专利名称：一种可匹配不同载波带宽的帧结构及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种帧结构，更具体地说，涉及一种可匹配不同载波带宽的帧结构，及基于所述的帧结构的通信方法。
背景技术：
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，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。在设备间建立链接进行语音或数据通信的过程中，需要通过信令建立链接，或者在通信过程中需要通过链路控制信令对链路进行指示和控制。 如图I所示为一种现有技术的帧结构和链路控制信令传输方式。在这种技术中，一个无线帧包括两个时隙，每个时隙中央，保留一段符号长度，用于传输嵌入的同步序列或传输嵌入式控制信令。同步序列和嵌入式信令采用时分复用的方式使用符号资源。为了传输完整的链路控制信令，该技术采用如图2所示的超帧的方式，将链路控制信令分段，分别嵌入到多个巾贞中传输。对于上述技术，一帧包含两个时隙，最多只能支持2个信道，用户容量相对较小，另外，把同步序列和控制信令通过时分复用方式嵌入到业务时隙中，需要对控制信令进行分段和级联，信令传输方式复杂，信令时延较大。
发明内容
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。本发明的技术方案如下一种可匹配不同载波带宽的帧结构，包括个数相等的短时隙与长时隙，一个短时隙与一个长时隙组成时隙组，所述的帧结构包括一个以上时隙组。作为优选，所述的时隙组中，短时隙在前，长时隙在后，所述帧结构以短时隙为起始时隙。作为优选，所述的长时隙尾部配置有保护时隙，用于通信设备的射频完成接收/发送转换，抵消通信设备间的空间传播时延，减少由于不同步或多径时延导致的时隙间干扰。作为优选，短时隙、长时隙均包括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，第一导频段，第二数据段，第二导频段，第三数据段；所述的导频段用于承载导频序列；所述的数据段用于承载信令、语音或数据信息。作为优选，位于帧头的时隙组的短时隙和长时隙的导频段采用相同的相位；帧中的其他时隙组的短时隙和长时隙的导频段与帧头的时隙组的短时隙和长时隙的导频段采用相反的相位。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。作为优选，所述的短时隙采用时分复用的方式传输前向信令和反向信令。作为优选，所述的短时隙通过预先配置的方式传输前向信令和反向信令，具体方法为配置N帧的周期，其中M帧用于传输前向控制信令，N-M帧用于传输反向信令；所述的前向信令连续发送，或者与反向信令交替发送。作为优选，所述的短时隙通过信令约定的方式传输前向信令和反向信令，具体方法为配置N帧的周期，第一帧总是发送前向信令，通过前向信令中包含的指示信息，来指示反向信令允许在指示的巾贞发送。
作为优选，所述的短时隙传输反向信令时，在第一数据段的前段配置一定时长的保护时间间隔，在第三数据段的后段配置一定时长的保护时间间隔，用于为移动设备收发射频转换预留一定的时间。一种通信设备间通信建立的方法，建立请求通过时隙组来承载，其中短时隙承载链路控制信令，长时隙承载链路建立请求信令；步骤如下I)第一通信设备向第二通信设备发送链路控制信令、链路建立请求；2)第二通信设备收到链路建立请求后，向第一通信设备反馈建链响应；3)第一通信设备收到建链响应后，开始语音通信或数据通信。作为优选，步骤2)中，第二通信设备通过承载链路建立请求信令的长时隙向第一通信设备反馈建链响应。作为优选，如果第一通信设备没有收到第二通信设备的建链响应，则重复发送链路控制信令、链路建立请求。作为优选，第一通信设备在收到第二通信设备的建链响应的帧相邻的下一帧的短时隙上发送链路控制信令，并在同一帧的对应长时隙开始进行通信传输。作为优选，对于语音通信，第一通信设备在短时隙上发送链路控制信令，并在同一帧的对应长时隙开始发送语音数据；并以该帧为语音初始帧开始计数，配置L帧的周期，其中K帧的短时隙用于发送链路控制信令，L-K帧用于第二通信设备发送反向信令；对于数据通信，第一通信设备在短时隙上发送链路控制信令，并在同一帧的对应长时隙上发送数据帧头，从该帧的下一帧开始，在每帧的长时隙上发送数据块，发送的帧数由数据帧头指示；通信过程中没有使用的短时隙，用于第二通信设备传输反向信令。作为优选，对于数据通信，进一步地，第二通信设备反馈接收到的数据包是否正确接收，反馈发送完成后，第一通信设备使用对应的时隙继续发送数据。作为优选，对于语音通信，所述的周期L帧为偶数帧，每偶数帧中，前一半的帧的短时隙用于发送链路控制信令，后一半的帧用于第二通信设备发送反向信令。作为优选，所述的链路控制信令包括目的通信设备地址、业务类型指示、信令类型指示、个呼/组呼指示、配对的长时隙承载的信息类型指示、通信结束标志。一种通信设备间通信建立的方法，步骤如下
