用于传输具有增加的数据有效负荷的tdd帧的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于通过双向通信信道来传输至少一个帧CVFR的方法，该帧被分成通过保护间隔G而相互分离的时隙SLj(对于j＝1至L)，每个时隙SLj被分配给由双向通信信道提供的第一或者第二通信方向UL或DL。根据本发明的方法包括：检测步骤，用于检测至少两个连续的被分配给同一通信方向DL的时隙SLj、SLj+1、SLj+2，以及数据插入步骤DIS，用于将数据D插入到分离这种连续的时隙SLj、SLj+1、SLj+2的保护间隔G中。本发明能够增加帧的数据有效负荷，而无须请求增加帧本身的总持续时间。
【专利说明】用于传输具有增加的数据有效负荷的TDD帧的方法
[0001]本发明涉及一种用于在至少两个经由双向通信信道连接在一起的收发信机之间传输信息的方法，所述信息被封装在至少一个帧内，该帧被分成通过保护间隔相互分离的时隙，该保护间隔具有预定的持续时间，每个时隙被分配给由双向通信信道提供的第一或者第二通信方向。
[0002]为了定义未来几代的无线通信系统、特别是TDD(代表时分复用)类型的系统，现在正在评估用于传输时分帧的双向通信信道的优点。在这样的系统中，双向通信信道可以例如允许一个移动终端在所谓的上行链路方向上发送数据给一个基站，相反地，所述基站在相反的、所谓的下行链路方向上发送数据给所述移动终端。
[0003]根据已知的现有技术，时隙通常被选择为相当短的持续时间，例如与10毫秒的标准的巾贞持续时间相比，在UMTS系统中为0.666毫秒。这样一种选择的原因之一是为了在这样一个时隙的时间持续过程中，也就是在用于传输在所述时隙内所包含的数据所需的时间内，获得几乎不变的信道特性。现有理论提出，每个时隙除了其数据有效负荷之外还应系统地包含导频符号，该导频符号将由所述时隙的接收机来分析，以便所述接收机基于根据所期望的导频符号而观测到的变更来估计当前的信道特性。因此，这个接收机将能够对将在相反的方向上通过相同的通信信道被立即发送回去的数据信号应用一种预均衡、也就是在传输前所执行的均衡。理论上，如果时隙足够短，那么信道将不变，于是预均衡将几乎完全地补偿将由信道引起的这个数据信号的变更，这应当保证所述数据以其原始的未被破坏的状态到达，并且因此可以被立即处理，而无须执行本地后均衡、即在传输后所执行的本地均衡。
[0004]当本地后均衡将由移动终端执行时，消除对本地后均衡的需求是特别有利的，所述移动终端的计算资源受限于其内部处理器的能力，以及受限于其有限的通常由电池构成的电源。
[0005]此外，当预均衡由移动终端执行时，预均衡也是有利的，因为这有助于克服不利的信道效应，而无须请求提高发射功率，所述终端将该发射功率应用于待传输到基站的信号。
[0006]在现有技术中，通常在两个连续的时隙之间设置一个保护间隔，以防止它们相互干扰。因而，在这样一个保护间隔期间，将不传输任何类型的信息。在蜂窝电信系统中，这样一个保护间隔的持续时间基于小区的大小来确定，其指示在移动终端和与其相关的基站之间最长可能的传输延迟，该最长可能的传输延迟确定最高的来回时延。根据目前的关于未来电信系统的规范，可考虑小区半径为小于一千米，从而保护间隔的持续时间可选为等于6.7微秒。
[0007]这样看来，包含在具有有限持续时间的帧中的时隙数量对所述帧的数据有效负荷产生不利的影响，因为保护间隔的数量、即包含在帧中而其中无信息经由信道被交换的时隙的数量随着时隙数量而增加。
[0008]本发明的目的在于通过提供一种用于经由双向通信信道传输信息的方法来解决前述的问题，依靠该方法可以增加帧的数据有效负荷，而无须请求增加帧本身的总的持续时间。[0009]事实上，依照本发明，一种根据开始段落的方法的特征在于，它包括下列步骤:
