CN1610269A - 移动通信终端的上行链路/下行链路同步设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种通过移动通信系统中的终端同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备和方法，该设备和方法允许终端适应性补偿在同步传输信道中产生的偏移以及为控制信道的同步而进行精确调节。根据检测的当前切换点和识别的上行链路和下行链路时隙结构确定上行链路时隙和下行链路时隙之间的新切换点，通过使用该新切换点以可变的时间间隔在接收机和发送机之间执行切换。延迟可以被插入到发送上行链路信号中以补偿切换功能中产生的误差。

Description

移动通信终端的上行链路/下行链路同步设备

技术领域

本发明涉及一种基于TDD(时分双工)的移动通信系统，并尤其涉及一种通过移动通信系统中的终端同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备和方法。

背景技术

TDD是一种在时间上划分无线信道的双工技术，因此将帧周期的一部分分配给上行链路发送而将帧周期的剩余部分分配给下行链路发送。TDD是由ETSI(欧洲电信标准委员会)UMTS(通用移动电信系统)的UTRA(UMTS陆地无线接入)标准所规定的第三代移动通信系统。

在TDD通信系统中，在共同的频率频带中实现无线信号的发送和接收。由于在TDD系统中，相同的频率用于上行链路传输和下行链路传输，因此根据基站所预先设置的时隙执行到终端的传输和来自终端的传输。

对于TDD系统来说需要精确的上行链路/下行链路同步。除非获得同步，否则通信将不可能进行。另外，必须为诸如语音或图像的多媒体通信获得初始化同步，因此多媒体通信需要更加精确的上行链路/下行链路同步。

参考图1，示例了相关技术的TDD终端的示意方框图。如图1所示，相关技术的TDD终端1包括发送机60，接收机70，TDD切换开关40，数字基带调制解调器10(下文称为‘调制解调器’)。

发送机60还包括一个滤波器20，数字/模拟转换器21，中频(IF)信号处理器22，和RF信号处理器23。接收机70还包括一个RF信号处理器33，IF信号处理器32，A/D转换器31和滤波器30。发送机60将数据信号转换为射频(RF)信号。接收机70将接收的RF信号转换为调制解调器可以处理的信号。TDD切换开关40执行切换操作以交替地将天线85连接到接收机70或发送机60。调制解调器10控制TDD切换开关40。

TDD切换开关40执行切换操作以将天线85连接到接收机70的RF信号处理器33用于接收下行链路信号(下行链路切换)或连接到发送机60的RF信号处理器23用于发送上行链路信号(上行链路切换)。切换以这样一种方式操作即下行链路时隙和上行链路时隙不会相互重叠。

当天线85接收RF下行链路信号时，执行终端1的上行链路/下行链路同步处理。当TDD切换开关40将天线85连接到接收机70(下行链路切换)时，天线所收集的RF信号被传送到射频信号处理器23，然后传送到中频信号处理器32。中频信号处理器23将RF信号转换为中频(IF)信号，该中频信号经过A/D转换器31和滤波器30到达调制解调器10。

调制解调器10解调接收的信号并检测下行链路时隙的边界，该边界为下行链路传输的切换点。然后调制解调器10考虑通信系统规定的信号处理延时来确定TDD切换开关40的切换时间。

信号处理延时是组成发送机60和接收机70的组件在系统中无差别地处理从基站传送到一个终端的信号所需的时间。由于信号处理延时是一个固定值，因此，它可以与在任何特定终端1中提供的组件的实际延时具有很大的不同。

当确定了切换点时，调制解调器10为上行链路传输发送一个传输信号到发送机60。根据确定的切换点，调制解调器10控制TDD切换开关40的切换操作。一旦确定，就根据确定的切换点来保持该TDD切换开关40的操作。但是，TDD切换开关40是否正确操作是未知的。

试图降低终端1的生产成本已经演化为以软件来实施调制解调器10。但是，使用软件调制解调器10难以根据软件时钟来精确控制时隙的位置。而且，一旦获得同步，时隙的位置可能发生改变并且可能导致性能恶化。由于上行链路传输在确定的传输点上进行，以及数据实际发送的点随着软件时钟的改变而改变，因此基于软件的调制解调器10不能够精确控制时隙。

