CN101374011B - 实现两种不同通信系统间临频共存的方法及物理层帧结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了TDD OFDM无线通信系统的一种无线通信方法以及实现该通信方法的物理层帧结构。物理层帧的每一个子帧中在进行无线传输时，先利用一个常规时隙发送下行业务控制信息，之后停顿一段时间，再利用一个或多个常规业务时隙接收上行业务，之后再停顿一段时间，再利用一个或多个常规业务时隙发送下行业务。在停顿期间进行上行、下行之间的相互切换，考虑到TDD OFDM系统与TD-SCDMA通信系统的临频共存问题，保证两个通信系统中同一类型的上、下行转换点对齐，包括下行/上行转换点对齐和上行/下行转换点对齐。采用上、下行转换点对齐的方式，进行无线业务传输，消除了系统间的相互干扰，同时提高系统资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种时分双工(TDD)正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信系统与低码片速率(LCR)的时分同步码分多址(TD-SCDMA)通信系统之间实现临频共存的方法及物理层帧结构。
背景技术
物理层帧结构是任何通信系统的基础，即各个通信系统均包含其独特的物理层帧结构。TD-SCDMA(Time Division-Synchronized Code DivisionMultiple Access，时分同步码分多址接入)作为第三代移动通信标准之一，物理层帧同样也是TD-SCDMA系统的基础。对于采用TDD(Time DivisionDuplexing，时分双工)双工方式的低码片速率(LCR)的时分同步码分多址(LCR TDD，TD-SCDMA)系统，其物理层帧的核心特点在于：每个子帧包含7个常规时隙和3个特殊时隙，其中的3个特殊时隙依次为下行导频时隙(DwPTS)、保护间隔(GP)和上行导频时隙(UpPTS)。
所述特殊时隙之一的保护间隔GP，除了用于下行至上行的转换点外，其96个码片(即75μs)的长度是确定小区覆盖范围的关键因素之一；同时保护间隔GP可以在一定程度上减弱下行信号对上行信号的干扰。尽管GP长度能够满足多数应用场合，然而根据外场测试结论可以发现，在特定的同频组网环境中，如在较空旷地区或盆地等环境，小区间近似视距传播，那么邻小区、更远端小区的直达或多次反射的下行信号可能仍对本小区的上行信号形成较严重的干扰，进而会影响系统整体性能。
在TD-SCDMA(LCR TDD，低码片速率时分双工)系统的常规时隙中，除数据块和中间码外，还存在一个16码片(即12.5μs)的固定时隙间隔，用以抑制多径时延扩展，同时实现上行/下行转换点的配置。然而对于OFDM通信系统，由于每个符号均存在循环前缀(CP)，因此不需要保留时隙间隔。
随着下一代无线通信系统的研发(B3G、4G)，OFDM(正交频分复用)技术有逐步取代CDMA技术的趋势，OFDM几乎成了新一代无线通信核心技术的标志。目前TD-SCDMA系统处于广泛组网阶段，因此必须在物理层帧结构方面考虑TDD OFDM系统与TD-SCDMA系统之间的临频共存的问题，以消除系统间的相互干扰。
在申请号为CN200510053780、公开号为CN1832378、公告日为2006年9月13日的中国专利“宽带TDD系统使用高效高性能帧结构进行无线传输的方法”中，给出了一种基于宽带时分双工TDD系统的帧结构，该帧结构将一个固定时长的子帧划分为若干个基本时隙和若干个特殊时隙。该专利所述的方法指出了TDD系统在后三代(B3G)的一种发展方向，然而所述的帧结构可认为是TD-SCDMA系统帧结构的一种改进，二者之间的基本结构相似，若应用于TDD OFDM系统中，能够通过时隙对齐的方式实现与TD-SCDMA临频共存，然而该方法造成系统资源利用率降低。
因而，在TDD OFDM系统中如何实现与TD-SCDMA系统间的临频共存，消除系统间的相互干扰，同时又能提高系统资源利用率，成为需要解决地技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种TDD OFDM系统与TD-SCDMA系统之间临频共存的无线传输方法及物理层帧结构，用以实现两种系统间临频共存是无线业务传输，消除系统间的相互干扰同时提高系统资源利用率。
本发明提供一种实现两种不同通信系统间临频共存的无线传输方法，用于时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统之间临频共存下传输无线业务：
基站或中间节点传输时，在时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构的子帧中，先在N个常规业务时隙内发送下行数据，停顿第一保护间隔的时长后，在M个常规业务时隙接收上行数据，再停顿第二保护间隔的时长后，再在K个常规业务时隙发送下行数据；
