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CN101151812B - 具有可变双工性能的终端 - Google Patents

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CN101151812B
CN101151812B CN200580049345.5A CN200580049345A CN101151812B CN 101151812 B CN101151812 B CN 101151812B CN 200580049345 A CN200580049345 A CN 200580049345A CN 101151812 B CN101151812 B CN 101151812B
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Abstract

一种具有全双工工作模式以及半双工工作模式的蜂窝通信终端，包括：第一蜂窝发射器和第一蜂窝接收器，当该终端处于全双工模式时，可工作为在同一时间进行发射和接收；而当该终端处于半双工模式时，可工作为在不同的时间而非同一时间进行发射和接收；以及切换控制，用于当终端工作在全双工模式时，将该终端的工作模式从全双工模式转变为半双工模式。

Description

具有可变双工性能的终端
技术领域
本发明的实施例涉及蜂窝通信终端，特别是涉及具有不同双工性能的终端。
背景技术
已知具有工作在半双工模式的蜂窝通信终端。即它们不能在同一时刻进行接收和发送。此类终端的一个例子是GSM移动电话和某些GPRS移动电话。
已知具有工作在全双工模式的蜂窝通信终端，既它们可以在同一时刻进行接收和发送。此类终端的例子是高端GPRS移动电话和WCDMA移动电话。
因此，双模式电话可以通过从GSM工作模式切换到WCDMA工作模式来改变它的双工性能。分别用于在GSM模式和WCDMA模式中工作的RF电路和天线将通常是不同的并且独立的。
全双工终端的一个关键组件是双工器，它把发射器和接收器连接至天线，并且防止发射器所发射的符号与接收器所接受符号之间的互相干扰。双工器价格昂贵，耗能并具有大体积。因此需要减少使用双工器或者使用便宜、低功耗以及小型双工器。
当前，双工器在发射器工作在最大功率时能够在发射器和接收器之间提供足够的隔离。如果放宽限制的话，则可以使用更便宜的、低功耗的小型双工器。
当前趋向于在终端内使用多个天线，这些天线均具有它们各自的关联信道或者也可以分享(diversify)一个信道。然而，添加多个天线通常还要求使用多个双工器以将每个接收器分支从每个发射器分支隔离开。期望的是，提供多天线的使用而无需在每个天线处使用双工器。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种蜂窝通信终端，该终端具有全双工工作模式和半双工工作模式，并且包含：第一蜂窝发射器以及第一蜂窝接收器，当终端工作在全双工模式时，可工作为在同一时间进行接收和发送，而当终端工作在半双工模式时，可工作为在不同时间而非同一时间内进行接收和发送；以及，切换控制，用于当所述终端工作在全双工模式时，将该终端的工作模式从全双工转变为半双工模式。
该切换控制还在所述终端工作在半双工模式的时候将该终端的工作模式从半双工模式改变为全双工模式。
因此，该终端可工作在其全性能下即全双工模式下，也可工作在其简化性能下即半双工模式下。例如，当分离第一发射器与第一接收器的双工器达到其隔离极限时，这些模式之间可能发生。这例如可以通过在第一接收器处检测来自第一发射器的自干扰或者通过检测来自第一发射器的发射功率来检测。
终端工作在不同双工性能下的能力允许网络根据那些性能来分配资源。终端可以通知网络其当前的双工性能。
网络进一步向具有限定双工性能的任意终端提供高效地工作在网络中的资源。该终端可以但不必须能够切换其双工性能，但其将能够唯一地以信号发送其双工性能。
