一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构及其应用的制作方法

一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，及基于所述的帧结构的通信方法。一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，包括位于帧头的起始时隙，以及一个以上常规业务时隙；所述的常规业务时隙包括下行时隙组和上行时隙组，下行时隙组和上行时隙组的交界处为收发转换点，帧结构中所述的收发转换点为一个。本发明的有益效果如下：本发明所述的技术方案解决现有窄带数字无线通信系统，传输效率低、数据时延大、信令和业务数据传输方案复杂等技术问题。
【专利说明】一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种帧结构，更具体地说，涉及一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，及基于所述的帧结构的通信方法。
【背景技术】
[0002]目前，各种无线通信技术发展迅速，而频带资源却越来越紧张。传统的对讲通信、集群通信采用模拟制式，一对频谱只能承载一个语音业务，传输效率低，保密性差。
[0003]为了克服传统模拟对讲系统的缺点，目前欧美多个国家已经提出了各种窄带数字通信方案，逐渐替换原有的模拟对讲系统。而我国在数字对讲通信标准及技术研究方面，相对滞后，缺少有竞争力的方案和技术。
[0004]现有的窄带数字对讲标准规范巾贞，由ETSI (欧洲电信标准化协会:EuropeanTelecommunications Standards Institute)提出的 DMR (数字移动无线通讯:DigitalMobile Radio)标准是一个相对较为成熟的标准，支持大区制组网，采用12.5KHz的载波宽度，帧长60ms。如图1所示，一帧包括2个时隙，可支持2路语音通信，容量相对传统模拟对讲系统提升了一倍。
[0005]对于DMR系统,语音传输米用超巾贞的方式。如图2所不,6个无线巾贞组成一个超中贞，在每个帧中，可嵌入同步序列或控制信令，用于接收设备同步检测和链路控制。
[0006]上述的数字对讲技术，虽然比模拟系统有了很大的改进，但是在信道容量、传输效率和时延方面，仍然有需要改进的方面。
[0007]中国专利申请200610157418.9公开了一种时分双工模式中的通信方法及其装置，该方法包括:传输随机接入信道，该随机接入信道远离下行/上行保护时隙，在特定上行时隙的部分频段上传输，且该随机接入信道能够向相邻上行时隙扩展，形成扩展接入信道；下行/上行保护时隙可以向相邻的时隙扩展，形成扩展下行/上行保护时隙。
[0008]中国专利ZL 200510076922.1公开了一种时分双工移动通信系统的通信方法，包括:(I)设置传输时间间隔TTI的最小单位和系统帧结构，每个无线子帧是由若干个业务时隙和包含至少两个转换保护时隙的特殊时隙组成，TTI是以若干业务时隙为单位；(2)发送端将需要发送的数据按照步骤(I)设定的帧结构进行编码、调制后通过射频发送；(3)接收端接收数据先解调、然后按照步骤(I)设定的帧结构解码后获得对应的数据，随后按照步骤
(I)设定的TTI返回接收应答消息，以便发送端发送下一数据，进而完成数据传输。特殊时隙还可以包含一个UpPTS和一个DwPTS时隙，或者还包含一个DwPTS时隙。
[0009]上述两项专利文献分别公开的技术方案，虽然一起程度上改进了现有数字对讲技术的信道容量、传输效率和时延方面，但从其帧结构上看，均有结构较复杂的不足，信道容量、传输效率、数据时延仍不够理想。随着数据业务需求的膨胀式发展，已经难以满足发展的需求，存在较大的改进空间。

【发明内容】
[0010]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种与现有技术相比，信道容量有进一步的提升、信令传输简单、通信时延小、系统向宽带演进灵活的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，并提供基于所述的帧结构的通信方法。
[0011]本发明的技术方案如下:
[0012]一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，包括位于帧头的起始时隙，以及一个以上常规业务时隙；所述的常规业务时隙包括下行时隙组和上行时隙组，下行时隙组和上行时隙组的交界处为收发转换点，帧结构中所述的收发转换点为一个。
[0013]作为优选，所述的起始时隙短于常规业务时隙。
[0014]作为优选，所述的起始时隙配置为下行，用于承载系统广播信息或控制信令。
[0015]作为优选，在所述的收发转换点的位置设置有保护时隙，用于通信设备的射频完成接收发送转换，以及抵消通信设备间的空间传播时延。
[0016]作为优选，所述的上行时隙组的各个上行时隙的尾部配置有保护符号。
