時分雙工無線通信設備及其收發方法

2023-06-07 01:47:51

專利名稱：時分雙工無線通信設備及其收發方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，特別涉及時分雙工無線通信技術。
背景技術：
時分雙工(Time Division Duplex,簡稱"TDD")是一種移動通信系統 的通信方式，這種方式在基站和用戶設備之間的收發信息，是以突發脈衝序 列的形式，在同一個載波頻率上交替傳送，即收發雙方輪流發和收，或稱"兵 乓方式"。這樣就可以在一個載波頻率上實現一個雙工信道，從而提高頻譜 利用率。
在長期演進(Long Term Evolution,簡稱"LTE")系統等通信系統中 採用了 TDD技術，其中定時提前(TA)被用來彌補無線信號在基站和終端之間 傳送的環路傳輸延時(Round Trip Time,簡稱"RTT")。其原理如圖1(a) 至(d)所示。
圖1(a)是無線幀格式。以TDD方式的LTE短幀格式為例，時域5ms的 無線幀被劃分成5個1ms的時隙，分別編號為0， 1, 2， 3， 4。其中0時隙 是下行時隙，2時隙是上行時隙，3時隙和4時隙的配置可以為"上上"、 "上下"、"下下"三種配置方式的一種。圖1(a)中選用的配置為"上下"， 在3時隙和4時隙交界處有個上下行轉換點。另外，1時隙被分為下行部分 (Downlink Pilot Time Slot,簡稱"DwPTS")、保護間隔(Guard Period, 簡稱"GP")、上行部分(Uplink Pilot Time Slot,簡稱"UpPTS")三個部 分。
在實際通信中，無線信號從演進基站節點(evolutional Node B,簡稱"eNodeB")傳送到用戶設備(User Equipment,簡稱"UE")的過程中 有一個傳播時延Tp，如圖1(c)所示。在圖1(c)中，下行信號在延時Tp後到 達UE端，UE根據本地存儲的如圖1(d)所示的幀格式發送接入信號，並在 eNodeB的指示下提前TA, i發送上行信號。這樣，在理想情況下，UE發送 的上行信號經過Tp的傳輸延時後，到達圖1(b)中所示的位置，和圖1(a)的 幀格式要求一致。其中TA,,等於2*TP,即無線信號在空中一個來回的傳播 時間。
現有技術的魯棒性(robust)較差。原因有二
首先，定時提前量丁A,i是由eNodeB根據接收的上行信號位置估計出來 的，精度有限；同時為了簡化定時提前量的控制信令複雜度，往往採用1比 特控制信號，傳達步進、步退信息。這樣，定時位置會有一個偏前或偏後的 波動範圍，在其中偏後波動的情況下會導致eNodeB側接收上行發送信號與 發送下行信號在時域上重疊，如圖2(b)中斜線陰影部分所示，影響eNodeB 對上行信號尾部部分的接收。
其次，在eNodeB採用接收、發送時分雙工的情況下，在圖3(b)中弁3 時隙和#4時隙之間，eNodeB需要從接收狀態轉換為發送狀態，需要有接 收-發送轉換時間間隔(Receive/transmit Transition Gap,簡稱"RTG"), 否則會影響eNodeB對上行信號尾部部分的接收或影響eNodeB對下行信號 頭部部分的發送。

發明內容
本發明的目的在於提供一種時分雙工無線通信設備及其收發方法，降低 了 TDD設備中接收時隙的尾部對緊隨的發送時隙的頭部幹擾的可能性。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了 一種時分雙工無線通信 設備的收發方法，包括以下步驟在接收時隙進行正交頻分復用符號的接收；
如果接收時隙的下 一 個時隙為發射時隙，則該發射時隙中首個正交頻分 復用符號的循環前綴的前Tg部分暫停發射，其中Tg小於該循環前綴的長度；
在發射時隙中除循環前綴的前Tg部分之外的其它部分正常發射正交頻 分復用符號。
本發明的實施方式還提供了一種時分雙工無線通信設備，包括
接收單元，用於在接收時隙進行正交頻分復用符號的接收；
發射單元，用於在發射時隙進行正交頻分復用符號的接收；
控制單元，用於判斷接收時隙的下一個時隙是否為發射時隙，如果是則 指示發射單元在該發射時隙中首個正交頻分復用符號的循環前綴的前Tg部 分暫停發射，在發射時隙中除循環前綴的前Tg部分之外的其它部分正常發 射，其中Tg小於該循環前綴的長度。
