蜂窝通信系统中的副帧的改进使用 【技术领域】
本发明公开了一种在蜂窝通信系统中使用的方法，在该系统中小区中的流量以帧进行发送。各帧都包括第一数量的副帧，并且第二数量的所述副帧可用于至少上行链路流量或下行链路流量。
背景技术
在蜂窝无线系统中，即在诸如UTRA(UMTS陆地无线电接入)系统的当前系统和诸如LTE(长期演进)系统的未来系统中，所使用的原理是所谓的TDD(时分双工)，即是这样一种原理，根据该原理，上行链路流量和下行链路流量发生在不同的时段(较大帧中所包括的所谓的副帧)中。通常，在TDD系统中，上行链路流量和下行链路流量使用相同的载频。
由于在TDD系统中上行链路流量和下行链路流量共享同一个频率，所以在系统中不同小区之间可能发生干扰问题。具体来说，来自一个小区的下行链路流量可能造成其它小区中的干扰。
除了在同一个TDD系统中的不同小区之间的干扰之外，在不同的但是共址的(co‑located)或相邻的系统(例如由不同运营商运行的系统)中的不同小区之间也可能发生干扰。
一种减少TDD系统中的小区间干扰的问题的方法是在下行链路流量和上行链路流量之间的转换期(即，没有发生流量的时段)内设置所谓的“保护时段”。保护时段还可以设置在从上行链路到下行链路的转换期内。
共存，即避免同一个系统中的小区之间的干扰以及避免不同系统的相邻或共址小区中的小区之间的干扰的能力，是重要的因素。
然而，一些当前的UTRA和LTE TDD标准中的帧结构提供的共存机会有限。为了能够实现有效的共存，当帧结构被配置为克服干扰问题(来自“自身”系统中小区的干扰以及来自其它系统的共址或相邻的小区中的小区的干扰)时，应当优选地使其能够具有较大的灵活性。
【发明内容】
如从上述描述中显现出来的，需要这样一种方案，通过该方案，特别是在使用TDD原理的系统中，能够以在同一个无线蜂窝系统或不同无线蜂窝系统的小区之间具有减少的干扰风险的形式，来增加共存。
本发明提供了这样的方案，因为本发明公开了一种在蜂窝通信系统中使用的方法，在该系统中流量以帧进行发送，各帧都包括第一数量的副帧，并且第二数量的副帧可用于至少上行链路流量或下行链路流量。
根据本发明的方法，第二数量的副帧中的至少一个被配置为包括如下至少三个部分：
·用于上行链路流量的一个部分，
·用于下行链路流量的一个部分，
·用作保护时段的一个部分。
所述保护时段部分被置于上行链路部分和下行链路部分之间，并且根据本发明，可以改变所述三个部分中的至少两个部分的持续时间以适应当前系统需要。
因而，本发明提供了一种方案，通过该方案，副帧可以被配置为包括可变长度的保护时段，使得其可适于克服特定系统的干扰问题，并且使得副帧的剩余部分可以被配置为以可变比例包括上行链路流量和下行链路流量，因为根据本发明，可以在上行链路方向和下行链路方向之间分割该剩余部分，由此保证了可用资源的使用的最大效率。
本发明的方法在一个实施方式中可以应用于使用所谓的TDD(时分双工)的系统，即具有所谓的非成对频谱的系统，其中系统中至少第一组多个小区中的上行链路流量和下行链路流量发生在不同的副帧中但相同的频率上。在另一个实施方式中，本发明的方法还可以应用于使用所谓的半双工FDD(频分双工)的系统，使得针对系统中至少第一组多个小区中的同一个用户的上行链路流量和下行链路流量发生在不同的副帧中和不同频率上。
合适的是，本发明的副帧被置于上行链路和下行链路之间的转换期处，即置于从下行链路到上行链路的转换期处，或置于从上行链路到下行链路的转换期处。
本发明还公开了用作本发明的系统的小区中的控制节点的收发机，以及用作本发明的系统中的用户终端的收发机。
【附图说明】
参照附图将在下面更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了可以应用本发明的系统的示意图；以及
图2和3示出了现有技术的帧；以及
图4示出了本发明的副帧；以及
图5示出了本发明的方法的流程图；以及
图6示出了本发明的第一收发机的框图；以及
图7示出了本发明的第二收发机的框图。
【具体实施方式】
图1示出了可以应用本发明的无线蜂窝系统100的示意图。下面将利用来自所谓的LTE系统(长期演进)的术语来描述本发明，但是应当指出的是，这并不应当被理解为对本发明所要保护的范围进行限制，LTE术语仅被用来帮助阅读者对本发明进行理解，本发明也可用于其它类型的无线蜂窝系统中。
