WO2013013411A1 - 一种网络侧和终端侧无线传输的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线传输空中接口传输的帧结构及其相关装置，本发明实施例的方法包括向网络中的用户持续的发射包含多个时隙的帧（frame），根据事先约定的方式确定帧中某一固定时隙（timeslot）固定为下行时隙（Downlink timeslot），为用户提供接入和同步所需的训练信号；数据帧中包括保护域，除固定时隙外，可通过预先约定的方式确定保护时隙所占时隙。采样本发明实施例的方法和装置可以提升空口数据传输的灵活性，支持不同双工方式，承载不同业务，频率适用范围广。

Description

说 明 书 一种网络侧和终端侧无线传输的方法和装置 技术领域

本发明涉及一种无线传输空中接口的帧结构，特别涉及一种无线通信系统 下空口信号的传输方法和装置。 背景技术

2010年 1月 13 日， 国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议， 决定加 快推进电信网、 广播电视网和互联网三网融合。 会议上明确了三网融合的时间 表。 国务院将三网融合作为国家战略， 旨在推动内需、 调整产业结构， 同时， 参照电信领域的成功经验引入竟争机制。 由此， 广电业和电信业启动了轰轰烈 烈的融合工作。 并且经过审批， 广电获得 IPTV (Internet Protocol television, 网 络电视)、 手机电视的集成播控权， 电信系统则负责传输和分发服务， 可与广 电进行用户端和计费合作。

有线方面，从阶段实力对比上，广电运营商相比电信运营商处于明显劣势。 竟争主要集中在有线宽带网络和 IPTV业务之上， 并且， 电信企业加快了光纤 宽带网络建设的进程，以提升其宽带接入速度，加大其在宽带接入方面的优势。 而广电总局则面临着加快数字化、 双向化 NGB (Next Generation Broadcasting network, 下一代广播网络)的任务， 这是其开展各项创新业务的物质基础和技 术基础，是当前广电业最为紧迫的任务。目前，中国有线电视网用户达到了 1.74 亿， 其中仅有 6500万的数字电视用户， 数字化改造依然是一项艰巨的任务。 广电要求到 2015年建设规模化的覆盖全国的运营网络， 单用户实际接入速率 达到 100兆， 从功能和性能上达到与电信网平等竟争与合作的水平。 而网络的 双向改造又是广电三网融合的关键。 但是， 当前数字机顶盒方案由于有效用户 改造成本过高、 网络施工难度大、 尚未收回投资即面临标清到高清升级三个困 难， 难以维系。

无线方面， 电信运营商目前均具备移动通信业务服务能力， 并且支持无线 数据业务的传输， 而且在无线通信和无线数据通信方面， 广电业几乎没有与之 相抗衡的技术。 因此， 此方面广电处于落后局面。 另夕卜， 现有广电 470M-860M 无线频率面临模拟电视退市导致的数字红利问题，且广电掌握的数百兆的电视 频段频谱均是频谱特性极好的优质频谱，是国际上各大电信运营商推广 4G (the 4^th generation, 第四代)技术的首选频段， 因此， 广电面临着与电信运营商竟争 宝贵频谱的问题， 而电信运营商已经开始了对广电低频段频谱资源的诉求： 中 国移动在多种场合表示希望政府主管部门在低频段 (450 ~ 470MHz 和 698 ~ 806MHz频段)中增加更多可用于 TDD ( Time Division Duplexing, 时分双工） 的频谱； 三网融合工作开展以来， 广电领域很少有无线传输相关的方案提出 以保卫其掌握的频谱资源， 从而限制了广电在无线领域的竟争性。

从技术角度讲， 未来的宽带接入趋势是光纤加无线宽带覆盖的方式， 即有 线和无线的结合。 并且未来的应用将更具智能化， 以无线通信为基础的物联网 等新兴技术也必将是以后的趋势。 目前， 广电在有线的宽带接入方面可以发展 NGB , 具有一定的竟争实力。 而在无线领域， 广电目前大量空闲的频谱资源无 法利用， 无法发挥其资源优势， 成为其短板。