本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在於
通過在上下行轉換點處縮減下行最初傳輸符號的循環前綴，可以增強 TDD設備在接收-發送轉換點信號收發的魯棒性，降低接收時隙的尾部對緊 隨的發送時隙的頭部幹擾的可能性，從而在整體上提高傳輸性能。
進一步地，根據接收時隙所接收的信號的位置估計Tg的值，可以比較 準確地知當前信道環境下定時位置的波動情況，從而最大程度地避免了收發 信號之間的幹擾。
進一步地，通過預先設置Tg,可以簡化對Tg的估計工作，而收發信號 之間的幹擾仍可以被有效地減輕。


圖1是現有的TDD通信系統中定時提前量的設置原理圖2是現有的TDD通信系統定時提前量設定值方差造成的eNodeB收 發之間幹擾原理圖3是現有的TDD通信系統eNodeB收發轉換時間TRTG帶來的收發之 間幹擾原理圖4是本發明實施方式的原理圖5是本發明第一實施方式中TDD無線通信設備的收發方法流程示意
圖6是本發明第一實施方式中eNodeB收發OFDM符號的詳細步驟示 意圖7是本發明第三實施方式中eNodeB的結構示意圖。
具體實施例方式
在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細 節。但是，本領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基於 以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保
護的技術方案。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發 明的實施方式作進一步地詳細描述。
下面的各實施方式以LTE系統中的eNodeB為例進行說明，可以理解， 本發明的技術方案也可以應用於LTE之外的其它通信系統中，也可以應用在 eNodeB之外的其它網絡側設備中，還可以應用在移動終端中，只要這些設 備是基於TDD的即可。本發明的第一實施方式涉及TDD無線通信設備的收發方法，其流程如 圖5所示。
在步驟501中，UE完成小區同步。
此後進入步驟502, UE根據網絡尋呼或者本地高層指令發起接入過程。 此後進入步驟503， eNodeB估計與接入的UE通信所需要的定時提前
量丁a,1。
此後進入步驟504, eNodeB估計Tg。 eNodeB根據在接收時隙所接收 的信號的位置以及當前丁M的值可以得到Tg的估計值，具體地說，Tg可以 由eNodeB #4居eNodeB控制Ta,"青度的方差以及TDD又又工方式下eNodeB 的接收-發送轉換時間選定。根據接收時隙所接收的信號的位置估計Tg的值， 可以比較準確地知當前信道環境下定時位置的波動情況，從而能夠最大程度
地避免收發信號之間的幹擾。
此後進入步驟505, eNodeB收發OFDM符號。具體包括如圖6所示的 以下子步驟
在步驟601中，eNodeB在接收時隙接收OFDM符號。
此後進入步驟602， eNodeB判斷該接收時隙的下一個時隙是否發射時 隙，也就是說當前接收時隙之後是否為一個上下^f亍轉換點。如果是，則進入 步驟603。否則回到步驟601處理下一個接收時隙。以圖4為例，如果當前 時隙是#2,則回到步驟601;如果當前時隙是#3,則進入步驟603。
在步驟603中，eNodeB對發射時隙中首個OFDM符號的循環前綴的前 Tg部分暫停發射。發射時隙中可能存在一個或多個OFDM符號，暫停發射 只限於首個OFDM符號的循環前綴的前Tg部分，同一發射時隙中在後的各 個OFDM符號(如果有的話)不受影響。以圖4為例，因為時隙#4是接收 時隙之後的第一個發射時隙，所以將該時隙的OFDM符號的循環前綴縮短Tg，如圖4(b)所示。Tg的長度不可以超過循環前綴的長度，如果超過， Tg最多只能取到循環前綴的長度。通過在上下行轉換點處縮減下行最初傳輸 符號的循環前綴，可以增強eNodeB在接收-發送轉換點信號收發的魯棒性，
提高傳輸性能。
此後進入步驟604， eNodeB在該發射時隙中除首個OFDM符號的循環 前綴的前Tg部分之外的其它部分正常發射OFDM符號。
