專利名稱：基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通 信方法。
背景技術(shù)：
SC-FDE (單載波頻域均衡系統(tǒng))是寬帶無線傳輸中一種很有效的對抗多徑干擾的 方法。在無線通信系統(tǒng)中，除了受各種噪聲的干擾，發(fā)射信號的多徑傳播也影響著數(shù)據(jù)傳輸 的誤碼率，引起碼間干擾。隨著接入和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾实妮^大提高，越來越高的傳輸帶寬造 成了嚴重的時間色散，接收信號中包含了經(jīng)歷衰減和時延的多徑波，引起頻率選擇性衰落， 從而導(dǎo)致嚴重的碼間干擾。這個時候，如果單用時域均衡減輕碼間干擾，需要較多濾波器抽 頭才能得到可接受的均衡效果，這樣很難達到實時性要求，而且隨著多徑時延擴展的增大， 均衡復(fù)雜度甚至可能成指數(shù)增長。Sari于1994年首次發(fā)起重新討論SC-FDE技術(shù)。接著， 各國的研究者就SC-FDE的原理和性能，以及該系統(tǒng)特殊的符號結(jié)構(gòu)和信號處理算法開始 了研究。由于其性能上的優(yōu)越性，已越來越受到人們的重視。TDMA (Time Division Multiple Access，時分多址)是把時間分割成周期性的幀， 每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分 別在各時隙中接收到各移動終端的信號而不混擾。同時，基站發(fā)向多個移動終端的信號都 按順序安排在予定的時隙中傳輸，各移動終端只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信 號中把發(fā)給它的信號區(qū)分并接收下來?，F(xiàn)有的實用TDMA系統(tǒng)中，幀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致控制信號繁多、資源調(diào)度方法繁瑣，相 應(yīng)地帶來了帶寬效率的降低。此外，現(xiàn)有的寬帶通信系統(tǒng)中，還未有完全采用單載波頻域均 衡技術(shù)的TDMA幀結(jié)構(gòu)，一般都是采用OFDM技術(shù)或在僅上行部分采用單載波傳輸(如LTE)， 而OFDM系統(tǒng)具有峰值平均功率比(峰均比)過高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通信 方法，用以解決現(xiàn)有TDMA系統(tǒng)中由于幀結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致的帶寬效率降低的問題。本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通信方法，預(yù)設(shè)定TDMA 即時分多址幀的結(jié)構(gòu)TDMA幀由2N+1個子幀構(gòu)成，每一個子幀包含多個上行時隙和多個下 行時隙，每一個時隙的信號包括訓(xùn)練序列、有效數(shù)據(jù)段和保護符號間隔；其中，子幀0的第 一個時隙專門發(fā)送下行的鏈路控制消息，位于中間的子幀N的第一個時隙作為提供移動臺 的隨機接入和移動臺輪詢用的接入時隙；則所述方法包括步驟A 當移動臺需要接入時，移動臺偵聽下行信道，解調(diào)出子幀0第一個時隙所 包含的鏈路控制消息；步驟B:移動臺根據(jù)鏈路控制消息選定發(fā)送時隙發(fā)送接入請求消息，并等待接收接入請求回復(fù)消息。 進一步地，所述訓(xùn)練序列包括訓(xùn)練序列0和訓(xùn)練序列1，其中，訓(xùn)練序列0具體包 括多個重復(fù)的短導(dǎo)頻序列和多個重復(fù)的長導(dǎo)頻序列構(gòu)成；訓(xùn)練序列1具體包括兩個重復(fù) 的長獨特字、循環(huán)前綴和一個獨特字構(gòu)成；所述有效數(shù)據(jù)段包括多個數(shù)據(jù)塊，其中每個數(shù) 據(jù)塊包括前32個獨特字符號和后224個數(shù)據(jù)符號；所述鏈路控制消息具體包括基站的ID 號、控制消息、輪選列表大小和輪詢的移動臺ID號列表信息。