所述时分双工正交频分复用系统根据时分同步码分多址接入系统保护间隔的设置，相应配置其物理帧的时隙和保护间隔，使得时分同步码分多址接入系统的保护间隔在时域上包含在第一保护间隔的时间段内，时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点包含在第二保护间隔的时间段内；
其中，K、N、M的取值为0或正整数，K、N、M之和等于一个子帧中配置的常规业务时隙总个数。
在满足时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统临频共存且下行对上行的干扰可忽略的前提下：
所述第一保护间隔的前部与所述N个常规业务时隙联合组成超长的下行业务时隙，共同传输下行数据；
所述第一保护间隔的剩余部分构成截短的第一保护间隔，该截短的第一保护间隔大于或等于时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔，并且该截短的第一保护间隔在时域上将时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔包含在内；
所述截短的第一保护间隔内包含下行/上行转换点。
所述第一保护间隔内包含用于实现下行到上行业务转换的下行/上行转换点；所述第二保护间隔内包含用于实现上行到下行业务转换的上行/下行转换点。所述第二保护间隔通过加相邻时隙的空闲时段来包含时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点。在实现第二保护间隔将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内时，将所述第二保护间隔与一个或多个连续的空闲正交频分复用符号或者与一个空闲时隙联合，以将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内。所述第二保护间隔与相邻空闲时段联合时，是配置空闲正交频分复用符号，还是配置空闲时隙，取决于时分双工正交频分复用系统是按符号进行调度还是按时隙进行调度。
本发明还提供一种用于所述无线传输方法的时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构，在与时分同步码分多址接入系统临频共存时承载无线业务，在时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构的子帧中，从子帧的起始点开始在时域内依次包括：
N个用于发送下行数据的常规业务时隙；第一保护间隔，用于对下行上行时隙进行间隔并完成下行到上行业务转换；M个用于接收上行数据的常规业务时隙；第二保护间隔，用于对上行下行时隙进行间隔并完成上行到下行业务转换；K个用于发送下行数据的常规业务时隙；
其中，在第一保护间隔的时间段内包含有时分同步码分多址接入系统的保护间隔，在第二保护间隔的时间段内包含有时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点；所述N、M、K的取值为0或正整数，N、M、K之和等于一个子帧中配置的常规业务时隙总个数。
在满足时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统临频共存且下行对上行的干扰可忽略的前提下：
所述第一保护间隔的前部与所述N个常规业务时隙联合组成超长的N个常规业务时隙，共同传输下行数据；
所述第一保护间隔的剩余部分构成截短的第一保护间隔，该截短的第一保护间隔大于或等于时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔，并且该截短的第一保护间隔在时域上将时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔包含在内；
所述截短的第一保护间隔内包含下行/上行转换点。
第一保护间隔内包含用于进行下行到上行切换的下行/上行转换点；第二保护间隔内包含用于进行上行到下行切换的上行/下行转换点。
在实现第二保护间隔将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内时，是指所述第二保护间隔与一个或多个连续的空闲正交频分复用符号或者与一个空闲时隙进行联合，以将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内。所述第二保护间隔与相邻空闲时段联合时，是配置空闲正交频分复用符号，还是配置空闲时隙，取决于时分双工正交频分复用系统是按符号进行调度还是按时隙进行调度。
本发明提供的无线传输方法及相应的物理层帧结构，在TDD OFDM系统与TD-SCDMA系统之间实现临频共存情况下，采用上、下行转换点对齐的方式，进行无线业务传输，消除了系统间的相互干扰，同时提高系统资源的利用率。
附图说明