A)第 一通信设备通过短时隙承载链路控制信令，长时隙发送业务帧头；B)第一通信设备在发送业务帧头的下一帧开始发送语音信息或数据信息。作为优选，配置第一通信设备的重复发送链路控制信令、业务帧头的次数，第一通信设备重复发送完链路控制信令、业务帧头后，开始发送业务数据。作为优选，第一通信设备周期性的通过短时隙发送链路控制信令，用于组呼时迟入的通信设备及时加入会话组。本发明的有益效果如下本发明提供一种结构灵活的帧，采用时分多址接入模式，一帧中包括多个时隙，分别用于承载信令或语音、数据业务。一帧包含多个时隙，时隙可以根据载波带宽的不同而改变，大大提高利用率与使用效率。帧结构中，短时隙和长时隙配对使用，基于此结构可以实现更多效果优良的通信建立方式。在每个长时隙的尾部，均保留长度为Tep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，减少由于不同步或多径时延导致的时隙间干扰。通过时隙组导频相位不同来定位时隙头，操作简单，效率高。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。
图I是现有的窄带数字对讲标准规范帧的帧结构示意图；图2是DMR系统用于语音传输所采用超帧的结构示意图；图3是本发明所述的帧的通用的结构示意图；图4是本发明所述的帧的一个实施例的结构示意图；图5是本发明所述的帧的又一个实施例的结构示意图；图6是本发明所述的帧的时隙的结构示意图；图7是传输反向信号时的时隙结构不意图；图8是一种通/[目设备间通彳目建立的方法不意图；图9是有建链的直通语音传输的传输模式示意图；图10是数据通信的实施例的传输模式示意图；图11是数据通信的又一实施例的传输模式示意图；图12是另一种通信设备间通信建立的方法示意图；图13是无建链的直通语音传输的传输模式示意图；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，GTl是第一保护时间间隔，GT2是第二保护时间间隔，LCS是链路控制信令，RS是反向信令。
具体实施例方式以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。一种可匹配不同载波带宽的帧结构，包括个数相等的短时隙与长时隙，一个短时隙与一个长时隙组成时隙组，所述的帧结构包括一个以上时隙组。所述的时隙组中，短时隙在前，长时隙在后，所述帧结构以短时隙为起始时隙。所述的长时隙尾部配置有保护时隙GP，用于通信设备的射频完成接收/发送转换，抵消通信设备间的空间传播时延，减少由于不同步或多径时延导致的时隙间干扰。如图3所示，一个无线帧包括M个时隙，由Q/2个短时隙和Q/2个长时隙组成。设时隙编号从O开始，时隙O为一个无线帧中的起始时隙，位于无线帧的帧头。编号为偶数的时隙为短时隙，编号为奇数的时隙为长时隙。两个相邻的短时隙i (i为偶数，η小于Q)和长时隙i+Ι构成时隙组，配对使用，如时隙O和时隙I配对使用，时隙2和时隙3配对使用。在每个长时隙的尾部，均保留长度为Tep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，减少由于不同步或多径时延导致的时隙间干扰。
本实施例中，T等于45ms，为一个无线帧长度。当采用的载波带宽为25kHz时，Q=8， 帧结构如图4所示。当采用的载波带宽为12. 5kHz时，Q=4，帧结构如图5所示。如图6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P2，第三数据段D3。第一数据段D1、第二数据段D2、第三数据段D3的长度相等，第一导频段P1、第二导频段P2的长度相等。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。本实施例中，对于所述的帧结构，其一个无线帧长度为Tms，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。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在保持帧长相同，每个时隙组包括的符号数相同的条件下，25kHz带宽下可包括更多的时隙，各个取值与设计需求相关设定无线帧长度45ms不变，对于不同的载波带宽，采样率不同，载波带宽为25kHz时，采样率为19. 2kHz,对应45ms帧长的总符号数为45x19. 2=864个，每个符号长度为1/19. 2=52. 083us ;载波带宽为12. 5kHz时，采样率为9. 6kHz,45ms帧长包括的总符号数为45x9. 6=432个，每个符号的长度为1/9. 6=104. 166us。所以相同的帧长，若以12. 5kHz带宽中时隙结构为基础，总共是4个时隙，其中每个短时隙包括82个符号，每个长时隙包括124个符号，当带宽为25kHz时，由于每个符号的长度只有12. 5kHz时的一半，因此保持每个时隙组的符号数相同的情况下，4个时隙只占了432个符号，4个时隙的长度为22. 5ms,若要保持45ms的帧长度，需要再扩展4个时隙，因此时隙数可以达到8个，而帧长与12. 5kHz时相同。即设载波带宽为B1、B2，对应时隙数为Q1、Q2，则 Q1=Q2* (B1/B2)。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12. 