進一步地，所述步驟B具體包括步驟Bl 移動臺讀取鏈路控制消息中的輪詢列表大小，根據(jù)輪詢列表大小、接入 子時隙個數(shù)和預(yù)定的退避值確定發(fā)送時隙，并在確定的發(fā)送時隙到來時刻發(fā)送接入請求消 息，然后設(shè)定等待接收接入請求回復(fù)消息的等待時限；步驟B2 基站在接收到移動臺發(fā)送的接入請求消息后，在本幀的子幀N+1 2N時 間段內(nèi)，選定一下行時隙發(fā)送接入請求回復(fù)消息；步驟B3:移動臺根據(jù)等待接收接入請求回復(fù)消息的結(jié)果決定是否需要重新開始 初始化接入過程。所述步驟B3具體包括如果移動臺在預(yù)定時間內(nèi)接收到接入請求回復(fù)消息，則本次初始化接入完成；否 則移動臺確定新的退避值，轉(zhuǎn)到步驟B2并將重試次數(shù)計數(shù)器加1 ；如果重試次數(shù)預(yù)定的最大值，則返回步驟A重新開始初始化接入過程。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明設(shè)計的幀結(jié)構(gòu)簡單，所需的控制消息較少，易于調(diào)度，降低了系統(tǒng)控制的復(fù) 雜度，也提高了帶寬效率；采用完全基于單載波頻域均衡技術(shù)的幀結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有的采用 OFDM技術(shù)的寬帶系統(tǒng)中峰均比過高的問題。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


圖1為本發(fā)明實施例中，TDMA幀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中，訓(xùn)練序列0的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中，訓(xùn)練序列1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中，有效數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中，鏈路控制消息的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明實施例中，接入時隙的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例中，退避算法的示意圖；圖8為本發(fā)明實施例中，初始接入流程示意圖；圖9為本發(fā)明實施例中，移動臺在初始狀態(tài)時的詳細狀態(tài)圖；圖10為本發(fā)明實施例中，移動臺進入接入等待狀態(tài)時的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并 與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。為了清楚和簡化目的，當其可能使本發(fā)明 的主題模糊不清時，將省略本文所描述的器件中已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細具體說明。首先結(jié)合附圖1到附圖10對本發(fā)明實施例所述方法進行詳細說明。本發(fā)明實施例需要預(yù)設(shè)定TDMA即時分多址幀的結(jié)構(gòu)TDMA幀由2N+1個子幀構(gòu) 成，每一個子幀包含多個上行時隙和多個下行時隙，每一個時隙的信號包括訓(xùn)練序列、有 效數(shù)據(jù)段和保護符號間隔；其中，子幀0的第一個時隙專門發(fā)送下行的鏈路控制消息，位于 中間的子幀N的第一個時隙作為提供移動臺的隨機接入和移動臺輪詢用的接入時隙。當移動臺需要接入時，移動臺偵聽下行信道，解調(diào)出子幀0第一個時隙所包含的 鏈路控制消息；移動臺根據(jù)鏈路控制消息選定發(fā)送時隙發(fā)送接入請求消息，并等待接收接 入請求回復(fù)消息。如圖1所示，圖1為TDMA幀的結(jié)構(gòu)示意圖，一個TDMA幀由2N+1個子幀組成，每一 子幀包含若干個上行和下行時隙，每一時隙的信號包括訓(xùn)練序列0，訓(xùn)練序列1，有效數(shù)據(jù) 段和保護符號間隔；其中，訓(xùn)練序列0和訓(xùn)練序列1，用于物理層信號的同步以及信道估計，以進行后面有效 數(shù)據(jù)段的解調(diào)。