如果调制解调器10是基于硬件平台，那么信号从调制解调器10到达发送机60的射频信号处理器23所需时间的变化就小，因此可以精确执行切换操作。但是，生产成本将高于基于软件的调制解调器10的生产成本。

不论调制解调器10基于硬件还是软件，现有技术的调制解调器10都存在其它的缺陷。首先，尽管调制解调器10能够利用终端1或基站(未示出)提供的同步信号精确调节接收机70的时隙边界，但仍然不能确定发送机60是否被精确地同步。其次，尽管可以逐步调节发送信道的同步，但一个基站通常处理多个终端1的通信。所以，一个终端1的不精确发送可能影响其他终端的发送，例如如果用于发送而没有同步的一个终端的发送时隙会干扰为其它终端分配的时隙。

由于调制解调器10内部的计算处理，不能同时执行数据发送，并且在大多数情况下，确定的发送点并不对应于实际发送数据的时间点。所以，实际上对于TDD切换40来说不可能精确操作，因此上行链路时隙可以不干扰(intrude)下行链路时隙的边界。

因此，在移动通信系统的终端中需要一种用于在下行链路信号接收和上行链路信号发送之间执行切换的设备和方法，以便上行链路时隙不干扰下行链路时隙的边界。本发明针对这种以及其它需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种通过TDD移动通信系统中的终端同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备和方法。正如这里包含的和概括性描述的，为了实现这些和其它目的及根据本发明的目的，本发明提供了一种利用可变时间间隔执行上行链路/下行链路切换以同步上行链路发送和下行链路接收的设备和方法。

在本发明的一个方面，提供了一种通过移动通信系统中的终端同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备。该设备包括接收单元，处理单元，检测单元，发送单元以及切换单元。

接收单元接收RF下行链路信号，并将该信号转换为处理单元能够进行处理的格式，以便识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构。一旦上行链路时隙和下行链路时隙的结构被识别，检测单元就根据转换的RF信号检测切换点，并根据检测到的切换点和识别的上行链路时隙和下行链路时隙的结构来确定新的检测点。切换单元根据确定的新切换点在接收单元(下行链路)和发送单元(上行链路)之间进行切换。发送单元发送用于上行链路通信的数据信号。

应该注意到，发送单元基于确定的切换点利用可变延迟发送一个上行链路信号。处理单元可以控制发送单元，并且发送单元选择将被延迟的信号以及相应地调整延迟，以便信号的发送点对应于上行链路发送的切换点。

应该注意到，切换单元根据确定的切换点以可变时间间隔在下行链路信号接收和上行链路信号发送之间切换。检测单元可以控制切换单元，以便为控制一个信道的上行链路和下行链路处理同步而提供精确的调节。

应该注意到，当切换点被确定时，可以考虑发送单元的实际信号处理时间。实际信号处理时间是用于特定终端的组件处理上行链路信号的测量的时间。实际信号处理时间可以存储在检测单元中。

在一个优选实施例中，处理单元为基于软件的调制解调器。但是，应该注意到还可以使用基于硬件的调制解调器。

在本发明另一个方面，提供了一种通过移动通信系统中的终端同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备。该设备包括接收机，调制解调器，时隙检测器，射频发送机以及TDD切换开关。

接收机接收射频下行链路信号，并将该信号转换为调制解调器所处理的复原数字信号。调制解调器检查该复原数字信号以识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构。一旦识别上行链路和下行链路时隙的结构，时隙检测器将根据转换信号和识别的时隙结构检查复原数字信号，以检测上行链路和下行链路时隙之间的先前切换点，并确定上行链路和下行链路时隙之间的新切换点。TDD切换开关根据新的切换点在接收单元(下行链路)和发送单元(上行链路)之间进行切换。射频发送机为上行链路通信发送数据信号。

应该注意到，发送机可以包括延迟单元，该延迟单元允许发送机根据新的切换点利用可变延迟发送上行链路信号。调制解调器可以控制发送机，及延迟单元选择将被延迟的信号并相应地调节该延迟，以便信号的发送点对应于用于上行链路发送的切换点。

应该注意到，TDD切换开关根据新的切换点以可变时间间隔在下行链路信号接收和上行链路信号发送之间切换。时隙检测器可以控制TDD切换开关以便为控制信道的上行链路和下行链路处理同步提供精确的调节。

