CN1538640A - 提供混合双工技术的无线通信系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

所公开的是一种无线通信系统，该系统在与移动站通信的基站中根据移动站的双工模式确定因子在时分双工(TDD)模式和频分双工(FDD)模式下提供业务。在呼叫建立期间，移动站向基站发送双工模式确定因子，设置TDD模式或FDD模式作为由基站设置的反向模式，建立用于所设置的反向模式的信道和前向信道以执行通信。在呼叫建立期间，基站从移动站接收双工模式确定因子，使用所接收的双工模式确定因子将反向模式设置为TDD模式或FDD模式，为所设置的模式建立反向信道和为前向传输建立TDD模式以与移动站通信。

Description

提供混合双工技术的无线通信系统及其方法
优先权
本申请要求于2003年1月29日在韩国知识产权局提交专利申请第2003-6005号的优先权，该申请的内容这里被引入作为参考。
技术领域
本发明一般涉及一种提供通信技术的系统和方法，特别是涉及一种提供不同通信技术的系统和方法。
背景技术
通常地，下一代无线通信系统被期望能够多媒体业务，该业务在第三代(3G)移动通信系统中已被提供。此外，下一代无线通信系统被期望能够支持比现有无线通信系统的数据速率更高的数据速率。因此，下一代无线通信系统应该能够支持有效提供多媒体业务的可变非对称业务，并且能够可靠地支持高数据速率。“非对称业务”指的是在这样的业务中前向链路(或下行链路)和反向链路(或下行链路)具有不同的数据速率。因为多媒体业务一般由移动站接收，所以多媒体业务在前向链路上需要更高的数据速率。此外，非对称速率必须是可变化的。在这里，“前向链路”表示从基站到移动站的链路，而“反向链路”表示从移动站到基站的链路。
典型地，应用在无线通信系统中使用的双工技术分为时分双工(TDD)和频分双工(FDD)。对这些双工技术的简短描述将在下文中给出。
时分双工是指按时间划分发送/接收的通信技术。在这种通信技术中，对于移动站来说，通过前向和反向链路发送和接收数据的时间可以被唯一地确定。这样，移动站在它们唯一的时间内执行通信。此时，基站可以在通信期间向移动站分配一部分可用时隙或所有可用时隙。因此，时分双工适合于通过区分分配给前向链路的时隙和分配给反向链路的时隙而提供非对称业务，上述链路都建立在基站和特定的移动站之间。然而，在时分双工中，蜂窝覆盖有效区域的增加导致往返延迟，因此，在发送/接收期间增加了保护时间但是不合需要地减少了传输效率。所以时分双工不适合于具有广泛蜂窝覆盖区域的蜂窝区，例如宏蜂窝区。此外，在时分双工中，因为在蜂窝环境下蜂窝具有不同的非对称速率，所以在移动站之间的同频道干扰(co-channelinterference)被不合需要地增加了。
频分双工是指按频率划分发送/接收的通信技术。在这种通信技术中，分别设置用于在基站和移动站之间前向链路和反向链路上的、可以发送和接收数据的频率。另外，在基站和移动站之间的通信自始至终使用设置的频率执行。因此，频分双工没有往返延迟(round-trip delay)问题，并适合于宏蜂窝区。依靠宏蜂窝区的宽覆盖区域，频分双工可以适合于向快速地从一个地方移动到另一个地方的移动站提供业务。然而，因为可以对称地和固定地分配频带，所以频分双工在提供可变非对称业务时具有局限性。
因为下一代无线通信业务被要求支持用于以高速移动的移动站的高数据速率，所以需要能够最好地利用时分双工和频分双工的优点的系统。
然而，仅仅在TDD适合于微蜂窝的情况下，在移动站密集度非常低的地方建立一个TDD蜂窝网络，按照经济效率来说是不利的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种平滑地提供非对称业务的无线通信系统和方法。
本发明的另一目的是提供一种可以非对称地提供高速多媒体业务的无线通信系统和方法。
本发明更进一步的目的是提供一种可以在不考虑基站的形状和尺寸的情况下，提供高速多媒体业务的无线通信系统和方法。
本发明的另一目的是提供一种能够非对称地提供高速多媒体业务，并减少基站的建设成本的无线通信系统和方法。
本发明另一个目的是提供一种能够同时支持微蜂窝区和宏蜂窝区的无线通信系统和方法。
按照本发明的一个方面，提供一种无线通信系统，在基站与移动站通信时，按照移动站的双工模式确定因子，该系统可以在时分双工模式和频分双工模式下提供业务。在呼叫建立期间，移动站向基站发送双工模式确定因子，由基站建立TDD模式或FDD模式作为的反向模式设置，并为设置的反向模式建立信道以及建立前向信道以执行通信。在呼叫建立期间，基站从移动站接收双工模式确定因子，并使用接收的双工模式确定因子将反向模式设置为TDD模式或者FDD模式，同时建立一个用于该设置模式和TDD模式的反向信道，用于前向传输与移动站进行通信。
按照本发明的另一方面，在无线通信系统的基站中提供一种呼叫控制方法，该基站能够在时分双工模式和频分双工模式下与移动站通信。该方法包括步骤：在向移动站呼叫分配期间，分析从移动站接收的双工模式确定因子以确定是否移动站位于近区(close area)；如果移动站位于近区，则给前向链路和反向链路分配TDD信道，如果移动站位于远区(remote area)，则给前向链路分配TDD信道和给反向链路分配FDD信道以执行通信。
按照本发明的另一方面，在提供时分双工模式和频分双工模式的移动通信系统的移动站中提供呼叫控制方法。该方法包括步骤：当需要分配呼叫时，产生双工模式确定因子，并将所产生的双工模式确定因子发送到基站；当从基站接收到用于反向链路的模式时，基于所接收的模式设置发送和接收模式；然后向基站发送信道分配请求以在信道分配期间分配的信道上执行通信。
