专利名称：时分双工无线通信系统的通信方法及其用户终端和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及通信领域中时分双工无线通信系统的通信方法及应用该方法的用户终端和基站。
背景技术：
传统的通信系统采用两种工作模式，一种是TDD(Time Division Duplex，时分双工)模式，另一种是FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)模式。
通信系统工作于FDD模式时，上行发送和下行发送分别在不同的载波上完成，上行载波与下行载波之间有足够宽的保护频带，使得上行发送与下行发送之间不会造成干扰。上行或者下行载波既可以是一个载波，也可以是包括多个连续载波的载波组。
通信系统工作于TDD模式时，上行发送和下行发送是在相同的载波上完成的，上行与下行分别在不同的时间上完成发送或接收。当通信系统在上行发送和下行发送之间转换时，为了避免两个基站之间的干扰，需要在上行发送和下行发送之间预留足够长的保护间隔。同样，上行或者下行载波既可以是一个载波，也可以是包括多个连续载波的载波组。时分双工通信系统中各个载波的工作频率相邻较近，为了保证各个载波间不互相干扰，在每个载波上上行发送与下行发送的转换点的位置是相同的。
随着通信系统的发展，对传输时延提出了越来越严格的要求，对应于物理层，即是要求缩短发送与应答之间的时间长度。对时分双工通信系统而言，一般下行发送的时间较长，占用较多的时隙；上行发送时间较短，占用较少的时隙。传输时延是由多次发送/应答的过程决定的，由于下行发送的时间较长，造成多次发送/应答的时间较长，影响了传输时延。
现有技术中可以通过缩短每次数据传输的时间间隔，在下行或上行发送完成后，即刻进行反方向的应答，以降低传输时延。但在时分双工系统中下行发送与上行发送之间需要有足够长的时域保护间隔，这些额外增加的保护间隔造成了频谱效率的降低。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中降低时分双工通信系统传输时延的方法同时也降低了频谱效率的问题。
本发明中时分双工无线通信系统至少包括第一通信节点和第二通信节点，第一通信节点和第二通信节点通过无线信道进行通信，所述通信方法包括以下步骤所述第一通信节点与第二通信节点在第一路载波和第二路载波上分别进行时分双工通信，在第一路载波上的信息发送结束后，通信节点在第二路载波上接收反向信息。
优选地，所述第一路载波和第二路载波上传输的射频信号具有相同的帧结构和上下行时隙方向配置。
优选地，所述方法还包括确定具有频域间隔的第一路载波和第二路载波，所述频域间隔的宽度足以使得通信节点在其中一路载波上发送信息的同时，能够在另一路载波上接收信息。
优选地，所述通信节点在第一路载波上发送的信息为数据信息，在第二路载波上接收的信息是对所述数据信息的应答信息。
优选地，所述在第二路载波上接收应答信息的时隙比在第一路载波上发送数据信息的时隙延迟至少1个时隙。
优选地，所述第一路载波位于第三代移动通信系统的频段，所述第二路载波位于第二代移动通信系统的频段。
优选地，所述第一路载波的频带宽度大于第二路载波的频带宽度。
优选地，所述第一路载波为一个载波或包括超过一个载波的载波组；所述第二路载波为一个载波或包括超过一个载波的载波组。
优选地，所述第一通信节点为用户终端，所述第二通信节点为基站或用户终端。
本发明提供了一种应用上述时分双工通信方法的用户终端，包括两套以时分双工模式工作的发送单元和接收单元，其中第一套发送单元用来在第一路载波上发送信息；第一套接收单元用来接收第一路载波上传输的信息；第二套发送单元用来在第二路载波上发送信息；第二套接收单元用来接收第二路载波上传输的信息。
优选地，第一套发送单元和接收单元分别用于数据信息的发送和接收，第二套发送单元和接收单元分别用于应答信息的发送与接收。
优选地，所述第一路载波位于第三代移动通信系统的频段，所述第二路载波位于第二代移动通信系统的频段。
本发明还提供了一种应用上述时分双工通信方法的基站，包括两套下行发送单元和上行接收单元，其中第一套发送单元用来在第一路载波上发送信息；第一套接收单元用来接收第一路载波上传输的信息；第二套发送单元用来在第二路载波上发送信息；第二套接收单元用来接收第二路载波上传输的信息。
