CN101022309B - 一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，包括：按标准要求和采样率确定上行时隙和各符号数据部分整数样点长度以及符号总数；在各符号循环前缀部分整数样点长度一致、上行时隙间隔整数样点长度小于等于对应下行时隙中下行时隙间隔的基础上确定可选循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数集合；按所述标准要求和所述集合中选定的循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数在上行时隙顺序发送若干由循环前缀部分和数据部分构成的符号和一个上行时隙间隔；所述上行时隙间隔整数样点长度在Normal和Extend cyclic prefix以及不同系统带宽情况下是相同的。
Description
技术领域
本发明涉及移动通讯领域，具体涉及一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法。
背景技术
在TDD通讯系统中，上行或者下行链路持续的最短时间称为一个时隙。时隙通常包括两部分：若干个发送数据的符号和一个不发送数据的时隙间隔。符号中包括系统需要发送的信息，而时隙间隔中则不发送任何数据，它的主要作用是用于上下行链路转换的保护，下行链路的下行时隙间隔大小还会影响小区的覆盖范围，通常，下行时隙间隔越大，小区的覆盖范围也就越大。
但是，在宽带TDD通讯系统中，信道的频率选择性衰落非常显著，为了降低频率选择性衰落影响，时隙中的符号都是带有循环前缀的符号，该循环前缀不但可以避免时隙间的干扰，还可以避免时隙内符号间的干扰。并且，当时隙中的符号为正交频分复用OFDM符号时，循环前缀还具有在频率选择性信道下保持载波正交性的作用。
如图1所示，给出了一种基于TD-SCDMA长期演进系统LTE的时隙结构的在Normal cyclic prefix情况下发送宽带上行链路信号的示意图，这里设采样频率为30.72MHz，一个样点的持续时间＝1/30.72MHz。在该示意图中，0.675ms为一个时隙，该时隙包括10个发送数据的符号和一个上行时隙间隔。每个符号又包括两部分：数据部分和循环前缀部分。设这10个符号分别为：符号0，符号1......符号9。根据3GPP TS 36.211 V0.4.2，当系统带宽的可用子载波数目小于或等于300个时，符号0的循环前缀为320个样点；而符号1-9的循环前缀为192个样点；扣除这10个符号，一个时隙的最后面为上行时隙间隔部分，该部分的持续时间相当于256个样点。而当系统带宽的可用子载波数目大于300个时，符号0的循环前缀为224个样点，而符号1-9的循环前缀为204个样点；扣除这10个符号，一个时隙的最后面为上行时隙间隔部分，该部分的持续时间相当于244个样点。这种情况适用于信道时延扩展较小的环境，如单播业务环境等。
如图2所示，给出了另一种基于TD-SCDMA长期演进系统LTE的时隙结构的在Extend cyclic prefix情况下发送宽带上行链路信号的示意图，这里设采样频率为30.72MHz，一个样点的持续时间＝1/30.72MHz。在该示意图中，0.675ms为一个时隙，该时隙包括9个发送数据的符号和一个上行时隙间隔。每个符号又包括两部分：数据部分和循环前缀部分。设这9个符号分别为：符号0，符号1......符号8。根据3GPP TS 36.211 V0.4.2，当系统带宽的可用子载波数目小于或等于300个时，符号0的循环前缀为560个样点，而符号1-8的循环前缀为423个样点；扣除这9个符号，一个时隙的最后面为上行时隙间隔部分，该部分的持续时间相当于408个样点；而当系统带宽的可用子载波数目大于300个时，符号0的循环前缀为472个样点，而符号1-8的循环前缀为456个样点；扣除这9个符号，一个时隙的最后面为上行时隙间隔部分，该部分的持续时间相当于232个样点。这种情况适用于信道时延扩展较大的环境，如多播业务环境等。
终端按照前面所述方式发送信号具有如下缺陷：
1.与下行时隙的下行时隙间隔不同，上行时隙的上行时隙间隔的主要作用是用于上下行链路转换的保护。该作用与系统带宽的可用子载波数目，终端的信道环境无关。而按照目前这种发送方法，终端需要支持四种上行时隙间隔，这会增加终端的实现复杂度而没有带来任何增益。
2.如前所述，上行时隙的上行时隙间隔的主要作用是上-下行链路转换的保护，而下行时隙的下行时隙间隔的主要作用除了下-上行链路转换的保护外，还会影响小区的覆盖范围，因此，上行时隙的上行时隙间隔应不大于下行时隙的下行时隙间隔，根据3GPP TS 36.211 V0.4.2，下行时隙的下行时隙间隔相当于288个样点，因此，上行时隙的上行时隙间隔也不应该大于288个样点，但是，如前所述，Extend cyclic prefix情况下，当系统带宽的可用子载波数目小于或等于300个时，上行时隙间隔部分的持续时间相当于408个样点，这显然是对资源的浪费。(下行时隙的结构与上行类似，一个时隙通常包括两部分：M个发送数据的符号和一个不发送数据的下行时隙间隔，不同的是：Normal cyclic prefix情况下，M＝9，Extend cyclic prefix情况下，M＝8。另外，下行时隙间隔的取值：Normal cyclic prefix情况下是288个样点，Extend cyclic prefix情况下是256个样点)