按照本发明的另一方面，提供一种基站装置，用于按照在基站和移动站之间的距离，分别在时分双工模式和频分双工模式下提供业务。该基站装置包括：编码处理器，用于执行TDD编码和TDD解码，并执行FDD解码；双工器，用于从分配给TDD模式的频带中的信号分离出分配给FDD模式的频带中的接收信号；无线处理器，用于将信号下变频到分配给FDD模式的频带，和将信号上变频或下变频到分配给TDD模式的频带；TDD发送/接收分离器，用于分离在编码处理器和无线处理器之间的TDD双工信号的发送和接收；控制器，用于控制TDD发送/接收分离器、编码处理器和无线处理器，并在向移动站呼叫分配期间，按照从移动站接收的双工模式确定因子确定反向传输模式，和建立用于所确定反向模式的信道和前向信道。
按照本发明的另一方面，提供了一种用于移动通信系统的移动站装置，该移动通信系统按照基站和移动站之间的距离，分别在时分双工模式和频分双工模式下提供业务。该移动站装置包括：编码处理器，用于执行TDD编码和TDD解码，以及执行FDD解码；双工器，用于在从分配给TDD模式的频带的信号中分离出分配给FDD模式下的频带的接收信号；无线处理器，用于将信号下变频到分配给FDD模式的频带，将信号上变频或下变频到分配给TDD模式的频带；TDD发送/接收分离器，用于分离在编码处理器和无线处理器之间的TDD信号的发送和接收；控制器，用于控制TDD发送/接收分离器、编码处理器和无线处理器，并在呼叫分配期间，产生使用双工模式确定因子获得的信息，将所产生的信息传送到基站，并且控制使用为基站所设置的模式而分配的信道的通信。
附图说明
当结合附图时描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将从随后的详细描述中变得更清晰。
图1是说明在根据本发明的无线通信系统中使用可用频率资源的方法的图；
图2是说明在根据本发明的基站中分别分配的FDD频率资源和TDD频率资源的区域的图；
图3是描述根据本发明在采用TDD和FDD的无线通信系统中用于基站装置的业务发送/接收块的方框图；
图4是描述根据本发明对于使用TDD和FDD的移动无线通信系统，在基站装置中向移动站分配呼叫的过程的流程图；
图5是描述根据本发明对于使用TDD和FDD的移动无线通信系统，在基站装置中向移动站分配时隙的方法的图；
图6是描述根据本发明的在使用TDD和FDD的移动无线通信系统中的移动站的业务传输/接收块的方框图；
图7是描述根据本发明的在使用TDD和FDD的移动无线通信系统中由移动站在呼叫期间执行的操作的流程图；
图8是描述根据本发明的在使用TDD和FDD的移动无线通信系统中的内部模式切换操作的流程图。
具体实施方式
现在，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。在图中，相同或相似的元件由相同的附图标记来表示，即使它们在不同的附图中描述。在下面的说明中，为了说明的简便，对这里引入的公知功能和结构的详细描述已经被省略。
首先，将概述本发明。本发明提供了一种采用具有不同优点的时分双工和频分双工的无线通信系统。然而，应当指出时分双工和频分双工不是被简单地应用到一起。本发明按照基站的覆盖区域将它们分为宏蜂窝区(macrocell)和微蜂窝区(mircocell)，同时按照从基站到移动站的距离把业务区域分为附区和远区。因为分类由相似的方法得出，所以在随后的描述中，宏蜂窝区和基站的远区通常都称为“远区”。相反，微蜂窝和基站的附近区域将共同称为“近区”。因此，本发明按照在近区和远区中的不同方法执行通信。另外，本发明提供一种用于不仅当移动站从近区移动到远区时，而且当移动站从远区移动到近区时平滑地执行通信的方法。而且，本发明提供系统之间的协调，这可能发生在当时分双工和频分双工被同时使用时。
参考图1，将根据本发明的、在无线通信系统中使用可用频率资源的方法做出详细的说明。附图标记100代表基站中的可用频率资源。本发明把移动站中的可用频率资源划分为两个区域。在把可用的频率资源划分为两个区域之后，本发明使用一个频率资源作为TDD频率区110，而使用另一频率资源区作为FDD频率资源120。这里，TDD频率资源区110比FDD频率资源120分配了更多的频率资源。FDD频率资源区120的频率资源是分配给特定移动站的频率资源，并且仅仅分配给反向链路。因此，FDD频率资源区120被分配比TDD频率资源区110更少的频率资源。现在，将给出关于在基站中的可用频率资源如何分配到前向链路和反向链路的描述。
如上所述，FDD频率资源区120的频率仅专用于反向链路。因此，对于反向数据传输，基站将FDD频率资源区120的频率分配到特定的移动站，稍后其将在期望通过反向链路发送数据的移动站中进行描述。
另外，关于TDD频率资源区110的频率，所有的频率资源在时间共享的基础上使用。因此，在使用的频率上前向链路和反向链路是一致，但是在使用的频率的时间段上不相同。也就是说，如图1中右侧所描述的，TDD频率资源区110被划分成发送前向链路业务的周期和发送反向链路业务的周期。重复前向链路业务传输和反向链路业务传输的时间段成为一个周期T。另外，在前向链路业务传输和反向链路业务传输之间必须具有保护时间。提供这样的时间边界以阻止由于时间延迟引起的前向传输和反向传输之间的重叠。
现将根据图1的右侧描述频率和时间的使用。FDD频率资源区120的频率仅仅被分配给特定的移动站，并成为不考虑时间一直仅用于反向传输的频率。至于TDD频率资源区110，所有的频率资源被分配给特定的移动站用于业务传输。因此，TDD频率资源区110被划分成形成前向链路的周期111和形成反向链路的周期112，在周期111和周期112之间要求保护时间。