优选地，第一套发送单元和接收单元分别用于数据信息的发送和接收，第二套发送单元和接收单元分别用于应答信息的发送与接收。
优选地，所述第一路载波位于第三代移动通信系统的频段，所述第二路载波位于第二代移动通信系统的频段。
本发明使用两路不同载波的正向时隙和反向时隙分别用于正向传输和反向传输，在正向发送完成后，可以即刻使用反向时隙对其进行应答，有效地降低了传输时延；本发明不需要增加额外的时域保护间隔，对频谱效率没有影响。
图1为本发明所述时分双工无线通信系统的通信方法流程图；图2为本发明实施例一中两路载波的频段及时隙分配示意图；图3为本发明实施例二中两路载波的频段及时隙分配示意图。
具体实施例方式
在FDD模式中，上行传输与下行传输在不同的载波上完成。当在一路载波上完成上行或下行发送后，可以在另一路载波上即刻进行下行或上行应答，因而FDD模式具有很低的传输时延。
为了降低时分双工通信的传输时延，本发明在时分双工通信中引入了FDD模式中的应答方式，即采用与发送不同的载波进行应答。对至少包括第一通信节点和第二通信节点的时分双工无线通信系统，本发明所述时分双工通信方法的流程如图1所示。
在步骤S10，确定在频域上有一定间隔宽度的第一路载波和第二路载波。
两路载波之间频域间隔的宽度应当能够保证两路载波能够同时发送、同时接收以及一路发送的同时另一路接收，而不会因为相互间的干扰影响各自的正常通信；使得通信节点在其中之一路载波上发送射频信号时，在相同时间段内从另一路载波上接收的射频信号能满足一定的解调质量要求。例如，可以采用目前FDD系统中的双工间隔130MHz(兆赫)。
本发明可以用于单载波和多载波的通信系统。换言之，一路载波可以是一个载波，也可以是包括两个或多个连接载波的载波组，还可以是包括两个或多个离散载波的载波组。
两路载波用来供第一和第二通信节点在其上分别进行时分双工通信。
在两路载波上的采用帧结构可以相同也可以不同，每路载波上正向时隙与反向时隙的分配可以根据其传输的业务需求独立进行调整。
在步骤S20，通信节点在第一路载波上进行信息发送。
在步骤S30，在第一路载波上的信息发送结束后，在第二路载波上接收反向传输的信息。
上述步骤中，信息发送可以是上行传输，也可以是下行传输；同样，反向信息传输可以是下行传输，也可以是上行传输。
在实际应用中，可以将信息发送用作进行流量较大的数据通信，而将反向信息传输用作对所发送的数据信息的应答。
两路载波所占用的频带宽度可以相同也可以不同。当两路载波分别用于数据通信的发送和应答时，考虑到数据信息与应答信息在业务上的不对称性，可以设置第一路载波的频带较宽，主要用于数据信息的传输，第二路载波的频带较窄，主要用于应答信息的传输。并且，可以进一步通过调整第一路载波的上行时隙与下行时隙的比例来匹配上行业务与下行业务之间的比例，同样也可以通过调整第二路载波的上行时隙与下行时隙的比例来匹配上行应答信息与下行应答信息之间的比例。
同样，如果一路载波包括超过一个的载波，每个载波的频带宽度可以相同也可以不同。
本发明非常适合应用于这样一种情况，在第三代移动通信系统商用成熟后，第一路载波采用第三代移动通信系统的载波频段来进行大流量的数据信息传输，而将第二代移动通信系统空出的载波频段留给第二路载波使用，用来传输应答信息。
第二代、第三代移动通信系统所占用的频段因国家的不同而有所不同。在我国，第二代移动通信系统的频段包括在900MHz附近，从890MHz到960MHz的频段，以及1800MHz附近，从1710MHz到1850MHz的频段；第三代移动通信系统的频段ITU(国际电信联盟)定为2GHz(千兆赫)附近，从1885MHz到2200MHz的频段。本发明的以下两个实施例即采用2GHz附近和900MHz附近来分别作为第一路载波和第二路载波的频段。
图2所示为本发明实施例一的载波频段和时隙分配示意图。在实施例一中，第一路载波为单载波，载波频率为2GHz，频带宽度为5MHz，主要用于数据传输，其上行时隙和下行时隙的比例为2∶4；第二路载波为单载波，载波频率为900MHz，，频带宽度为200KHz(千赫)，其上行时隙与下行时隙的比例为4∶2，主要用于应答信息的传输。
