号接收和信号发射的通道，按照极化方向分成接收通道和发射通道，实现基站与用户设备之间的上行信道和下行信道空间隔离，从而降低了远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。另外，根据实时监测的基站的上行干扰参数值的变化调整接收通道的上行接收权值，并根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值，进一步降低了远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中基于TD-LTE发送的帧结构示意图；

图2为现有技术中远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰示意图；

图3为根据本申请的实施例的用于TDD系统的通信方法的流程图；

图4为根据本申请的实施例的天线阵元结构示意图；

图5为根据本申请的实施例的用于TDD系统的通信方法的应用场景示意图；

图6为根据本申请的实施例的用于TDD系统的通信装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第三代(3G)、第四代(4G)及以后的移动通信标准包括TDD和FDD两种方式。以LTE(Long Term Evolution，长期演进)为例，基于OFDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，正交频分多址)技术，TD-LTE用时间来分离接收和发送信道，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，时间资源在两个方向上进行了分配。与FDD相比，TD-LTE优势在于可以利用不对称频谱，可根据用户需求，灵活配置上下行时隙配比，有效利用频谱资源。

一个典型的TD-LTE时隙配置方案如图1所示，TD-LTE的无线帧每个时长为10ms，包含两个5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成。如图1所示：特殊子帧包含3个特殊时隙，分别是：DwPTS(下行导频时隙)，GP(主保护间隔时隙)，UpPTS(上行导频时隙)，总长度为1ms，其中DwPTS和UpPTS这两个时隙长度可以配置，其中DwPTS的长度可以为3-12个OFDM符号，UpPTS的长度可以为1-2个OFDM符号，相应的GP的长度可以为1-10个OFDM符号。

对于TDD系统，要求不同的基站之间保持严格的时间同步。不同基站之间的时间同步包括帧头同步和上下行转换同步。由于TDD系统的上行和下行传输共享同样的频率，TDD系统中存在远端基站的下行信号干扰近端目标基站的上行信号的情形。如图2所示，随着传播距离的增加，远端基站(施扰基站)发射的信号经过传播延迟到达近端同频的目标基站(受扰基站)后，可能会进入近端目标基站的其他传输时隙，从而影响近端目标基站的正常工作。由于基站的发射功率远大于用户终端的发射功率，因此远距离同频干扰主要表现为远端基站的下行信号干扰近端目标基站对上行信号的接收。

实施例1

为解决上述技术问题，本申请实施例1提供了一种用于TDD系统的通信方法，用于降低远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。该方法的具体流程示意图如图3所示，包括下述步骤：

步骤S31：监测基站的上行干扰参数值。

该处的上行干扰参数值具体可以是物理资源块PRB干扰强度。

步骤S32：当基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道。

一般而言，基站的多通道天线要么同时用于接收信号，要么同时用于发射信号。因此，该步骤中，若获取到的基站的上行干扰参数值大于第一预设阀值时，即可将所述基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道，且接收通道和发射通道的极化方向相正交。例如，将原基站的天线同时用于信号接收和发射的8个通道，分为空间相互正交的4通道用于发射和4通道用于接收，实现基站与用户设备之间的上行信道和下行信道空间隔离。

通过该步骤的实施，远端基站下行发射的极化方向与近端基站上行接收的极化方向不一致，接收到的干扰信号就会变小，也就是发生极化损失。例如，当用+45°极化天线接收垂直极化或水平极化波时，或者，当用垂直极化天线接收+45°极化波或-45°极化波时，都会产生极化损失。当近端基站接收天线的极化方向与远端基站来波的极化方向完全正交时，或者用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离，因此，能够降低远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

步骤S33：根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化调整接收通道的上行接收权值，直到基站的上行干扰参数值降低至预设容许值以下。

该处的上行干扰参数值也可以具体是物理资源块PRB干扰强度。调整所述接收通道的上行接收权值，其目的可以是不断降低物理资源块PRB干扰强度，直至物理资源块PRB干扰强度小于预设容许值时，可以停止调整接收通道的上行接收权值。

步骤S34：根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值。

根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值时，可以将发射通道的下行发射权值调整为与接收通道的上行接收权值相正交。

采用实施例1提供的该方法，通过将基站天线用于信号接收和信号发射的通道，按照极化方向分成接收通道和发射通道，实现基站与用户设备之间的上行信道和下行信道空间隔离，从而降低了远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。另外，根据基站多次采集的上行干扰参数值的变化调整接收通道的上行接收权值，并根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值，进一步降低了远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

此外，本申请的实施例的用于TDD系统的通信方法还可以包括以下步骤：根据基站的上行干扰参数值的变化，调整随机接入信道的发射功率。具体调整随机接入信道的发射功率时，可以将随机接入信道的发射功率按照如下方式确定后进行发射：设定随机接入信道的初始发射功率、功率攀升步长和调整发射次数N，N为大于等于1的整数；重复进行N次按照功率攀升步长调整随机接入信道的发射功率并发射的调整发射；并且将在N次调整发射过程中所监测到的基站的上行干扰参数值最小时的发射功率确定为随机接入信道的发射功率。