[0010]-检测步骤，用于检测至少两个被分配给同一通信方向的连续时隙，以及
[0011]-数据插入步骤，用于将数据插入到分离这种被分配给同一通信方向的连续时隙的保护间隔中。
[0012]发明人已注意到，设置在两个被分配给同一通信方向的连续时隙之间的保护间隔基本上是无用的，因为任何给定的信号都不会干扰自己。
[0013]一旦在检测步骤期间检测到这样一个保护间隔，就可以因此由于数据插入步骤而用数据来代替它，该数据插入步骤将影响通过实施根据本发明的方法而生成的帧的总的数据有效负荷的增加。保留在这样的帧中的保护间隔仅仅是那些保护间隔，它们被预定用于防止两个在相反方向、诸如上行和下行链路方向上发送的连续时隙相互干扰。
[0014]根据本发明的一个有利的实施方案，如上所述的方法可以进一步包括宽度调整步骤，该步骤用于将所述保护间隔的持续时间调整为传输预定数量的待插入到所述保护间隔中的数据符号所需的总持续时间。
[0015]这样的宽度调整步骤将保证，保护间隔将完全由一个或多个数据符号来代替，也就是将不保留这样的时间间隔，在该时间间隔期间没有信息经由双向通信信道被交换，这最大化依靠本发明所获取的数据有效负荷的增加。
[0016]根据本发明的另一个有利的实施方案(该实施方案可以替代地被实施或累积地与前一实施方案一起被实施)，如果每个时隙包括一个或多个导频符号，则在数据插入步骤期间至少一个所述导频符号将由数据符号来代替。
[0017]如在上文中所解释的，导频符号经常被用于信道估计，虽然这样的符号也可以被用于其他目的，例如帧同步。发明人已经注意到，在至少一个通过双向信道连接在一起的收发信机以高的速度移动的情况下，例如，如果它位于一个交通工具内时，则信道特性将如此快速地改变，以致不管时隙如何短，基于前一时隙的导频符号的分析所执行的预均衡都将与下一个时隙将遇到的实际通信状况关联很小或无关。于是，任何导频符号分析的发现从一个时隙到下一个时隙都将几乎肯定是过时的。在这种情况下，不准确的预均衡可以实际地被执行，因此导频符号的使用是多余的，在这种情况下，所述导频符号可以被删除，从而起到减少巾贞的总持续时间的效果，并且因此提闻其有效负荷与持续时间之比以及因此提闻信道的吞吐量，或者所述导频符号可以由数据符号来代替，这增加帧的有效负荷，而无须在同样的网络效应情况下增加帧的总持续时间。
[0018]相反地，根据本发明的方法可以用在低移动性的环境中，在该环境中，所有收发信机具有较低的速度，这意味着，任何导频符号分析的发现从一个时隙到下一个时隙将几乎肯定仍然是有效的。在这种情况下，一些导频符号将是冗余的，并因此可以被删除。
[0019]根据本发明的又一个有利的实施方案(该实施方案可以替代地被实施或累积地与前面的实施方案一起被实施)，如上所述的方法可以进一步包括资源分配步骤，该步骤用于通过以下方式来优化包含在至少一个帧中的时隙的方向分配，即系统地将一个给定时隙分配给与上一个时隙已被分配到的通信方向相同的通信方向，除非主要的通信约束要求改变分配，在这种情况下则所述给定时隙将被分配给与上一个时隙已被分配到的通信方向相反的通信方向。
[0020]本发明的这个实施方案的目的在于尽可能地限制在一个给定的帧内方向切换的次数，以便提供最高可能数量的同方向的连续时隙，这又允许在最高可能数量的保护间隔中插入数据，并且因此将有助于使这样一个帧的有效负荷最大化。
[0021]本发明还涉及一种携带至少一个帧的信号，该帧封装有将在至少两个收发信机之间传输的信息，而且该帧通过实施根据上述任何一种实施方案的方法来产生。
[0022]在阅读了下面结合附图所给出的说明之后，上面提到的本发明的特征以及其他的特征将更清楚地显现出来，其中:
[0023]图1是描述一个电信系统的示意图，在该电信系统中根据本发明的方法将被有利地用于传输信息；