此外，在本文中使用了词“流量(traffic)”。应当指出的是，本文中的词“流量”被用来表示在下行链路和上行链路中发送的所有通信，例如所谓的“有效载荷数据”和控制信号等。
现在返回到图1中所示的系统100，该系统包括多个小区，其中一个被示为图1中的130。系统中的小区可以容纳多个用户，其中一个被示为图1中的120，并且利用LTE术语，用户被示为“UE”，即用户设备。
在系统100中，还有控制节点，如图1中的110所示，该节点的其中一个功能是控制去往和来自小区130中的UE 120的流量。在LTE中，控制节点被称为“eNodeB”，即演进NodeB。
从UE 120到eNodeB 110的流量被称为上行链路流量UL，而从eNodeB到UE的流量被称为下行链路流量DL。
UL流量和DL流量都以所谓的帧来发送，并且LTE TDD系统目前具有两种不同的帧结构，被称为类型1和类型2。将参照图2和3来描述类型1：如图2所示，一个类型1的帧包括10个所谓的副帧SF，如201‑210所示。
如副帧201‑210中的箭头所示，副帧可用于DL流量或UL流量。然而，如前面所示的，在把多数小区针对用于UL或DL的副帧同步在例如从DL到UL的转换期处的系统中，由于“延迟的”DL流量而可以在相邻小区中导致小区间干扰。
这种干扰如果不能消除的话，可以通过所谓的保护时段来减小，该保护时段是在其间没有进行传输并且通过“静默”DL副帧的最后部分而生成的时段，如图3所示。
此外，还可以提及的是，TDD系统可以使用被称为类型2的类型的帧，该类型2与类型1略有差别，但是也基本使用保护时段的原理来克服干扰问题。
由于期望减少选项的数目，并且具有仅一种类型的帧，因此本发明的一个目的是提供一种可用于代替类型1和类型2的现有帧的新的帧结构。
本发明的基本思想是使副帧包括三个部分，一个部分用于上行链路流量，一个部分用于下行链路流量，并且一个部分用作保护时段。合适的是，把“保护时段部分”置于“上行链路部分”和“下行链路部分”之间。
通过本发明，如将从下面的更详细的描述中显现的，使用TDD或半双工FDD的LTE系统将能够以比以往更好的方式与其它LTE TDD系统以及与3G TDD系统(如TD‑SCDMA)或与WiMax系统共存。
与可以将副帧分配给上行链路或下行链路的UTRA TDD和LTETDD系统相对比，本发明使得能够例如将副帧的开头部分分配给下行链路传输，并将副帧的末尾部分分配给上行链路传输。本发明的副帧的DL部分将被称为DwPTS，而本发明的副帧的UL部分将被称为UpPTS。
图4示出了本发明的副帧420，其两侧与DL副帧410和UL副帧420相接。如图4所示，在本发明的副帧420中，在两个UL/DL时段之间(即DwPTS和UpPTS之间)可以配置可变长度的保护时段GP。本发明的副帧的GP的持续时间基于多个参数，其中一个参数可以是小区中的最大往返传播时间(所谓的RTT)，因此在该情况下的GP基于小区的大小。
与当前情形相比，现有技术的副帧(LTE TDD类型2)可仅包含DwPTS和GP。这样导致显著的效率损失，而因为本发明允许将副帧的一部分(即UpPTS部分)也用于上行链路传输，因此本发明的副帧可以避免这样的效率损失。
DwPTS、UpPTS和GP的持续时间的总和构成了总副帧长度，该总副帧长度是与LTE TDD帧结构类型2相比的一个区别，并且也是与在使用TD‑SCDMA(时分同步的码分多址)的系统中所使用的帧结构相比的一个区别。
本发明相对于LTE TDD帧结构类型2的另一个改进是，可以例如根据对基于小区中最大往返传播时间的保护时段的需要、与其它系统的共址或相邻小区的共存的要求、以及以比以前可以做到的更细的尺度来改变UL和DL之间的容量需求的需要，来改变各个不同部分的长度。
现在转到LTE TDD帧结构类型1，其与本发明的副帧的一个区别是本发明的副帧的一部分可以被用于上行链路传输。当前，在LTE TDD帧类型1中，被分配给DL的副帧仅可用于DL传输，并且可能还包含“空闲的”保护部分，即，未用于传输的部分。因而本发明的副帧和LTE TDD类型1帧之间的区别是，在本发明副帧中，也可以传输UL数据。
本发明的副帧被合适地置于DL副帧的时段之后和UL副帧的时段之前，即，从DL到UL的转换期处。本发明的副帧的DL部分在这样的应用中置于副帧的开头。
在另一个实施方式中，本发明的副帧可以被置于UL副帧的时段之后和DL副帧的时段之前，即，从UL到DL的转换期处。本发明的副帧的UL部分在这样的应用中置于副帧的开头。
