扩大小区覆盖半径的方法 【技术领域】
本发明涉及时分双工无线通信系统中，通过上下行调度来扩大小区覆盖半径的方法。
背景技术
伴随GSM等移动网络在过去的二十年中的广泛普及，全球语音通信业务获得了巨大的成功。目前，全球的移动语音用户已超过了18亿。同时，人们的通信习惯也从以往的点到点(Place to Place)演进到人与人。个人通信的迅猛发展极大地促使了个人通信设备的微型化和多样化，结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务的能力，大大满足了个人通信和娱乐的需求。
另外，尽量利用网络来提供计算和存储能力，通过低成本的宽带无线传送到终端，将有利于个人通信娱乐设备的微型化和普及。GSM网络演进到GPRS/EDGE和WCDMA/HSDPA网络以提供更多样化的通信和娱乐业务，降低无线数据网络的运营成本，已成为GSM移动运营商的必经之路。但这也仅仅是往宽带无线技术演进的一个开始。WCDMA/HSDPA与GPRS/EDGE相比，无线性能大大扩大。
目前，无线移动通信系统正在向宽带、便携方向发展，对通信终端提出了高数据带宽、低复杂度、低电池功耗，以及高频谱效率的要求。OFDM/OFDMA技术的使用，降低了宽带通信系统的实现复杂度.
正交频分复用技术，即OFDM技术，已经被公认为超三代和第四带无线宽带移动通信的首选传输技术。在OFDM的基础上进行频域复用多址(Frequency division multiplex access，FDMA)，就构成了正交频分复用多址技术，即OFDMA技术。在通常的OFDMA技术中，整个通信带宽被划分成许多子载波，每个子载波可以单独分配给某个发信机-收信机对，可以用于点对多点(point to multipoint，PMP)或点对点(point to point，P2P)通信系统。通常的蜂窝通信系统是一个点对多点通信系统，单个发信机(比如基站)可以同时向一个或多个收信机(比如手机)传输信息，一个或多个发信机(比如手机)也可以同时向单个收信机(比如基站)传输信息，其中多个收信机或者多个发信机分别占用频域上彼此正交的不同的子载波分配，成为OFDM/OFDMA系统。典型的应用如3GPP的长期演进(Long term evolution，LTE)系统的下行链路。
3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；扩大小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供＞100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。
为了实现3G LTE系统的上述目标性能，需要改进与增强现有3G系统的空中接口技术和网络结构。3GPP标准化组织经过激烈的讨论于2005年12月，批准采用OFDM和MIMO方案作为其无线网络演进(LTE)的唯一标准。同时LTE系统核心网采用两层扁平网络架构，由WCDMA/HSDPA阶段的NodeB、RNC、SGSN、GGSN四个主要网元，演进为eNodeB(eNB)和接入网关(aGW)两个主要网元。核心网同时采用全IP分布式结构，支持各种先进技术。
OFDM技术是LTE系统的技术基础与主要特点，OFDM系统参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，其中载波间隔又是OFDM系统的最基本参数，经过理论分析与仿真比较最终确定为15kHz。上下行的最小资源块为375kHz，也就是25个子载波宽度，数据到资源块的映射方式可采用集中(localized)方式或离散(distributed)方式。循环前缀Cyclic Prefix(CP)的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降。为了达到小区半径100Km的覆盖要求，LTE系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择：短CP方案为基本选项，长CP方案用于支持LTE大范围小区覆盖和多小区广播业务。
高峰值传送输率是LTE下行链路需要解决的主要问题。为了实现系统下行100Mbps峰值速率的目标，在3G原有的QPSK、16QAM基础上，LTE系统增加了64QAM高阶调制。LTE上行方向关注的首要问题是控制峰均比，降低终端成本及功耗，目前主要考虑采用位移BPSK和频域滤波两种方案进一步降低上行SC-FDMA的峰均比。LTE除了继续采用成熟的Turbo信道编码外，还在考虑使用先进的低密度奇偶校验码。