图2是用于分别说明根据本发明的、在基站中FDD频率资源和TDD频率资源被分配的区域。
在图2中，六角形蜂窝210、220和230表示当基站是蜂窝移动通信系统的一部分时其理想的形状。基站位于六角形蜂窝210、220和230的中心。尽管当基站是蜂窝移动通信系统的一部分时六角形蜂窝是理想形状，蜂窝也可以是具有除六角形以外的其他形状。然而，为了解释的方便，可以设想这里的蜂窝具有所表示的六角形状。六角形蜂窝210、220和230中包含的圆形211、221和231表示基站的位置，它们彼此间分开预定距离。在这样的理想情况中，各个基站可以将圆211、221、231内部定义为“近区”，圆211、221、231的外部定义为“远区”
这样，基站具有被划分为近区和远区的唯一区域。如果基站是扇形基站，则每个扇形具有一个近区和一个远区。如果基站具有两个或更多的FA(频率分配)，在近区和远区的FA可以彼此不同。当基站被实际定位时，按照从移动站发送的导频信号的电平或者在传输期间传输功率的电平，基站的近区可以与基站的远区相区分。也就是，一个双工模式确定因子可以包括基站和移动站之间的距离、移动站的速度、基站和移动站的接收信号的功率电平等。将以例子说明一个这样的因子。如果从移动站发送的导频信号的电平低于预定阀值，则可以确定移动站位于远区，而如果从移动站发送的导频信号的电平高于或等于预定阀值，则可以确定移动站位于近区。相反地，在基站和移动站通信期间，如果业务必须以高于预定阀值的功率发送，则可以确定移动站位于远区，而如果业务必须以低于或等于预定阀值的功率发送，则可以确定移动站位于近区。
在另外一种方法中，基站可以预先拥有用于基站区域地图的形状信息，以及也可以预先拥有关于基站近区和远区的信息。在这种情况下，如果从移动站接收到定位信号，则基站可以将从移动站发送的定位信息与地图信息相匹配，并因此区分在近区的移动站和在远区的移动站。应该注意上述方法可以单独应用，也可以一起使用两种或更多方法。另外，这里使用的术语“双工模式因子”指的是基于所有用于确定双工模式的因子的信息。因此，移动站以预定信息格式创建双工模式确定因子，然后将所创建的双工模式确定因子发送到基站。
将详细描述根据本发明的、如图1所示用于将频率资源区域划分为TDD频率资源区110和FDD频率资源区120，以及如图2所示当基站被划分为在远区的基站和在近区的基站时形成前向链路和反向链路的方法。
当与位于近区的移动站通信时，基站和所有在基于TDD的前向链路和反向链路进行通信。另外，当移动站位于远区时，前向链路基于TDD通信，而反向链路基于FDD通信。也就是，无论移动站是位于近区还是位于远区，在基站和移动站之间建立的前向链路总是使用TDD频率资源区110的频率发送业务。
当移动站位于近区时，反向链路使用TDD频率资源区110的频率发送业务。另外，当移动站位于远区时，反向链路使用FDD频率资源区120的频率发送业务。在这种方式下，更多的频率资源被分配到前向链路，因而允许非对称业务。另外，通过以预定的周期划分TDD频率使得前向链路具有可变的宽度。因此，可以提供一种其中前向链路和反向链路的带宽可以变化的可变非对称业务(variable asymmetric service)，而不是提供一种其中前向链路和反向链路的带宽是固定的固定非对称业务(fixed asymmetric service)。
另外，将可变频率资源区100划分为FDD频率资源区120和TDD频率资源区110的方式可以通过仿真和实验最佳化。此外，TDD频率资源区110和FDD频率资源区120可以被唯一地分配到基站，或同等地分配到所有基站。
图3是一个方框图，用于描述根据本发明的、在采用TDD和FDD模式的无线通信系统中的、用于基站装置的业务发送/接收模块。
包含在基站装置中的每一处理器310、...、320被粗略地划分成控制器311、TDD发送/接收分离器313、编码处理器312和调制解调器和无线处理器305。编码处理器由FDD解码器312a、TDD编码器312b和TDD解码器312c组成。调制解调器和无线处理器由FDD接收器314、TDD发送器315和TDD接收器316组成。
包含在编码处理器312中的FDD解码器312a将在反向链路上接收的编码码元解码为预定的数据。另外，FDD解码器312a连接到包含在调制解调器和无线处理器305中的FDD接收器314。FDD接收机314对从双工器302接收的反向链路无线信号进行下变频处理，并将经下变频的信号提供给FDD解码器312a。
包含在编码处理器312中的TDD编码器312b和TDD解码器312c被连接到TDD发送/接收分离器313。同样的，包含在调制解调器和无线处理器305中的TDD发送器315和TDD接收器316被连接到TDD发送/接收分离器313。TDD编码器312b对传输业务进行编码，并向TDD发送/接收分离器313提供经编码的传输业务。然后，TDD发送/接收分离器313向TDD发送器315提供所接收的编码业务，然后TDD发送器315对编码业务进行上变频处理，并将经上变频的编码业务提供给开关301。另外，TDD接收器316对从开关301接收的信号进行下变频处理，并将经下变频的信号提供给TDD发送/接收分离器313。TDD发送/接收分离器313将从TDD接收器316接收的信号提供给TDD解码器312c。通过TDD发送/接收分离器313分离传输业务和接收业务的控制操作由控制器311执行。结合图1进行描述，控制器311按照前向链路和反向链路的传输，控制用于TDD发送/接收分离器313中发送/接收业务的路径。另外，控制器311控制在编码处理器312中的各个模块，同时还控制调制解调器和无线处理器305的调制/解调和无线处理。另外，控制器311控制开关301与TDD发送器315或者TDD接收器316相连。如图1所示，由控制器311控制的开关操作在前向链路和反向链路的传输时间内执行。在控制器311的控制下，开关301将双工器302连接到TDD发送器315或TDD接收器316。
