时分双工无线通信系统的帧结构和数据传输方法.pdf

本发明公开了一种时分双工无线通信系统的传输方法，基站和终端以超帧为单位进行数据传输，在一个超帧的时长内，基站向终端发送一前导，并通过15个下行物理帧向终端发送下行数据，所述终端通过9个上行物理帧向所述基站发送上行数据。本发明还公开了一种时分双工无线通信系统的帧结构，所述帧结构为一超帧，所述超帧由一个前导和24个物理帧组成，该24个物理帧按照下行和上行个数比为5∶3划分为下行物理帧和上行物理帧。本发明所述方案解决了PHY frames上行和下行划分的问题，同时还解决了资源分配、时延和保护间隔等问题。

1.  一种时分双工无线通信系统的传输方法，其特征在于，基站和终端以超帧为单位进行数据传输，在一个超帧的时长内，基站向终端发送一前导，并通过15个下行物理帧向终端发送下行数据，所述终端通过9个上行物理帧向所述基站发送上行数据。

2.  根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，在一个超帧的时长内，所述基站首先向所述终端发送所述前导，给终端提供系统开销信息。

3.  根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，在一个超帧的时长内，所述基站先后通过3个由5个连续下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据；所述终端先后通过3个由3个连续上行物理帧组成的上行传输块给基站发送上行数据。

4.  根据权利要求1或3所述传输方法，其特征在于，在一个超帧的时长内，所述基站先通过一个或多个下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据，所述终端再通过一个或多个上行物理帧组成的上行传输块向基站发送上行数据，如此交替发送，在一个超帧时长内上、下行数据各发送一次或多次。

5.  根据权利要求1或3所述传输方法，其特征在于，在一个超帧的时长内，在基站发送下行数据之后和终端发送上行数据之前，和/或终端发送上行数据之后和基站发送下行数据之前，均有一时间间隔，在该时间间隔上所述基站和终端均不发送数据。

6.  一种时分双工无线通信系统的传输方法，其特征在于，基站和终端以超帧为单位进行数据传输，在一个超帧的时长内，所述基站首先向所述终端发送前导，然后通过5个连续下行物理帧组成的下行传输块向所述终端发送下行数据，然后在第一时间间隔上基站和终端都不发送数据，然后基站接收所述终端通过3个连续上行物理帧组成的上行传输块发送的上行数据，然后在第二时间间隔上基站和终端都不发送数据，然后基站再通过5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块向所述终端发送下行数据，然后在第三时间间隔上基站和终端不发送数据，然后基站再接收所述终端通过3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块发送的上行数据，然后在第四时间间隔上基站和终端都不发送数据，然后基站再通过5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块向所述终端发送下行数据，然后在第五时间间隔上基站和终端不发送数据，然后基站再接收所述终端通过3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块发送的上行数据。

7.  一种时分双工无线通信系统的帧结构，其特征在于，所述帧结构为一超帧，所述超帧由一个前导和24个物理帧组成，该24个物理帧按照下行和上行个数比为5:3划分为下行物理帧和上行物理帧。

8.  根据权利要求7所述的帧结构，其特征在于，所述前导位于所述帧结构的起始位置，包含系统开销信息。

9.  根据权利要求7所述的帧结构，其特征在于，所述超帧中包括3个由5个连续下行物理帧组成的下行传输块，以及3个由3个连续上行物理帧组成的上行传输块。

10.  根据权利要求7或9所述的帧结构，其特征在于，所述超帧中从起始位置开始，先设有一个或多个下行物理帧组成的下行传输块，之后设有一个或多个上行物理帧组成的上行传输块，超帧中包括一组或多组这样交替分布的上行传输块和下行传输块。

11.  根据权利要求10所述的帧结构，其特征在于，在所述下行传输块与所述上行传输块之间插入有一定时间长度的保护间隔；在所述下行传输块与随后的上行传输块之间插入的时间保护间隔，与在所述上行传输块与随后的下行传输块之间插入的时间保护间隔相等或不相等。

12.  一种时分双工无线通信系统的帧结构，其特征在于，所述帧结构为一超帧，在超帧中依次包括一前导、5个连续下行物理帧组成的一下行传输块、第一时间间隔，3个连续上行物理帧组成的一上行传输块、第二时间间隔、5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块、第三时间间隔、3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块、第四时间间隔、5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块、第五时间间隔和3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块。