3.按照目前的发送方式，终端需要考虑系统带宽的大小，即：系统可用子载波数目是否大于300，来选择相应的时隙结构配置参数发送数据，实际上，这两种时隙结构的配置参数具有相似的性能。并且，按照目前这种发送方法，当两个相邻小区配置不同的系统带宽时，不同终端之间的数据就会由于时隙符号的循环前缀长度不一致而产生严重的干扰，严重影响终端发送数据的效率。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，能够简化终端实现，更有效利用有限的无线资源，同时可以间接提高终端发送数据的效率。
本发明的上述技术问题这样解决，提供一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，其特征在于：在Normal cyclic prefix与Extend cyclic prefix情况下，上行时隙是0.675ms，所述信号中上行时隙间隔时间相同，在采样频率为30.72MHz情况下，满足各符号循环前缀部分整数样点长度一致、上行时隙间隔整数样点长度小于等于对应下行时隙中下行时隙间隔的条件时，
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为229个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值为482个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为220个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值为472个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为211个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值为462个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为202个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值应该为452个样点。
按照本发明提供的发送方法，
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为229个样点时，上行时隙间隔取值为14个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为220个样点时，上行时隙间隔取值为104个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为211个样点时，上行时隙间隔取值为194个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为202个样点时，上行时隙间隔取值为284个样点。
本发明的上述技术问题进一步可以这样解决，提供一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，终端在上行时隙顺序发送若干由循环前缀部分和数据部分构成的符号和一个上行时隙间隔，具体包括以下步骤：
3.1)按标准要求和采样率确定上行时隙整数样点长度、上行时隙所包含的符号总数和各符号数据部分整数样点长度；
3.2)在各符号循环前缀部分整数样点长度一致、上行时隙间隔整数样点长度小于等于对应下行时隙中下行时隙间隔的基础上确定可选循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数集合；
3.3)按所述标准要求和所述集合中的选定循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数在上行时隙发送所述符号和上行时隙间隔。
按照本发明提供的发送方法，所述上行时隙间隔整数样点长度在不同系统带宽情况下是相同的，即包括：系统可用子载波数目是否大于300的两种情况，能由需要四种上行时隙间隔减少为两种。
按照本发明提供的发送方法，所述上行时隙间隔整数样点长度在Normalcyclic prefix和Extend cyclic prefix情况下是相同的，进一步能由需要两种上行时隙间隔减少为一种。
按照本发明提供的发送方法，所述步骤3.3)中的选定是根据越长来越能提高抵制干扰能力的循环前缀部分整数样点长度和最短受限数字器件收发转换能力的上行时隙间隔整数样点长度之间的矛盾择优选取合理成本下尽可能选取更长的循环前缀部分。
按照本发明提供的发送方法，所述标准是3GPP标准，所述上行时隙是0.675ms，在采样频率为30.72MHz情况下，其整数样点长度是20736个。