双工器302与天线Ant，FDD接收器314和开关302相连接。双工器302从天线Ant接收的频带信号中分离出如图1所示的、对应于FDD频率资源区120的频带的信号，并将所分离的频带信号提供给FDD接收器314。另外，双工器302从天线Ant接收的频带信号中分离出如图1所示的、对应于TDD频率资源区110的频带的信号，并将所分离的频带信号提供给开关301。双工器302还经由天线Ant将从开关301接收的信号发送到移动站。双工器302从开关301接收，以及输出到天线Ant的无线频带业务成为在前向链路时间从图1所示的TDD频率资源区110的频率上发送的业务。
图4是一个流程图，用于描述根据本发明的、在用于采用TDD和FDD的移动通信系统的基站装置中向移动站分配呼叫的过程。
在步骤400，基站的控制器311最好周期性地控制导频信号的传输，并控制需要广播的信息的传输。因此，在步骤400，基站周期性地发送导频信号，并向包括在基站小区中的移动站发送广播信息。基站也可以连续地发送导频信号。对于这种传输控制，控制器311在步骤402确定是否请求对特定移动站的呼叫分配。该呼叫分配包括两种情况，一种情况是在来自基站上层网络的移动站终止呼叫。另一种情况是由移动站请求呼出。如果在步骤402确定请求对特定移动站的呼叫分配，则控制器311继续进入步骤404。否则如果未请求呼叫分配，则控制器311返回到步骤400。
如果请求对特定移动站的呼叫分配，则在步骤404中，控制器311检测当前基站剩下的物理资源和信道资源，以确定是否信道分配是可用的。如果在步骤404确定信道分配是可用的，则控制器311继续进入步骤408。然而，如果信道分配是不可用的，则控制器311继续进入步骤406，在该步骤中，它产生信道分配失败信息，并发送所生成的信道分配失败信息。此时，当移动站请求呼叫分配时，信道分配失败信息通过特定的控制信道被发送到该移动站，而当呼叫分配是由基站的上层网络请求时，控制器311将信道分配失败信息发送到请求呼叫分配的特定节点。
在随后的描述中，图4将描述移动站请求呼叫分配的假设情况。因此，在呼叫分配由移动站请求的情况下，移动站在向基站发送呼叫分配请求之前，接收在步骤400发送的导频信道信号，并通过广播信道接收其它的广播信号。也就是说，移动站已经完成与基站的初始定时同步和初始频率偏移同步。在这种状态下，如果产生传输业务，移动站通过随机接入信道发送呼叫分配请求信息。此时，移动站可以将呼叫分配请求消息和从基站接收的导频信号的功率电平一起发送，或者可以发送移动站的地理位置信息。其详细描述随后将参照移动站的控制过程给出。
如果在步骤404可以确定信道分配是可用的，则基站的控制器311在步骤408中检测从移动站接收的双工模式确定因子。如上所述，双工模式确定因子包括基站和移动站之间的距离、移动站的速度、基站和移动站的接收信号的功率电平等。另外，双工模式确定因子可以包括在特定接入信道上从移动站接收的呼叫分配请求信号的时间偏差。另外，在此刻，如果从移动站接收到移动站的地理位置信息和导频信号的功率信息中的一个或两者，则控制器311检查所接收的信息。因为这种通过特定接入信道接收的控制信息是通过反向链路接收的信息，所以它可以通过使用FDD频率资源或其它预定的频率资源来接收。因此，通过特定接入信道接收的信息是在FDD接收器314经由双工器302接收的、然后被应用到控制器311的信息，或者是在编码处理器312的FDD解码器312a被解码、然后将被应用到控制器311的信息。为了简化附图，在图3中没有描述这种信令路径。
在完成对已接收信息的测量和分析之后，控制器311继续进入步骤410，在该步骤中，按照检测到的双工模式确定因子确定一种用于反向传输的模式。基于上述信息，控制器311确定移动站的位于近区还是位于远区。如果双工模式确定因子包括移动站的速度，如果移动站以比预定门限速度更高的速度移动，则控制器311确定即使移动站位于近区，也将其作为位于远区的移动站对待。这是因为尽管移动站目前位于近区，但是不久它就可以位于远区中，在这种情况下，区域之间的切换频繁地发生。因此，为了减少基站的负载和更高效地使用信道资源，对于以高速度移动的移动站设置远区。
按照在基站周围的建筑物或者基站所在地方的地理情况，其它因素被用于确定是否移动站是一个位于近区的移动站，即位于图2描述的蜂窝的圆中，还是一个位于远区的移动站，即位于圆的外部。尽管在图2中所示的近区可以按照基站所在的地理位置来改变形状，为了说明的方便，本发明将在假设近区约略为圆形形状的设想基础上进行描述。因此，控制器311按照所确定的结果确定反向传输模式。也就是说，对于存在于近区的移动站，本发明使用TDD频率资源执行反向传输，而对于位于远区的移动站来说，使用FDD频率资源执行反向传输。控制器311按照这样一个确定结果在步骤410中设置反向传输模式。此时，如果当移动站位于近区时，反向传输使用TDD频率资源来执行，那么可以确定分配给移动站的时隙ID(识别符)值。当反向传输由多个移动站来执行时，每一移动站被分配其自己的唯一时隙用于反向传输。这种时隙分配在控制器311中执行，且实际上在基站收发信机子系统(BTS)的调度器中执行。因此，如果对应移动站的反向时隙被确定，则控制器311也确定了时隙的ID。