[0017]作为优选，各个上行时隙的保护符号长度相等。
[0018]作为优选，所述的起始时隙、常规业务时隙均包括2个导频段、3个数据段；时隙结构的构成依次为:第一数据段，第一导频段，第二数据段，第二导频段，第三数据段；所述的导频段承载导频序列；所述的数据段用于承载信令、语音或数据信息。
[0019]作为优选，第一数据段、第二数据段、第三数据段的长度相等，第一导频段、第二导频段的长度相等。
[0020]作为优选，下行时隙组的下行时隙与上行时隙组的上行时隙一一对应。
[0021]作为优选，所述的下行时隙组包括3个下行时隙，上行时隙组包括3个上行时隙。
[0022]一种基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，信令信道与数据业务信道采用时分复用模式；
[0023]步骤如下:
[0024]I)基站设备发送广播信息或下行控制信令，所述的广播信息或下行控制信令中，包含信道忙闲指示比特，用于指示每个时隙的忙闲状态；
[0025]2)移动台监听广播信息或下行控制信令，获取信道忙闲信息；
[0026]3)移动台获取空闲信道指示信息后，在空闲信道对应的上行时隙上，发起接入请求；
[0027]4)在与选择的上行时隙所对应的下行时隙上接收基站设备对接入请求的响应信令，链路建立；
[0028]5 )在选择的信道上进行业务收发。
[0029]作为优选，步骤I)具体为:
[0030]1.1)移动台有业务请求；
[0031]1.2)接入计数器置0，启动定时器；
[0032]1.3)基站设备在起始时隙上发送广播信息或下行控制信令。
[0033]作为优选，步骤2)具体为:
[0034]2.1)监听起始时隙上基站设备发送的广播信息或下行控制信令；
[0035]2.2)判断是否有空闲信道，如果有，进行步骤3);如果否，则判断定时器是否超时，如果定时器未超时，重复步骤2.1 )，如果定时器超时，接入失败，结束本次接入尝试。[0036]作为优选，步骤4)具体为:
[0037]4.1)在与选择的上行时隙所对应的下行时隙上监听下行控制信令；
[0038]4.2)判断是否接收到基站设备发送的链路建立命令，如果是，链路建立，并进行步骤5);如果否，计数器加1，并与预设的最大允许的随机接入尝试次数进行比较；如果计数器等于或大于最大允许的随机接入尝试次数，则接入失败，结束本次接入尝试；如果计数器小于最大允许的随机接入尝试次数，则判断定时器是否超时，如果定时器未超时，重复步骤
2.1 )，如果定时器超时，接入失败，结束本次接入尝试。
[0039]作为优选，步骤4)所述的链路建立命令包含信道配置指示，指示配置的下行信道和上行信道。
[0040]一种基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，配置基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的一对上行时隙、下行时隙作为用于承载上、下行控制信令的上行信令信道、下行信令信道，所述的方法步骤如下:
[0041]I)移动台发起接入,发送链路建立请求；
[0042]2)移动台在下行信令信道上接收基站设备发送的链路建立请求响应；
[0043]3)在链路建立请求响应配置的下行信令信道、上行信令信道上进行业务收发。
[0044]作为优选,步骤I)具体为:
[0045]I.I)移动台有业务请求；
[0046]1.2)接入计数器置O;
[0047]1.3)在上行信令信道上发送链路建立请求。
[0048]作为优选，步骤2)具体为:
[0049]2.1)监听下行信令信道上的下行控制信令；
[0050]2.2)判断是否接收到基站设备发送的链路建立请求响应，如果是，链路建立，进行步骤3);如果否，计数器加1，并与预设的最大允许的随机接入尝试次数进行比较；如果计数器等于或大于最大允许的随机接入尝试次数，则接入失败，结束本次接入尝试；如果计数器小于最大允许的随机接入尝试次数，则随机选择回退定时器的回退值，并在回退定时器超时后，重复步骤1.3)。
[0051]作为优选，步骤3)具体为:基站设备在建立链路请求响应消息中指示信道配置，移动台根据基站设备在建立链路请求响应消息中指示的信道配置，转到信道配置指示的信道上进行业务收发。
[0052]一种基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的检测信道上发送的信息类型的方法，配置:数据段发送信息类型为业务数据时，第一导频段的相位为第一相位，第二导频段的相位为第二相位；数据段发送信息类型为控制信令时，第一导频段的相位为第三相位，第二导频段的相位为第四相位。
[0053]所述的方法具体如下:
[0054]接收设备检测接收到的第三导频段、第四导频段，所述的第三导频段与第一导频段对应，第三导频段的相位为第五相位，第四导频段与第二导频段对应，第四导频段的相位为第六相位；