按照本发明提供的发送方法，在Normal cyclic prefix情况下，所述上行时隙包括的符号总数是10个，其中8个符号的数据部分整数样点长度是2048个，2个符号的数据部分整数样点长度是1024个。
按照本发明提供的发送方法，在Extend cyclic prefix情况下，所述上行时隙包括的符号总数是9个，其中7个符号的数据部分整数样点长度是2048个，2个符号的数据部分整数样点长度是1024个。
按照本发明提供的发送方法，所述上行时隙对应下行时隙中下行时隙间隔整数样点长度是256或288个。
按照本发明提供的发送方法，所述上行时隙的可选循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数集合包括：
| 参数组索引 | Normal cyclic prefix情况下的 循环前缀取值 (样点) | Extend cyclic prefix情况下的 循环前缀取值 (样点) | 上行时隙间隔取 值 (样点) |
| 1 | 229 | 482 | 14 |
| 2 | 220 | 472 | 104 |
| 3 | 211 | 462 | 194 |
| 4 | 202 | 452 | 284 |
按照本发明提供的发送方法，按目前的数字器件的收发转换能力及成本因素，所述参数组索引“3”是当前最佳选择；随着硬件水平的提高，所述参数组索引“1”或“2”可能是今后的最佳选择。
本发明提供的宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，较支持四种上行时隙间隔的现有方法具有以下优势：
①仅支持一种上行时隙间隔，简化了终端实现；
②上行时隙间隔整数样点长度小于等于对应下行时隙中下行时隙间隔有效保护了上-下行链路转换并适当节省了无线资源；
③各符号循环前缀长度一致，避免了不同终端之间的可能干扰，间接提高了数据发送效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。
图1是一种基于TD-SCDMA时隙结构的发送宽带上行链路信号的示意图(Normal cyclic prefix情况)。
图2是另一种基于TD-SCDMA时隙结构的发送宽带上行链路信号的示意图(Extend cyclic prefix情况)。
具体实施方式
首先，说明本发明设定参数的具体方法：
本发明可以适用于符合标准要求采用0.675ms作为一个上行时隙的系统，这些时隙包括两部分：若干个发送数据的符号和一个不发送数据的上行时隙间隔，以该系统为例，本发明方法可以具体描述为：
终端以一个时隙为单位发送信号，在Normal cyclic prefix情况下，一个时隙包括10个符号和一个上行时隙间隔；在Extend cyclic prefix情况下，一个时隙包括9个符号和一个上行时隙间隔。每个符号包括循环前缀部分与数据部分，这里设采样频率为30.72MHz，一个样点的持续时间＝1/30.72MHz。
上行时隙间隔、循环前缀部分与数据部分应该满足如下条件：
1.在Normal cyclic prefix情况下，一个时隙内这10个符号各自的循环前缀的持续时间都是个不随系统带宽变化的常数。这10个常数的选择在满足条件4外还必须使得上行时隙间隔大小满足条件3。
2.在Extend cyclic prefix情况下，一个时隙内这9个符号各自的循环前缀的持续时间都是个不随系统带宽变化的常数。这9个常数的选择在满足条件5外还必须使得上行时隙间隔大小满足条件3。
3.Normal cyclic prefix情况下的上行时隙间隔与Extend cyclic prefix情况下的上行时隙间隔相同，并且该上行时隙间隔为一个不随系统带宽变化的常数，同时，该上行时隙间隔应小于下行时隙的下行时隙间隔，即：288个样点的持续时间。
4.在Normal cyclic prefix情况下，一个时隙内10个符号的数据部分满足如下标准要求：8个符号的数据部分的持续时间都相同，设相当于M个样点的持续时间。另外2个符号的数据部分的持续时间都相同，设相当于N个样点的持续时间。这里，M＝2048，N＝1024。
5.在Extend cyclic prefix情况下，一个时隙内9个符号的数据部分满足如下标准要求：7个符号的数据部分的持续时间都相同，设相当于M个样点的持续时间。另外2个符号的数据部分的持续时间都相同，设相当于N个样点的持续时间。这里，M＝2048，N＝1024。
第二步，说明本发明设定参数的具体过程：
在基于TD-SCDMA时隙结构的E-UTRA系统中，系统的最高采样频率为30.72MHz，为了便于UE应用于不同的系统带宽，3GPP技术报告：3GPPTR 25.814标准规定：每个载波的频域宽度为15kHz。相应的，
在30.72MHz采样频率假设下，该时间相当于2048个样点，非常便于FFT的实现。
如前所述，一个0.675ms的上行时隙包括两部分：P个发送数据的符号和一个不发送数据的上行时隙间隔。
在Normal cyclic prefix情况下，P＝10，这其中有两个符号用于发送导频信号以用于其它符号数据的相干解调，为降低导频的开销，一个有效方法是到导频符号的持续时间小于发送数据的符号的持续时间，为了应用FFT的方便，这里规定：当发送导频符号时，该符号的持续时间＝1024个样点；而发送用户数据时，该符号的持续时间＝2048个样点。