因此，可以改变本发明的副帧的三个部分中的至少两个部分以适应系统需要，因为如果改变了两个部分，则第三个部分将自然地由副帧中剩余的部分来确定。
如果保护时段GP是被改变的部分之一，则可以针对下面参数中的至少一个来改变保护时段：
1、来自或与同一系统中的其它小区的干扰，或者来自或与其它相邻或共址系统中的其它小区的干扰，
2、确定小区中的最大传播往返时间RTT的小区大小，
3、用于小区中的流量的调制方案。
在上述情况1中，即当针对来自或与系统中的其它小区的干扰而改变保护时段时，可以合适地确定GP的持续时间，来将其配置为至少等于来自或到系统中另一个小区中的至少一个控制节点的信号的传播时间。
合适的是，可以根据系统需要而自由地(即，不需要分立的阶段)改变上行链路流量部分、下行链路流量部分和保护时段部分中的至少一个。然而，在上述情况3中，即当根据用于小区中流量的调制方案而改变保护时段的持续时间时，如果系统是使用OFDM(正交频分调制)调制方法的系统，则可以对上行链路流量部分UpPTS和下行链路部分DwPTS中的至少一个设置与该调制方法中的整数数量个OFDM符号相对应的持续时间。合适的是，尽管在本发明的范围内也可以想到其它OFDM符号长度，但对UpPTS和DwPTS设置了1或2个OFDM符号的长度。
因此，本发明有助于将当前LTE TDD系统中的两种帧结构调整为与LTE FDD帧结构相协调的一种帧结构，这将在3GPP标准化的现阶段或者在随着LTE演进为所谓的IMT(国际移动电信)高级版本的以后阶段中是有利的。
本发明还克服了当前LTE方案的一些缺点，即，在本发明中：
·当把资源分配给UL和DL时允许更精细的粒度，以及当生成保护时段时允许增加的灵活性。
·当生成UL和DL时段长度时允许增加的灵活性，这从与TD‑CDMA系统以及与TD‑SCDMA和WiMAX系统共存的角度来看是有利的。
图5示出了本发明的方法500的粗略的流程图。用虚线示出了作为可选项或另选项的步骤。
如从上面描述中显现的，本发明的方法旨在用于蜂窝通信系统中，在该蜂窝通信系统中，小区中的流量以帧进行发送，并且各帧都包括第一数量的副帧。
第二数量的副帧可至少用于上行链路流量或下行链路流量，并且如步骤510所示，所述第二数量的副帧中的至少一个被配置为包括如步骤515中所示的如下至少三个部分：
·用于上行链路流量的一个部分，步骤520；
·用于下行链路流量的一个部分，步骤525；
·用作保护时段的一个部分，步骤530。
在上行链路部分和下行链路部分之间设置步骤525的保护时段部分，并且如步骤532所示，可以改变步骤520、525和530的三个部分中的至少两个部分的持续时间以适应当前系统需要。
如步骤540所示，本发明的方法适于应用于TDD系统(时分双工)，即具有非成对频谱的系统，使得系统中至少第一组多个小区中的上行链路流量和下行链路流量发生在不同的副帧中但发生在相同的频率上。
然而，如步骤535所示，本发明的方法还可以应用于半双工FDD系统(频分双工)，使得系统中至少第一组多个小区中的上行链路流量和下行链路流量发生在不同的副帧中和不同的频率上。
如步骤550所示，在本发明的方法的一个实施方式中，保护时段是三个部分中的所述至少两个部分中的一个，并且可以针对于下面参数中的至少一个来改变保护时段的持续时间：
·来自或与同一系统中的其它小区的干扰，或者来自或与其它相邻或共址系统中的其它小区的干扰，
·确定小区中的最大传播往返时间RTT的小区大小，
·用于小区中的流量的调制方案。
如步骤545所示，还可以针对来自或与系统中的其它小区的干扰来改变保护时段，使得保护时段的持续时间被调整为至少等于来自系统中另一小区中的至少一个控制节点的信号的传播时间。
在一个实施方式中，如步骤560所示，本发明的方法可以应用于这样一种系统中，即，在该系统中，在上行链路方向和下行链路方向中的至少一个方向上使用OFDM(正交频分调制)调制方法，并且对所述第二数量的副帧中的上行链路流量和下行链路部分中的至少一个设置与该调制方法中的整数数量个OFDM符号相对应的持续时间。
而且，在本发明的方法的另一个实施方式中，被配置为包括至少三个部分的副帧被插入在用于下行链路流量的副帧之后和在用于上行链路流量的副帧之前，其中该下行链路部分处于所述副帧中的开头。