随后，在步骤412，控制器311产生指示批准对移动站的信道分配的批准消息，以及模式分配消息，并将所产生的批准消息和模式分配消息发送到移动站。当时隙如上所述被唯一地分配给每一个移动站时，模式分配消息可以包括时隙ID。在基站中，关于消息的传输路径，消息可以通过TDD发送器315从控制器311发送，或者经过TDD发送器315中上变频之后，消息可以经由TDD解码器312b发送。本发明没有严格限制为这种传输路径。
如果在步骤410中没有确定分配给移动站的信道或时隙，则控制器311在步骤414中给移动站分配信道。如果以这种方式建立到移动站的信道，则基站可以在步骤416通过控制器311以设置的模式与移动站通信。这里，“设置模式”，如上所述，意思是反向传输模式，其中执行从移动站到基站的传输，可以设置为TDD模式或者FDD模式。
图5是一个框图，描述根据本发明的、在用于采用TDD和FDD的移动通信系统的基站装置中分配频率以向移动站分配呼叫的方法。
图5上半部分描述的六角形蜂窝表示在图2所示的蜂窝移动通信系统中的基站的理想形状。也就是，附图标记500和510定义了它们相应的基站覆盖区域。在基站覆盖区域500内的圆505表示区分基站的近区和远区的理论边界。按照它们的位置，位于基站覆盖区域500内的移动站501、502和503被举例描述时隙和频率的分配。如图5所示，假定第一移动站501位于近区中最接近基站的地方，第二移动站502位于近区中第二接近基站的地方，第三移动站503位于远区。在这种设想下，将参照图5的下半部分对频率分配进行描述。
如图5的下半部分所示，在基站中可用频率资源的TDD频率资源区110被划分成分配给前向链路的时间段111和分配给反向链路的时间段112。在这种情况下，基站在前向链路上通过TDD频率资源区110向所有的移动站发送业务。因此，基站按照每一个移动站到基站的距离的顺序，在最接近于保护时间的时隙开始向移动站分配时隙。基站向最接近基站的第一移动站501分配接近前向链路的保护时间的时隙，向第二最接近基站的第二移动站502分配在第一移动站501时隙之前的时隙。另外，基站向位于远区的第三移动站503分配超前时隙(leading timeslot)。在该方法中，例如，前向传输首先被执行周期T，反向传输在保护时间之后执行。然而，即使当反向传输首先被执行而前向传输在保护时间之后执行，时隙可以以同样的方法分配给移动站。也就是，一个最接近保护时间的时隙被分配位于近区的移动站。
接下来，将描述反向传输。分配用于反向链路的TDD频率资源的移动站分配一个最接近基站的移动站接近于保护时间的时隙。也就是说，最接近于基站的第一移动站501被分配接近于保护时间的反向传输时隙，移动站中第二最接近移动站的第二移动站502被分配到下一时隙，该移动站使用TDD频率资源用于反向链路。通过以这种方式向使用TDD频率资源的移动站分配时隙，可能最小化由于同步失败而产生的干扰。另外，可能最小化由于在邻近蜂窝之间的非对称率的失配，导致的在邻近蜂窝之间的时隙的前向/反向冲突，并由此而产生的移动站之间的干扰。此外，因为位于基站远区的移动站使用FDD进行反向传输，它们不能忍受因为TDD而造成的同步失败。并且，由于在业务非对称率之间的差异而产生的干扰被最小化。
更特别地，基站500和510使用TDD频率资源执行前向链路传输和反向链路传输，并在每一个传输周期都是同步的。另外，前向传输和反向传输的比率可以按照分配给前向链路和反向链路的时隙改变。这将在周期T是20ms和周期T的时隙是1.25ms的设想上进行描述。在这种情况下，基站每一个都具有32个时隙。这里，如果2个时隙被指定为一个保护时间，实际执行数据传输的周期包括30个时隙。在此假定第一基站500执行前向传输用24个时隙，而执行反向传输用6个时隙，并且第二基站510执行前向传输用20个时隙，而执行反向传输用10个时隙。
结果，第一基站500从第1时隙到第24时隙执行前向传输，在保护时间第25时隙和第26时隙之后从第27时隙到第32时隙执行反向传输。第二基站510从第1时隙到第20时隙执行前向传输，在保护时间第21时隙和第22时隙之后从第23时隙到第32时隙执行反向传输。因此，第二基站510在第23时隙和第24时隙等待数据接收。然而，此时，因为第一基站500发送数据，基站内的干扰可能产生。
在这种情况下，如果在近区的移动站如图5所示被分配一个前向链路中最接近保护时间的时隙，则发送/接收可以在低功率下执行。因此，基站和移动站的传输功率减少了，促使对另一个基站的干扰或属于另一个基站的移动站之间的干扰减少了。由于业务非对称率之间的差异而产生的干扰也被最小化。
图6是一个方框图，用于描述根据本发明的、在使用TDD和FDD的无线通信系统中的移动站的发送/接收模块。现将描述业务发送/接收模块的结构和操作。
根据本发明的移动站包括编码处理器610、调制解调器和无线处理器616、TDD发送/接收分离器615、控制器611、开关602、双工器601和天线Ant。在控制器611的控制下，包含在编码处理器610中的FDD编码器612对传输业务或消息进行编码，并将所编码的业务或消息提供给调制解调器和无线处理器616中的FDD发送器616a。在控制器611的控制下，包含在编码处理器610中的TDD编码器613对传输业务或消息进行编码，并将所编码的业务或消息提供到TDD传输/接收分离器615。在控制器611的控制下，包含在编码处理器610中的TDD解码器614对从TDD发送/接收分离器615接收的信号进行编码。
在控制器611的控制下，调制解调器和无线处理器616的FDD发送器616a将从FDD编码器612接收的编码码元上变频到传输频带上，然后经上变频的码元被提供给双工器601。在控制器611的控制下，调制解调器和无线处理器616的TDD发送器616b将从TDD传输/接收分离器615接收的符号上变频在传输频带上，然后将经上变频的码元提供给开关602。最后，在控制器611的控制下，调制解调器和无线处理器616的TDD接收器616c下变频从开关602接收的射频(RF)信号，然后将经下变频的信号提供给TDD发送/接收分离器615。