[0024]图2是描述常规的TDD/0FDM帧的结构的计时图；以及
[0025]图3是描述依靠本发明获得的帧的结构的计时图。
[0026]图1用图解法示出一个无线蜂窝电信系统SYST，该无线蜂窝电信系统SYST包括N个由无线电基站BSl...BSN所服务的小区，每个无线电基站分别被预定用于经由无线通信信道CH1...CHN与至少一个移动终端Mtkl...MTpN进行通信。所述基站BSl...BSN由网络控制器NWC控制，所述基站BSl...BSN将向该网络控制器NWC发送表示其运行状况的信息信号Infl...1nfN，所述网络控制器NWC能够集中所有这样的信息，以便确定每个基站应当如何运行，从而最优地满足由移动终端经由它们相应的基站所表达的要求。相应地，网络控制器NWC将发送回控制信号Cntl...CntN给各个基站BSl...BSN，该控制信号例如可以命令在两个相邻小区之间切换，或可以命令限制连接一个给定基站与一个给定移动终端的信道的吞吐量，以便限制对建立在另一个移动终端和一个邻近基站之间的邻近信道的干扰。
[0027]因此，建立在移动终端MTkl...MTpN和与其相关的基站BSl...BSN之间的每个通信信道CH1...CHN分别具有双向特性，并且被预定用于支持双向信号Exsl...ExsN，这些信号或者携带沿所谓的上行链路方向从移动终端到基站的信息，或者携带沿相反的、即所谓的下行链路方向从基站到所述移动终端的信息，所述信息通常被封装在分成时隙的帧内，这些时隙被分配给上行链路或者下行链路方向。
[0028]图2用图解法示出这种由双向信号Ex Si所携带的帧可以如何被构造。在这个特例中所示出的帧是TDD/0FDM类型的(代表时分复用/正交频分复用)，这意味着，除了该帧被细分成整数L个将被分配给由双向通信信道提供的第一或者第二通信方向、即上行或下行链路方向的时隙SLl...SLL的事实之外，每个时隙SLj(对于j = I至L)还支持q个由q个正交调制频率fl，f2...fq中的多个携带的子时隙，从而允许如由OFDM技术所提供的多址控制，这本身对于本领域的普通技术人员来说是已知的，这等同于由信号Exsl所携带的巾贞包含q个被分成相应的连续子时隙的子中贞。
[0029]如这里所示，每个时隙都包含一个报头HD，该报头HD包括将被接收机用于信道估计的导频符号P ;以及包含数据有效负荷DPL，该数据有效负荷DPL包括多个数据符号D，每个数据符号D包含数据本身和一个循环前缀(未示出)，类似于由在时隙SLj (对于j = I至L)之后紧接着被布置的保护间隔G在时隙级别上所执行的时隙间干扰消除，该循环前缀在符号级别上执行符号间干扰消除。
[0030]在本发明的其他实施方案中，每个时隙SLj(对于j = I至L)可以进一步包含其他的导频符号，这些导烦符号在这里未示出并且被设置在任何其他位置，例如在所述时隙的中部和/或末端，以便更新先前通过包含在报头中的导频符号提供给接收机的信道信息。[0031]图3示出这样一个数据帧的配置可以如何依靠本发明来优化，以便提高帧的数据有效负荷与其总持续时间之比，从而提高双向通信信道的数据吞吐量。根据这里描述的本发明的实施方案，已实施资源分配步骤，用于通过以下方式来优化帧的方向分配，即系统地将一个给定时隙分配给与上一个时隙已被分配到的通信方向相同的通信方向，除非主要的通信约束要求改变分配，在这种情况下则所述给定时隙将被分配给与上一个时隙已被分配到的方向相反的通信方向。在这个例子中，在已被认为是时隙SLj-1所分配到的上行链路方向UL与时隙SLj所分配到的下行链路方向DL之间不可避免的方向切换之后，跟随有至少两个也被分配给下行链路方向DL的时隙SLj+Ι和SLj+2，这将允许将数据插入到至少两个保护间隔中，如下文中将解释的那样。这样的约束使得上述的方向切换变得必要，该约束可能源于有关基站的单一的工作负荷，该基站必须管理已知数量的具有例如分别预定义的误比特率和/或信噪比或信号干扰比的通信，但也可能源于对由所述基站从其网络控制器接收的控制信号的内容的分析，该控制信号可以携带与邻近小区运行状况相关联的附加命令。
