[发明专利]一种多天线多用户时分双工通讯系统的信号传输方法

说明书

本发明公开了一种多天线多用户时分双工通讯系统的信号传输方法，该时分双工通讯系统的每一个帧均包括一个前置的下行帧同步信号、多个下行数据时隙以及多个上行数据时隙；所述下行帧同步信号是广播信号，基站向所有终端发送下行帧同步信号，每个终端接收到下行帧同步信号后，对基站进行时间和频率同步获得每个上行数据时隙的开始和结束时间，同时评估同步信号接收功率P；将终端评估的同步信号接收功率P与帧内所有上行数据时隙的同步信号接收功率范围进行比较，落入上行数据时隙k的同步信号接收功率范围内的所有终端选择上行数据时隙k发送数据。本发明利用较低成本实现了基站和终端的功率控制条件，具有极大推广应用价值。

技术领域

本发明属于无线通讯领域，涉及一种时分双工无线通讯方法，具体涉及一种多天线多用户时分双工通讯系统的信号传输方法。

背景技术

时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)是一种移动通信系统的通信方式，这种方式在基站和用户设备之间的收发信息，是以突发脉冲序列的形式，在同一个信道上交替传送，即收发双方轮流发和收，或称“乒乓方式”。这样就可以在一个信道上实现一个双工信道，从而提高频谱利用率，在多天线多用户的时分双工系统中，由于终端分布在不同的位置，它们与基站的距离也不同，为了在基站达到相近的接收功率，终端必须能大幅度调节其发射功率，这个过程称为功率控制，现有功率控制技术需要终端具有大范围功率调节能力，这会显著提高终端成本，因此需要一种简单有效，降低功率控制范围的通讯方法。

此外，对于多用户通信系统，基站需要识别发射终端，并对终端进行信道估计。现有技术要求终端在指定的频率和子信道上发送导频信号和/或同步序列，从而使基站可以快速识别发射终端和进行信道估计。然而，这些方法要求终端和基站具有非常精确的频率同步，并且导致较高的冲突概率。因此，需要一种不限制终端的发送频率和子信道，且能快速识别发射终端和进行信道估计的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效控制终端发射时间和频率的无线通讯系统及方法，因为在时分双工基站通讯中上下行的互易性，终端的同步信号接收功率近似为基站对该终端的信号接收功率。本方法将上行时隙按照同步信号接收功率分类，不同的同步信号接收功率对应不同的上行时隙，使得接收功率相近的终端在同一个时隙发送，这样每个终端只需要实现较小幅度的发射功率调节，从而降低了终端实现成本。此外，终端随机选择频率发送上行数据，基站快速识别发射终端和进行信道估计，并在相同的频率上对该终端发送下行数据。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多天线多用户时分双工通讯系统的信号传输方法，其特征在于：该时分双工通讯系统的每一个帧均包括一个前置的下行帧同步信号、多个下行数据时隙以及多个上行数据时隙；

所述下行帧同步信号是广播信号，基站向所有终端发送下行帧同步信号，每个终端接收到下行帧同步信号后，对基站进行时间和频率同步，同时评估同步信号接收功率P，并通过时间同步，每个终端获得每个上行数据时隙的开始和结束时间，之后按照评估的同步信号接收功率P大小，每个终端都选择一个上行数据时隙k发送数据，k为自然数，具体选择方法如下：

对帧内每个上行数据时隙定义一个同步信号接收功率下限，上行数据时隙k的同步信号接收功率下限记为Γ_k；

当Γ_k随着k变大而增大，选择的依据是Γ_k≤PΓ_k+1；

当Γ_k随着k变大而减小时，P≥Γ₁时，选择上行数据时隙1发送数据；PΓ₁时，选择的依据是Γ_k≤PΓ_k-1；

上述Γ_k对于帧内每个上行数据时隙来说是一个预定的常数，Γ_k经过仿真或实测所得数据的经统计和优化得到。