在控制器611的控制下，TDD发送/接收分离器615将TDD发送器616b连接到TDD编码器613，或者将TDD接收器616c连接到TDD解码器614。另外，TDD发送/接收分离器615将从控制器611的开关控制信号提供给开关602用于开关控制。
移动站的控制器611根据反向传输模式设置开关602，也就是，TDD模式或FDD模式，该模式依赖于蜂窝内移动站的位置而确定。另外，控制器611按照从基站接收的模式控制编码器和解码器，并通过TDD发送/接收分离器615执行对发送/接收分离的路径控制。此外，尽管在图6中未示出，但是控制器611控制用于检测基站地理位置信息的通信设备。控制器611在其内部或在单独的存储器(图6中未示出)中存储位置信息。控制器611报告从基站接收的导频信号的所测量的传输功率，并控制未示出的用于测量导频信号功率的设备。此外，控制器611根据从基站接收的广播信号来获得各种信息，并完成与基站的同步。
图7是一个流程图，用于描述根据本发明的、在使用TDD和FDD的无线通信系统中，移动站在呼出期间执行的操作。参考图6和图7，详细描述在呼出期间通过选择TDD和FDD设置模式然后执行通信的过程。
在步骤700，移动站的控制器611保持在待机状态。这里，“待机状态”意思是呼叫等待状态，在该状态中，移动站仅仅执行接收来自基站的广播信号、测量和存储导频功率和获得移动站位置信息的操作，但是没有呼出和呼叫终止发生。保持待机状态，控制器611在步骤702确定是否由用户请求呼出。当通过键输入设备请求呼出时，控制器611继续进入步骤704，否则，返回到步骤700以保持在待机状态。应该注意，图7仅仅示出了呼叫建立过程，而没有考虑其它情况。
在步骤704，控制器611产生用于请求呼叫连接的连接尝试消息，该消息包括在步骤700中所测量的信息，即诸如由移动站测量的导频信号功率和移动站的地理位置信息等的双工模式确定因子。控制器611通过特定接入信道发送在步骤704中产生的消息。当消息通过移动站发送时，基站执行图4中从步骤400到412的过程。
此后，控制器611等待将从基站接收的消息。假如从基站接收到消息，则控制器611在步骤706中确定从基站接收的消息是否是呼叫建立批准消息。如果在步骤706中确定从基站接收的消息是呼叫建立批准消息，则控制器611进入步骤710。否则，如果在步骤706中确定从基站接收的消息不是呼叫建立批准信息，则意味着所接收的消息是在图4的步骤406中发送的信道分配失败消息，所以控制器在步骤708中执行失败处理，然后返回到步骤700以保持待机状态。
在步骤710，控制器611确定是否基站设置TDD模式。如果在步骤710中确定设置了TDD模式，则控制器611进入步骤714，在该步骤中通过控制开关602和TDD发送/接收分离器615设置TDD模式。另外，如果在步骤710中确定设置了FDD模式，则控制器611进入步骤712。在步骤712中控制器611将接收模式设置为TDD模式。这是因为对于前向链路来说，本发明对所有移动站设置TDD模式。此外，控制器611设置FD模式作为传输模式设置。在这种情况下，移动站位于基站的远区。
在步骤712或714之后，控制器611在步骤716中请求业务信道。此时，如果将反向传输设置为TDD模式，则控制器611请求时隙的分配，而如果将反向传输设置为FDD模式，则控制器611请求用于反向传输的频率资源的分配。在步骤716请求业务信道的分配之后，控制器611在步骤718从基站中接收信道分配信号。在这种情况下，信道在图4的步骤414中被分配，然后发送到移动站。当信道分配以这种方法执行时，控制器611进入步骤720，在步骤720通过分配频率资源的信道执行反向通信，或通过分配频率资源和时隙的信道执行反向通信。另外，因为在前向链路上进行接收，业务在TDD频率资源的相应信道上被接收。
图8是一个流程图，用于描述按照本发明的、在采用TFF和FDD的无线通信系统中的模式间切换(inter-mode handover)的操作。对应于本发明在TDD模式和FDD模式之间进行切换期间的信令流将根据附图3、6、8进行详细的描述。
图8的控制过程表示其中在移动站和基站之间的通信信道是开放状态时的切换过程。因此，按照本发明，移动站在TDD模式或FDD模式下与基站通信。图8的步骤800表示一个过程，其中基站和移动站之间的前向通信被设置为TDD模式，而反向通信被设置为TDD模式或FDD模式。
控制器611周期性地向基站报告除了基站的地理位置信息和导频信号的功率之外的能够检测移动站位置的信息。因此，当在步骤800执行通信时，控制器611在步骤802确定是否已经到达一个对基站的预定报告周期。如果在步骤802中确定已经到达对基站的预定报告周期，则控制器611进入步骤804，否则，返回到步骤800以保持激活状态(或通信状态)。
在步骤804，控制器611使用导频信号的功率和移动站的地理位置信息产生报告消息，并通过专用的控制信道(DCCH)将信息报告到基站。此时，如果在基站和移动站之间建立的反向信道是TDD模式，则在TDD专用的控制信道(T_DCCH)上给出一个反向的报告。然而，如果在基站和移动站之间建立的反向信道是FDD模式，则在FDD专用的控制信道(F_DCCH)上给出一个反向的报告。当使用除上述方法外的其它方法检测移动站的位置信息时，则产生对应与此的消息，并将其发送到基站。也就是，步骤804表示将双工模式确定因子报告给基站的过程。