3GPP LTE接入网在能够有效支持新的物理层传输技术的同时，还需要满足低时延、低复杂度、低成本的要求。原有的网络结构显然已无法满足要求，需要进行调整与演进。2006年3月地会议上，3GPP确定了E-UTRAN的结构，接入网主要由演进型eNodeB(eNB)和接入网关(aGW)构成，这种结构类似于典型的IP宽带网络结构，采用这种结构将对3GPP系统的体系架构产生深远的影响。eNodeB是在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和inter-cell RRM等功能。aGW可以看作是一个边界节点，作为核心网的一部分。
TE系统目前定义了5种下行信道：物理下行共享信道PDSCH、物理广播信道PBCH、物理多播信道PMCH、物理控制格式指示信道PC-FICH、物理下行控制信道PDCCH。
系统还定义了3种上行物理信道：物理随机接入信道PRACH、物理上行共享信道PUSCH、物理上行控制信道PUCCH。
在目前的时分双工(TDD，time division duplex)无线通信系统中，定时提前(TA)被用来弥补无线信号在基站和终端之间传送的来回时间(RTT)。其原理如图1a～1c所示。
图1a是无线帧格式。以TDD方式的LTE短帧格式为例，时域5ms的无线帧被划分成5个1ms的时隙，分别编号为0，1，2，3，4。其中0时隙是下行时隙，2时隙是上行时隙，3时隙和4时隙的配置可以为“上上”、“上下”、“下下”三种配置方式的一种。图1a中选用的配置为“上下”，在3时隙和4时隙交界处有个上下行转换点。另外，1时隙被分为下行部分(DwPTS，Downlink pilot time slot)，保护间隔(GP，GuardPeriod)，上行部分(UpPTS，Uplink pilot time slot)三个部分。
值得一提的是，TDD系统特殊时隙中，DwPTS占最多5个OFDM符号，用于发射下行控制和数据；UpPTS占1-2个OFDM符号，用于发射下行控制和数据；这些符号是终端共享的。其中，UpPTS中后面2个OFDM符号的一个重要目的就是用来发射上行的参考信号，用于网络测量终端上行信道质量以及进行上行信号的调度。对于上行的参考信号的调度是按照OFDM符号为单位的，即网络可以调度特定终端在最后2个OFDM符号中的任何一个或者两个符号上进行发射。
在实际通信中，无线信号从基站(NodeB)传送到终端(UE)有一个传播时延Tp，如图1c所示，这时从1时隙开始的上行部分需要定时提前量Ta，1，来弥补上一时延Tp。
这种技术的鲁棒性(robust)较差。原因有二：首先，定时提前量Ta，1是由基站根据接收的上行信号位置估计出来的，精度有限；同时为了简化定时提前量的控制信令复杂度，往往采用1比特控制信号，传达步进、步退信息。这样，定时位置会有一个偏前或偏后的波动范围，在其中偏后波动的情况下会导致基站侧接收上行发送信号与发送下行信号在时域上重叠，如图1b中斜线阴影部分所示，影响基站对上行信号尾部部分的接收。其次，在基站采用接收、发送时分双工的情况下，在图1b中3时隙和4时隙之间基站需要从接收状态转换为发送状态，需要有接收-发送转换时间间隔(RTG，Receive/transmit Transition Gap)，否则会影响基站对上行信号尾部部分的接收或影响基站对下行信号头部部分的发送。
已经提出的一种解决方法是，NodeB发送定时提前量Ta，2给U E，其中Ta，2＝Ta，1+Tg。Ta，2由两部分组成，其中的Ta，1＝2＊Tp，是无线信号在空中一个来回的传播时间，其中的Tg是保护时间间隔，由NodeB根据NodeB控制Ta，1精度的方差以及TDD双工方式下NodeB的接收-发送转换时间选定，使得NodeB侧的收发信号如图1c所示，其中3时隙和4时隙中间留出一段保护时间(Guard part)，以减小收发信号之间的干扰到可以忽略的程度。
由于帧结构中GP的大小有限，而小区边缘的终端需要更多的传播时间，所以GP的长度决定了小区的最大边界。对于修改发射时间提前量的方法，终端信号需要根据小区需要在进行发射，虽然可以达到避免上下行信号干扰的目的。但是，由于Tg占用了GP的时间，使得实际的GP减少，必然降低了小区的覆盖半径。
【发明内容】
为此，本发明提出一种扩大小区覆盖半径的方法。
本发明所提出的一种扩大小区覆盖半径的方法，包括以下步骤：
使终端在联接状态进行通信；
在网络侧测量该终端的环回时间TT；
依据该环回时间TT与小区的保护间隔延续时间TGP的一相互关系决定该终端的上行导频时隙和下行导频时隙的分配，其中：
若TT×3≤TGP，则网络按照一既定方法分配该终端的上行导频时隙和下行导频时隙；否则，网络按照一约束方法分配该终端的上行导频时隙和下行导频时隙。
在一个实施例中，网络按照一约束方法分配该终端的上行导频时隙和下行导频时隙的步骤包括：
调度该终端不在上行导频时隙进行发射。
在一个实施例中，如果TGP+TS≤TT×3≤TGP+2TS并且小区配置为上行导频时隙发送2个OFDM符号，则约束该终端在上行导频时隙不发送上行参考符号；其中TS是组成上行导频时隙和下行导频时隙的OFDM符号长度。