此後進入步驟605， eNodeB在隨後的時隙中接收或發送OFDM符號。 在圖4的例子中，因為是一個短幀，在時隙#4之後沒有後續的OFDM符號， 所以這個步驟可以省略。在另一個例子中，時隙#2是上行時隙，時隙#3 和#4都是下行時隙，此時要將弁3的OFDM符號的循環前綴縮短Tg,時隙 #4按步驟605正常發射。
本發明第二實施方式涉及TDD無線通信設備的收發方法，第二實施方 式與第一實施方式基本相同，區別主要在於，第二實施方式的Tg是預先設 定在eNodeB中的，而不是根據實際接收到的信號位置估計得到。通過預先 設置Tg，可以簡化對Tg的估計工作，而收發信號之間的幹擾仍可以被有效 地減輕。
具體地說，在第二實施方式中，步驟504被省略掉。步驟603中所用到 的Tg是預先設置在eNodeB中的。這個預先設置的Tg可以通過仿真和優化 的方法得到，也可以對該eNode以前測量的歷史數據進行統計和優化得到。 如果Tg太短，則可能在大多數幀中的上下行轉換點都無法消除幹擾，從而 影響整體的通信性能。如果Tg太長，大多數幀中的上下行轉換點即使沒有 這麼長的Tg也不會產生幹擾，則循環前綴會被過多地縮短，而循環前綴越 短系統的抗多徑能力越弱，所以Tg太長也會影響整體的通信性能。由此， 可以以表示整體通信性能的一個指標(如誤符號率、誤碼率等)作為優化目
9標，經過優化搜索找到匹配仿真數據或該eNode歷史數據的最佳Tg長度。
本發明的方法實施方式可以以軟體、硬體、固件等等方式實現。不管本 發明是以軟體、硬體、還是固件方式實現，指令代碼都可以存儲在任何類型 的計算機可訪問的存儲器中(例如永久的或者可^f奮改的，易失性的或者非易
失性的，固態的或者非固態的，固定的或者可是換的介質等等)。同樣，存 儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic,簡稱 "PAL")、隨機存取存儲器(Random Access Memory,簡稱"RAM")、 可編程只讀存儲器(Programmable Read Only Memory,簡稱"PROM，，)、 只讀存儲器(Read-Only Memory,簡稱"ROM")、電可擦除可編程只讀 存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM,簡稱"EEPROM")、 磁碟、光碟、數字通用光碟(Digital Versatile Disc,簡稱"DVD")等等。
本發明的第三實施方式涉及一個eNodeB，其結構如圖7所示，該 eNodeB包括
接收單元701,用於在接收時隙進行OFDM符號的接收。
發射單元702，用於在發射時隙進行OFDM符號的接收。
控制單元703，用於判斷接收時隙的下一個時隙是否為發射時隙，如果 是則指示發射單元702在該發射時隙中首個OFDM符號的循環前綴的前Tg 部分暫停發射，在發射時隙中除首個OFDM符號的循環前綴的前Tg部分之 外的其它部分正常發射，其中Tg小於該循環前綴的長度。
估計單元704,根據接收單元701在接收時隙所接收的信號的位置得到 Tg的估計值，並輸出給控制單元703。
本實施方式所涉及的設備可以用於完成第一實施方式中提到的方法流 程。因此在第一實施方式中提到的所有技術細節在本實施方式中依然有效， 為了減少重複，這裡不再贅述。本發明的第四實施方式涉及一個eNodeB。第四實施方式與第三實施方 式基本相同，區別主要在於，第四實施方式的Tg是預先設定在控制單元703 中的，而不是根據實際接收到的信號位置估計得到。
具體地說，第四實施方式中的eNodeB沒有估計單元704,控制單元703 根據預先設定的Tg控制發射單元702的發射。
本實施方式所涉及的設備可以用於完成第二實施方式中>|€到的方法流 程。因此在第二實施方式中提到的所有技術細節在本實施方式中依然有效， 為了減少重複，這裡不再贅述。