[0032]如在这里已描述的，包括在常规的帧CVFD中的每个时隙包含一个报头HD和数据有效负荷D，该报头HD在本例中包括两个导频符号P。每个时隙通过保护间隔G与下一时隙分离，该保护间隔的持续时间在本例中已被调整为传输三个数据符号D所需的总持续时间。因此，在一个通过实施根据本发明的方法所产生的帧中，数据插入步骤DIS的实施将允许将三个数据符号D插入到原来专用于保护间隔G的时间间隔中，这因此能够增加所述帧IFR的数据有效负荷，同时保证该帧的总持续时间是单个符号(包括循环前缀)的持续时间的整数倍，这因此保证数据插入步骤对建立的同步没有不利影响。
[0033]此外，依照这里描述的例子，在数据插入步骤DIS期间，所有封装在时隙SLj、SLj+1和SLj+2中的导频符号P也由数据符号D来代替，这使帧IFR的数据有效负荷最大化。在本发明的其他实施方案中，可证明更有利的是，只用数据符号D来代替在给定报头HD中所包含的导频符号P中的一个。此外，如上面已解释的，在本发明的其他实施方案中，其他导频符号可以散布在最初包含在每个时隙内的数据符号D中间，因此只要在对正在进行的通信的性能没有不利影响的情况下是可能的，这些其他的导频符号也可以由其他的数据符号D来代替。
[0034]在本图中所描述的帧只表示如在上一幅图中所描述的TDD/0FDM帧中所包含的q个子帧之一。应理解的是，在本发明的这样一种实施方案中，数据插入步骤DIS可以同时应用于由q个不同调制频率所携带的所有q个子帧，或者也可以选择性地只针对一个或多个子帧来实施，该一个或多个子帧是先前依赖于每个单独的通信所受到的约束而在所述q个子帧中选出的。
【权利要求】
1.一种用于在至少两个经由双向通信信道连接在一起的收发信机之间传输信息的方法，所述信息被封装在至少一个帧内，所述帧被分成通过分别具有持续时间的保护间隔而相互分离的时隙，每个时隙被分配给由所述双向通信信道所提供的第一或者第二通信方向，其特征在于，所述方法包括下列步骤: 检测步骤，用于检测至少两个被分配给同一通信方向的连续时隙，其中所检测的至少两个连续时隙通过具有持续时间的保护间隔来分离； 宽度调整步骤，用于将所述保护间隔的持续时间调整为传输预定数量的待插入到所述保护间隔中的数据符号所需的总持续时间；以及 数据插入步骤，用于将预定数量的数据符号插入到分离这种被分配给同一通信方向的连续时隙的保护间隔中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果每个时隙包括一个或多个导频符号，则在所述数据插入步骤期间所述导频符号中的至少一个将由数据符号来代替。
3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括资源分配步骤，用于通过以下方式来优化包含在所述至少一个帧中的时隙的方向分配，即系统地将一个给定时隙分配给与上一个时隙已被分配到的通信方向相同的通信方向，除非主要的通信约束要求改变分配，在这种情况下则所述给定时隙将被分配给与上一个时隙已被分配到的通信方向相反的通信方向。
【文档编号】H04L5/14GK103986513SQ201410254332
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2005年6月16日 优先权日:2004年6月17日
【发明者】D.莫蒂尔 申请人:三菱电机株式会社