一个具体的应用实例如下：当采集的上行干扰参数值大于预定阈值时，首先确定本随机接入信道前导的初始发射功率；然后将初始发射功率调高1δ进行发射，δ为上述提到的功率攀升步长；然后再将初始发射功率调高2δ进行发射……直至将初始发射功率调高Nδ进行发射，N为上述提到的按照功率攀升步长调整的调整发射次数。并在上述调整发射功率过程中不断获取上行干扰参数值，最终可以将上行干扰参数值最小时的发射功率，确定为随机接入信道前导的最优发射功率。

本申请的实施例的用于TDD系统的通信方法还可以包括以下步骤：当基站的上行干扰参数值小于第二预设阈值，则将基站的天线恢复成按照全通道接收和发送信息。

实施例2

基于相同的发明构思，本申请实施例2提出一种用于TDD系统的通信方法，用于降低远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

本申请实施例2的主体思想如下：利用天线两个极化方向空间正交特性，将原8发送8接收的基站天线转变成一个极化方向的4个通道用于发送，另一个极化方向的4个通道用于接收，突破传统实现将原上下行传播路径时间隔离方式转变为上下行传播路径在两个极化方向的空间/时间隔离方式，避免了由于时延导致下行传播路径对上行传播路径的干扰，降低TDD系统同频干扰问题。

实施例2提供的方法，考虑到目前基于TDD系统的基站的射频单元天线阵采用双极化八天线阵元，即，八个天线阵元分别位于两个极化方向，一个典型的交叉极化八天线阵元如图4所示，其中两个天线之间的间距为半波长。实施例2的主要实施过程如下：

首先，在基站侧，基于上行PRB干扰强度的值数值设定两个阀值S1、S2，其中S1为上行干扰抵消算法启动门限，S2为上行干扰抵消算法关闭门限，正常情况下S2＜S1。

基站上行同频干扰监测，基站周期监测上行PRB干扰强度，若干扰强度大于或等于阀值S1，且符合左高右低、只干扰上行前面几个PRB的特征，则认为基站受到上行同频干扰，基站启动上行干扰抵消算法。

基站上行干扰抵消算法初始化：受扰基站(相当于实施例1中提到的近端基站)将原多通道天线的两个极化方向，分别设置为发射和接收。通过分别设置发射权值和接收权值，将原来1个同时用于收/发的八通道RRU(Remote Radio Unit远端射频模块)转变成一个极化方向的[1、2、3、4]通道用于发送、另一个极化方向的[5、6、7、8]通道用于接收，具体见图5。一个典型的发射/接收权值设置方式如表1所示。

表1发射/接收权值设置表

配置方案	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8
									发射权值	1	1	1	1	0	0	0	0
接收权值	0	0	0	0	1	1	1	1

根据无线信道互易性，施扰基站(相当于实施例1中提到的远端基站)的上行信号也会受到受扰基站下行信号的干扰，施扰基站也同步将原多通道天线的两个极化方向，分别设置为发射和接收。通过分别设置发射权值和接收权值，利用天线两个极化方向的空间隔离度，降低施扰基站下行信号对受扰基站上行信号、受扰基站下行信号对施扰基站上行信号的相互影响。通过上下行传播路径的空间隔离，降低基站上行PRB干扰。

基站天线上行权值调整：在基站将原多通道天线的两个极化方向，分别设置为发射和接收后，同步跟踪基站上行PRB干扰变化，根据干扰变化情况，实时调整基站天线上行接收权值。进一步降低基站同频上行干扰。

基站天线下行权值调整：根据基站天线上行接收权值调整情况，按照上行接收权值与下行发射权值相正交原则，计算并实时调整基站天线下行权值。在TDD系统方式下，由于基站的收发频率相同，因此对于智能天线，其收发(上下行)权值可以一样，波束方向图也可以一样。

采取上述方案后，由于基站接收和发射权值已调整为不同，终端与基站的上下行无法保持互易性，可以关闭基站侧beamforming(波束成形)功能。同时，根据上行PRB干扰情况，可进一步调整随机接入信道提升初始功率、攀升步长和次数，提升终端上行抗干扰能力，随机接入信道的具体调整过程详见实施例1。

在保持基站下行发射权值不变的前提上，基站周期性的短时间恢复天线在两个极化方向同时接收的权值，观测基站上行PRB干扰情况。若上行PRB干扰降低至低于阀值S2，则恢复基站原两个极化方向，多个通道同时收发的设置，恢复波束成形功能，恢复随机接入信道相关修改的参数值。反之，继续保持利用天线两个极化方向分别发射和接收的设置。

通过本申请实施例提供的上述方法可以达到以下技术效果：

首先，突破传统TDD系统发射与接收设置为一套权值的方式，基于天线双极化特点，，通过将原天线用于信号接收和发射的通道，分为空间相互正交的发射通道和接收通道，实现基站与用户终端之间的上行信道和下行信道空间隔离，从而降低远距离基站同频干扰问题。