需要說明的是，本發明設備實施方式(第三、第四實施方式)中提到的 各單元都是邏輯單元，在物理上， 一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可 以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現，這些邏輯 單元本身的物理實現方式並不是最重要的，這些邏輯單元所實現的功能的組 合是才解決本發明所提出的技術問題的關鍵。例如，第三實施方式中的控制 單元除了可以控制發射單元的發射外，還可以控制接收單元的接收過程；又 如，第三實施方式中控制單元可以與估計單元在同一物理單元中實現；等等。
此外，為了突出本發明的創新部分，本發明上述設備實施方式(第三、 第四實施方式)並沒有將與解決本發明所提出的技術問題關係不太密切的單 元引入，這並不表明上述設備實施方式並不存在其它的單元。例如，第三實 施方式的eNodeB還可以有基帶處理單元、天線等等。
本發明各實施方式中所稱的OFDM符號是廣義的，既可以是多載波系統 中的符號，也可以是單載波系統中的符號，只要用到了 OFDM的基本原理就 屬於本發明中所稱的OFDM符號。
雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和 描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各 種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種時分雙工無線通信設備的收發方法，其特徵在於，包括以下步驟在接收時隙進行正交頻分復用符號的接收；如果所述接收時隙的下一個時隙為發射時隙，則該發射時隙中首個正交頻分復用符號的循環前綴的前Tg部分暫停發射，其中Tg小於該循環前綴的長度；在所述發射時隙中除循環前綴的前Tg部分之外的其它部分正常發射所述正交頻分復用符號。
2. 根據權利要求1所述的時分雙工無線通信設備的收發方法，其特徵 在於，在所述暫停發射的步驟之前，還包括以下步驟根據在接收時隙所接收的信號的位置得到Tg的估計值。
3. 根據權利要求1所述的時分雙工無線通信設備的收發方法，其特徵 在於，所述Tg是預先設定的值。
4. 根據權利要求3所述的時分雙工無線通信設備的收發方法，其特徵
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的時分雙工無線通信設備的收發 方法，其特徵在於，所述時分雙工無線通信設備是長期演進系統中的演進基 站節點。
6. 根據權利要求5所述的時分雙工無線通信設備的收發方法，其特徵 在於，所述循環前綴的前Tg部分暫停發射的發射時隙可以是時分雙工方式 的長期演進短幀格式的中編號為3或4或下一個幀中編號為O的時隙。
7. —種時分雙工無線通信設備，其特徵在於，包括接收單元，用於在接收時隙進行正交頻分復用符號的接收；發射單元，用於在發射時隙進行正交頻分復用符號的接收；控制單元，用於判斷接收時隙的下一個時隙是否為發射時隙，如果是則 指示所述發射單元在該發射時隙中首個正交頻分復用符號的循環前綴的前 Tg部分暫停發射，在所述發射時隙中除循環前綴的前Tg部分之外的其它部 分正常發射，其中Tg小於該循環前綴的長度。
8. 根據權利要求7所述的時分雙工無線通信設備，其特徵在於，估計 單元，根據所述接收單元在接收時隙所接收的信號的位置得到Tg的估計值， 並輸出給所述控制單元。
9. 根據權利要求7所述的時分雙工無線通信設備，其特徵在於，所述 Tg預先設定在所述控制單元中。
10. 根據權利要求7所述的時分雙工無線通信設備，其特徵在於，所 述時分雙工無線通信設備是長期演進系統中的演進基站節點。
全文摘要
本發明涉及無線通信領域，公開了一種時分雙工無線通信設備及其收發方法。本發明中，通過在上下行轉換點處縮減下行最初傳輸符號的循環前綴，可以增強TDD設備在接收-發送轉換點信號收發的魯棒性，降低接收時隙的尾部對緊隨的發送時隙的頭部幹擾的可能性，從而在整體上提高傳輸性能。Tg可以通過接收時隙所接收的信號的位置估計得到，也可以是預先設置的值。
文檔編號H04B1/54GK101588188SQ20081004339
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月22日 優先權日2008年5月22日
發明者濤 吳, 張小東, 簡相超, 垚 陳, 華 魏 申請人:展訊通信(上海)有限公司