专利名称：时分复用帧结构参数优化方法、通信方法、系统及终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时分复用帧结构参数优化方法、 通信方法、系统及终端。
背景技术：
宽带无线通信将成为今后移动通信的主要发展方向，通过宽带无线通信， 用户可以享受高速的数据下载、网上购物、移动视频聊天、手机电视等众多 的无线移动服务。
下一代宽带无线通信系统LTE ( Long Term Evolution,长期演进)系统支 持FDD( Frequency Division Duplex,频分复用)和TDD( Time Division Duplex, 时分复用)两种方式。在LTE TDD系统中，采用OFDM( Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)技术，为了避免符号间干扰在OFDM 符号之前引入循环前缀CP， CP长度与信道延迟有关，信道延迟越大则需要 设置的CP长度就越长；OFDM符号长度为子载波间隔的倒数，而子载波间隔 与多普勒扩展有关，即多普勒扩展越大，OFDM符号长度越短。而CP长度与 OFDM符号长度之比影响了系统资源利用率，CP相对长度越小，则资源利用 率越高。OFDM系统参数与信道场景有关，应用场景决定了参数设置的合理 开销。对于某种场景优化的参数设置对于其它场景而言就不是最优的，考虑 能够在各种场景下全部适用的一种参数会导致系统资源的浪费。
在LTE系统中，通常按照TU (TypicalUrban,典型城市)信道能够支持 的最高性能指标进行设计，其中规定子载波间隔为15KHz，该参数在2GHz 频点能够支持高达350Km/h的移动速度；CP长度为4.79us与TU信道环境的 最大时延5us相匹配，CP的资源开销为7.2%。对于具有较大时延的场景，CP 长度为16.67us，占用资源开销为25%。对于广播场景给出了相应的方案，对 于广播多播信道，考虑信道延迟时间较长，设置CP长度为32.33us，为了降 低CP的开销，将子载波间隔减半为7.5KHz， OFDM符号长度加倍，但此时 的CP资源开销依然为25%。可见，LTE中最小的CP开销为7.2%,无i仑是对室内或热点地区，还是宏小区和微小区。其中所述热点地区的基本特点为多 径时延扩展小，终端移动速度很低。
上述LTE的参数是针对TU信道环境而设计的，在TU信道中可以获得较 好的性能及开销的折中，但是如果将这样的导频结构用于其它场景就会带来 性能下降或不必要的开销。比如在热点地区，无线信道的频率选"^性和时间 选择性都会明显下降。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提供一种时分复用帧结构参数优化方法，以针 对不同地区给出优化的帧结构参数，提高LTETDD通信系统的性能。
本发明另一方面提供一种通信方法、系统及终端，以在最大程度地保持 LTE系统兼容性的前提下，优化系统帧结构参数，提高LTETDD通信系统的性能。
本发明实施例提供的技术方案如下 一种时分复用帧结构参数优化方法，包括
缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP的长度，同时在时 隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长 度相同。
一种通信方法，包括
当终端处于热点地区时，按以下方式调整所述终端接入小区系统的帧结 构缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP的长度，同时在时 隙或子帧后增加保护间隔GP,并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长 度相同；
所述终端根据所述接入小区系统调整后的帧结构参数调整自己的发射和 接收参数；
所述终端根据调整后的发射和接收参数进行数据通信的发送和接收。 一种通信系统，包括基站和终端，
所述基站，用于当所述终端处于热点地区时，按以下方式调整所述终端 接入小区系统的帧结构缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP 的长度，同时在时隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长度相同；
所述终端，用于根据所述接入小区系统调整后的帧结构参数调整自己的 发射和接收参数，并根据调整后的发射和接收参数进行数据通信的发送和接 收。
一种终端，包括
同步信号接收单元，用于接收主同步信号和从同步信号； 检测单元，用于根据所述同步信号接收单元接收的所述主同步信号和从 同步信号之间的时域偏移量确定帧结构参数；
调整单元，用于根据所述检测单元确定的帧结构参数调整所述终端的发 射和接收参数。
