時分雙工無線通信系統的通信方法及其用戶終端和基站的製作方法
2023-09-18 05:48:50
專利名稱：時分雙工無線通信系統的通信方法及其用戶終端和基站的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及通信領域中時分雙工無線通信系統的通信方法及應用該方法的用戶終端和基站。
背景技術：
傳統的通信系統採用兩種工作模式，一種是TDD(Time Division Duplex，時分雙工)模式，另一種是FDD(Frequency Division Duplex，頻分雙工)模式。
通信系統工作於FDD模式時，上行發送和下行發送分別在不同的載波上完成，上行載波與下行載波之間有足夠寬的保護頻帶，使得上行發送與下行發送之間不會造成幹擾。上行或者下行載波既可以是一個載波，也可以是包括多個連續載波的載波組。
通信系統工作於TDD模式時，上行發送和下行發送是在相同的載波上完成的，上行與下行分別在不同的時間上完成發送或接收。當通信系統在上行發送和下行發送之間轉換時，為了避免兩個基站之間的幹擾，需要在上行發送和下行發送之間預留足夠長的保護間隔。同樣，上行或者下行載波既可以是一個載波，也可以是包括多個連續載波的載波組。時分雙工通信系統中各個載波的工作頻率相鄰較近，為了保證各個載波間不互相干擾，在每個載波上上行發送與下行發送的轉換點的位置是相同的。
隨著通信系統的發展，對傳輸時延提出了越來越嚴格的要求，對應於物理層，即是要求縮短發送與應答之間的時間長度。對時分雙工通信系統而言，一般下行發送的時間較長，佔用較多的時隙；上行發送時間較短，佔用較少的時隙。傳輸時延是由多次發送/應答的過程決定的，由於下行發送的時間較長，造成多次發送/應答的時間較長，影響了傳輸時延。
現有技術中可以通過縮短每次數據傳輸的時間間隔，在下行或上行發送完成後，即刻進行反方向的應答，以降低傳輸時延。但在時分雙工系統中下行發送與上行發送之間需要有足夠長的時域保護間隔，這些額外增加的保護間隔造成了頻譜效率的降低。
發明內容
本發明要解決的是現有技術中降低時分雙工通信系統傳輸時延的方法同時也降低了頻譜效率的問題。
本發明中時分雙工無線通信系統至少包括第一通信節點和第二通信節點，第一通信節點和第二通信節點通過無線信道進行通信，所述通信方法包括以下步驟所述第一通信節點與第二通信節點在第一路載波和第二路載波上分別進行時分雙工通信，在第一路載波上的信息發送結束後，通信節點在第二路載波上接收反向信息。
優選地，所述第一路載波和第二路載波上傳輸的射頻信號具有相同的幀結構和上下行時隙方向配置。
優選地，所述方法還包括確定具有頻域間隔的第一路載波和第二路載波，所述頻域間隔的寬度足以使得通信節點在其中一路載波上發送信息的同時，能夠在另一路載波上接收信息。
優選地，所述通信節點在第一路載波上發送的信息為數據信息，在第二路載波上接收的信息是對所述數據信息的應答信息。
優選地，所述在第二路載波上接收應答信息的時隙比在第一路載波上發送數據信息的時隙延遲至少1個時隙。
優選地，所述第一路載波位於第三代移動通信系統的頻段，所述第二路載波位於第二代移動通信系統的頻段。
優選地，所述第一路載波的頻帶寬度大於第二路載波的頻帶寬度。
優選地，所述第一路載波為一個載波或包括超過一個載波的載波組；所述第二路載波為一個載波或包括超過一個載波的載波組。
優選地，所述第一通信節點為用戶終端，所述第二通信節點為基站或用戶終端。
本發明提供了一種應用上述時分雙工通信方法的用戶終端，包括兩套以時分雙工模式工作的發送單元和接收單元，其中第一套發送單元用來在第一路載波上發送信息；第一套接收單元用來接收第一路載波上傳輸的信息；第二套發送單元用來在第二路載波上發送信息；第二套接收單元用來接收第二路載波上傳輸的信息。
優選地，第一套發送單元和接收單元分別用於數據信息的發送和接收，第二套發送單元和接收單元分別用於應答信息的發送與接收。
優選地，所述第一路載波位於第三代移動通信系統的頻段，所述第二路載波位於第二代移動通信系統的頻段。
本發明還提供了一種應用上述時分雙工通信方法的基站，包括兩套下行發送單元和上行接收單元，其中第一套發送單元用來在第一路載波上發送信息；第一套接收單元用來接收第一路載波上傳輸的信息；第二套發送單元用來在第二路載波上發送信息；第二套接收單元用來接收第二路載波上傳輸的信息。