如圖2和圖3所示，圖2和圖3分別為訓(xùn)練序列0和訓(xùn)練序列1的結(jié)構(gòu)示 意圖，其中，訓(xùn)練序列段0由若干重復(fù)的SP(短導(dǎo)頻序列)和若干重復(fù)的長導(dǎo)頻序列(LP) 構(gòu)成，通過訓(xùn)練序列0可以完成時隙信號的定時同步和頻偏估計。訓(xùn)練序列1由兩個重復(fù) 的長獨特字、循環(huán)前綴和一個獨特字構(gòu)成，通過訓(xùn)練序列1可以完成信道估計提供給后面 的有效數(shù)據(jù)段做頻域均衡用。有效數(shù)據(jù)段，用于承載有用消息。如圖4所示，圖4為有效數(shù)據(jù)段的結(jié)構(gòu)示意圖，有 效數(shù)據(jù)段由若干個數(shù)據(jù)塊組成，每個數(shù)據(jù)塊包括前32個獨特字符號和后224個數(shù)據(jù)符號。 獨特字在單載波頻域均衡系統(tǒng)中起到了循環(huán)前綴的作用，一般選用具有時域頻域平坦特性 的序列，如Frank-ZadofT序列或Chu序列。大小為256的數(shù)據(jù)塊是單載波系統(tǒng)均衡、解調(diào) 的基本單位。保護符號間隔，是一段無效數(shù)據(jù)，用于消除傳播效應(yīng)、收發(fā)轉(zhuǎn)換等延遲。在2N+1個子幀中，子幀0的第一個時隙專門發(fā)送下行的鏈路控制消息。如圖5所 示，圖5為鏈路控制消息的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括基站的ID號，控制消息，輪詢列表大小和 輪詢的移動臺ID號列表信息；其中，控制消息承載了用戶正確解調(diào)所需要的相關(guān)消息，如 編碼、調(diào)制格式，交織信息，上下行時隙個數(shù)分配信息等。用戶獲得這些消息就可以在正確 的時隙發(fā)送上行信號。位于中間的子幀N的第一個時隙專門作為接入時隙，用于提供移動臺的隨機接入 和移動臺輪詢功能。如圖6所示，圖6為接入時隙的結(jié)構(gòu)示意圖，接入時隙包括K個接入子 時隙。設(shè)本幀的鏈路控制消息中輪詢列表大小為L(L < K)，則這些子時隙的前L個被分配 作為輪詢時隙，L個輪詢時隙分配給已完成接入的用戶，這些用戶采用無競爭的方式在相應(yīng) 的輪訓(xùn)時隙發(fā)送上行信號。隨機接入用戶只能在后K-L個接入子時隙進行接入，接入的退 避算法采用二進制指數(shù)回退算法。如圖7所示，圖7為退避算法的示意圖，例如，假設(shè)當前接入用戶的退避值b = 15，
5鏈路控制消息中輪詢列表大小值L = 2，接入時隙包含的子時隙個數(shù)K = 8，則每個接入時 隙的前兩個接入子時隙都作為輪詢時隙，專門分配給指定的移動臺用戶，而當前用戶只能 在后6個有效接入子時隙內(nèi)完成退避過程。如圖8所示，圖8為移動臺初始接入流程示意圖，具體可以包括步驟(1)移動臺偵聽下行信道，直至完成初始同步，并解調(diào)出幀第一個時隙所包 含的鏈路控制消息；步驟(2)移動臺讀取鏈路控制消息中的輪詢列表大小L，根據(jù)L、接入子時隙個數(shù) K和退避值b確定發(fā)送時隙，在選定時隙到來時刻發(fā)送接入請求消息，同時設(shè)定等待時長， 例如可以啟動接入請求回復(fù)消息等待定時器Tl ；步驟(3)基站若接收到移動臺發(fā)送的接入請求消息，則在本幀的子幀N+1 2N 時間段內(nèi)，選定某一下行時隙發(fā)送接入請求回復(fù)消息。步驟(4)若移動臺在Tl超時前接收到接入請求回復(fù)消息，則完成過程完成。否 則(Tl超時仍未接收到接入請求回復(fù)消息)，移動臺執(zhí)行二進制指數(shù)回退算法得到新的退 避值b，重復(fù)步驟(2)并將重試次數(shù)計數(shù)器加1。若重試次數(shù)超過最大值，則返回步驟(1) 重新開始初始化接入過程。如圖9和圖10所示，圖9為移動臺在初始狀態(tài)時的詳細流程圖，對應(yīng)上面的步驟 (1)。圖10為移動臺進入接入等待狀態(tài)時的流程示意圖，對應(yīng)上面的步驟(2) (4)。綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通信方 法，本發(fā)明實施例設(shè)計的幀結(jié)構(gòu)簡單，所需的控制消息較少，易于調(diào)度，降低了系統(tǒng)控制的 復(fù)雜度，也提高了帶寬效率；采用完全基于單載波頻域均衡技術(shù)的幀結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有的采 用OFDM技術(shù)的寬帶系統(tǒng)中峰均比過高的問題。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范 圍為準。