由以上本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例针对热点 地区给出了优化的帧结构参数，并且述终端根据接入小区系统调整后的帧结 构参数调整自己的发射和接收参数，从而完成广播信道的接收，并根据该参 数进行数据通信的发送和接收。利用本发明实施例的通信方法及系统，可以 在最大程度地保持LTE系统兼容性的前提下，优化系统帧结构参数，缩短反 馈时延，提高LTETDD通信系统的性能。
图1是现有技术中LTETDD帧结构的示意图2是本发明方法实施例中LTETDD子帧结构示意图3是本发明实施例的通信方法的实现流程图4是LTETDD系统中同步信道在帧结构中的位置示意图5是本发明实施例的通信系统的原理框图6是本发明实施例的终端的原理框图。
具体实施例方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例 对本发明的方法进行详细说明。
在热点地区的用户需求主要是大带宽、高速率、反馈时延小；终端的移 动速度很低，主要为固定和游牧等场景；热点地区覆盖面积较小，多径时延
7扩展小，因而两个热点地区间相互干扰情况较轻。
本发明实施例的时分复用帧结构参数优化方法，针对上述热点地区的特
点，不改变LTE通信系统的TDD帧结构，通过缩短OFDM符号的CP长度， 在时隙或子帧后引入保护间隔GP,即可以根据要求灵活地增加一个无线帧内 的上下行切换的次数，缩短反馈时延；进一步地，在不增加控制信令的情况 下，终端检测和判别系统釆用的不同参数，使得LTE通信系统可方便地实现， 通过灵活调整帧结构参数^是高通信系统性能。
参照图1，为现有的LTETDD的帧结构示意图
LTE TDD无线帧长度为10ms,每一个无线帧由两个5ms长的半帧 (half-frame )构成。每一个半帧包括4个lms长的子帧和3个特殊时隙DwPTS (Downlink Pilot Timeslot,下行导频时隙)、GP (保护间隔)和UpPTS (上行 导频时隙)，3个特殊时隙的总长为lms。其中，特殊时隙的长度是可配置的， 且子帧0和子帧5以及DwPTS永远预留为下行传输，除广播信道外，任意下 行业务都可占用该DwPTS时隙或子帧6上的空闲资源进行传输，如PDSCH (Physical Downlink Shared Channel ，物理下行链路共享信道)、PMCH (physical multicast channel,物理多播信道)等。每个子帧长度为lms,分为 两个时隙，每个时隙长度为0.5ms,每个时隙又可以划分为7个OFDM符号， 每个OFDM符号长度为66.67us， OFDM符号前有一个循环前缀CP，长度为 4.79us,如图2(a)所示。
在本发明实施例中，对于固定和游牧等场景，通过减少CP的长度，在保 证LTE TDD帧结构长度不变的情况下，相应地，可以在时隙或子帧后增加 GP,并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长度相同，即保持TDD巾贞结 构的长度不变，以此来保证上下行资源配置的灵活性。具体地，可以将增加 的GP分别放置在每个时隙后，并且每个时隙后增加的GP长度相同，如图2(b) 所示，CP长度变为3.125us， GP长度为U.84us;也可以将所述增加的GP集 中放置在每个子帧后，并且每个子帧后增加的GP长度相同，此时GP长度为 22.87us，如图2(c)所示。
在现有的LTE TDD系统中，下/上行切换点有两种情况， 一种是5ms切 换一次， 一种是10ms切换一次。如果在每一个时隙后保留一个GP,该配置可以保持时隙长度和子帧长度与原系统保持一致，有利于系统的兼容性；将 GP集中放置于每个子帧的最后，此时，时隙不能够与原来的LTE TDD帧结 构中的时隙对齐，但是子帧能够与LTE TDD帧结构中的子帧对齐，长度为 lms。可见，不论是将增加的GP分别放置在每个时隙后，还是将增加的GP 集中放置在每个子帧后，均可以使得上下行链路资源颗粒度变小了，从而有 利于系统的灵活调度。
本发明实施例还提供一种通信方法，该通信方法基于不同场景的帧结构 参数可调，并且使终端能够根据下行同步信道获知所接入小区系统采用的帧 结构参数，从而可以根据该帧结构参数对自己的帧结构参数进行调整，实现 上下行数据收发操作。
参照图3,是本发明实施例通信方法的一种实现流程，主要包括以下步骤
步骤301，当终端处于热点地区时，按以下方式调整所述终端接入小区系 统的帧结构缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP的长度， 同时在时隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与缩短的CP 的总长度相同。
具体调整方式在前面已有详细描述，在此不再赘述。
步骤302，终端根据接收的主同步信号和从同步信号之间的时域偏移量确 定所述接入小区系统调整后的帧结构参数；
步骤303，终端根据确定的帧结构参数调整自己的发射和接收参数；
步骤304，终端根据调整后的发射和接收参数进行数据通信的发送和接收。
LTE TDD通信系统的信道可以分为同步信道、广播信道、上下行控制信 道和上下行共享信道。其中