在Extend cyclic prefix情况下，P＝9。这其中有两个符号用于发送导频信号以用于其它符号数据的相干解调，为降低导频的开销，一个有效方法是到导频符号的持续时间小于发送数据的符号的持续时间，为了应用FFT的方便，这里规定：当发送导频符号时，该符号的持续时间＝1024个样点；而发送用户数据时，该符号的持续时间＝2048个样点。
在30.72MHz采样频率假设下，0.675ms相当于20736个样点的持续时间。因此，在Normal cyclic prefix情况下，一个时隙内用于作符号循环前缀和上行时隙间隔的总时间有2304个样点，即：2304＝20736-8*2048-2*1024。在Extend cyclic prefix情况下，一个时隙内用于作符号循环前缀和上行时隙间隔的总时间有4352个样点，即：4352＝20736-7*2048-2*1024。为了克服前面所述的问题：这两个时间的分配应该满足如下特征：
1.在Normal cyclic prefix情况下，一个时隙内10个符号的循环前缀的持续时间都相同，并且该循环前缀的持续时间是个不随系统带宽变化的常数。
2.在Extend cyclic prefix情况下，一个时隙内9个符号的循环前缀的持续时间都相同，并且该循环前缀的持续时间是个不随系统带宽变化的常数。
3.Normal cyclic prefix情况下的上行时隙间隔与Extended cyclic prefix情况下的上行时隙间隔相同，并且，该上行时隙间隔为一个不随系统带宽变化的常数，同时，该上行时隙间隔应小于下行时隙的下行时隙间隔，即：288个样点的持续时间；
按上述特征，做如下分析和列表：
(一)按计算方法
时隙间隔＝2304-10*循环前缀
并且要求：
0＜时隙间隔≤288
，列表给出：在Normal cyclic prefix情况下，上行时隙间隔与循环前缀都是整数个样点，并且上行时隙间隔的取值不大于288个样点的所有情况：
| 上行时隙间隔 | 循环前缀 |
| 4 | 230 |
| 14 | 229 |
| 24 | 228 |
| 34 | 227 |
| 44 | 226 |
| 54 | 225 |
| 64 | 224 |
| 74 | 223 |
| 84 | 222 |
| 94 | 221 |
| 104 | 220 |
| 114 | 219 |
| 124 | 218 |
| 134 | 217 |
| 144 | 216 |
| 154 | 215 |
| 164 | 214 |
| 174 | 213 |
| 184 | 212 |
| 194 | 211 |
| 204 | 210 |
| 214 | 209 |
| 224 | 208 |
| 234 | 207 |
| 244 | 206 |
| 254 | 205 |
| 264 | 204 |
| 274 | 203 |
| 284 | 202 |
(二)按计算方法
时隙间隔＝2304-9*循环前缀
并且要求：
0＜时隙间隔≤288
，列表给出：在Extended cyclic prfix情况下，上行时隙间隔与循环前缀都是整数个样点，并且上行时隙间隔的取值不大于288个样点的所有情况：
| 上行时隙间隔 | 循环前缀 |
| 5 | 483 |
| 14 | 482 |
| 23 | 481 |
| 32 | 480 |
| 41 | 479 |
| 50 | 478 |
| 59 | 477 |
| 68 | 476 |
| 77 | 475 |
| 86 | 474 |
| 95 | 473 |
| 104 | 472 |
| 113 | 471 |
| 122 | 470 |
| 131 | 469 |
| 140 | 468 |
| 149 | 467 |
| 158 | 466 |
| 167 | 465 |
| 176 | 464 |
| 185 | 463 |
| 194 | 462 |
| 203 | 461 |
| 212 | 460 |
| 221 | 459 |
| 230 | 458 |
| 239 | 457 |
| 248 | 456 |
| 257 | 455 |
| 266 | 454 |
| 275 | 453 |
| 284 | 452 |
其中粗体标记的行为Normal cyclic prefix情况下的上行时隙间隔与Extended cyclic prefix情况下的上行时隙间隔相同的选项，能够进一步简化终端实现：即进一步由需要两种改为仅需要支持一种上行时隙间隔。
(三)综上所述，终端仅需要支持一种上行时隙间隔的情况下，上述可选参数是：
| 参数组索引 | Normal cyclic prefix情况下的 循环前缀取值 (样点) | Extend cyclic prefix情况下的 循环前缀取值 (样点) | 上行时隙间隔取 值 (样点) |
| 1 | 229 | 482 | 14 |
| 2 | 220 | 472 | 104 |
| 3 | 211 | 462 | 194 |
| 4 | 202 | 452 | 284 |