为描述方便，假设实施例一中进行数据通信与应答的双方是基站和用户终端。基站在第一路载波的下行时隙向用户终端发送数据信息，用户终端在第二路载波的上行时隙向基站发送应答信息；用户终端在第一路载波的上行时隙向基站发送数据信息，基站在第二路载波的下行时隙向用户终端发送应答信息。
值得注意的是，在实施例一中，由于相对于第一路载波的正向时隙，即用于数据信息发送的下行或上行时隙，第二路载波的反向时隙，即用于应答信息发送的上行或下行时隙向后延迟了1个时隙，因而应答信息可以很短的时间内发送，进一步有效地降低了传输时延。用于应答信息发送的上行或下行时隙也可以根据实际业务处理的需要比用于数据信息发送的下行或上行时隙向后延迟1个以上的时隙。
图3所示为本发明实施例二的载波频段和时隙分配示意图。在实施例二中，第一路载波包括两个载波，一个载波的载波频率为2GHz，频带宽度为5MHz，另一个载波的载波频率为2040MHz，频带宽度为10MHz；两个载波之间有2.5MHz的间隔频段是空闲的；这两个载波主要用于数据传输，采用相同的帧结构，其上行时隙和下行时隙的比例为2∶4。第二路载波为单载波，载波频率为900MHz，，频带宽度为200KHz，其上行时隙与下行时隙的比例为4∶2，主要用于应答信息的传输。
与实施例一中相同，实施例二中相对于第一路载波的正向时隙，第二路载波的反向时隙向后延迟了1个时隙。
本发明中的时分双工通信方法可以用于基站与用户终端之间的通信，也可以用于用户终端之间的通信。目前已经使用的移动通信系统都是在基站和用户终端之间进行无线通信，对于时分双工通信而言，这种通信机制的优势是可以比较容易地实现在用户终端之间进行的通信，从而便于用户终端在没有基础网络的情况下通过自组织的方式形成一个动态的网络进行通信或者是可以扩展基础网络中基站的覆盖范围，这种自组织的通信方式已经在例如应急通信、军事通信等应用场合出现。
当把本发明的时分双工通信方法用于用户终端时，用户终端需要两套发送单元和接收单元，均工作在时分双工模式。第一套发送单元和接收单元工作在第一套载波上，分别用来发送和接收信息；第二套发送单元和接收单元工作在第二套载波上，同样分别用来发送和接收信息。
第一套接收单元在第一路载波上接收与其通信的对端传输的数据信息，在数据信息接收完毕后，由第二套发送单元在第二路载波上向通信对端发送对该数据信息的应答。同样，第一套发送单元在第一路载波上向通信对端发送数据信息，在数据信息发送完毕后，第二套接收单元在第二路载波上接收通信对端对该数据信息的应答。
用户终端的第一路载波可以采用第三代移动通信系统的的载波频段，而第二路载波采用第二代移动通信系统的载波频段，这样对原有的双模终端进行改造后即可应用本发明，可以节约开发成本。
当把本发明的时分双工通信方法用于基站时，基站需要两套下行发送单元和上行接收单元，均工作在时分双工模式。第一套上行发送单元和下行接收单元工作在第一套载波上，分别用来发送和接收信息；第二套上行发送单元和下行接收单元工作在第二套载波上，同样分别用来发送和接收信息。
第一套上行接收单元在第一路载波上接收与其通信的用户终端传输的数据信息，在数据信息接收完毕后，由第二套下行发送单元在第二路载波上向用户终端发送对该数据信息的应答。同样，第一套下行发送单元在第一路载波上向用户终端发送数据信息，在数据信息发送完毕后，第二套上行接收单元在第二路载波上接收用户终端对该数据信息的应答。
基站的第一路载波可以采用第三代移动通信系统的的载波频段，而第二路载波采用第二代移动通信系统的载波频段。
可见，本发明中的通信方法将频分双工模式在正反向传输转换时具有的时域优势引入到时分双工模式中，有效地降低了时分双工通信中的传输时延，同时不会影响频谱效率。
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任何修改、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
1.一种时分双工无线通信系统的通信方法，所述无线通信系统至少包括第一通信节点和第二通信节点，第一通信节点和第二通信节点通过无线信道进行通信，其特征在于，包括所述第一通信节点与第二通信节点在第一路载波和第二路载波上分别进行时分双工通信，在第一路载波上的信息发送结束后，通信节点在第二路载波上接收反向信息。