基于以上问题， 在无线领域积极开展研究， 使其具备承载宽带无线接入的 能力是广电的必由之路。 而广电的频谱又具有另外的特征， 与现有的移动通信 频段有很大不同： 首先两个频段上可用频率都存在区域差异， 每个地区的 ISM ( Industrial, Scientific and Medical, 工业科学及医用频段）频段可能不同， 但 是， 总的来说在白频谱上的区域差异比 ISM频段更明显（如下图）， 美国所很 多州可用的频率范围都几乎不太相同；其次，白频谱上的可用频率可能会 4艮碎， 在北美， 一个碎频谱带宽可以是 6MHz, 在中国是 8MHz, 而要提升无线接入 速率，提高信号带宽是一个重要途径， 因此， 网络一定要支持多种带宽的信道, 并且可能需要支持多种碎频谱的聚合； 第三， 白频谱上由于存在 TV和无线麦 克风这两种主要用户， 而 FCC ( Federal Communications Commission, 美国联 邦通信委员会）要求对使用白频谱的设备不能对白频谱的其他用户造成干扰， 另外， 如果白频谱上的某一段频率被分配做他用， 正在该频率上工作的设备应 该具有改变频率的功能， 因此， 白频谱频段上对干扰的要求更严格。

基于以上不同， 目前典型的通信系统， 如 WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access, 全球互通敫波存取）、 Wi-Fi (无线高保 真， Wireless Fidelity ) , LTE ( long term evaluation , 长期演进）、 WCDMA ( Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址）、 TD-SCDMA ( Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access , 时分同步码分多址)、 CDMA2000 ( Code Division Multiple Access 2000, 码分多址接入 2000 ), 这些 制式的物理层结构基本上都不适合用于广播电视频段的特殊要求， 因此， 需要 开发一种可以自由变换双工方式、 自由变换上下行速率的通信通信， 以适应广 电复杂多变且干扰性强的频谱。 本发明正式基于这个需求提出来的。 发明内容

本发明实施例提供一种无线传输空中接口的帧结构，特别涉及一种无线通 信系统下空口信号的传输方法和装置， 该方法包括： 网络侧在选择的载波上向网络中的用户持续的按照固定的帧结构发射包 含若干个下行时隙的帧 （frame ) 的下行信号， 并在选择的载波上以固定的帧 结构接收终端侧发射的包含若干个上行时隙的帧的上行信号； 终端在所述的载波上接收网络侧发射的下行信号，按照事先约定或按直接 或间接指示的方式确定系统的双工方式， 进而根据实际需要进行下行信令以及 业务信号的接收以及上行业务及信令的发射； 其中， ^据事先约定的方式确定帧结构中至少一个时隙（timeslot )固定为 下行时隙（ Downlink timeslot ),该时隙为用户提供接入和同步所需的同步信号； 其中， 帧结构中可以包括保护域， 保护域的位置可以为除所述固定下行 时隙以外的任意若干整时隙，保护域的位置通过预先约定或信令通知的方式确 定； 其中， 频分双工和时分双工模式下， 一帧中包括的时隙数相同， 且时隙的 长度也相同； 其中， 频分双工模式时， 下行载波的帧中包括零个上行时隙， 且上下行载 波中都不包括保护域； 时分双工模式时， 每个载波中上行时隙数、 保护域所占 时隙数以及下行时隙数均非零； 其中， 帧中的下行时隙用于承载下行训练序列、 广播信息、 控制消息以及 多种下行业务， 上行时隙用户承载上行训练序列、 控制信息和上行业务； 较佳的， 所述帧结构， 一帧中最多包括一个保护域； 较佳的， 所述保护域， 由一个或多个完整时隙组成； 较佳的， 所述保护域， 除固定时隙外， 可通过事先约定的方式确定保护域 所占时隙， 也可以通过广播信令通知的方式告知接收端； 较佳的， 其特征在于， 所述根据实际需要是指根据终端的实际业务情况， 进行相应的操作； 例如， 如果终端存在下行业务， 则对下行业务进行接收， 如 果终端存在上行业务， 则执行上行接入过程， 如果终端没有任何业务， 则执行 相关的小区驻留或选择及重选判断流程。