權(quán)利要求
一種基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通信方法，其特征在于，預(yù)設(shè)定TDMA即時分多址幀的結(jié)構(gòu)TDMA幀由2N+1個子幀構(gòu)成，每一個子幀包含多個上行時隙和多個下行時隙，每一個時隙的信號包括訓(xùn)練序列、有效數(shù)據(jù)段和保護符號間隔；其中，子幀0的第一個時隙專門發(fā)送下行的鏈路控制消息，位于中間的子幀N的第一個時隙作為提供移動臺的隨機接入和移動臺輪詢用的接入時隙；則所述方法包括步驟A當移動臺需要接入時，移動臺偵聽下行信道，解調(diào)出子幀0第一個時隙所包含的鏈路控制消息；步驟B移動臺根據(jù)鏈路控制消息選定發(fā)送時隙發(fā)送接入請求消息，并等待接收接入請求回復(fù)消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述訓(xùn)練序列包括訓(xùn)練序列0和訓(xùn)練序 列1，其中，訓(xùn)練序列0具體包括多個重復(fù)的短導(dǎo)頻序列和多個重復(fù)的長導(dǎo)頻序列構(gòu)成；訓(xùn) 練序列1具體包括兩個重復(fù)的長獨特字、循環(huán)前綴和一個獨特字構(gòu)成；所述有效數(shù)據(jù)段包 括多個數(shù)據(jù)塊，其中每個數(shù)據(jù)塊包括前32個獨特字符號和后224個數(shù)據(jù)符號；所述鏈路 控制消息具體包括基站的ID號、控制消息、輪選列表大小和輪詢的移動臺ID號列表信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體包括步驟Bl 移動臺讀取鏈路控制消息中的輪詢列表大小，根據(jù)輪詢列表大小、接入子時 隙個數(shù)和預(yù)定的退避值確定發(fā)送時隙，并在確定的發(fā)送時隙到來時刻發(fā)送接入請求消息， 然后設(shè)定等待接收接入請求回復(fù)消息的等待時限；步驟B2 基站在接收到移動臺發(fā)送的接入請求消息后，在本幀的子幀N+1 2N時間段 內(nèi)，選定一下行時隙發(fā)送接入請求回復(fù)消息；步驟B3 移動臺根據(jù)等待接收接入請求回復(fù)消息的結(jié)果決定是否需要重新開始初始 化接入過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B3具體包括如果移動臺在預(yù)定時間內(nèi)接收到接入請求回復(fù)消息，則本次初始化接入完成；否則移 動臺確定新的退避值，轉(zhuǎn)到步驟B2并將重試次數(shù)計數(shù)器加1 ；如果重試次數(shù)預(yù)定的最大值，則返回步驟A重新開始初始化接入過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單載波頻域均衡技術(shù)的時分多址通信方法，預(yù)設(shè)定TDMA即時分多址幀的結(jié)構(gòu)TDMA幀由2N+1個子幀構(gòu)成，每一個子幀包含多個上行時隙和多個下行時隙，每一個時隙的信號包括訓(xùn)練序列、有效數(shù)據(jù)段和保護符號間隔；其中，子幀0的第一個時隙專門發(fā)送下行的鏈路控制消息，位于中間的子幀N的第一個時隙作為提供移動臺的隨機接入和移動臺輪詢用的接入時隙；則所述方法包括移動臺偵聽下行信道，解調(diào)出子幀0第一個時隙所包含的鏈路控制消息；移動臺根據(jù)鏈路控制消息選定發(fā)送時隙發(fā)送接入請求消息；本發(fā)明設(shè)計的幀結(jié)構(gòu)簡單，降低了系統(tǒng)控制的復(fù)雜度，克服了現(xiàn)有的采用OFDM技術(shù)的寬帶系統(tǒng)中峰均比過高的問題。
文檔編號H04L1/00GK101895497SQ20101010890
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者吳昊, 方立, 鄭波浪 申請人:北京韋加航通科技有限責任公司