应该注意到，当切换点被确定时，可以考虑发送机的实际信号处理时间。实际信号处理时间是用于特定终端的组件处理一个信号所测量的时间。实际信号处理时间可以存储在时隙检测器中。

在一个优选实施例中，处理单元为基于软件的调制解调器。但是，应该注意到还可以使用基于硬件的调制解调器。

在本发明的另一个方面，提供了一种通过移动通信系统中的终端来同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的方法。该方法包括识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构，检测上行链路时隙和下行链路时隙之间的当前切换点，确定上行链路时隙和下行链路时隙之间的新的切换点，以及根据该新切换点在下行链路接收机和上行链路发送机之间进行切换。

应该注意到，该方法还包括基于新切换点来选择数据信号和根据可变延迟延迟上行链路发送数据信号，以便信号的发送点对应于用于上行链路发送的切换点。还应该注意到，当切换点被确定时，可以考虑发送的上行链路数据信号的实际信号处理时间。

应该注意到，下行链路信号接收和上行链路信号发送之间的切换是根据新的切换点以可变时间间隔进行的，以便为控制一个信道的上行链路和下行链路处理同步来提供精确的调节。识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构可以包括计算对于一个特定信道的上行链路时隙和下行链路时隙的数目。

在一个优选实施例中，基于软件的调制解调器识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构。但是，应该注意也可以使用基于硬件的调制解调器。

在以下说明书中将部分阐述本发明的其它优点，目的和特征，并且部分对于本领域的普通技术人员来说根据阅读以下说明书将变得显而易见或根据本发明实践的教导得知。按照附属权利要求书的特定声明，可以实现并获得本发明的目的和优点。应该理解，上述概括描述和以下对本发明的详细描述仅仅是示意性和解释性的，这旨在作为要求提供本发明的进一步说明。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，并被包含在说明书中和构成本说明书的一部分，附图示例了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。在不同附图中用相同数字标记的本发明的特征，组件，和方面代表根据一个或多个实施例的相同，等同，或相似的特征，组件，或方面。

图1示出了现有技术的TDD终端的结构示意方框图。

图2示例了根据本发明的一个实施例用于同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备的示意方框图。

图3示例了根据本发明的一个实施例用于同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的方法。

具体实施方式

本发明涉及一种通过移动通信系统中的终端来同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备和方法。尽管参考TDD移动通信系统中的一个终端示例了本发明，但是应该注意到本发明在移动通信系统中期望同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的任何时间都可以使用。为了不转移本发明的主题，那些与现有技术相同的组件或等同的部件使用了相同的参考数字，因此省略了对这些组件，部件的详细说明。

图2示例了根据本发明的一个实施例用于同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的设备45。该设备45包括接收机90，处理单元110，检测单元100，发送单元80，以及切换单元40。

当切换单元40将天线85连接到接收单元90时，接收单元将来自天线的射频信号转换为处理单元110能够处理的格式。在优选实施例中，接收单元90是一个射频接收机，该接收机包括与现有技术的接收机一样的组件和功能；还包括射频信号处理器33，中频信号处理器32，A/D转换器31和滤波器30。

处理单元110从转换的信号中识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构。在一个优选实施例中，处理单元110为一种调制解调器，该调制解调器解调来自接收机90的数字信号，并计算在上行链路/下行链路信道的所有时隙中用于上行链路时隙的数量和用于下行链路时隙的数量。有关时隙结构的信息被传送到检测单元100。

在优选实施例中，检测单元100为时隙检测器，该检测器根据来自接收机90的数字信号检测上行链路和下行链路时隙之间的当前切换点。时隙检测器100根据检测的当前切换点和从调制解调器110传送的时隙结构信息来确定新的切换点，并产生一个控制信号控制该切换单元40。

切换单元根据确定的新切换点在接收单元(下行链路)和发送单元(上行链路)之间进行切换。在优选实施例中，切换单元40为一种由时隙检测器100所控制的TDD切换开关，以根据确定的新切换点以可变时间间隔进行切换。

发送单元80为上行链路通信发送用于数据信号。在优选实施例中，发送单元80包括与现有技术的接收机相同的组件和功能；以及射频信号处理器23，中频信号处理器22，A/D转换器21和滤波器20。