本发明还提供了一种基站， 该装置包括：

双工选择模块， 通过预先约定的方式或通过实时配置的方式选择双工方 式；

载波选择模块， 根据实时配置获取上行和下行载波的中心频率， 时分双工 模式的上下行载波的中心频率相同； 发射处理单元， 根据选择的双工方式， 在所述载波选择模块提供的下行载 波上， 按所选双工方式向用户终端以固定的帧结构发射下行信号；

接收处理单元，根据选择的双工方式，在载波选择模块提供的上行载波上， 按所选双工方式以固定的帧结构接收用户终端发射的上行信号；

其中， 所述帧结构下， 每个时隙长度相同， 一个帧中包括若干时隙， 下行 载波中有至少一个时隙会固定为下行时隙， 上行载波中包括若干上行时隙， 时 分双工模式下， 保护域位置可变， 位置根据预先约定或实时配置的方式确定， 保护域包括若干个整时隙；

本发明还提供一种用户终端， 该装置包括：

结构判断模块， 通过预先约定或根据接收的信号， 直接或间接得到双工方 式； 通过双工方式判断保护域是否存在， 若存在， 根据信令或预先约定确定其 所占时隙的个数；

载波选择模块，根据读取的广播信令或下行载波与上行载波的预先配对关 系确定上行载波频率， 时分双工模式的上下行载波频率相同；

发射处理单元， 根据结构判断模块确定的双工方式， 在所述载波选择模块 提供的上行载波上， 按所选双工方式向基站按固定的帧结构发射上行信号； 接收处理单元， 根据结构判断模块确定的双工方式， 在下行载波选上按固 定的帧结构接收基站发射的下行信号；

其中， 所述帧结构下， 每个时隙长度相同， 一个帧中包括若干时隙， 下行 载波中有至少一个时隙会固定为下行时隙，时分双工模式下，保护域位置可变， 保护域包括若干个整时隙；

附图说明

图 1为本发明实施例帧结构时分双工模式示意图;

图 2为本发明实施例帧结构频分双工模式示意图; 图 3为本发明实施例网络侧和终端侧传输示意图；

图 4为本发明实施例用户终端结构示意图。

图 5为本发明实施例基站结构示意图。 具体实施方式 本发明实施例中网络侧在选择的载波上向网络中的用户持续的按照固定 的帧结构发射包含若干个下行时隙的帧 （frame ) 的下行信号， 并在选择的载 波上以固定的帧结构接收终端侧发射的包含若干个上行时隙的帧的上行信号； 终端在所述的载波上接收网络侧发射的下行信号，按照事先约定或按直接或间 接指示的方式确定系统的双工方式， 进而根据实际需要进行下行信令以及业务 信号的接收以及上行业务及信令的发射；

由于在广播电视频段中， 可用带宽分布无序， 且存在严重的地区差异， 同 时存在着信道随时被其他系统抢占的风险， 因此， 本方案提供的传输方法具有 极大的灵活性，可以支持不同的双工方式， 支持多业务，提升了系统的适用性。

需要说明的是， 本发明实施例不仅适用于广播电视频段， 也适用于普通的 3G ( the 3^rd generation, 第三代）和 4G移动通信频段。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