如果移动站的控制器611在步骤804中产生一个位置报告，则基站的控制器311在步骤806中确定由于移动站在位置上的改变，是否需要发送/接收模式切换。也就是，控制器311确定是否需要改变在基站和移动站之间建立的业务信道的模式。当在移动站和基站之间最初设置一种模式时，以相同的方法做出这种确定。例如，如果移动站先前位于远区，在FDD模式下执行反向传输。如果由于移动站用户从远区向近区移动引起移动站的位置改变，则移动站将察觉从基站检测的导频信号的功率已经增加。因此，移动站向基站报告导频功率值高于以前。此时，如果移动站移到近区，则被报告的导频功率具有高于阀值的数值，该阈值是设置用于区别近区和远区的。如果接收了具有高于预定阀值的数值的导频信号功率，或者从移动站接收的地理位置信息被检测认为是近区，或者上述两种方法都满足，基站确定需要从远区到近区的模式切换。相反，当移动站从近区移动到远区时，模式切换操作以相反方式来执行。
如果确定需要发送/接收模式切换，则基站进入步骤808，否则进入步骤814。在步骤808，基站的控制器311产生模式切换消息，分配一个新信道，然后将模式切换消息和新信道一起发送给移动站。此外，在发送模式切换消息后，基站可以通过与移动站协商来分配新信道。当通信在TDD模式执行时，这样一个模式切换消息在TDD专用控制信道T_DCCH上传送，而当通信在FDD模式执行时，这样一个模式切换消息在FDD专用控制信道F_DCCH上传送。
现将描述当接收到切换消息时执行的操作。当通过FDD专用控制信道F_DCCH或TDD专用控制信道T_DCCH从基站上接收控制信息时，移动站的控制器611在步骤810中确定接收的信息是否是模式切换消息。如果在步骤810中确定在专用控制信道上接收的消息是模式切换消息，则控制器611进入步骤812执行模式切换。也就是说，如果当前设置用于反向链路的模式是FDD模式，则当前模式切换为TDD模式。否则，如果当前设置用于反向链路的模式是TDD模式，则当前模式切换为FDD模式。
然而，如果在步骤810中确定没有接收到模式切换消息，则控制器进入步骤814。在图8中，步骤800和814的激活状态被分别描述。应该注意，除非切换当前模式，否则步骤800的激活状态和步骤814的激活状态相同。即使当交换控制消息时，也保持在信道建立的状态。此外，当切换当前模式时，保持步骤800的激活状态直到步骤812，如果在步骤812执行模式切换，则在步骤812将目前的模式切换为新的模式，在步骤814通过新信道执行通信。
当一个基站以这种方式支持不同模式时，由于移动站位置的改变必须提供模式切换，以便执行平滑的通信。
如上所述，通过提供混合双工技术，无线通信系统可以提供适合于高非对称速率、高业务速率和微蜂窝区的TDD模式，以及提供适合于具有高移动性的移动站和宏蜂窝区的FDD技术。在近区的移动站以TDD模式执行通信，而在远区的移动站以FDD模式执行通信。本发明可以提供一个可变非对称业务，以及更有效地传输业务。当使用混合通信技术时，本发明可以减少通过在提议的方法中设置时隙的位置而引起的干扰。另外，而不需要为在系统和移动站中的发送和接收两者提供发送/接收部分，也不需要为调制解调器提供编码器和解码器的情况下可以支持两个不同的模式，借此有助于降低成本。本发明提供一种TDD模式，该模式不适合于干扰和宏蜂窝区，但是对于非对称业务是有效的，同时提供一种FDD模式，该模式相对上述TDD模式来说不适合于非对称业务，但是有利于在具有高移动性的移动站和宏蜂窝区中提供业务。
尽管已经根据优选实施例对本发明进行展示和描述，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由附加的权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行修改。

Claims (25)

1、一种无线通信系统，用于提供时分双工(TDD)模式和频分双工(FDD)模式下业务，所述系统包括：
移动站，用于在呼叫建立期间向基站发送双工模式确定因子，设置TDD模式或FDD模式作为由所述基站设置的反向模式，建立用于所设置的反向模式的信道和前向信道以执行通信；和
基站，用于在呼叫建立期间从所述移动站接收所述双工模式确定因子，使用所接收的双工模式确定因子将反向模式设置为TDD模式或FDD模式，为所设置的模式建立反向信道和为前向传输设置TDD模式以与所述移动站进行通信。
2、如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述移动站在激活状态的预定周期期间产生所述双工模式确定因子，并将所产生的双工模式确定因子报告到所述基站。
3、如权利要求2所述的无线通信系统，其中所述基站确定是否在激活状态下每当从所述移动站接收到双工模式确定因子时都需要移动站的反向模式切换，并且当需要模式切换时控制所设置模式的切换和向所述移动站分配新的信道以执行通信。
4、如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述双工模式确定因子包括从所述基站接收的导频信号的功率或所述移动站的地理位置信息之一。
5、如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述双工模式确定因子包括从所述基站接收的导频信号的功率和所述移动站的地理位置信息。
6、如权利要求4所述的无线通信系统，其中所述双工模式确定因子在用于所设置模式的专用控制信道上发送。
7、如权利要求5所述的无线通信系统，其中所述双工模式确定因子在用于所设置模式的专用控制信道上发送。