[0055]如果第五相位与第一相位相等，同时第六相位与第二相位相等，则第一数据段、第二数据段、第三数据段承载的是业务数据；[0056]如果第五相位与第三相位相等，同时第六相位与第四相位相等，则第一数据段、第二数据段、第三数据段承载的是控制信令。
[0057]作为优选，所述的方法，进一步包括:如果第五相位与第一相位不等，同时第六相位与第二相位不等；同时，如果第五相位与第三相位不等，同时第六相位与第四相位不等，则检测错误，放弃接收到的业务数据。
[0058]作为优选，所述的第一相位与第四相位相等，第二相位与第三相位相等。
[0059]作为优选，所述的方法是对各时隙上的导频段进行检测的。
[0060]作为优选，所述的业务数据为语音、电路数据或分组数据。
[0061]本发明的有益效果如下:
[0062]本发明提出了一种巾贞结构和传输模式，米用时分多址接入模式，一巾贞中包括多个业务时隙和一个广播时隙，用于承载数据、语音或信令。
[0063]业务时隙可根据需要配置为上行或下行，在上下行转换点之间有保护时隙。对于每个业务时隙，嵌入两个导频序列，用于接收方同步检测、数据解调和相位调整。对于每个时隙，通过两个导频序列相位变化，指示当前时隙承载的信息类型。
[0064]针对是否配置专门的时隙资源来承载信令信道，系统可支持常规模式和扩展模式两种传输模式。对于常规模式，信令信道没有专用的时隙承载，需要与业务数据时分复用信道资源，在接入时，移动台监听广播或下行控制信道，通过信道忙闲指示，来选择空闲信道进行接入；对于扩展模式，系统会配置专门的上下行时隙来承载上下行控制信令，在接入时，移动台在专用信令时隙上进行随机接入，在专用的信令时隙上接收下行控制信令。
[0065]本发明所述的技术方案解决现有窄带数字无线通信系统，传输效率低、数据时延大、信令和业务数据传输方案复杂等技术问题。
【专利附图】

【附图说明】
[0066]图1是现有的窄带数字对讲标准规范帧的帧结构示意图；
[0067]图2是DMR系统用于语音传输所采用超帧的结构示意图；
[0068]图3是本发明所述的帧的一个实施例的结构示意图；
[0069]图4是本发明所述的帧在保护符号为O时的结构示意图；
[0070]图5是本发明所述的帧的时隙的结构示意图；
[0071]图6是本发明所述的一种通信方法的流程图；
[0072]图7是图6所示流程的详细步骤流程图；
[0073]图8是本发明所述的另一种通信方法的流程图；
[0074]图9是图8所不流程的详细步骤流程图；
[0075]图10是本发明所述的检测信道上发送的信息类型的方法的流程图；
[0076]图中:GP是保护时隙，Dl是第一数据段，D2是第二数据段，D3是第三数据段，Pl是第一导频段，P2是第二导频段，GP4是第四保护符号，GP5是第五保护符号，GP6是第六保护符号。
【具体实施方式】
[0077]以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。[0078]如图3所示，一种多时隙的帧结构，采用时分多址接入模式。一个无线帧包括一个短时隙和6个常规时隙。在相邻的发送时隙和接收时隙间(即收发转换点处)，留有一个长度为TGP的保护时隙GP，用于通信设备的射频完成接收/发送转换和抵消通信设备间的空间传播时延。本发明所述的帧，一个无线帧中只有一个收发转换点。
[0079]时隙O为一个无线帧中的起始时隙，位于无线帧的帧头，固定配置为下行，主要用于承载第一通信设备发送的系统广播信息或控制信令。时隙O后的6个常规业务时隙，分别定义为时隙I至时隙6，用于承载语音、数据或信令。对于每个常规时隙，可配置为发送或接收。本实施例中，将时隙1、2、3配置为下行，时隙4、5、6配置为上行。
[0080]为了达到更优的效果，在每个上行时隙的尾部，还可配置长度分别为保护符号(η为上行时隙编号)。
[0081]作为另一实施方式，当Tepn均设置为O个符号长度时，帧结构为图4所示，帧结构中则只有保护时隙GP，每个上行时隙的尾部则无保护符号。
[0082]如图5所示的通用时隙结构，每个时隙中包括2个导频段和3个数据段，时隙结构的构成依次为:第一数据段Dl，第一导频段Pl，第二数据段D2，第二导频段Ρ2，第三数据段D3。导频段承载导频序列，用于接收方检测同步、辅助数据解调、进行相位、频偏调整等，对于导频序列，接收方可用于辅助数据解调，也可不用于辅助数据解调。数据段用于承载信令、语音或数据信息。
[0083]本实施例中，对于所述的帧结构，其一个无线帧长度为T ms，包括N个符号。每个时隙包括的符号数位Sn，其中η为时隙编号。
[0084]则对于每个时隙，第一导频段Pl和第二导频段Ρ2的长度均为Np个符号，第一数据段D1、第一数据段D1、第一数据段 Dl的符号长度分别为ND1、ND2、Ndso
[0085]可以看出，对于时隙n，ND1+ND2+ND3+2*NP=Sn。在系统采用的载波带宽为25kHz时，T为45ms，N为864个符号，Np为8个符号。对于时隙0，ND1=ND2=ND3=22个符号，对于常规时隙(时隙O到时隙6)，ND1=ND2=ND3=36个符号，剩余的38个符号分配给保护时隙GP、第四保护符号GP4、第五保护符号GP5和第六保护符号GP6。当第四保护符号GP4、第五保护符号GP5和第六保护符号GP6的长度均设置为O时，则保护时隙GP的长度Tep为38个符号；如果当