其次，通过将基站上行接收权值与下行发射权值实时调整，提升施扰基站下行与受扰基站上行的隔离度。

最后，提出通过基站上行接收周期性恢复双极化多通道接收设置，监控基站上行PRB干扰强度，进而实现天线权值自适应恢复至干扰前设置。

实施例3

基于相同的发明构思，本申请实施例3提供一种用于TDD系统的通信装置，可以应用在基站侧，用于降低远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

如图6所示，该装置可以包括：监测模块61，用于监测基站的上行干扰参数值；通道分割模块62，用于当基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道；接收权值调整模块63，用于根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化调整接收通道的上行接收权值，直到基站的上行干扰参数值降低到预设容许值以下；发射权值调整模块64，用于根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值。

本申请实施例采用的上述用于TDD系统的通信装置通过将基站天线用于信号接收和信号发射的通道，按照极化方向分成接收通道和发射通道，实现基站与用户设备之间的上行信道和下行信道空间隔离，从而降低了远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。另外，根据基站多次采集的上行干扰参数值的变化调整接收通道的上行接收权值，并根据接收通道的上行接收权值调整发射通道的下行发射权值，进一步降低了远端基站产生的下行信号对近端基站接收的上行信号造成的干扰。

此外，发射权值调整模块64可以按照接收通道的上行接收权值与发射通道的下行发射权值相正交的原则调整发射通道的下行发射权值。

在一些实施例中，图6中所示的通信装置还可以包括随机接入信道调整模块，用于根据所监测到的基站的上行干扰参数值的变化，调整随机接入信道的发射功率。随机接入信道调整模块可以通过以下方式确定随机接入信道的发射功率：设定随机接入信道的初始发射功率、功率攀升步长和调整发射次数N，N为大于等于1的整数；重复进行N次按照功率攀升步长调整随机接入信道的发射功率并发射的调整发射；并且将在N次调整发射过程中所监测到的基站的上行干扰参数值最小时的发射功率确定为随机接入信道的发射功率。

在一些实施例中，图6中所示的通信装置还可以包括通道恢复模块，用于当基站的上行干扰参数值小于第二预设阈值时，将基站的天线恢复成按照全通道接收和发送信息。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (10)

1.一种用于TDD系统的通信方法，其特征在于，包括：

监测基站的上行干扰参数值；

当所述基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将所述基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道；

根据所监测到的所述基站的上行干扰参数值的变化实时调整所述接收通道的上行接收权值，直到所述基站的上行干扰参数值降低到预设容许值以下；并且

根据所述接收通道的上行接收权值实时调整所述发射通道的下行发射权值。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，根据所述接收通道的上行接收权值调整所述发射通道的下行发射权值的步骤包括：

按照所述接收通道的上行接收权值与所述发射通道的下行发射权值相正交的原则调整所述发射通道的下行发射权值。

3.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，还包括：

根据所监测到的所述基站的上行干扰参数值的变化，调整随机接入信道的发射功率。

4.根据权利要求3所述的通信方法，其特征在于，调整所述随机接入信道的发射功率的步骤包括：

设定随机接入信道的初始发射功率、功率攀升步长和调整发射次数N，N为大于等于1的整数；

重复进行N次按照所述功率攀升步长调整所述随机接入信道的发射功率并发射的调整发射；

将在所述N次调整发射过程中所监测到的所述基站的上行干扰参数值最小时的发射功率确定为所述随机接入信道的发射功率。

5.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，还包括：

当所述基站的上行干扰参数值小于第二预设阈值时，将所述基站的天线恢复成按照全通道接收和发送信息。

6.一种用于TDD系统的通信装置，其特征在于，包括：

监测模块，用于监测基站的上行干扰参数值；

通道分割模块，用于当所述基站的上行干扰参数值大于第一预设阈值时，将所述基站的天线按照极化方向分成接收通道和发射通道；

接收权值调整模块，用于根据所监测到的所述基站的上行干扰参数值的变化调整所述接收通道的上行接收权值，直到所述基站的上行干扰参数值降低到预设容许值以下；

发射权值调整模块，用于根据所述接收通道的上行接收权值调整所述发射通道的下行发射权值。

7.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，所述发射权值调整模块按照所述接收通道的上行接收权值与所述发射通道的下行发射权值相正交的原则调整所述发射通道的下行发射权值。

8.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，还包括：

随机接入信道调整模块，用于根据所监测到的所述基站的上行干扰参数值的变化，调整随机接入信道的发射功率。

9.根据权利要求8所述的通信装置，其特征在于，所述随机接入信道调整模块还用于：

设定随机接入信道的初始发射功率、功率攀升步长和调整发射次数N，N为大于等于1的整数；

重复进行N次按照所述功率攀升步长调整所述随机接入信道的发射功率并发射的调整发射；并且

将在所述N次调整发射过程中所监测到的所述基站的上行干扰参数值最小时的发射功率确定为所述随机接入信道的发射功率。

10.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，还包括：

通道恢复模块，用于当所述基站的上行干扰参数值小于第二预设阈值时，将所述基站的天线恢复成按照全通道接收和发送信息。