在一个实施例中，如果TT×3≤TGP+TS并且小区配置为上行导频时隙发送1个OFDM符号，则约束该终端在上行导频时隙不发送上行参考符号；其中TS是组成上行导频时隙和下行导频时隙的OFDM符号长度。
在一个实施例中，网络按照一约束方法分配该终端的上行导频时隙和下行导频时隙的步骤包括：
调度该终端仅在上行导频时隙的最后一个OFDM符号进行发射。
在一个实施例中，如果TT×3≤TGP+TS且小区配置为上行导频时隙发送2个OFDM符号，则约束该终端在最后一个OFDM符号发送上行参考符号；其中TS是组成上行导频时隙和下行导频时隙的OFDM符号长度。
在一个实施例中，网络按照一约束方法分配该终端的上行导频时隙和下行导频时隙的步骤包括：
不在下行导频时隙向该终端发射数据。
因此，通过在上行导频时隙和下行导频时隙约束来自终端和向终端的发射，本发明可以有效扩大小区覆盖半径。另外，根据本发明的方法，可以解决现有技术中提前控制终端发射时间的同时会造成小区的覆盖半径减少的问题。
【附图说明】
图1a～1c是现有技术用定时提前来弥补RTT的时隙格式示意图。
图2是根据本发明一个实施例的扩大小区覆盖半径的方法流程图。
图3是根据本发明一个实施例的约束的分配方法流程图。
【具体实施方式】
本发明的主要方法为通过网络调度特定终端在保护间隔GP(时隙1)的上行导频时隙(UpPTS)和/或下行导频时隙(DwPTS)的ODFM(正交频分复用)符号发射，来增大实际的GP，从而扩大小区的覆盖半径。
在本发明中，所涉及的系统包括时分双工(TDD)无线通信系统。终端无线接入小区，并与具有基站的无线通信网络进行通信。
在下面的实施例所涉及的TDD系统的特殊时隙中，DwPTS占最多5个OFDM符号，用于发射下行控制和数据；UpPTS占1-2个OFDM符号，用于发射下行控制和数据；这些符号是终端共享的。其中，UpPTS中后面2个OFDM符号的一个重要目的就是用来发射上行的参考信号，用于网络测量终端上行信道质量以及进行上行信号的调度。对于上行的参考信号的调度是按照OFDM符号为单位的，即网络可以调度特定终端在最后2个OFDM符号中的任何一个或者两个符号上进行发射。设服务小区的保护间隔GP延续时间为TGP，终端的环回时间为TT。
参照图2所示，根据本发明一个实施例的方法包括如下步骤：
在步骤201，终端在联接状态进行正常通讯；
在步骤202，在网络侧测量该终端的环回时间TT；
在步骤203，比较TT与保护间隔GP的延续时间TGP的相对关系，具体到说，比较TT×3与TGP；
在步骤204，如果TT×3≤TGP，网络会按照既定方法分配对应终端的DwPTS和UpPTS。也就是说，网络会根据系统的原有需要进行调度。
在步骤205，如果TT×3≥TGP，网络会采用约束的分配方法来调度上下行时隙。
在一个实施例中，步骤205的具体方法可进一步包括：
(1)对于UpPTs，调度对应终端不在UpPTs进行发射；或者对于2个符号的UpPTs，调度对应终端仅在最后一个符号进行发射；
(2)对于DwPTS，可以不在DwPTS数据域向对应终端发射数据。
以上步骤(1)，(2)可以同时采用，或者选择其中之一采用。
图3是根据本发明一个实施例的约束的分配方法实现流程图。在下面的步骤中，TS为一个OFDM符号的时间长度。
参照图3所示，在步骤203，如果TT×3≤TGP，则执行步骤204，否则进入步骤301。
在步骤204中，网络会按照既定方法分配对应终端的DwPTS和UpPTS，然后进入步骤310，结束。
在步骤301，会进一步判断TT×3与TGP+TS的关系以及UpPTS的配置情况。如果TT×3≤TGP+TS，并且小区配置为UpPTS发送2个OFDM符号，则在步骤302约束对应终端在最后一个OFDM符号发送上行参考信号，然后进入步骤310。
在步骤303，会进一步判断TT×3与TGP+2×TS的关系以及UpPTS的配置情况。如果TGP+TS≤TT×3≤TGP+2×TS，并且小区配置为UpPTS发送2个OFDM符号，则在步骤304约束对应终端在UpPTS不发送上行参考信号，然后进入步骤310。
然后，在步骤305会进一步判断TT×3与TGP+TS的关系以及UpPTS的配置情况。如果TT×3≤TGP+TS，并且小区配置为UpPTS发送1个OFDM符号，则在步骤306约束对应终端在UpPTS不发送上行参考信号，然后进入步骤310。否则，约束网络不在DwPTS中数据域向对应终端发射数据，然后进入步骤310。
因此，本发明的上述实施例通过约束终端在上行导频时隙的OFDM符号的发送和/或在下行导频时隙中的向终端的数据发送，可以避免由于提前控制终端发射时间而导致小区的覆盖半径减少。而且可以利用本发明的方法来扩大小区覆盖半径。
以上所揭示的只是本发明的较佳实施例，但是这些实施例并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种等效修改和变化，均应包含在当以权利要求书所界定的专利范围内。