TgP4=TgP5=TgP6=4 时，Tgp=26。
[0086]在上述时隙结构中，导频段固定采用+ DQPSK调制方式。对于数据段，当用于承
载系统广播信息、控制信令或语音信息时，采用+ DQPSK调制方式;当用于承载数据信息
时，可采用+ DQPSK调制方式或+ D8PSK调制方式，具体采用何种调制方式，通过控制
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信令指示。
[0087]Sa(m)表示需要传输的比特序列，其中m是比特序列号。传输比特序列将映射到调制符号序列s (k)上，其中k是相应的符号序号。调制符号s (k)将按下式通过差分编码的方式得到:
[0088]
【权利要求】
1.一种采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，包括位于帧头的起始时隙，以及一个以上常规业务时隙；所述的常规业务时隙包括下行时隙组和上行时隙组，下行时隙组和上行时隙组的交界处为收发转换点，帧结构中所述的收发转换点为一个 。
2.根据权利要求1所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，所述的起始时隙短于常规业务时隙。
3.根据权利要求1所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，所述的起始时隙配置为下行，用于承载系统广播信息或控制信令。
4.根据权利要求1所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，在所述的收发转换点的位置设置有保护时隙，用于通信设备的射频完成接收发送转换，以及抵消通信设备间的空间传播时延。
5.根据权利要求4所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，所述的上行时隙组的各个上行时隙的尾部配置有保护符号。
6.根据权利要求5所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，各个上行时隙的保护符号长度相等。
7.根据权利要求1所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，所述的起始时隙、常规业务时隙均包括2个导频段、3个数据段；时隙结构的构成依次为:第一数据段，第一导频段，第二数据段，第二导频段，第三数据段；所述的导频段承载导频序列；所述的数据段用于承载信令、语音或数据信息。
8.根据权利要求7所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，第一数据段、第二数据段、第三数据段的长度相等，第一导频段、第二导频段的长度相等。
9.根据权利要求1至8任一项所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，下行时隙组的下行时隙与上行时隙组的上行时隙一一对应。
10.根据权利要求9所述的采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构，其特征在于，所述的下行时隙组包括3个下行时隙，上行时隙组包括3个上行时隙。
11.一种基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，信令信道与数据业务信道采用时分复用模式； 步骤如下: .1)基站设备发送广播信息或下行控制信令，所述的广播信息或下行控制信令中，包含信道忙闲指示比特，用于指示每个时隙的忙闲状态； . 2)移动台监听广播信息或下行控制信令，获取信道忙闲信息；. 3)移动台获取空闲信道指示信息后，在空闲信道对应的上行时隙上，发起接入请求； . 4)在与选择的上行时隙所对应的下行时隙上接收基站设备对接入请求的响应信令，链路建立； . 5)在选择的信道上进行业务收发。
12.根据权利要求11所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤I)具体为:. 1.1)移动台有业务请求； . 1.2)接入计数器置0，启动定时器； . 1.3)基站设备在起始时隙上发送广播信息或下行控制信令。
13.根据权利要求12所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤2)具体为: 2.1)监听起始时隙上基站设备发送的广播信息或下行控制信令； 2.2)判断是否有空闲信道，如果有，进行步骤3);如果否，则判断定时器是否超时，如果定时器未超时，重复步骤2.1 )，如果定时器超时，接入失败，结束本次接入尝试。