(四)需要支出的是，参数组索引越小，上行时隙间隔取值也就越小，相应地，循环前缀的取值也就越大，终端发送的数据抵制干扰能力也就越强。但是，上行时隙间隔的取值越小，对数字器件的收发转换能力要求也就越高，考虑到目前的数字器件的收发转换能力及成本因素，发明人认为参数组索引“3”是目前最合适的。
最后，熟悉本技术领域的人员应理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明作等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，其特征在于：在Normal cyclic prefix与Extend cyclic prefix情况下，上行时隙是0.675ms，所述信号中上行时隙间隔时间相同，在采样频率为30.72MHz情况下，满足各符号循环前缀部分整数样点长度一致、上行时隙间隔整数样点长度小于等于对应下行时隙中下行时隙间隔的条件时，
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为229个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值为482个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为220个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值为472个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为211个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值为462个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为202个样点时，Extend cyclicprefix的循环前缀取值应该为452个样点。
2.根据权利要求1所述发送方法，其特征在于，
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为229个样点时，上行时隙间隔取值为14个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为220个样点时，上行时隙间隔取值为104个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为211个样点时，上行时隙间隔取值为194个样点；或
当Normal cyclic prefix的循环前缀取值为202个样点时，上行时隙间隔取值为284个样点。
3.一种宽带时分双工系统上行链路信号发送方法，终端在上行时隙顺序发送若干由循环前缀部分和数据部分构成的符号和一个上行时隙间隔，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.1)按标准要求和采样率确定上行时隙整数样点长度、上行时隙所包含的符号总数和各符号数据部分整数样点长度；
3.2)在各符号循环前缀部分整数样点长度一致、上行时隙间隔整数样点长度小于等于对应下行时隙中下行时隙间隔的基础上确定可选循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数集合；
3.3)按所述标准要求和所述集合中选定的循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数在上行时隙发送所述符号和上行时隙间隔。
4.根据权利要求3所述发送方法，其特征在于，所述上行时隙间隔整数样点长度在不同系统带宽情况下是相同的。
5.根据权利要求3所述发送方法，其特征在于，所述上行时隙间隔整数样点长度在Normal cyclic prefix和Extend cyclic prefix情况下是相同的。
6.根据权利要求3所述发送方法，其特征在于，所述步骤3.3)中的选定是根据提高抵制干扰能力的循环前缀部分整数样点长度和受限数字器件收发转换能力的上行时隙间隔整数样点长度之间的矛盾择优选取的。
7.根据权利要求3所述发送方法，其特征在于，所述标准是3GPP标准，所述上行时隙是0.675ms，在采样频率为30.72MHz情况下，其整数样点长度是20736个。
8.根据权利要求7所述发送方法，其特征在于，在Normal cyclicprefix情况下，所述上行时隙包括的符号总数是10个，其中8个符号的数据部分整数样点长度是2048个，2个符号的数据部分整数样点长度是1024个。
9.根据权利要求7所述发送方法，其特征在于，在Extend cyclic prefix情况下，所述上行时隙包括的符号总数是9个，其中7个符号的数据部分整数样点长度是2048个，2个符号的数据部分整数样点长度是1024个。
10.根据权利要求7所述发送方法，其特征在于，所述上行时隙的可选循环前缀部分整数样点长度及其对应上行时隙间隔整数样点长度参数集合包括：
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