时分双工无线通信系统的帧结构和数据传输方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种TDD(Time DivisionDuplex，时分双工)无线通信系统的帧结构和数据传输方法。
背景技术
在将以superframe(超帧)为单位进行数据传输的无线系统中，无线空口传输的上/下行链路一般是以superframe为单位进行传输数据的；每个superframe由一个preamble(前导)和若干个PHY Frame(物理帧)组成；preamble和PHY Frame又都是以OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)Symbol(符号)为基本单位组成。
目前的UMB(Ultra Mobile Broadband，超级移动宽带)、LTE(Long-Term Evolution，长期演进)、Wimax(WorldwideInteroperability for Microwave Access，微波接入全球互通)系统都有两种双工方式，即FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)发方式和TDD方式。
在FDD方式下，上/下行链路采用不同的频带传输，这样，系统的上/下行的PHY Frames的资源分配相对比较独立。
在TDD方式下，上/下行链路使用相同的频段分时进行传输。系统怎样将PHY frames设置为用于上行/下行是一个比较关键的问题，同时它还伴随有资源分配、时延和保护间隔等问题需要解决。
发明内容
本发明提供了一种时分双工无线通信系统的帧结构和数据传输方法，以解决现有技术存在的PHY frames上/下行资源划分的问题。
为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种时分双工无线通信系统的传输方法，其中，基站和终端以超帧为单位进行数据传输，在一个超帧的时长内，基站向终端发送一前导，并通过15个下行物理帧向终端发送下行数据，终端通过9个上行物理帧向基站发送上行数据。
在本发明的上述方法中，在一个超帧的时长内，基站首先向终端发送前导，给终端提供系统开销信息。
在本发明的上述方法中，在一个超帧的时长内，基站先后通过3个由5个连续下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据；终端先后通过3个由3个连续上行物理帧组成的上行传输块给基站发送上行数据。
进一步地，在一个超帧的时长内，基站先通过一个或多个下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据，终端再通过一个或多个上行物理帧组成的上行传输块向基站发送上行数据，如此交替发送，在一个超帧时长内上、下行数据各发送一次或多次。
进一步地，在一个超帧的时长内，在基站发送下行数据之后和终端发送上行数据之前，和/或终端发送上行数据之后和基站发送下行数据之前，均有一时间间隔，在该时间间隔上基站和终端均不发送数据。
根据本发明的另一个方面，提供了一种时分双工无线通信系统的传输方法。
其中，基站和终端以超帧为单位进行数据传输，在一个超帧的时长内，基站首先向终端发送前导，然后通过5个连续下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据，然后在第一时间间隔上基站和终端都不发送数据，然后基站接收终端通过3个连续上行物理帧组成的上行传输块发送的上行数据，然后在第二时间间隔上基站和终端都不发送数据，然后基站再通过5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块向终端发送下行数据，然后在第三时间间隔上基站和终端不发送数据，然后基站再接收终端通过3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块发送的上行数据，然后在第四时间间隔上基站和终端都不发送数据，然后基站再通过5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块向终端发送下行数据，然后在第五时间间隔上基站和终端不发送数据，然后基站再接收终端通过3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块发送的上行数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种时分双工无线通信系统的帧结构。
根据本发明实施例的帧结构为一超帧，超帧由一个前导和24个物理帧组成，该24个物理帧按照下行和上行个数比为5:3划分为下行物理帧和上行物理帧。
在根据本发明实施例的帧结构中，前导位于帧结构的起始位置，包含系统开销信息。
在根据本发明实施例的帧结构中，超帧中包括3个由5个连续下行物理帧组成的下行传输块，以及3个由3个连续上行物理帧组成的上行传输块。
进一步地，超帧中从起始位置开始，先设有一个或多个下行物理帧组成的下行传输块，之后设有一个或多个上行物理帧组成的上行传输块，超帧中包括一组或多组这样交替分布的上行传输块和下行传输块。
进一步地，在下行传输块与上行传输块之间插入有一定时间长度的保护间隔；在下行传输块与随后的上行传输块之间插入的时间保护间隔，与在上行传输块与随后的下行传输块之间插入的时间保护间隔相等或不相等。
根据本发明的另一方面，还提供了一种时分双工无线通信系统的帧结构。
根据本发明实施例的帧结构为一超帧，在超帧中依次包括一前导、5个连续下行物理帧组成的一下行传输块、第一时间间隔，3个连续上行物理帧组成的一上行传输块、第二时间间隔、5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块、第三时间间隔，3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块、第四时间间隔、5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块、第五时间间隔和3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块。
本发明方案解决了PHY frames上行和下行划分的问题，同时还解决了资源分配、时延和保护间隔等问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明实施例的TDD 5:3方式下的superframe结构示意图；