同步信道用于发送终端接入小区、进行小区选择和重选过程中最重要的 系统信息，需要在接收广播信道之前就能够完成下行同步，以便正确判定广 播信道的位置，进行解读广播的操作。
广播信道用于将系统的基本信息发送给本小区内的所有用户，广播信道 主要关心覆盖性能，即小区覆盖范围内尽量多的UE能够正确接收到广4^f言 息，广播信息主要包括系统带宽、发射天线数量、系统帧号、公共资源配置
9信息、相邻小区信息等。
上下行控制信道用于发送用户资源分配、调整编码方式和HARQ ( Hybrid Automatic Repeat Request,混合自动重传)相关信息等。
上下行共享信道为各个用户的业务占用的时频资源。
由于终端在接收下行同步信道之前并不知道接入小区系统的帧结构参 数，因此本发明实施例的通信方法中终端根据下行同步信道中的信息，获得 接入小区系统的帧结构参数，进而可以根据该帧结构参数调整自己的发送和 接收参数，完成广播信道的接收，并根据该参数进4于数据的接收和发送。
在上述步骤302中，终端需要根据接收的主同步信号和从同步信号之间 的时域偏移量确定所述接入小区系统调整后的帧结构参数，下面参照图4所 示LTE TDD系统中同步信道在帧结构中的位置示意图来进行详细说明。
在LTE标准中规定，PSCH ( Primary Synchronization Channel,主同步信 道)放在DwPTS中的第三个符号上，而SSCH (Secondary Synchronization Channel,从同步信道)放在子帧#0的最后一个OFDM符号上，如图4所示。 由于CP长度的不同，会导致PSCH与SSCH之间的偏移量不同。其中，图4 (a)表示的是长CP的情况，CP长度为16.67us;图4 (b )表示的是普通CP 的情况，CP长度为4.7568us;图4 (c)表示的是短CP的情况，CP长度为 3.125us，每个时隙后有一个GP， GP长度为H.84us;图4 (d)表示的是短 CP的情况，CP长度为3.125us，但是每个子帧后有一个较大的GP, GP长度 为22.87us。
因此可以分别计算上述四种情况下PSCH与SSCH之间的时域偏移量， 请参考图4， PSCH与SSCH的时间偏移量由两者之间的CP数量和符号数量 相加计算出来，得到各偏移量如下
(a) PSCH与SSCH间隔3个OFDM符号+3个长CP,而OFDM符号和 长CP的长度是已知的，因此得到offsetO = 250us;
(b) PSCH与SSCH间隔3个OFDM符号+3个正常CP，得到offsetl = 214.59us;
(c) PSCH与SSCH间隔3个OFDM符号+3个正常CP+1个短GP，得 到offset2 = 221.22us;(d) PSCH与SSCH间隔3个OFDM符号+3个正常CP+1个长GP,得 到offset3 = 233us。
由上述计算结果可知，四个偏移量之间的最小间隔为6.63us。
下面基于上述这四种情况，说明通过4企测PSCH与SSCH之间的时域偏 移量来判断当前系统的参数结构的过程
首先，检测PSCH的位置，PSCH信道共有3个序列，通过终端预存的 PSCH可能的发射端信号与接收到的以无线帧为单位的连续信号(这些接收的 信号中包含数据信号也包含同步信道)进行相关处理，比如使用预存的PSCH 信号与接收信号进行计算两个序列各个元素分别共轭相乘，再将各个乘积 相加，将和除以序列长度即得到相关值，如果两个序列正交，相关值为0，两 个序列相关度很大则相关值趋于1,所述计算可以通过匹配滤波器来实现，当 接收信号通过匹配滤波器时，会在PSCH所在的位置出现一个较高的相关峰， 从而得到PSCH的时域位置；
然后，；险测SSCH的位置，SSCH信道共有504个序列，通过终端预存的 SSCH的信号分别在图4所示偏移量0、偏移量l、偏移量2、偏移量3的位 置上进行相关检测，记录不同偏移量位置上的各个相关值，可以得到最大相 关值所在的偏移量，该偏移量指示了系统[CP,GP]参it。
参考图4 (a) ~ (d),每个[CP， GP]的配置参数对应了一种唯一的 PSCH-SSCH偏移量，是——对应的关系。因此，如果知道了 PSCH-SSCH的 偏移量，那么对应的[CP， GP]参^i:即可得知。
当然，除了上述检测方法外，根据实际应用需要，还可以采用其他方法 来获得[CP， GP]参数，本发明并不仅局限于上述这种具体检测方法。
这样，终端就可以根据检测到的系统帧结构参数来调整自己的发射和接 收参数。比如，终端在做下行同步时首先确定PSCH所在的时间为t0;然后 进行SSCH的检测，假设发现SSCH的最大相关峰出现的位置为tl，求出两 者的时间偏差量offset = t0-tl 。有以下几种情况
(1)如果得到的时间偏差量offset为offset0 = 250us的一个较小的邻域 内，比如，offset0土2us,那么就可以判定，系统参数如图4(a)所示，CP长度 为长CP,无增加GP;(2)如果得到的时间偏差量offset为offsetl =214.59us的一个较小的邻 域内，比如offsetl 土2us，那么就可以判定，系统参数如图4(b)所示，CP长度 为普通CP,无增加GP;