如图 1所示， 本发明实施例帧结构时分双工模式下的结构： 帧结构时分双工模式的结构中，根据事先约定的方式确定帧结构中至少一 个时隙（timeslot ) 固定为下行时隙（ Downlink timeslot ), 该时隙为用户提供接 入和同步所需的同步信号，比如固定使用 timeslotO,当然也可以使用其他时隙， 只要收发两端保持一致即可， 该固定下行时隙可以放前导信号， 也可以放用于 同步的导频训练信息。 帧结构中包括保护域， 保护域的位置可以为除所述固定下行时隙以外的 任意若干整时隙， 保护域的位置通过预先约定或信令通知的方式确定； 例如， 保护域可以占用 1个 timeslot、 也可以占用 2~3个 timeslot, 主要由地区小区基 站的覆盖半径确定， 比如海面覆盖场景， 则需要大的保护域长度， 而普通密集 市区覆盖场景下， 则仅需要端的保护域长度。 为了能够适应不同的场景， 且保 证保护域位置可变， 其位置可以通过预先约定或广播信令通知的方式告知接收 端， 因此， 时隙长度最好选择短一些， 比如 0.25ms, 而这样情况下， 也可以保 证让保护域长度为整时隙个数， 使帧结构非常筒单， 另外， 需要说明的是， 较 佳的实现方式下， 所述帧结构， 一帧中最多包括一个保护域； 关于帧、 时隙、 保护域的关系， 筒单的可以理解为， 一帧由若干个长度相 同的时隙组成， 而若干个时隙构成保护域； 帧中的下行时隙用于承载下行训练序列、 广播信息、 控制消息以及多种下 行业务，上行时隙用户承载上行训练序列、控制信息和上行业务；对于以 OFDM ( Orthogonal frequency-division multiplexing , 正交频分复用 ) 为基础的系统, 其导频的插入方式可以是梅花方式也可以是块方式。

如图 2所示， 本发明实施例帧结构频分双工模式结构： 帧结构频分双工模式的结构中，根据事先约定的方式确定帧结构中至少一 个时隙（timeslot ) 固定为下行时隙（ Downlink timeslot ), 该时隙为用户提供接 入和同步所需的同步信号，比如固定使用 timeslotO,当然也可以使用其他时隙， 只要收发两端保持一致即可， 该固定下行时隙可以放前导信号， 也可以放用于 同步的导频训练信息。 帧结构中不包括保护域， 上行时隙和下行时隙位于不同的载波上； 帧中的下行时隙用于承载下行训练序列、 广播信息、 控制消息以及多种下 行业务，上行时隙用户承载上行训练序列、控制信息和上行业务；对于以 OFDM 为基础的系统， 其导频的插入方式可以是梅花方式也可以是块方式。

帧和时隙的关系， 可以理解为， 一帧由若干个长度相同的时隙组成， 无论 时分双工模式，还是频分双工模式，其时隙长度和一帧的时隙个数均是相同的。 如图 3所示， 本发明实施例的网络侧和终端侧传输过程包括： 步骤 10和 步骤 20。

步骤 10,网络侧在选择的载波上向网络中的用户持续的按照固定的帧结构 发射包含若干个下行时隙的帧 （frame ) 的下行信号， 并在选择的载波上以固 定的帧结构接收终端侧发射的包含若干个上行时隙的帧的上行信号；

步骤 20,终端在所述的载波上接收网络侧发射的下行信号，按照事先约定 或按直接或间接指示的方式确定系统的双工方式， 进而根据实际需要进行下行 信令以及业务信号的接收以及上行业务及信令的发射； 具体的， 可以根据事先约定的方式确定帧结构中至少一个时隙 （timeslot ) 固定为下行时隙（ Downlink timeslot ), 该时隙为用户提供接入和同步所需的同 步信号； 具体的， 帧结构中可以包括保护域， 保护域的位置可以为除所述固定下 行时隙以外的任意若干整时隙，保护域的位置通过预先约定或信令通知的方式 确定； 具体的， 频分双工和时分双工模式下， 一帧中包括的时隙数相同， 且时隙 的长度也相同； 具体的， 频分双工模式时， 下行载波的帧中包括零个上行时隙， 且上下行 载波中都不包括保护域； 时分双工模式时， 每个载波中上行时隙数、 保护域所 占时隙数以及下行时隙数均非零； 具体的， 帧中的下行时隙用于承载下行训练序列、 广播信息、 控制消息以 及多种下行业务， 上行时隙用户承载上行训练序列、 控制信息和上行业务； 较佳的， 所述帧结构， 一帧中最多包括一个保护域; 较佳的， 所述保护域， 由一个或多个完整时隙组成； 较佳的， 所述保护域， 除固定时隙外， 可通过事先约定的方式确定保护域 所占时隙， 也可以通过广播信令通知的方式告知接收端； 较佳的， 其特征在于， 所述根据实际需要是指根据终端的实际业务情况， 进行相应的操作； 例如， 如果终端存在下行业务， 则对下行业务进行接收， 如 果终端存在上行业务， 则执行上行接入过程， 如果终端没有任何业务， 则执行 相关的小区驻留或选择及重选判断流程。