图1是本发明一实施例上、下行对称划分的TDD OFDM通信系统与TD-SCDMA通信系统临频共存的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的技术方案做进一步描述。
本发明的主要思路在于，为TDD OFDM无线通信系统提供一种无线通信方法以及实现该通信方法的物理层帧结构。物理层帧的每一个子帧中又包括若干常规业务时隙和两个保护间隔，即第一保护间隔和第二保护间隔。在进行无线传输时，先利用一个常规时隙发送下行业务控制信息，之后停顿一段时间，再利用一个或多个常规业务时隙接收上行业务，之后再停顿一段时间，再利用一个或多个常规业务时隙发送下行业务。在停顿期间进行上行、下行之间的相互切换，考虑到TDD OFDM系统与TD-SCDMA通信系统的临频共存问题，应保证两个通信系统中同一类型的上、下行转换点对齐，包括下行/上行转换点对齐和上行/下行转换点对齐。
本发明提供一种实现两种不同通信系统间临频共存的无线传输方法，用于时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统之间临频共存下传输无线业务：
基站或中间节点传输时，在时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构的子帧中，先在N个常规业务时隙内发送下行数据，停顿第一保护间隔的时长后，在M个常规业务时隙接收上行数据，再停顿第二保护间隔的时长后，再在K个常规业务时隙发送下行数据；
所述时分双工正交频分复用系统根据时分同步码分多址接入系统保护间隔的设置，相应配置其物理帧的时隙和保护间隔，使得时分同步码分多址接入系统的保护间隔在时域上包含在第一保护间隔的时间段内，时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点包含在第二保护间隔的时间段内；
其中，K、N、M的取值为0或正整数，K、N、M之和等于一个子帧中配置的常规业务时隙总个数。
在满足时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统临频共存且下行对上行的干扰可忽略的前提下：
所述第一保护间隔的前部与所述N个常规业务时隙联合组成超长的下行业务时隙，共同传输下行数据；
所述第一保护间隔的剩余部分构成截短的第一保护间隔，该截短的第一保护间隔大于或等于时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔，并且该截短的第一保护间隔在时域上将时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔包含在内；
所述截短的第一保护间隔内包含下行/上行转换点。
所述第一保护间隔内包含用于实现下行到上行业务转换的下行/上行转换点；所述第二保护间隔内包含用于实现上行到下行业务转换的上行/下行转换点。所述第二保护间隔通过加相邻时隙的空闲时段来包含时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点。在实现第二保护间隔将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内时，将所述第二保护间隔与一个或多个连续的空闲正交频分复用符号或者与一个空闲时隙联合，以将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内。所述第二保护间隔与相邻空闲时段联合时，是配置空闲正交频分复用符号，还是配置空闲时隙，取决于时分双工正交频分复用系统是按符号进行调度还是按时隙进行调度。
基于上述分析，时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统之间临频共存下的无线传输方法，基站或中间节点传输时在时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构的子帧中：
(1)基站或中间节点的收发信机在第一个常规业务时隙TS0内发送下行业务控制信息；
在所述第一个常规业务时隙TS0内还发送同步信道SCH和广播信道BCH，分别映射至一个或多个正交频分复用符号的时长。进一步地，所述同步信道SCH的时序位于广播信道BCH之前。
(2)随后，停顿第一保护间隔的时长，在停顿时，完成下行到上行的业务切换，第一保护间隔在时序上包含时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的保护间隔；
下行到上行的业务切换，是通过第一保护间隔内包含的下行/上行转换点实现的。第一保护间隔的起始时间要先于或等于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的保护间隔的起始时间，第一保护间隔的结束时间要等于或晚于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的保护间隔的结束时间。
在满足时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统临频共存且下行对上行的干扰可忽略的前提下：