然而，在另选实施方式中，被配置为包括至少三个部分的本发明的副帧被插入在用于上行链路流量的副帧之后和在用于下行链路流量的副帧之前，其中该上行链路部分处于所述副帧中的开头。
如步骤570所示，本发明的方法可以应用于LTE(长期演进)系统。
图6示出了旨在用作本发明的系统中的控制节点的第一收发机600的一些部分的框图。在保留使用示例性LTE术语的情况下，将把收发机600称为eNodeB。因为本发明的eNodeB基本上根据上面已经描述过的方法进行工作，所以在此将不再重复eNodeB的操作的所有细节。
在本发明的系统中可以通过多个不同的方式来做出关于本发明副帧420的细节的判决，所述细节例如是三个部分DwPTS、GP和UpPTS的持续时间。例如，判决可以由系统的运营商做出，并且简单地将其发送给eNodeB 600。为此，eNodeB将包括用于接收该判决的输入装置610。输入装置610合适地是朝向系统中另一“上层”节点的接口，eNodeB经由该“上层”节点与系统通信。
来自系统的运营商的判决还可以使eNodeB以或多或少自主的方式
来确定本发明的副帧的细节。例如，可以指示eNodeB基于例如eNodeB执行的干扰测量以完全自主的方式来决定本发明的副帧的细节。为此，eNodeB包括可以测量小区中的干扰的测量装置620。
第三个可能性是，运营商指示eNodeB例如基于干扰测量以半自主的方式来决定本发明的副帧的细节，但是应服从由操作者制定的特定条件，例如三个部分DwPTS、GP和UpPTS之一的持续时间不能超过或短于特定的规定时段。
不管eNodeB 600如何得到本发明的副帧的细节，eNodeB 600都将包括用于做出判决以得到这些细节的装置630。如图6所示，该判决装置630既可以从输入装置610接收信息也可以从测量装置620接收信息。判决装置630还将合适地在eNodeB 600中执行本发明副帧的细节的实际设定。合适的是，判决和设定装置将包括微型计算机或某种相似的计算部件。
此外，eNodeB 600还需要将本发明的副帧的细节发送到小区中的UE、以及将要进入小区的UE(即，处于所谓的“切换过程”中的UE)，并且还发送到在小区中开启的UE(即，在电源关闭的状态下进入小区并在小区中开启的UE)。为此，eNodeB 600被示为包括通信装置640，该通信装置640合适地包括eNodeB中所通常包括的用于与小区中的UE通信的发射机和天线。
因而，eNodeB发送到小区中的UE的关于本发明的副帧的信息将包括本发明的副帧的不同部分(即，DwPTS、GP和UpPTS)的持续时间。将该信息发送到小区中的UE的一种优选方法是使用被称为BCH(“广播信道”)的信道，尽管该信息在原理上可以经由系统中的其它控制信道被发送到UE。
图7示出了本发明的第二收发机700的一些部分的框图，该第二收发机700旨在用作本发明的系统中的用户终端(电话/便携式计算机等)。在保留使用示例性LTE术语的情况下，将把收发机700称为UE(“用户设备”)。因为本发明的UE基本上根据上面已经描述过的方法进行工作，所以在此将不再重复UE的操作的所有细节。
如图7所示，本发明的UE 700被配备有用于从小区的eNodeB接收关于本发明的副帧的三个部分(即，DwPTS、GP和UpPTS)的持续时间的指令的装置。合适的是，这些指令经由与接收来自eNodeB的其它通信相同的装置来接收，即，经由UE的接收机和天线来接收。
从eNodeB接收到的指令随后通过UE来处理，即，对UE设定DwPTS、GP和UpPTS这些值。这是通过UE中用于设定或重新配置DwPTS、GP和UpPTS的装置720来实现的。设定和/或重新配置装置将合适地包括微型计算机或其它相似的计算部件。
总之，本发明有助于将用于TDD的LTE中的两种帧结构调整为可以被设置1ms的副帧持续时间的单个帧结构。此外，本发明还克服了当前方案的一些缺点，例如：
·在生成UL和DL时段长度的过程中允许增加的灵活性，这从与TD‑CDMA以及TD‑SCDMA和WiMAX共存的角度来看是有利的。
·当将资源分配给UL和DL时允许精细的粒度，以及当生成保护时段时允许增加的灵活性。
另一个可以使用的原理是所谓的半双工FDD(频分双工)，其中来自系统中同一个终端的上行链路传输和下行链路传输发生在不同的频率上和不同的时间间隔(例如前述的副帧)中。本发明还可以应用于这样的系统(即，半双工FDD系统)中。
本发明不限于上面描述和附图中所示的实施方式的示例，而可以在所附权利要求的范围内自由地改变。