優選地，第一套發送單元和接收單元分別用於數據信息的發送和接收，第二套發送單元和接收單元分別用於應答信息的發送與接收。
優選地，所述第一路載波位於第三代移動通信系統的頻段，所述第二路載波位於第二代移動通信系統的頻段。
本發明使用兩路不同載波的正向時隙和反向時隙分別用於正向傳輸和反向傳輸，在正向發送完成後，可以即刻使用反向時隙對其進行應答，有效地降低了傳輸時延；本發明不需要增加額外的時域保護間隔，對頻譜效率沒有影響。
圖1為本發明所述時分雙工無線通信系統的通信方法流程圖；圖2為本發明實施例一中兩路載波的頻段及時隙分配示意圖；圖3為本發明實施例二中兩路載波的頻段及時隙分配示意圖。
具體實施例方式
在FDD模式中，上行傳輸與下行傳輸在不同的載波上完成。當在一路載波上完成上行或下行發送後，可以在另一路載波上即刻進行下行或上行應答，因而FDD模式具有很低的傳輸時延。
為了降低時分雙工通信的傳輸時延，本發明在時分雙工通信中引入了FDD模式中的應答方式，即採用與發送不同的載波進行應答。對至少包括第一通信節點和第二通信節點的時分雙工無線通信系統，本發明所述時分雙工通信方法的流程如圖1所示。
在步驟S10，確定在頻域上有一定間隔寬度的第一路載波和第二路載波。
兩路載波之間頻域間隔的寬度應當能夠保證兩路載波能夠同時發送、同時接收以及一路發送的同時另一路接收，而不會因為相互間的幹擾影響各自的正常通信；使得通信節點在其中之一路載波上發送射頻信號時，在相同時間段內從另一路載波上接收的射頻信號能滿足一定的解調質量要求。例如，可以採用目前FDD系統中的雙工間隔130MHz(兆赫)。
本發明可以用於單載波和多載波的通信系統。換言之，一路載波可以是一個載波，也可以是包括兩個或多個連接載波的載波組，還可以是包括兩個或多個離散載波的載波組。
兩路載波用來供第一和第二通信節點在其上分別進行時分雙工通信。
在兩路載波上的採用幀結構可以相同也可以不同，每路載波上正向時隙與反向時隙的分配可以根據其傳輸的業務需求獨立進行調整。
在步驟S20，通信節點在第一路載波上進行信息發送。
在步驟S30，在第一路載波上的信息發送結束後，在第二路載波上接收反向傳輸的信息。
上述步驟中，信息發送可以是上行傳輸，也可以是下行傳輸；同樣，反向信息傳輸可以是下行傳輸，也可以是上行傳輸。
在實際應用中，可以將信息發送用作進行流量較大的數據通信，而將反向信息傳輸用作對所發送的數據信息的應答。
兩路載波所佔用的頻帶寬度可以相同也可以不同。當兩路載波分別用於數據通信的發送和應答時，考慮到數據信息與應答信息在業務上的不對稱性，可以設置第一路載波的頻帶較寬，主要用於數據信息的傳輸，第二路載波的頻帶較窄，主要用於應答信息的傳輸。並且，可以進一步通過調整第一路載波的上行時隙與下行時隙的比例來匹配上行業務與下行業務之間的比例，同樣也可以通過調整第二路載波的上行時隙與下行時隙的比例來匹配上行應答信息與下行應答信息之間的比例。
同樣，如果一路載波包括超過一個的載波，每個載波的頻帶寬度可以相同也可以不同。
本發明非常適合應用於這樣一種情況，在第三代移動通信系統商用成熟後，第一路載波採用第三代移動通信系統的載波頻段來進行大流量的數據信息傳輸，而將第二代移動通信系統空出的載波頻段留給第二路載波使用，用來傳輸應答信息。
第二代、第三代移動通信系統所佔用的頻段因國家的不同而有所不同。在我國，第二代移動通信系統的頻段包括在900MHz附近，從890MHz到960MHz的頻段，以及1800MHz附近，從1710MHz到1850MHz的頻段；第三代移動通信系統的頻段ITU(國際電信聯盟)定為2GHz(千兆赫)附近，從1885MHz到2200MHz的頻段。本發明的以下兩個實施例即採用2GHz附近和900MHz附近來分別作為第一路載波和第二路載波的頻段。
圖2所示為本發明實施例一的載波頻段和時隙分配示意圖。在實施例一中，第一路載波為單載波，載波頻率為2GHz，頻帶寬度為5MHz，主要用於數據傳輸，其上行時隙和下行時隙的比例為2∶4；第二路載波為單載波，載波頻率為900MHz，，頻帶寬度為200KHz(千赫)，其上行時隙與下行時隙的比例為4∶2，主要用於應答信息的傳輸。