8、如权利要求1所述的无线通信系统，其中所述基站将在基站中的可用频率资源当中的预定区域中的频率资源分配作为用于反向传输的反向链路资源，并将剩余的可用频率资源分配到TDD模式下的前向链路和反向链路。
9、如权利要求8所述的无线通信系统，其中在TDD模式中，所述前向链路和所述反向链路具有预定的时间间隔，并且所述间隔包括所述前向链路和所述反向链路的切换时间之间的预定时间的保护时间。
10、如权利要求9所述的无线通信系统，其中根据从所述双工模式确定因子检测的移动站的位置，按照最接近于所述基站的移动站的顺序，从靠近保护时间的区域中的时隙开始向前向链路的信道分配时隙。
11、如权利要求9所述的无线通信系统，其中根据从所述双工模式确定因子检测的移动站的位置，按照最接近于所述基站的移动站的顺序，从靠近保护时间的区域中的时隙开始向TDD模式下用于反向链路的信道分配时隙。
12、一种在用于无线通信系统的基站中的呼叫控制方法，所述基站能够在时分双工(TDD)模式和频分双工(FDD)模式下与移动站通信，所述方法包括步骤：
在向所述移动站呼叫分配期间，分析从所述移动站接收的双工模式确定因子以确定所述移动站是否位于相对于所述基站的近区内；
如果所述移动站位于近区中，则向前向链路和反向链路分配TDD信道，如果所述移动站位于相对于所述基站的远区中，则向前向链路分配TDD信道，而向反向链路分配FDD信道以执行通信。
13、如权利要求12所述的呼叫控制方法，其中在所述基站中的可用频率资源当中的预定区域中的频率资源被分配作为用于反向传输的反向链路的资源，而剩下的可用频率资源被分配到TDD模式下的前向链路和反向链路。
14、如权利要求13所述的呼叫控制方法，其中在TDD模式下，所述前向链路和所述反向链路具有预定的时间间隔，所述时间间隔包括所述前向链路和所述反向链路的切换时间之间的预定时间的保护时间。
15、如权利要求14所述的呼叫控制方法，其中根据从所述双工模式确定因子检测的移动站的位置，按照最接近于所述基站的移动站的顺序，从靠近于保护时间的区域中的时隙开始向用于前向链路的信道分配时隙。
16、如权利要求12所述的呼叫控制方法，进一步包括步骤：
当在与所述移动站通信期间从所述移动站接收到双工模式确定因子，则再次检测所述移动站的位置以确定所述移动站是位于近区中还是位于远区中；
按照所检测的移动站的位置确定是否需要模式切换，如果需要进行模式切换，则分配模式切换消息和新信道以执行通信。
17、一种在用于无线通信系统的基站中的呼叫控制方法，该系统提供时分双工(TDD)模式和频分双工(FDD)模式，该方法包括步骤：
当需要进行呼叫分配时，产生双工模式确定因子，并将所产生的模式确定因子报告到基站；
当从所述基站接收到用于反向链路的模式时，基于所接收的模式设置发送和接收模式；
在信道分配期间向所述基站发送信道分配请求以执行与所分配的信道之间的通信。
18、如权利要求17所述的呼叫控制方法，进一步包括步骤：
在通信期间的预定周期期间，产生使用所述双工模式确定因子获得的信息，将所产生的信息报告到基站；
如果从所述基站接收到反向模式切换请求，并且由所述基站分配了新信道，则执行模式切换并执行与新信道的通信。
19、如权利要求18所述的呼叫控制方法，其中使用所述双工模式确定因子获得的、并在预定的周期期间发送到所述基站的信息在用于反向模式的专用控制信道上进行发送。
20、如权利要求17所述的呼叫控制方法，其中使用所述双工模式确定因子获得的信息包括从所述基站接收的导频信号的功率或所述移动站的地理位置信息之一。
21、如权利要求18所述的呼叫控制方法，其中使用所述双工模式确定因子获得的信息包括从所述基站接收的导频信号的功率或所述移动站的地理位置信息之一。
22、如权利要求17所述的呼叫控制方法，其中使用所述双工模式确定因子获得的信息包括从所述基站接收的导频信号的功率和所述移动站的地理位置信息。
23、如权利要求18所述的呼叫控制方法，其中使用所述双工模式确定因子获得的信息包括从所述基站接收的导频信号的功率和所述移动站的地理位置信息。
24、一种根据移动站和基站之间的距离分别以时分双工(TDD)模式和频分双工(FDD)模式提供业务的基站装置，包括：
编码处理器，用于执行TDD编码和TDD解码，以及执行FDD解码；
双工器，用于从分配到TDD模式的频带的信号中分离出分配到FDD模式的频带中的接收信号；
无线处理器，用于将信号下变频到分配给FDD模式的频带，将信号上变频或下变频到分配给TDD模式的频带；
TDD发送/接收分离器，用于分离在所述编码处理器和所述无线处理器之间TDD双工信号的发送和接收；和
控制器，用于控制所述TDD发送/接收分离器、所述编码处理器和所述无线处理器，并在向移动站的呼叫分配期间，按照从所述移动站接收的双工模式确定因子确定反向传输模式，并建立用于所确定的反向模式的信道和前向信道。
25、一种根据基站和移动站之间的距离分别以时分双工(TDD)模式和频分双工模式(FDD)提供业务的移动通信系统中的移动站装置，包括：
编码处理器，用于执行TDD编码和TDD解码，以及执行FDD编码；
双工器，用于从分配到TDD模式的频带的信号中分离出在分配到FDD模式的频带的接收信号；
无线处理器，用于将信号下变频到分配给FDD模式的频带，将信号上变频或下变频到分配给TDD模式的频带；
TDD发送/接收分离器，用于分离在所述编码处理器和所述无线处理器之间TDD双工信号的发送和接收；和
控制器，用于控制所述TDD发送/接收分离器、所述编码处理器和所述无线处理器，并在呼叫分配期间，产生使用双工模式确定因子获得的信息，将所产生的信息传送到所述基站，并控制使用为基站所设置的模式分配的信道的通信。
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