2.如权利要求1所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于，所述第一路载波和第二路载波上传输的射频信号具有相同的帧结构和上下行时隙方向配置。
3.如权利要求1所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于，所述方法还包括确定具有频域间隔的第一路载波和第二路载波，所述频域间隔的宽度足以使得通信节点在其中一路载波上发送信息的同时，能够在另一路载波上接收信息。
4.如权利要求1所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于所述通信节点在第一路载波上发送的信息为数据信息，在第二路载波上接收的信息是对所述数据信息的应答信息。
5.如权利要求4所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于所述在第二路载波上接收应答信息的时隙比在第一路载波上发送数据信息的时隙延迟至少1个时隙。
6.如权利要求1至4任意一项所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于所述第一路载波位于第三代移动通信系统的频段，所述第二路载波位于第二代移动通信系统的频段。
7.如权利要求1或4任意一项所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于所述第一路载波的频带宽度大于第二路载波的频带宽度。
8.如权利要求1至3任意一项所述时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于所述第一路载波为一个载波或包括超过一个载波的载波组；所述第二路载波为一个载波或包括超过一个载波的载波组。
9.如权利要求1所述的时分双工无线通信系统的通信方法，其特征在于所述第一通信节点为用户终端，所述第二通信节点为基站或用户终端。
10.一种应用权利要求1所述方法的用户终端，其特征在于，包括两套以时分双工模式工作的发送单元和接收单元，其中第一套发送单元用来在第一路载波上发送信息；第一套接收单元用来接收第一路载波上传输的信息；第二套发送单元用来在第二路载波上发送信息；第二套接收单元用来接收第二路载波上传输的信息。
11.如权利要求10所述的用户终端，其特征在于第一套发送单元和接收单元分别用于数据信息的发送和接收，第二套发送单元和接收单元分别用于应答信息的发送与接收。
12.如权利要求10或11所述的用户终端，其特征在于所述第一路载波位于第三代移动通信系统的频段，所述第二路载波位于第二代移动通信系统的频段。
13.一种应用权利要求1所述方法的基站，其特征在于，包括两套下行发送单元和上行接收单元，其中第一套发送单元用来在第一路载波上发送信息；第一套接收单元用来接收第一路载波上传输的信息；第二套发送单元用来在第二路载波上发送信息；第二套接收单元用来接收第二路载波上传输的信息。
14.如权利要求13所述的基站，其特征在于第一套发送单元和接收单元分别用于数据信息的发送和接收，第二套发送单元和接收单元分别用于应答信息的发送与接收。
15.如权利要求13或14所述的基站，其特征在于所述第一路载波位于第三代移动通信系统的频段，所述第二路载波位于第二代移动通信系统的频段。
全文摘要
本发明公开了一种时分双工无线通信系统的通信方法，无线通信系统至少包括第一通信节点和第二通信节点，第一通信节点和第二通信节点通过无线信道进行通信，该方法包括所述第一通信节点与第二通信节点在第一路载波和第二路载波上分别进行时分双工通信，在第一路载波上的信息发送结束后，通信节点在第二路载波上接收反向信息。本发明还公开了一种应用该方法的用户终端和基站。本发明在不增加额外的时域保护间隔、不影响频谱效率的条件下，有效地降低了时分双工通信的传输时延。
文档编号H04L5/26GK1960238SQ20051011549
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者索士强, 王映民 申请人:上海原动力通信科技有限公司