為描述方便，假設實施例一中進行數據通信與應答的雙方是基站和用戶終端。基站在第一路載波的下行時隙向用戶終端發送數據信息，用戶終端在第二路載波的上行時隙向基站發送應答信息；用戶終端在第一路載波的上行時隙向基站發送數據信息，基站在第二路載波的下行時隙向用戶終端發送應答信息。
值得注意的是，在實施例一中，由於相對於第一路載波的正向時隙，即用於數據信息發送的下行或上行時隙，第二路載波的反向時隙，即用於應答信息發送的上行或下行時隙向後延遲了1個時隙，因而應答信息可以很短的時間內發送，進一步有效地降低了傳輸時延。用於應答信息發送的上行或下行時隙也可以根據實際業務處理的需要比用於數據信息發送的下行或上行時隙向後延遲1個以上的時隙。
圖3所示為本發明實施例二的載波頻段和時隙分配示意圖。在實施例二中，第一路載波包括兩個載波，一個載波的載波頻率為2GHz，頻帶寬度為5MHz，另一個載波的載波頻率為2040MHz，頻帶寬度為10MHz；兩個載波之間有2.5MHz的間隔頻段是空閒的；這兩個載波主要用於數據傳輸，採用相同的幀結構，其上行時隙和下行時隙的比例為2∶4。第二路載波為單載波，載波頻率為900MHz，，頻帶寬度為200KHz，其上行時隙與下行時隙的比例為4∶2，主要用於應答信息的傳輸。
與實施例一中相同，實施例二中相對於第一路載波的正向時隙，第二路載波的反向時隙向後延遲了1個時隙。
本發明中的時分雙工通信方法可以用於基站與用戶終端之間的通信，也可以用於用戶終端之間的通信。目前已經使用的移動通信系統都是在基站和用戶終端之間進行無線通信，對於時分雙工通信而言，這種通信機制的優勢是可以比較容易地實現在用戶終端之間進行的通信，從而便於用戶終端在沒有基礎網絡的情況下通過自組織的方式形成一個動態的網絡進行通信或者是可以擴展基礎網絡中基站的覆蓋範圍，這種自組織的通信方式已經在例如應急通信、軍事通信等應用場合出現。
當把本發明的時分雙工通信方法用於用戶終端時，用戶終端需要兩套發送單元和接收單元，均工作在時分雙工模式。第一套發送單元和接收單元工作在第一套載波上，分別用來發送和接收信息；第二套發送單元和接收單元工作在第二套載波上，同樣分別用來發送和接收信息。
第一套接收單元在第一路載波上接收與其通信的對端傳輸的數據信息，在數據信息接收完畢後，由第二套發送單元在第二路載波上向通信對端發送對該數據信息的應答。同樣，第一套發送單元在第一路載波上向通信對端發送數據信息，在數據信息發送完畢後，第二套接收單元在第二路載波上接收通信對端對該數據信息的應答。
用戶終端的第一路載波可以採用第三代移動通信系統的的載波頻段，而第二路載波採用第二代移動通信系統的載波頻段，這樣對原有的雙模終端進行改造後即可應用本發明，可以節約開發成本。
當把本發明的時分雙工通信方法用於基站時，基站需要兩套下行發送單元和上行接收單元，均工作在時分雙工模式。第一套上行發送單元和下行接收單元工作在第一套載波上，分別用來發送和接收信息；第二套上行發送單元和下行接收單元工作在第二套載波上，同樣分別用來發送和接收信息。
第一套上行接收單元在第一路載波上接收與其通信的用戶終端傳輸的數據信息，在數據信息接收完畢後，由第二套下行發送單元在第二路載波上向用戶終端發送對該數據信息的應答。同樣，第一套下行發送單元在第一路載波上向用戶終端發送數據信息，在數據信息發送完畢後，第二套上行接收單元在第二路載波上接收用戶終端對該數據信息的應答。
基站的第一路載波可以採用第三代移動通信系統的的載波頻段，而第二路載波採用第二代移動通信系統的載波頻段。
可見，本發明中的通信方法將頻分雙工模式在正反向傳輸轉換時具有的時域優勢引入到時分雙工模式中，有效地降低了時分雙工通信中的傳輸時延，同時不會影響頻譜效率。
以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1.一種時分雙工無線通信系統的通信方法，所述無線通信系統至少包括第一通信節點和第二通信節點，第一通信節點和第二通信節點通過無線信道進行通信，其特徵在於，包括所述第一通信節點與第二通信節點在第一路載波和第二路載波上分別進行時分雙工通信，在第一路載波上的信息發送結束後，通信節點在第二路載波上接收反向信息。