优选地，切换单元40所使用的切换点是基于发送单元的实际信号处理时间，例如对于从调制解调器110到达射频信号处理器23的发送信号的测量时间。应该注意到实际信号处理时间可以存储在时隙检测器100中。为了使上行链路发送的切换点对应于实际发送数据的点，TDD切换开关40从接收机90切换到发送机80将延迟一个预定的时间，例如延迟与实际处理时间对应的时钟采样数量。

发送单元80还可以包括可变延迟单元50。可变延迟单元50，优选受调制解调器110的控制，其选择一个将被延迟的数据信号并调节发送信号的延迟，以便数据发送点对应于上行链路发送的切换点。通过延迟将被发送的数据信号，可以补偿在TDD切换开关40切换到发送机80中产生的任何错误，以及信号能够在上行链路发送的切换点到达射频信号处理器23。如果没有错误地执行TDD切换开关40的切换操作，那么可变延迟单元50将不延迟该发送信号。

图3示例了一种根据本发明的一个实施例用于同步上行链路信号发送和下行链路信号接收的方法200。该方法200包括识别接收的射频下行链路信号中的上行链路和下行链路时隙的结构(S202)，检测上行链路和下行链路时隙之间的当前切换点(S204)，确定上行链路和下行链路时隙之间的新切换点(S206)，以及根据新切换点在接收机和发送机之间进行切换(208)。

在步骤S202，接收单元接收射频下行链路信号并且该信号被转换为数字信号。处理单元检查转换的信号以识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构并产生时隙结构信息。识别时隙的结构可以通过计算上行链路/下行链路信道的所有时隙中的上行链路和下行链路时隙的数量来实现。

在步骤S204，检测单元检查转换的信号以检测下行链路时隙和上行链路时隙之间的当前切换点。当前切换点的检测可以由软件或硬件来执行。

在步骤S206，检测单元基于已检测的当前切换点以及时隙结构信息来确定下行链路时隙和上行链路时隙之间的新切换点。优选地，当新的切换点被确定时，考虑实际测量的发送机的信号处理时间。

在步骤S208，切换单元根据该新切换点在接收单元和发送单元之间进行切换。优选地，以可变时间间隔执行切换。

该方法200还可以包括延迟发送上行链路数据信号(S210)，以使数据信号的发送点对应于上行链路发送的切换点。优选地，选择将被延迟的数据信号并调节延迟时间以补偿对切换单元进行切换中产生的任何错误。

本发明的设备和方法与现有技术存在两方面的不同，这两方面具有若干优点。首先，根据接收的下行链路信号控制接收机和发送机之间的切换。其次，根据接收机和发送机之间的切换控制上行链路信号发送。

通过检测接收信号中的上行链路时隙和下行链路时隙之间的当前切换点，以及根据当前切换点和识别的接收信号中的上行链路和下行链路时隙结构来确定新切换点，可以改正由于操作切换单元而引起的在下行链路时隙边界上而增加的上行链路时隙的干扰。终端可以适应性补偿发送信道同步中产生的偏移并恢复发送信道的同步误差而不必重新设置与基站的通信。

进一步，通过考虑发送机的实际信号处理时间，可以以可变时间间隔来执行接收机和发送机之间的切换，那么补偿特定终端自身的实际定时延迟也是可能的。所以，本发明的设备和方法适用于一种使用基于软件的调制解调器的终端，也适用于一种基于硬件的调制解调器的终端。

通过根据接收机和发送机之间的切换控制上行链路信号发送，可以补偿切换中产生的错误。通过选择性延迟发送上行链路数据信号，可以为控制信道同步进行精确的调节，以便确定的数据信号发送点可以对应于实际发送数据的时间点。

上述实施例和优点仅仅是示意性的而不作为对本发明的限制。本发明的教导可以被容易地应用于其它类型的设备。本发明的说明书也旨在示例的目的，而不限制权利要求书的范围。很明显对于本领域的普通技术人员来说将可以作出许多替换，修改和变化。在权利要求书中，装置加功能的句子旨在覆盖这里描述的执行列举功能的结构并且不仅覆盖结构等同物而且还覆盖等同的结构。

Claims (27)