根据本发明的另一实施例，提供了一种蜂窝通信终端，该终端具有全双工工作模式和半双工工作模式，并且包括：多个蜂窝发射器和接收器；以及控制器，用来控制至少一个发射器来发射用于指示多个天线中每一个天线的双工性能的性能消息。
该终端可具有一个固定的双工性能或者可具有可变双工性能。如果双工性能是可变的，则所述性能消息可以指示该终端的目前性能。
根据本发明的又一实施例，提供一种蜂窝网元，包括：控制器，用于使用接收到的性能消息以在网络中分配资源，其中所述接收到的性能消息用于指示终端内多个天线中每个天线的当前双工性能。
根据本发明的另一实施例，提供一种蜂窝通信终端，该通信终端具有：全性能工作模式，在该工作模式下，至少一个天线可以进行全双工工作；简化性能工作模式，在该工作模式下，至少一个天线可以半双工工作，该终端包括：多个蜂窝发射器和接收器；以及，控制器，用于控制至少一个发射器以发射用于指示简化性能工作模式的性能消息。
根据本发明的另一实施例，提供一种蜂窝通信网元，包括：控制器，其配置为使用接收到的性能消息以在网络中分配资源，其中所述接收到的性能消息用于指示简化性能工作模式。
附图说明
为了更好理解本发明，下面仅以示例的方式来参考附图，其中：
图1描述了包括蜂窝通信网络2以及多个蜂窝通信终端10A、10B、10C的蜂窝通信系统1；
图2描述了具有全双工性能的蜂窝通信终端；
图3描述了在终端10和网络2之间的消息交换；以及
图4用图示了具有全双工性能的多天线终端10’。
具体实施方式
图1描述了包括蜂窝通信网络2以及多个蜂窝通信终端10A、10B、10C的蜂窝通信系统1。该网络中的每个小区4由基站6提供服务，而这些基站由核心网元8控制。
其中一个蜂窝通信终端可以是半双工性能的。该半双工性能的终端包括第一蜂窝发射器，用于在第一发射频带中进行发射；第一蜂窝接收器，用于在第一接收频带中进行接收，该第一接收频带不同于第一发射频带。该半双工终端不包含任何双工器。
至少有一个蜂窝通信终端10是全双工性能的。该全双工性能的终端10如图2所示。该终端包含：第一蜂窝发射器21，用于在第一发射频带中进行发射；第一蜂窝接收器31，用于在第一接收频带中进行接收，该第一接收频带不同于第一发射频带；以及双工器41，用于把第一蜂窝发射器21和第一蜂窝接收器31连接至第一天线51。在其他实施例中，该双工器可以不放在RX通道和TX通道与天线的连接处，而可以放在RX通道或者TX通道上。
终端10具有全双工的工作模式，在该模式下第一蜂窝发射器21从第一天线51发射符号，同时第一蜂窝接收器31通过第一天线51接收符号。由双工器41所提供的隔离防止了发射的符号与接收的符号之间的干扰，即防止了自干扰。
终端10具有半双工的工作模式，在该模式下发射和接收发生在不同的时间而非同一时间。第一蜂窝发射器21在第一时间从第一天线51发射符号，然后第一蜂窝接收器31在不同于第一时间的第二时间通过第一天线51接收信号。
终端10还包含控制器12。该控制器12提供切换控制14以及信号收发控制16。
切换控制14改变终端10的工作模式，当该终端在全双工模式下工作时，切换控制14能够把该该工作模式从全双工模式切换为半双工模式。当该终端10工作在半双工模式下时，切换控制1 4能够把该工作模式从半双工模式切换为全双工模式。
对该切换控制14的触发可以通过多种手段来提供。
在一个实施例里，通过接收器31从网络2所接收到的信号可以发挥触发的功能。
在另一实施例中，该触发是没备10与另一设备例如具有外部天线或改进电源等的扩展坞(docking station)的连接。