5kHz时，T为45ms，N为432个符号，Np为8个符号。对于短时隙，ND1=ND2=ND3=22个符号，对于长时隙，ND1=ND2=ND3=36个符号，剩余的20个符号分配给保护时隙GP，每个保护时隙GP的符号长度TeP=10。在系统采用的载波带宽为25kHz时，T为45ms，N为864个符号，Np, GP和长时隙、短时隙包括的符号数与载波带宽为12. 5kHz时相同。短时隙主要用于承载链路控制信令LCS，长时隙可用于承载信令、语音或数据。为了方便定位帧头时隙位置，位于帧头的时隙组的短时隙和长时隙的导频段采用相同的相位；帧中的其他时隙组的短时隙和长时隙的导频段与帧头的时隙组的短时隙和长时隙的导频段采用相反的相位。本实施例中，时隙O和时隙I中导频采用相同的相位(0° )，其他时隙中导频相位与时隙O、时隙I反相(180° )。短时隙可以用于前向信令和反向信令RS传输，前向信令和反向信令RS传输可以采用时分复用的方式，通过预先配置或信令约定的方式传输前向信令和反向信令RS。预先配置的方式的具体方法为配置N帧的周期，其中M帧用于传输前向控制信令，N-M帧用于传输反向信令RS ;所述的前向信令连续发送，或者与反向信令RS交替发送。信令约定的方式的具体方法为配置N帧的周期，第一帧总是发送前向信令，通过前向信令中包含的指示信息，来指示反向信令RS允许在指示的帧发送。所述的短时隙传输反向信令RS时，在第一数据段Dl的前段配置一定时长的第一保护时间间隔GT1，在第三数据段D3的后段配置一定时长的第二保护时间间隔GT2，用于为移动设备收发射频转换预留一定的时间。本实施例中，如图7所示，是一种用于反向信令RS的时隙结构，总共包含82个符号(短时隙)，包括数据段、和导频段。其中导频包括第一导频段Pl和第二导频段P2，各占8
个符号，固定采用+ DQPSK调制方式。数据段包括第一数据段D1、第二数据段D2和第三
数据段D3三部分。在传输反向信令RS时，需要为移动设备收发射频转换预留一定的时间，因此在第一数据段Dl的前段，保留第一保护时间间隔GT1，在第三数据段D3的后段，保留第二保护时间间隔GT2，第一保护时间间隔GTl和第二保护时间间隔GT2均各占12个符号，第一数据段Dl和第三数据段D3均占10个符号，第二数据段D2占22个符号。对于上述时隙结构中，导频段固定采用f 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f DQPSIC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 48
制 目令指不。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
权利要求
1.一种可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，包括个数相等的短时隙与长时隙，一个短时隙与一个长时隙组成时隙组，所述的帧结构包括一个以上时隙组。
2.根据权利要求I所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，所述的时隙组中，短时隙在前，长时隙在后，所述帧结构以短时隙为起始时隙。
3.根据权利要求2所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，所述的长时隙尾部配置有保护时隙，用于通信设备的射频完成接收/发送转换，抵消通信设备间的空间传播时延，减少由于不同步或多径时延导致的时隙间干扰。
4.根据权利要求I所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，短时隙、长时隙均包括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，第一导频段，第二数据段，第二导频段，第三数据段；所述的导频段用于承载导频序列；所述的数据段用于承载信令、语音或数据信息。
5.根据权利要求4所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，位于帧头的时隙组的短时隙和长时隙的导频段采用相同的相位；帧中的其他时隙组的短时隙和长时隙的导频段与帧头的时隙组的短时隙和长时隙的导频段采用相反的相位。
6.根据权利要求4所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，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。
7.根据权利要求I所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，所述的短时隙采用时分复用的方式传输前向信令和反向信令。
8.根据权利要求7所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，所述的短时隙通过预先配置的方式传输前向信令和反向信令，具体方法为配置N帧的周期，其中M帧用于传输前向控制信令，N-M帧用于传输反向信令；所述的前向信令连续发送，或者与反向信令交替发送。