1、一种用于在移动通信系统的终端中同步上行线路和下行链路传输的设备，该设备包括：

接收和转换射频信号的接收单元；

根据转换的射频信号识别上行链路时隙和下行链路时隙结构的处理单元；

用于根据转换的射频信号确定切换点以及基于检测的切换点和识别的上行链路时隙和下行链路时隙结构来确定新切换点的检测单元；

发送数据信号的发送单元；以及

根据切换点在接收单元和发送单元之间进行切换的切换单元。

2、根据权利要求1所述的设备，其中发送单元基于该切换点利用可变延迟发送一个数据信号。

3、根据权利要求2所述的设备，其中处理单元控制发送单元来延迟发送的数据信号，以使数据信号的发送点对应于上行链路发送的切换点。

4、根据权利要求2所述的设备，其中发送单元选择将被延迟的数据信号并调节该信号的延迟时间。

5、根据权利要求1所述的设备，其中切换单元根据该切换点以可变时间间隔执行切换。

6、根据权利要求1所述的设备，其中检测单元控制切换单元在接收单元和发送单元之间切换。

7、根据权利要求1所述的设备，其中检测单元根据发送单元的实际信号处理时间确定所述切换点。

8、根据权利要求1所述的设备，其中检测单元是基于硬件的。

9、根据权利要求1所述的设备，其中检测单元是基于软件的。

10、根据权利要求1所述的设备，其中移动通信系统是基于TDD的。

11、一种用于在移动通信系统的终端中同步上行链路和下行链路传输的设备，该设备包括：

适于将接收的射频下行链路信号转换为数字信号的接收机；

适于检查该数字信号以识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构以及产生时隙结构信息的调制解调器；

适于根据数字信号检测第一切换点并基于检测的第一切换点和时隙结构信息而确定第二切换点的时隙检测器；

适于发送上行链路数据信号的射频发送机；以及

适于根据第二切换点在接收机和发送机之间进行切换的TDD切换开关。

12、根据权利要求11所述的设备，其中发送机还包括适于延迟被发送数据信号的可变延迟单元，以使数据信号的发送点对应于上行链路发送的切换点。

13、根据权利要求12所述的设备，其中调制解调器适于控制可变延迟单元以延迟发送的数据信号。

14、根据权利要求12所述的设备，其中可变延迟单元适于选择一个将被延迟的数据信号以及调节该信号的延迟时间。

15、根据权利要求11所述的设备，其中TDD切换开关适于根据第二切换点以可变的时间间隔进行切换。

16、根据权利要求11所述的设备，其中时隙检测器控制TDD切换开关以在接收单元和发送单元之间进行切换。

17、根据权利要求11所述的设备，其中时隙检测器根据发送机的实际信号处理时间来确定第二切换点。

18、根据权利要求11所述的设备，其中调制解调器是基于硬件的。

19、根据权利要求11所述的设备，其中调制解调器是基于软件的。

20、根据权利要求11所述的设备，其中移动通信系统为基于TDD的。

21、一种用于在移动通信系统的终端中同步上行线路和下行链路传输的方法，该方法包括以下步骤：

检查接收信号以识别上行链路时隙和下行链路时隙的结构并产生时隙结构信息；

检查接收信号以检测下行链路时隙和上行链路时隙之间的第一切换点；

根据检测的第一切换点和时隙结构信息确定一个第二切换点；以及

根据第二切换点在接收机和发送机之间进行切换。

22、根据权利要求21所述的方法还包括以下步骤：

延迟发送的数据信号以使该数据信号的发送点对应于上行链路发送的切换点。

23、根据权利要求22所述的方法，其中延迟发送数据信号的步骤还包括选择将被延迟的数据信号并调节该信号的延迟时间。

24、根据权利要求21所述的方法，其中通过软件调制解调器来执行检查接收信号以识别上行链路时隙和下行链路时隙结构的步骤。

25、根据权利要求21所述的方法，其中在接收机和发送机之间切换的步骤还包括根据第二切换点以可变的时间间隔进行切换。

26、根据权利要求21所述的方法，其中确定第二切换点的步骤还包括考虑发送机的实际信号处理时间。

27、根据权利要求21所述的方法，其中检查接收信号以识别上行链路时隙和下行链路时隙结构的步骤包括计算上行链路/下行链路信道的全部时隙中上行链路和下行链路时隙的数量。

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