在另一实施例中，在终端10处执行的自干扰检测发挥触发的功能。检测在第一蜂窝接收器处接收到的符号中的干扰。所接收到的信号强度指示符(RSSI)、所接收到的信噪比(SIR)、所接收到的干扰功率、误码率(BER)、误帧率FER等等都可以用来作为衡量干扰的手段。自干扰的衡量例如可以通过测量发射器开机时的干扰功率以及通过测量发射器关机时的干扰功率来得到。当所检测到的(自)干扰超过了第一预定干扰阈值时，触发工作模式改变至半双工模式。当所检测到的(自)干扰落到第二预定干扰阈值之下时，触发工作模式改变回全双工模式。第一阈值和第二阈值可以是不同的(双稳定的)也是可以是相同的。跨越阈值可以涉及定时限值以避免太频繁的模式改变。
在另一实施例中，蜂窝发射器21的功率输出发挥触发的功能。当功率输出超过了第一预定功率阈值时，触发工作模式改变至半双工模式。当功率输出落到第二预定功率阈值之下时，触发工作模式改变回全双工模式，其中第二预定功率阈值通常与第一预定阈值相同，但也可以不同。功率阈值可以依赖于双工器的特征。在一个例子里，该预定功率阈值被选择为：当第一发射器21的功率输出不超过该预定阈值时，由双工器41在第一蜂窝发射器21和第一蜂窝接收器31之间提供的隔离足够；而当第一发射器21的功率输出超过该预定阈值时，该隔离并不足够。
在优选的实施例中，如图3所示，切换控制14在工作模式变化之前并不立即对触发做出响应，而是首先与网络2交换消息。
响应于触发，控制器12的信号收发控制16控制第一发射器21发送请求消息71给网络2。该请求信息71识别新的工作模式，并且可以作为性能信息消息来发送。
终端10的第一接收器31从网络2接收一个应答消息72，切换控制14改变73终端的工作模式。切换可以有选择性的延迟，直到从网络2接收到进一步的确认。
消息71、72可以是离散的消息或者可以作为信息元素包含在某些其他消息中。
网络2改变资源分配74以考虑终端10的模式改变。例如，如果终端10处于全双工模式，则预计终端10向网络2进行发射或从网络2向终端10进行发射的时间不受限制。然而，如果终端10的模式改变为半双工模式，则通往该终端的发射和来自于该终端的发射受到限制，因此它们并不一致。此限制使得在终端10处的发射和接收之间留下了足够的防护时间。网络2还必须为终端10保留合适的测量间隔来测量其他频率上的载波，其他频带上的载波或者其他系统的载波，从而测量间隔既不与终端向终端2的发射一致，也不与网络2向终端10的发射一致。
图4显示具有一个全双工性能的多天线终端10’。它不但包含如图2所述的相同的器件，还另外包括第二蜂窝发射器22、第二蜂窝接收器32以及切换单元51，该切换单元51将第二蜂窝发射器22和第二蜂窝接收器32连接至天线52。第一和第二发射器工作在相同的载波频率下。第一和第二接收器工作在相同的载波频率下。发射器的载波频率与接收器的载波频率是分开的。在某些例子里，如果对发射和接收作一定的限制，则发射器的载波频率可以与接收器的载波频率相同。在某些例子里，第一和第二发射器可能工作在分离的载波频率或者分离频带的载波上。相应地，第一和第二接收器可以工作在分离的载波频率或者分离频带的载波上。
终端10’可以仅使用其第一和第二发射器中的一个并工作在单上行链路输入(SI-u)模式。如果基站具有单个接收器天线，则此SI-u模式可为单输入单输出(SISO)模式，或者如果基站具有多个接收器天线，则此SI-u模式可为单输入多输出(SIMO)模式。
终端10’可以同时使用其第一和第二发射器并工作在多上行链路输入(MI-u)模式。如果基站具有单个接收器天线，则此MI-u模式可为多输入单输出(MISO)模式；或者如果基站具有多个接收器天线，则此MI-u模式可以为多输入多输出(MIMO)模式。
终端10’可以仅使用其第一和第二发射器中的一个并工作在单下行链路输出(SO-d)模式。如果基站仅具有单个发射器天线，则此SO-d模式可以为SISO模式；或者如果基站具有多个发射器天线，则此SO-d模式可以为MISO模式。
终端10’可能同时使用其第一和第二发射器并工作在多下行链路输出(MO-d)模式。如果基站仅具有单个发射天线，则此MO-d模式可以为SIMO模式；或者如果基站具有多个发射天线，则此MO-d模式可以为MIMO模式。