9.根据权利要求7所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，所述的短时隙通过信令约定的方式传输前向信令和反向信令，具体方法为配置N帧的周期，第一帧总是发送前向信令，通过前向信令中包含的指示信息，来指示反向信令允许在指示的帧发送。
10.根据权利要求8或9所述的可匹配不同载波带宽的帧结构，其特征在于，所述的短时隙传输反向信令时，在第一数据段的前段配置一定时长的保护时间间隔，在第三数据段的后段配置一定时长的保护时间间隔，用于为移动设备收发射频转换预留一定的时间。
11.一种通信设备间通信建立的方法，其特征在于，建立请求通过时隙组来承载，其中短时隙承载链路控制信令，长时隙承载链路建立请求信令； 步骤如下 1)第一通信设备向第二通信设备发送链路控制信令、链路建立请求； 2)第二通信设备收到链路建立请求后，向第一通信设备反馈建链响应； 3)第一通信设备收到建链响应后，开始语音通信或数据通信。
12.根据权利要求11所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，步骤2)中，第二通信设备通过承载链路建立请求信令的长时隙向第一通信设备反馈建链响应。
13.根据权利要求11所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，如果第一通信设备没有收到第二通信设备的建链响应，则重复发送链路控制信令、链路建立请求。
14.根据权利要求13所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，第一通信设备在收到第二通信设备的建链响应的帧相邻的下一帧的短时隙上发送链路控制信令，并在同一帧的对应长时隙开始进行通信传输。
15.根据权利要求14所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于， 对于语音通信，第一通信设备在短时隙上发送链路控制信令，并在同一帧的对应长时隙开始发送语音数据；并以该帧为语音初始帧开始计数，配置L帧的周期，其中K帧的短时隙用于发送链路控制信令，L-K帧用于第二通信设备发送反向信令； 对于数据通信，第一通信设备在短时隙上发送链路控制信令，并在同一帧的对应长时隙上发送数据帧头，从该帧的下一帧开始，在每帧的长时隙上发送数据块，发送的帧数由数据帧头指示；通信过程中没有使用的短时隙，用于第二通信设备传输反向信令。
16.根据权利要求15所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，对于数据通信，进一步地，第二通信设备反馈接收到的数据包是否正确接收，反馈发送完成后，第一通信设备使用对应的时隙继续发送数据。
17.根据权利要求15所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，对于语音通信，所述的周期L帧为偶数帧，每偶数帧中，前一半的帧的短时隙用于发送链路控制信令，后一半的帧用于第二通信设备发送反向信令。
18.根据权利要求11所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，所述的链路控制信令包括目的通信设备地址、业务类型指示、信令类型指示、个呼/组呼指示、配对的长时隙承载的信息类型指示、通信结束标志。
19.一种通信设备间通信建立的方法，其特征在于，步骤如下 A)第一通信设备通过短时隙承载链路控制信令，长时隙发送业务帧头； B)第一通信设备在发送业务帧头的下一帧开始发送语音信息或数据信息。
20.根据权利要求19所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，配置第一通信设备的重复发送链路控制信令、业务帧头的次数，第一通信设备重复发送完链路控制信令、业务帧头，在发送完最后一个业务帧头后，开始发送业务数据。
21.根据权利要求19所述的通信设备间通信建立的方法，其特征在于，第一通信设备周期性的通过短时隙发送链路控制信令，用于组呼时迟入的通信设备及时加入会话组。
全文摘要
本发明涉及一种可匹配不同载波带宽的帧结构，及基于所述的帧结构的通信方法。一种可匹配不同载波带宽的帧结构，包括个数相等的短时隙与长时隙，一个短时隙与一个长时隙组成时隙组，所述的帧结构包括一个以上时隙组。本发明的有益效果如下一帧包含多个时隙，时隙可以根据载波带宽的不同而改变，大大提高利用率与使用效率。帧结构中，短时隙和长时隙配对使用，基于此结构可以实现更多效果优良的通信建立方式。在每个长时隙的尾部，均保留长度为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，减少由于不同步或多径时延导致的时隙间干扰。通过时隙组导频相位不同来定位时隙头，操作简单，效率高。
文档编号H04L1/00GK102946295SQ201210407590
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者吴松, 程履帮, 王鑫 申请人:福建先创通信有限公司