如图 4所示， 本发明实施例基站装置， 包括双工选择模块 110, 载波选择 模块 120, 发射处理单元 130, 接收处理单元 140:

双工选择模块 110, 通过预先约定的方式或通过实时配置的方式选择双工 方式， 其中， 基站的实时配置方式可以是现场实时的程序配置， 也可以是根据 一个无线网络管理软件在线配置；

载波选择模块 120, 根据实时配置获取上行和下行载波的中心频率， 时分 双工模式的上下行载波的中心频率相同， 其中， 在频分双工情况下， 网络的上 行载波的中心频率需要通过实时配置指示， 而时分双工模式下， 不需要再进一 步制定上行载波的中心频率；

发射处理单元 130, 根据选择的双工方式， 在所述载波选择模块提供的下 行载波上， 按所选双工方式向用户终端以固定的帧结构发射下行信号， 其中下 行信号中可以包括前导训练序列、 导频、 广播消息、 专用信令、 数据业务； 接收处理单元 140, 根据选择的双工方式， 在载波选择模块提供的上行载 波上， 按所选双工方式以固定的帧结构接收用户终端发射的上行信号， 其中上 行信号可以是多个用户的上行信号， 进一步的， 也可以是使用多个天线接收的 多个用户的空分复用的数据；

其中， 所述帧结构下， 每个时隙长度相同， 一个帧中包括若干时隙， 下行 载波中有至少一个时隙会固定为下行时隙， 上行载波中包括若干上行时隙， 时 分双工模式下， 保护域位置可变， 位置根据预先约定或实时配置的方式确定， 保护域包括若干个整时隙；

如图 5所示， 本发明实施例用户终端装置， 包括结构选择模块 210, 载波 选择模块 220, 发射处理单元 230, 接收处理单元 240:

结构判断模块 210, 通过预先约定或根据接收的信号， 直接或间接得到双 工方式； 通过双工方式判断保护域是否存在， 若存在， 根据信令或预先约定确 定其所占时隙的个数；

载波选择模块 220, 根据读取的广播信令或下行载波与上行载波的预先配 对关系确定上行载波频率， 时分双工模式的上下行载波频率相同；

发射处理单元 230, 根据结构判断模块确定的双工方式， 在所述载波选择 模块提供的上行载波上， 按所选双工方式向基站按固定的帧结构发射上行信 号；

接收处理单元 240, 根据结构判断模块确定的双工方式， 在下行载波选上 按固定的帧结构接收基站发射的下行信号；

其中， 所述帧结构下， 每个时隙长度相同， 一个帧中包括若干时隙， 下行 载波中有至少一个时隙会固定为下行时隙，时分双工模式下，保护域位置可变， 保护域包括若干个整时隙；

从上述实施例中可以看出： 网络侧在选择的载波上向网络中的用户持续的 按照固定的帧结构发射包含若干个下行时隙的帧 （frame ) 的下行信号， 并在 选择的载波上以固定的帧结构接收终端侧发射的包含若干个上行时隙的帧的 上行信号； 终端在所述的载波上接收网络侧发射的下行信号， 按照事先约定或 按直接或间接指示的方式确定系统的双工方式， 进而根据实际需要进行下行信 令以及业务信号的接收以及上行业务及信令的发射， 其传输使用的帧结构的时 隙长度具有统一性， 保护域位置可变， 从而可以支持时分双工模式下的上下行 速率按需分配， 大大提升了系统传输的灵活性， 另外， 帧结构适应于时分双工 模式和频分双工模式， 可以 4艮好的适应广播电视可用信道复杂多样的情况， 因 此该系统可以最大化的利用现有信道， 且可以保持最大化的灵活性。