(3 )如果得到的时间偏差量offset为offset2 = 221.22us的一个较小的邻 域内，比如offset2 ± 2us，那么就可以判定，系统参凄t如图4(c)所示，短CP， CP长度为3.125us，每个时隙后面有一个GP, GP长度为11.84us;
(4 )如果得到的时间偏差量offset为offset3 = 233us的一个较小的邻域内， 比如offset3土2us，那么就可以判定，系统参数如图4(d)所示，短CP， CP长 度为3.125us，每个子帧后面有一个较大的GP, GP长度为22.87us。
终端根据调整后的发射和接收参数完成广播信道的接收，进而能够根据 该参数进行数据的接收和发送。
可见，利用本发明实施例的通信方法，可以根据使用场景合理配置系统 参数，有效提高系统性能。
本发明实施例还提供了一种通信系统，如图5所示包括基站51和终端 52,其中，基站51用于当所述终端处于热点地区时，按以下方式调整所述终 端接入小区系统的帧结构缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀 CP的长度，同时在时隙或子帧后增加保护间隔GP,并使增加的GP的总长度 与缩短的CP的总长度相同；终端52用于根据所述接入小区系统调整后的帧 结构参数调整自己的发射和接收参数，并根据调整后的发射和接收参数进行 数据通信的发送和接收。
在该实施例中，终端52包括接收单元521、；险测单元522、调整单元523 和发送单元524。其中，接收单元521用于接收基站51发送的主同步信号和 从同步信号；检测单元522用于根据接收单元521接收的所述主同步信号和 从同步信号之间的时域偏移量确定帧结构参数；调整单元523用于根据检测 单元522确定的帧结构参数调整所述终端的发射和接收参数；发送单元524 用于根据调整单元523调整后的发射和接收参数进行数据通信的发送。
本发明实施例的通信系统，可以根据使用场景合理配置系统参数，并且 在不增加控制信令的情况下，终端即可检测和判别系统采用的帧结构参数， 从而可以使通信系统方便地实现，有效提高系统性能，满足通信系统容量需求。尤其是对于热点地区，可以大大减少CP的长度而不会带来性能的下降， 从而换得系统其它方面性能的提高，比如上下行资源配置更加灵活，即每个
无线帧内有更多的切换点，令TDD的反^"时延更短等。
本发明实施例还提供一种终端，如图6所示，该终端主要包括同步信 号接收单元61、检测单元62和调整单元63。其中，同步信号接收单元61用 于接收主同步信号和从同步信号；检测单元62用于根据同步信号接收单元61 接收的所述主同步信号和从同步信号之间的时域偏移量确定帧结构参数；调 整单元63用于根据检测单元62确定的帧结构参数调整所述终端的发射和接 收参数。
在该实施例中，；险测单元62包括时域偏移量确定子单元621和帧结构 参数确定子单元622。其中，时域偏移量确定子单元621用于确定所述主同步 信号和从同步信号之间的时域偏移量；帧结构参数确定子单元622用于根据 所述时域偏移量确定帧结构参数。
优选地，该终端还可以包括存储单元64,用于预存主同步信号和从同步 信号，这样，时域偏移量确定子单元621就可以根据存储单元64中预存的主 同步信号与接收的主同步信号的比较，得到主同步信道的时域位置，并根据
预存的从同步信号与接收的从同步信号的比较，得到从同步信道的时域位置； 进而根据主同步信道及从同步信道的时域位置计算得到主同步信道与从同步 信道的偏移量。
本发明实施例的终端，可以在不增加控制信令的情况下，能够;险测和判 别要接入的小区系统采用的帧结构参数，从而使通信系统可以方便地实现。
本领域技术人员可以理解，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的 单元及步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清 楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述 了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于 技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用 来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的 范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、