图2为根据本发明实施例的TDD 5:3方式下的传输方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例的TDD 5:3方式下superframe的结构示意图。
其中，Preamble由基站向下发送，给终端提供系统开销信息。这24个PHY Frame将分成下行的PHY Frame和上行的PHY Frame，preamble和前面几个PHY Frame是为下行传输。也即，先传输下行的PHY Frame，再传上行的PHY Frame，这样在时间上交替进行。
在本发明提供的技术方案中，这24个PHY Frame划分为下行和上行个数比为5:3，称为TDD 5:3方式，每个下行传输块由5个连续的PHY Frame组成，每个上行传输块由3个连续的PHY Frame组成。
如图1所示，具体的划分方式可以为如下方式：F0F1F2F3F4->R0R1R2->F5F6F7F8F9->R3R4R5->F10F11F12F13F14->R6R7R8。
F0表示下行第一个PHY Frame，F1表示下行第二个PHYFrame，以此类推，因此下行15个PHY Frame的表示分别为：“F0F1...F14”。
F0F1F2F3F4这5个连续的PHY Frame组成第一个下行传输块，F5F6F7F8F9这5个连续的PHY Frame组成第二个下行传输块，F10F11F12F13F14这5个连续的PHY Frame组成第三个下行传输块，基站通过这三个下行传输块给终端传输数据信息。
R0表示上行第一个PHY Frame，R1表示上行第二个PHYFrame，以此类推，因此上行9个PHY Frame的表示分别为：“R0R1...R8”。
R0R1R2这3个连续的PHY Frame组成第一个上行传输块，并且时间上处在第一个下行传输块和第二个下行传输块之间，如图1所示；R3R4R5这3个连续的PHY Frame组成第二个上行传输块，并且在第二个下行传输块和第三个下行传输块之间传输；R6R7R8这3个连续的PHY Frame组成第三个上行传输块，并且在第三个下行传输块之后传输。终端通过这三个上行传输块给基站发送数据信息。
对于传输过程，基站在下行传输块给终端发送数据信息期间，终端只能接收信息，而不能给基站发送数据信息；同理，终端在上行传输块给基站发送数据信息期间，基站只能接收信息，而不能给终端发送数据信息。也就是说基站和终端不能同时发送信息和接收信息。
由于基站和终端在接收信息状态和发送信息状态之间进行状态转换的过程中需要一定的时间，因此需要在下行传输块与上行传输块之间插入一定时间长度的保护间隔。
在下行传输块与随后的上行传输块之间需要插入时间保护间隔T0(guard interval)，如图1所示；同理，在上行传输块与随后的下行传输块之间需要插入时间保护间隔T1(guard interval)；T0与T1可以相等也可以不相等。
基于上面描述的帧结构，本发明提供了一种以superframe结构为基础的无线通信系统的TDD数据传输方式，其中，无线通信系统上下行空口链路以superframe为单位进行传输数据，如上所述，每个superframe由一个preamble和24个PHY Frame组成。图1中示出的最左边的资源方块为superframe preamble，右边24个资源方块为PHY Frame。
在根据本发明实施例的数据传输方法中，基站和终端以超帧为单位进行数据传输，在一个超帧的时长内，基站向终端发送一前导，并通过15个下行物理帧向终端发送下行数据，终端通过9个上行物理帧向基站发送上行数据。
优选地，在上述方法中，在一个超帧的时长内，基站首先向终端发送前导，给终端提供系统开销信息。
具体地，在一个超帧的时长内，基站先后通过3个由5个连续下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据；终端先后通过3个由3个连续上行物理帧组成的上行传输块给基站发送上行数据。
进一步地，在一个超帧的时长内，基站先通过一个或多个下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据，终端再通过一个或多个上行物理帧组成的上行传输块向基站发送上行数据，如此交替发送，在一个超帧时长内上、下行数据各发送一次或多次。
如上文所述，在一个超帧的时长内，在基站发送下行数据之后和终端发送上行数据之前，和/或终端发送上行数据之后和基站发送下行数据之前，均有一时间间隔，在该时间间隔上所述基站和终端均不发送数据。
通过下面给出的实施例可以更好地理解上述的传输过程。
首先，定义如下的超帧结构：在超帧中依次包括一前导、5个连续下行物理帧组成的一下行传输块、第一时间间隔，3个连续上行物理帧组成的一上行传输块、第二时间间隔、5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块、第三时间间隔，3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块、第二时间间隔、5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块、第三时间间隔和3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块。
基于上述的帧结构，基站和终端以上述超帧为单位进行数据传输，具体地，如图2所示，根据本发明实施例的TDD3：1方式的数据传输方法可以包括如下处理：
步骤S202，在一个超帧的时长内，基站首先向终端发送前导，然后通过5个连续下行物理帧组成的下行传输块向终端发送下行数据，然后在第一时间间隔上基站和终端都不发送数据；
步骤S204，然后，基站接收终端通过3个连续上行物理帧组成的上行传输块发送的上行数据，然后在第二时间间隔上基站和终端都不发送数据；
步骤S206，然后，基站再通过5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块向终端发送下行数据，然后在第三时间间隔上基站和终端不发送数据；
步骤S208，然后基站再接收终端通过3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块发送的上行数据，然后在第四时间间隔上基站和终端都不发送数据；
步骤S210，然后，基站再通过5个连续下行物理帧组成的另一下行传输块向终端发送下行数据，然后在第五时间间隔上基站和终端不发送数据，然后基站再接收终端通过3个连续上行物理帧组成的另一上行传输块发送的上行数据。
通过本发明提供的上述至少一个技术方案，解决了PHY frames的上行和下行的划分问题，同时还解决了资源分配、时延和保护间隔等问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。