显然， 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领 域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干 改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 同样， 本领域的 技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。 这 样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之 内， 则本发明也同样意图包含这些改动和变型在内。

Claims

权 利 要 求 书

1、 一种网络侧和终端侧通信的空口传输方法， 其特征在于， 该方法包括： 网络侧在选择的载波上向网络中的用户持续的按照固定的帧结构发射包 含若干个下行时隙的帧 （frame ) 的下行信号， 并在选择的载波上以固定的帧 结构接收终端侧发射的包含若干个上行时隙的帧的上行信号； 终端在所述的载波上接收网络侧发射的下行信号，按照事先约定或按直接 或间接指示的方式确定系统的双工方式， 进而根据实际需要进行下行信令以及 业务信号的接收以及上行业务及信令的发射； 其中， ^据事先约定的方式确定帧结构中至少一个时隙（timeslot )固定为 下行时隙（ Downlink timeslot ),该时隙为用户提供接入和同步所需的同步信号； 其中， 帧结构中可以包括保护域， 保护域的位置可以为除所述固定下行 时隙以外的任意若干整时隙，保护域的位置通过预先约定或信令通知的方式确 定； 其中， 频分双工和时分双工模式下， 一帧中包括的时隙数相同， 且时隙的 长度也相同； 其中， 频分双工模式时， 下行载波的帧中包括零个上行时隙， 且上下行载 波中都不包括保护域； 时分双工模式时， 每个载波中上行时隙数、 保护域所占 时隙数以及下行时隙数均非零； 其中， 帧中的下行时隙用于承载下行训练序列、 广播信息、 控制消息以及 多种下行业务， 上行时隙用户承载上行训练序列、 控制信息和上行业务；

2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述帧结构， 一帧中最 括一个保护域；

3、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述保护域， 由一个或多个 完整时隙组成；

4、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述保护域， 除固定时隙外， 可通过事先约定的方式确定保护域所占时隙，也可以通过广播信令通知的方式 告知接收端；

5、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述根据实际需要是指根据 终端的实际业务情况， 进行相应的操作；

6、 一种基站， 其特征在于， 该装置包括：

双工选择模块， 通过预先约定的方式或通过实时配置的方式选择双工方 式；

载波选择模块， 根据实时配置获取上行和下行载波的中心频率， 时分双工 模式的上下行载波的中心频率相同；

发射处理单元， 根据选择的双工方式， 在所述载波选择模块提供的下行载 波上， 按所选双工方式向用户终端以固定的帧结构发射下行信号；

接收处理单元，根据选择的双工方式，在载波选择模块提供的上行载波上， 按所选双工方式以固定的帧结构接收用户终端发射的上行信号；

其中， 所述帧结构下， 每个时隙长度相同， 一个帧中包括若干时隙， 下行 载波中有至少一个时隙会固定为下行时隙， 上行载波中包括若干上行时隙， 时 分双工模式下， 保护域位置可变， 位置根据预先约定或实时配置的方式确定， 保护域包括若干个整时隙；

7、 一种用户终端， 其特征在于， 该装置包括：

结构判断模块， 通过预先约定或根据接收的信号， 直接或间接得到双工方 式； 通过双工方式判断保护域是否存在， 若存在， 根据信令或预先约定确定其 所占时隙的个数； 载波选择模块 ,根据读取的广播信令或下行载波与上行载波的预先配对关 系确定上行载波频率， 时分双工模式的上下行载波频率相同；

发射处理单元， 根据结构判断模块确定的双工方式， 在所述载波选择模块 提供的上行载波上， 按所选双工方式向基站按固定的帧结构发射上行信号； 接收处理单元， 根据结构判断模块确定的双工方式， 在下行载波选上按固 定的帧结构接收基站发射的下行信号；

其中， 所述帧结构下， 每个时隙长度相同， 一个帧中包括若干时隙， 下行 载波中有至少一个时隙会固定为下行时隙，时分双工模式下，保护域位置可变， 保护域包括若干个整时隙；