13处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于RAM、 内存、ROM、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移 动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相 一致的最宽的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1、一种时分复用帧结构参数优化方法，其特征在于，包括缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP的长度，同时在时隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长度相同。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于将所述增加的GP分别放置在每个时隙后，并且每个时隙后增加的GP长 度相同。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于将所述增加的GP集中放置在每个子帧后，并且每个子帧后增加的GP长 度相同。
4、 一种通信方法，其特征在于，包括当终端处于热点地区时，按以下方式调整所述终端接入d、区系统的帧结 构缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP的长度，同时在时 隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长 度相同；所述终端根据所述接入小区系统调整后的帧结构参数调整自己的发射和 接收参数；所述终端根据调整后的发射和接收参数进行数据通信的发送和接收。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述终端根据所述接入小 区系统调整后的帧结构参数调整自己的发射和接收参数包括所述终端根据接收的主同步信号和从同步信号之间的时域偏移量确定帧 结构参数；所述终端根据确定的帧结构参数调整自己的发射和接收参数。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述终端根据接收的主同 步信号和从同步信号之间的时域偏移量确定所述接入小区系统调整后的帧结 构参数包括通过比较预存的主同步信号与接收的主同步信号，得到主同步信道的时 域位置；通过比较预存的从同步信号与接收的从同步信号，得到从同步信道的时域位置；根据主同步信道及从同步信道的时域位置计算主同步信道与从同步信道 的偏移量；根据所述偏移量确定所述接入小区系统调整后的CP和GP的位置及长度。
7、 一种通信系统，其特征在于，包括基站和终端，所述基站，用于当所述终端处于热点地区时，按以下方式调整所述终端 接入小区系统的帧结构缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP 的长度，同时在时隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与 缩短的CP的总长度相同；所述终端，用于根据所述接入小区系统调整后的帧结构参数调整自己的 发射和接收参数，并根据调整后的发射和接收参数进行数据通信的发送和接 收。
8、 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述终端包括 接收单元，用于接收主同步信号和从同步信号；检测单元，用于根据所述接收单元接收的所述主同步信号和从同步信号 之间的时域偏移量确定帧结构参数；调整单元，用于根据所述检测单元确定的帧结构参数调整所述终端的发 射和接收参数；发送单元，用于根据所述调整单元调整后的发射参数进行数据通信的发送。
9、 一种终端，其特征在于，包括 同步信号接收单元，用于接收主同步信号和从同步信号；检测单元，用于根据所述同步信号接收单元接收的所述主同步信号和从 同步信号之间的时域偏移量确定帧结构参数；调整单元，用于根据所述检测单元确定的帧结构参数调整所述终端的发 射和接收参数。
10、 根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述检测单元包括 时域偏移量确定子单元，用于确定所述主同步信号和从同步信号之间的时域偏移量；帧结构参数确定子单元，用于根据所述时域偏移量确定帧结构参数。
11、根据权利要求9所述的终端，其特征在于，还包括 存储单元，用于预存主同步信号和从同步信号；所述时域偏移量确定子单元根据所述存储单元预存的主同步信号与接收 的主同步信号的比较，得到主同步信道的时域位置；根据预存的从同步信号 与接收的从同步信号的比较，得到从同步信道的时域位置；根据主同步信道 及从同步信道的时域位置计算得到主同步信道与从同步信道的偏移量。
全文摘要
本发明提供一种时分复用帧结构参数优化方法，包括缩短子帧的正交频分复用OFDM符号的循环前缀CP的长度，同时在时隙或子帧后增加保护间隔GP，并使增加的GP的总长度与缩短的CP的总长度相同。本发明还提供了一种通信方法、系统及终端。利用本发明，可以根据使用场景合理配置系统参数，有效提高系统性能。
文档编号H04L27/26GK101588337SQ20081011236
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者洋 于, 孙韶辉, 海 毕, 王映民 申请人:大唐移动通信设备有限公司