第一保护间隔的前部与所述第一个常规业务时隙TS0联合组成超长的第一个常规业务时隙，共同传输下行数据；
第一保护间隔的剩余部分构成截短的第一保护间隔，该截短的第一保护间隔大于或等于时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔，并且该截短的第一保护间隔在时序上将时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔包含在内；
截短的第一保护间隔内包含下行/上行转换点。
(3)在作为上行时隙的一个或多个常规业务时隙内接收上行业务数据；
(4)随后，停顿第二保护间隔的时长，在停顿时，完成上行到下行的业务切换，第二保护间隔在时序上包含时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点；
上行到下行的业务切换，是通过第二保护间隔内包含的上行/下行转换点实现的。所述第二保护间隔停顿时，第二保护间隔的起始时间要先于或等于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点的起始时间，第二保护间隔的结束时间要等于或晚于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点的结束时间。进一步地，第二保护间隔内的上行/下行转换点与时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点在时序上重合。
在实现第二保护间隔将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内时，将所述第二保护间隔与一个或多个连续的空闲正交频分复用符号或者与一个空闲时隙联合，得到时序上延长了的第二保护间隔，以将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内。可以在原有第二保护间隔之前或之后与OFDM符号或空闲时隙联合。第二保护间隔延长时，配置空闲正交频分复用符号或还是配置空闲时隙，取决于时分双工正交频分复用系统是按符号进行调度还是按时隙进行调度。
(5)在作为下行时隙的一个或多个常规业务时隙内发送下行业务数据。
采用上述的无线传输方法，可以在基站或中间节点上在临频共存情况下实现无线业务传输。相应地，实现所述无线传输方法，还需要有一种相适应的物理层帧结构。
在时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构的子帧中，包括：
一个或多个常规业务时隙TS，用于承载上行或下行业务；
第一保护间隔，用于对承载下行业务的下行时隙与承载上行业务的上行时隙在时间上进行间隔与切换，该第一保护间隔在时序上包含时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的保护间隔；
第二保护间隔，用于对承载上行业务的上行时隙与承载下行业务的下行时隙在时间上进行间隔与切换，该第二保护间隔在时序上包含时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点；
其中，第一个常规业务时隙TS0配置在每一子帧的起始处，所述第一保护间隔紧跟在所述第一个常规业务时隙TS0之后，所述第二保护间隔配置为紧接第一保护间隔之后或除第一个常规业务时隙TS0以外的任意一个常规业务时隙的后面。
如图1所示为本发明一实施例上、下行对称划分的TDD OFDM通信系统与TD-SCDMA通信系统临频共存时，两种系统各自物理层帧结构的对照示意图。
TDD OFDM无线通信系统的每个5ms子帧包括N个常规业务时隙(TS)和两个保护间隔(GP1和GP2)。以20kHz子载波间隔为例，每个子帧划分为N＝11个等时长的常规业务时隙(TS0～TS10)，TS0配置为下行时隙。第一个保护间隔(GP1)位于TS0与TS1之间，第二个保护间隔(GP2)可根据上、下行业务流量配置在紧接GP1或除TS0以外的任意一个业务时隙的后面。
下行/上行转换点(DUSP)配置在GP1内，上行/下行转换点(UDSP)配置在GP2内。
为了实现临频共存下的无线传输，需要保证两种通信系统的物理层帧结构的上、下行转换点对齐，包括下行/上行转换点对齐和上行/下行转换点对齐。
在时序方面GP1应将TD-SCDMA的GP包含在内，GP1的时长不小于75μs；第一保护间隔GP1的起始时间要先于或等于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的保护间隔的起始时间，第一保护间隔的结束时间要等于或晚于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的保护间隔的结束时间。
GP2应配置在与TD-SCDMA的上行/下行转换点时序最近位置，并可能配置一个或多个连续的空闲OFDM符号或一个空闲时隙，在时序方面将TD-SCDMA的上行/下行转换点包含在内。