14.根据权利要求13所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤4)具体为: 4.1)在与选择的上行时隙所对应的下行时隙上监听下行控制信令； 4.2)判断是否接收到基站设备发送的链路建立命令，如果是，链路建立，并进行步骤5);如果否，计数器加1，并与预设的最大允许的随机接入尝试次数进行比较；如果计数器等于或大于最大允许的随机接入尝试次数，则接入失败，结束本次接入尝试；如果计数器小于最大允许的随机接入尝试次数，则判断定时器是否超时，如果定时器未超时，重复步骤2.1 )，如果定时器超时，接入失败，结束本次接入尝试。
15.根据权利要求14所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤4)所述的链路建立命令包含信道配置指示，指示配置的下行信道和上行信道。
16.一种基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，配置基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的一对上行时隙、下行时隙作为用于承载上、下行控制信令的上行信令信道、`下行信令信道，所述的方法步骤如下: O移动台发起接入，发送链路建立请求； 2)移动台在下行信令信道上接收基站设备发送的链路建立请求响应； 3)在下行信令信道、上行信令信道上进行业务收发。
17.根据权利要求16所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤I)具体为: 1.1)移动台有业务请求； 1.2)接入计数器置O; 1.3)在上行信令信道上发送链路建立请求。
18.根据权利要求17所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤2)具体为: 2.1)监听下行信令信道上的下行控制信令； 2.2)判断是否接收到基站设备发送的链路建立请求响应，如果是，链路建立，进行步骤3);如果否，计数器加1，并与预设的最大允许的随机接入尝试次数进行比较；如果计数器等于或大于最大允许的随机接入尝试次数，则接入失败，结束本次接入尝试；如果计数器小于最大允许的随机接入尝试次数，则随机选择回退定时器的回退值，并在回退定时器超时后，重复步骤1.3)。
19.根据权利要求16所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的通信方法，其特征在于，步骤3)具体为:基站设备在建立链路请求响应消息中指示信道配置，移动台根据基站设备在建立链路请求响应消息中指示的信道配置，转到信道配置指示的信道上进行业务收发。
20.一种基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的检测信道上发送的信息类型的方法，其特征在于，配置:数据段发送信息类型为业务数据时，第一导频段的相位为第一相位，第二导频段的相位为第二相位；数据段发送信息类型为控制信令时，第一导频段的相位为第三相位，第二导频段的相位为第四相位； 所述的方法具体如下: 接收设备检测接收到的第三导频段、第四导频段，所述的第三导频段与第一导频段对应，第三导频段的相位为第五相位，第四导频段与第二导频段对应，第四导频段的相位为第六相位； 如果第五相位与第一相位相等，同时第六相位与第二相位相等，则第一数据段、第二数据段、第三数据段承载的是业务数据； 如果第五相位与第三相位相等，同时第六相位与第四相位相等，则第一数据段、第二数据段、第三数据段承载的是控制信令。
21.根据权利要求20所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的检测信道上发送的信息类型的方法，其特征在于，所述的方法，进一步包括:如果第五相位与第一相位不等，同时第六相位与第二相位不等；同时，如果第五相位与第三相位不等，同时第六相位与第四相位不等，则检测错误，放弃接收到的业务数据。
22.根据权利要求20所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的检测信道上发送的信息类型的方法，其特征在于，所述的第一相位与第四相位相等，第二相位与第三相位相等。
23.根据权利要求20所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的检测信道上发送的信息类型的方法，其特征在于，所述的方法是对各时隙上的导频段进行检测的。
24.根据权利要求20`所述的基于采用时分多址接入模式的多时隙的帧结构的检测信道上发送的信息类型的方法，其特征在于，所述的业务数据为语音、电路数据或分组数据。
【文档编号】H04J3/00GK103516453SQ201210207143
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】吴松, 程履帮, 王鑫 申请人:福建先创通信有限公司