终端10’可以通过仅使用发射器21，22中的一个而作为单输入上行链路(SI-u)终端工作，并且可以通过仅使用接收器31，32中的一个而作为单输出下行链路终端工作。例如，如果仅仅使用第一发射器21和第一接收器31，则终端10’可以作为全双工或者半双工SISO终端工作。如果仅仅使用第二发射器22和第二接收器32，则终端10’仅仅可以作为半双工SISO终端工作。
终端10可以通过同时使用发射器21，22(MI-u)和使用发射器31，32(SO-d)中的一个而作为多输入单输出(MISO)终端工作。如果使用的接收器是第一接收器31，则终端10’可作为全双工或半双工终端(MISO)终端10’工作。如果选择使用的接收器是第二接收器32，则终端10’仅仅可以作为半双工(MISO)终端10’工作。
终端10可以通过使用发射器21，22(SI-u)中的一个和接收器31，32(MO-d)二者而作为单输入多输出(SIMO)终端工作。如果使用的发射器为第一个发射器21，则终端10’可以作为全双工或半双工(SIMO)终端10’工作。如果使用的发射器是第二个发射器22，则终端10仅仅可以作为半双工(SIMO)终端10’工作。
终端10’可以通过同时使用发射器21，22(MI-u)并且同时使用接收器31，32(MO-d)而作为多输入多输出(MIMO)终端工作。终端10’仅仅可以作为半双工MIMO终端工作。如果开关61由双工器所替代，则终端10’可以作为全双工MIMO终端工作。如果双工器41最初由开关所替代，则终端10’仅仅可以作为半双工终端工作。
因此，需要意识到，在第二发射器22和第二接收器32之间使用开关单元61取代双工器41将终端10’的某些多天线模式限制为半双工模式，而如果使用双工器的话，则可以具有使用半双工和全双工模式的选则。但是，减少使用双工器的数目具有显著的优点。双工器价格昂贵，耗能高，同时占空间。这些缺点在多天线终端里尤其显著。因此终端10’可以是比传统的仅仅使用双工器的多天线终端更便宜，更小巧，更高效。
终端10’的性能(即只有半双工可用于SI-u和MI-u模式与SO-d和MO-d模式组合)需要传送至网络，从而起可以将网络资源分配纳入考虑。
控制器12的信号收发控制16控制第一发射器21发送消息71给网络2。该消息指示了每个模式组合(SISO、SIMO、MISO、MIMO)的双工性能。该消息例如向终端10’的每个天线指示天线是否与全双工性能的发射器和接收器或与非全双工性能的发射器和接收器相关联。该消息可以被扩展为指示天线是否与仅与发射器或仅与接收器相关联。消息71可以为离散消息或者可以作为信息元素包含在其他消息内。
在从使用单天线到使用多天线的转换时，或者在下列多天线配置之间的转换时：即从SISO向SIMO、MISO或MIMO的转换，从SIMO向SISO、MISO或MIMO的转换，从MISO向SISO、SIMO或MIMO的转换，或者从MIMO向SISO、SIMO或MISO的转换时，终端10’可以在全双工模式和半双工模式之间进行切换。
即使在该终端可以工作在全双工模式下，例如在MIMO模式(SISO、SIMO、MISO、MIMO)中，该终端10可以另行通过简化性能来工作，例如其完全性能集合中的半双工。可以由终端10’或网络来做出通过简化性能来工作的决定。如果是由该终端决定的话，则其需要被传送至网络。进行传送的一种常规方法是向网络2发送新消息71，该消息71标识终端10’的该简化性能，例如SISO下的半双工、SIMO下的半双工、MISO下的半双工或MIMO下的半双工。
终端10’可以在全性能(例如：全双工模式)和简化性能(例如：半双工模式)之间进行切换。切换控制14改变终端10’的工作性能。当终端10’工作在全双工模式下时，切换控制14能够将工作模式从全双工模式改变到半双工模式。当终端10工作在半双工模式下时，切换控制14可以将工作模式从半双工模式改变到全双工模式(如果可能的话)。
针对切换控制14的触发可以由多种不同手段来提供。