第二保护间隔GP2的起始时间要先于或等于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点的起始时间，第二保护间隔的结束时间要等于或晚于时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点的结束时间。
考虑到TDD OFDM系统与TD-SCDMA通信系统的临频共存问题，GP1的时长不小于TD-SCDMA系统GP的时长，即不小于75μs。为了保证上、下行转换点对齐，包括下行/上行转换点对齐和上行/下行转换点对齐，在时序方面GP1应将TD-SCDMA的GP包含在内。
GP2应配置在与TD-SCDMA的上行/下行转换点时序最近位置，并可能配置一个或多个连续的空闲OFDM符号或一个空闲时隙，在时序方面将TD-SCDMA的上行/下行转换点包含在内。具体实现时是配置空闲OFDM符号或还是配置空闲时隙取决于TDD OFDM系统是按符号进行调度还是按时隙进行调度。
在满足TDD OFDM系统与TD-SCDMA通信系统临频共存以及下行对上行的干扰可忽略的前提下，GP1的前部可与TS0联合组成超长的TS0，共同传输下行数据，进一步提高系统资源的利用率，GP1的剩余部分构成截短的GP1。截短GP1的时长不小于75μs，同时在时序方面截短的GP1应将TD-SCDMA的GP包含在内。
综上所述，本发明给出了一种TDD OFDM系统与TD-SCDMA系统临频共存的实现方法，采用上、下行转换点对齐的方式，消除系统间的相互干扰，同时提高系统资源的利用率。
本发明适用于OFDM通信系统，尤其适用于TDD OFDM移动通信系统，任何具有信号处理、通信等知识背景的技术人员，根据本发明设计的TDDOFDM系统与TD-SCDMA系统临频共存的实现方法，其均应包含在本发明的思想和范围中。
本文所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进以及更新等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种实现两种不同通信系统间临频共存的无线传输方法，用于时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统之间临频共存下传输无线业务，其特征在于：
基站或中间节点传输时，在时分双工正交频分复用系统的物理层帧结构的子帧中，先在N个常规业务时隙内发送下行数据，停顿第一保护间隔的时长后，在M个常规业务时隙接收上行数据，再停顿第二保护间隔的时长后，再在K个常规业务时隙发送下行数据；
所述时分双工正交频分复用系统根据时分同步码分多址接入系统保护间隔的设置，相应配置其物理帧的时隙和保护间隔，使得时分同步码分多址接入系统的保护间隔在时域上包含在第一保护间隔的时间段内，时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点包含在第二保护间隔的时间段内；
其中，K、N、M的取值为0或正整数，K、N、M之和等于一个子帧中配置的常规业务时隙总个数。
2.如权利要求1所述的无线传输方法，其特征在于，在满足时分双工正交频分复用系统与时分同步码分多址接入系统临频共存且下行对上行的干扰可忽略的前提下：
所述第一保护间隔的前部与所述N个常规业务时隙联合组成超长的下行业务时隙，共同传输下行数据；
所述第一保护间隔的剩余部分构成截短的第一保护间隔，该截短的第一保护间隔大于或等于时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔，并且该截短的第一保护间隔在时域上将时分同步码分多址接入系统的物理层帧结构中子帧内的保护间隔包含在内；
所述截短的第一保护间隔内包含下行/上行转换点。
3.如权利要求2所述的无线传输方法，其特征在于：
所述第一保护间隔内包含用于实现下行到上行业务转换的下行/上行转换点；所述第二保护间隔内包含用于实现上行到下行业务转换的上行/下行转换点。
4.如权利要求3所述的无线传输方法，其特征在于，所述第二保护间隔通过加相邻时隙的空闲时段来包含时分同步码分多址接入系统的上行/下行转换点。
5.如权利要求4所述的无线传输方法，其特征在于，在实现第二保护间隔将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内时，将所述第二保护间隔与一个或多个连续的空闲正交频分复用符号或者与一个空闲时隙联合，以将时分同步码分多址接入系统物理层帧中子帧的上行/下行转换点包含在内。
6.如权利要求5所述的无线传输方法，其特征在于，所述第二保护间隔与相邻空闲时段联合时，是配置空闲正交频分复用符号，还是配置空闲时隙，取决于时分双工正交频分复用系统是按符号进行调度还是按时隙进行调度。
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