2.如權利要求1所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於，所述第一路載波和第二路載波上傳輸的射頻信號具有相同的幀結構和上下行時隙方向配置。
3.如權利要求1所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於，所述方法還包括確定具有頻域間隔的第一路載波和第二路載波，所述頻域間隔的寬度足以使得通信節點在其中一路載波上發送信息的同時，能夠在另一路載波上接收信息。
4.如權利要求1所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於所述通信節點在第一路載波上發送的信息為數據信息，在第二路載波上接收的信息是對所述數據信息的應答信息。
5.如權利要求4所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於所述在第二路載波上接收應答信息的時隙比在第一路載波上發送數據信息的時隙延遲至少1個時隙。
6.如權利要求1至4任意一項所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於所述第一路載波位於第三代移動通信系統的頻段，所述第二路載波位於第二代移動通信系統的頻段。
7.如權利要求1或4任意一項所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於所述第一路載波的頻帶寬度大於第二路載波的頻帶寬度。
8.如權利要求1至3任意一項所述時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於所述第一路載波為一個載波或包括超過一個載波的載波組；所述第二路載波為一個載波或包括超過一個載波的載波組。
9.如權利要求1所述的時分雙工無線通信系統的通信方法，其特徵在於所述第一通信節點為用戶終端，所述第二通信節點為基站或用戶終端。
10.一種應用權利要求1所述方法的用戶終端，其特徵在於，包括兩套以時分雙工模式工作的發送單元和接收單元，其中第一套發送單元用來在第一路載波上發送信息；第一套接收單元用來接收第一路載波上傳輸的信息；第二套發送單元用來在第二路載波上發送信息；第二套接收單元用來接收第二路載波上傳輸的信息。
11.如權利要求10所述的用戶終端，其特徵在於第一套發送單元和接收單元分別用於數據信息的發送和接收，第二套發送單元和接收單元分別用於應答信息的發送與接收。
12.如權利要求10或11所述的用戶終端，其特徵在於所述第一路載波位於第三代移動通信系統的頻段，所述第二路載波位於第二代移動通信系統的頻段。
13.一種應用權利要求1所述方法的基站，其特徵在於，包括兩套下行發送單元和上行接收單元，其中第一套發送單元用來在第一路載波上發送信息；第一套接收單元用來接收第一路載波上傳輸的信息；第二套發送單元用來在第二路載波上發送信息；第二套接收單元用來接收第二路載波上傳輸的信息。
14.如權利要求13所述的基站，其特徵在於第一套發送單元和接收單元分別用於數據信息的發送和接收，第二套發送單元和接收單元分別用於應答信息的發送與接收。
15.如權利要求13或14所述的基站，其特徵在於所述第一路載波位於第三代移動通信系統的頻段，所述第二路載波位於第二代移動通信系統的頻段。
全文摘要
本發明公開了一種時分雙工無線通信系統的通信方法，無線通信系統至少包括第一通信節點和第二通信節點，第一通信節點和第二通信節點通過無線信道進行通信，該方法包括所述第一通信節點與第二通信節點在第一路載波和第二路載波上分別進行時分雙工通信，在第一路載波上的信息發送結束後，通信節點在第二路載波上接收反向信息。本發明還公開了一種應用該方法的用戶終端和基站。本發明在不增加額外的時域保護間隔、不影響頻譜效率的條件下，有效地降低了時分雙工通信的傳輸時延。
文檔編號H04L5/26GK1960238SQ20051011549
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月4日 優先權日2005年11月4日
發明者索士強, 王映民 申請人:上海原動力通信科技有限公司