在一个实施例中，经由发射器21、22从网络2所接收到信号可以发挥触发的功能。
在另一实施例中，该触发是没备10与另一设备例如具有外部天线或改进电源等的扩展坞的连接。
在另一实施例中，在终端10处执行的自干扰检测发挥触发的功能。当一个接收器31，32用来接收符号时，另一个接收器32，31用来进行干扰测量。自干扰的衡量可以通过测量发射器开机时的干扰以及通过测量发射器关机时的干扰来得到。当所检测到的(自)干扰超过了第一预定干扰阈值时，触发工作模式改变至半双工模式。当所检测到的(自)干扰落到第二预定干扰阈值之下时，触发工作模式改变回全双工模式。第一阈值和第二阈值可以是不同的(双稳定的)也是可以是相同的。跨越阈值可以涉及定时限制以避免太频繁的模式改变。
在另一实施例中，蜂窝发射器21的功率输出发挥触发的功能。当功率输出超过了第一预定功率阈值时，触发工作模式改变至半双工模式。当功率输出落在第二预定功率阈值之下时，触发工作模式改变回全双工模式，其中第二预定功率阈值通常与第一预定阈值相同，但也可以不同。跨越阈值可以涉及定时限制以避免太频繁的模式改变。功率阈值可以依赖于双工器41的特征。
使用功率输出或者自干扰作为触发对简化全双工性能的实现是有用的。在实现中，该设备能够工作在全双工模式下，除非发射功率或者自干扰的其中一个超过了他们相应的预定阈值。该预定功率阈值被选择为：当第一发射器21的功率输出不超过该预定阈值时，由双工器41在第一蜂窝发射器21和第一蜂窝接收器31之间提供的隔离足够；而当第一发射器21的功率输出超过该预定阈值时，该隔离并不足够。
在全双工实现中，双工器可以在整个功率和信噪比值的范围内工作。
应当意识到，在前文中，全双工和半双工工作模式是在同一移动电话模式下的不同模式。也就是说，在全双工和半双工工作模式中使用相同的FDD通信协议。
虽然本发明的实施例在先前段落中参考各种例子进行了描述，但需要意识到，在不脱离本发明所要求保护的范围的情况下，可以对所给出的例子进行各种修改。

Claims (21)

1.一种具有全双工工作模式以及半双工工作模式的蜂窝通信终端，包括：
第一蜂窝发射器和第一蜂窝接收器，当所述终端处于全双工模式时，配置为在同一时间进行发射和接收；当所述终端处于半双工模式时，配置为在不同的时间而非同一时间进行发射和接收；
信号收发控制，配置为控制所述第一蜂窝发射器，以在所述终端的工作模式从全双工模式改变到半双工模式之前，向蜂窝通信网络发射性能信息消息，其中所述性能信息消息向所述蜂窝通信网络标识所述蜂窝通信终端的半双工模式；以及
切换控制，配置为在发射所述性能信息消息之后，将所述终端的工作模式从在所述全双工模式中工作转变为所述半双工模式；
其中所述切换控制响应于在所述第一蜂窝接收器处检测的干扰，并且当所检测的干扰超过阈值时发生工作模式向半双工模式的改变。
2.根据权利要求1所述的终端，其中所述第一蜂窝发射器和第一蜂窝接收器使用相同的第一天线。
3.根据权利要求2所述的终端，其中所述切换控制响应于所述第一蜂窝发射器的功率输出，并且当所述功率输出超过功率阈值时发生工作模式向半双工模式的改变。
4.根据权利要求3所述的终端，进一步包括将所述第一蜂窝发射器和第一蜂窝接收器连接到所述第一天线单元的双工器，其中当所述第一蜂窝发射器的功率输出不超过所述功率阈值时，由所述双工器在所述第一蜂窝发射器和所述第一蜂窝接收器之间提供的隔离足够；而当所述第一蜂窝发射器的所述功率输出超过所述功率阈值时，所述隔离并不足够。
5.根据权利要求1或2所述的终端，进一步包括：第二蜂窝发射器和第二蜂窝接收器。
6.根据权利要求5所述的终端，其中所述切换控制响应于使用所述第二蜂窝接收器所检测到的干扰，并且当所检测到的干扰超过阈值时发生工作模式向半双工模式的改变。
7.根据权利要求5所述的终端，其中所述切换控制响应于所述第二蜂窝发射器的功率输出，并且当所述第二蜂窝发射器的功率输出超过阈值时发生工作模式向半双工模式的改变。
8.根据权利要求5所述的终端，其中所述半双工模式是下列其中之一：
a)从单个天线发射而同时在所述单个天线处没有接收；
b)同时从第一天线和第二天线发射而同时在所述第一或第二天线处没有接收；
c)同时在第一天线和第二天线处接收而同时没有来自所述第一或第二天线的发射。
9.根据权利要求5所述的终端，其中所述全双工模式是下列其中之一：
a)从单个天线发射而同时在所述单个天线处具有接收；
b)同时从第一天线和第二天线发射而同时在所述第一或第二天线处具有接收；
c)同时在第一天线和第二天线处接收而同时具有来自所述第一或第二天线的发射；
d)同时在第一天线和第二天线处接收而同时具有来自所述第一和第二天线的发射。
10.根据权利要求5所述的终端，包括将所述第二蜂窝发射器和第二蜂窝接收器连接到第二天线单元的切换单元，并且其中所述全双工模式是下列其中之一：
a)从所述第一天线单元发射而同时在所述第一天线单元处具有接收；
b)同时从所述第一天线单元和第二天线单元发射而同时在所述第一天线单元处具有接收，但在所述第二天线单元处没有接收；以及
c)同时在所述第一天线单元和第二天线单元处接收而同时具有来自所述第一天线单元的发射，但没有来自所述第二天线单元的发射。
11.根据权利要求1或2所述的终端，其中所述信号收发控制配置为控制指示所述终端的全双工性能的性能信息消息的发送。
12.根据权利要求1或2所述的终端，其中所述性能信息消息指示所述终端的简化双工性能。
13.根据权利要求11所述的终端，其中所述性能信息消息指示所述终端的所述全双工性能。
14.一种蜂窝通信终端，具有全双工工作模式和半双工工作模式，所述蜂窝通信终端包括：
多个蜂窝发射器和接收器；以及
控制器，用于控制至少一个所述蜂窝发射器以向蜂窝通信网络发射用来指示多个天线中每个天线的所述双工性能的性能信息消息；其中
所述控制器配置为控制所述蜂窝发射器的至少一个，以在至少一个天线的双工性能的改变之后，发射更新的性能信息消息，所述更新的性能信息消息指示针对所述至少一个天线的更新的双工性能。
15.根据权利要求14所述的终端，其中作为高自干扰测量的结果，天线的当前双工性能发生改变。
16.根据权利要求14所述的终端，其中作为高发射功率测量的结果，天线的双工性能发生改变。
17.一种蜂窝通信网元，包括：
控制器，其被设置为
通过使用接收到的性能信息消息以在蜂窝通信网络中分配资源，所述性能信息消息是由所述蜂窝通信网元从蜂窝通信终端中接收的，其中所述性能信息消息用于指示所述蜂窝通信终端的多个天线中每个天线的双工性能；以及
通过使用更新的性能信息消息在蜂窝通信网络中分配资源，所述更新的性能信息消息由所述蜂窝通信网元从蜂窝通信终端中接收，其中所述更新的性能信息消息指示针对所述蜂窝通信终端中至少一个天线的更新的双工性能。
18.一种蜂窝通信终端，具有：全性能工作模式，在所述全性能工作模式下，至少一个天线可以进行全双工工作；以及简化性能工作模式，在所述简化性能工作模式下，至少一个天线可以半双工工作，所述终端包括：
多个蜂窝发射器和接收器；
控制器，用于控制至少一个所述蜂窝发射器，以在所述终端的工作模式从全性能模式改变到简化性能模式之前，向蜂窝通信网络发射用于指示简化性能工作模式的性能消息。
19.根据权利要求18所述的终端，其中所述性能消息作为高自干扰测量的结果来发送。
20.根据权利要求18所述的终端，其中所述性能消息作为高发射功率测量的结果来发送。
21.一种蜂窝通信网元，包括：
控制器，其被设置为
使用性能消息以在蜂窝通信网络中分配资源，所述性能消息是由所述蜂窝通信网元从蜂窝通信终端中接收的，所述性能消息用于指示所述蜂窝通信终端的半双工工作模式；以及
控制向所述蜂窝通信终端发射应答消息，从而使得所述蜂窝通信终端的工作模式从全双工工作模式向所述性能消息中所指示的半双工工作模式改变。
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