[发明专利]一种结合扩频和窄带MIMO的时分双工通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种结合扩频和窄带MIMO的时分双工通信系统及方法，系统包括基站和终端，基站设有多个天线，所述终端有多个，每个终端均为单天线，基站和终端之间的通信方法为：下行时，基站向终端采用扩频通信技术发送信号；上行时，基站采用窄带MIMO技术多天线接收终端发送的信号；基站设置一个窄带时隙同步信息最大重发间隔，在该间隔时间内，基站向终端至少发送一次窄带时隙同步信息，终端在收到基站发出的窄带时隙同步信息后，确定窄带时隙内窄带子时隙的个数，以及开始时间和结束时间，选择一个窄带子时隙发送上行信号。本发明既保留了窄带通信在物联网上应用的低功耗，传输距离长的优势，又克服了其频率选择性衰落的缺点。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种时分双工无线通信方法，具体涉及一种结合扩频和窄带MIMO的时分双工通信系统及方法。

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。TDD的上行通信是终端向基站发送信号，下行通信是基站向终端发送信号。

对于物联网来说，一个特点就是数据包较小，但是要求功耗低，因此窄带通信是比较好的选择，但是窄带通信有一个缺陷就是频率选择性衰落，因此采用窄带通信，关键是如何克服频率选择性衰落，目前常用的方法有两种，1)扩频通信，将窄带信号扩展为较宽频带的信号，利用频率分集克服频率选择性衰落；2)多天线通信，用多个天线接收窄带信号，利用天线分集克服频率选择性衰落。单纯使用扩频通信，其缺点是频谱利用效率低，通信容量低。单纯使用多天线技术，其缺点是多天线通信在下行不可行，下行过程中，终端通常只能装备一个天线，不能进行多天线信号接收，因此窄带通信用于物联网中还有很多问题需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在上下行通信中有效克服频率选择衰落的窄带无线通信系统及方法。物联网通信的一个重要特征是上行通信容量大于下行通信容量，上行通信用于终端向基站和网络报告数据，数据量较大；而下行通信通常仅用于基站和网络向终端发送应答和控制信息，数据量较小。发明结合了扩频和窄带MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，即为多入多出技术)通信技术，将扩频通信技术用于下行，使终端在单天线接收情况下，能够克服频率选择性衰落；将窄带MIMO通信技术用于上行，基站用多个天线接收信号，克服频率选择性衰落的同时，支持多个终端同时向基站发送窄带信号，这里窄带信号指没有经过扩频的信号，从而提升上行容量。此外，本发明还给出支持上述技术的TDD中继。

为了达到上述目的，解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种结合扩频和窄带MIMO的时分双工通信系统，其特征在于，包括：

基站，所述基站设有多个天线，下行时，基站采用扩频通信技术单天线发送信号，上行时，基站采用窄带MIMO技术多天线接收信号。

终端，所述终端有多个，下行时，与基站对应通过扩频通信技术单天线接收信号，上行时，每个终端通过单天线向基站发送窄带信号，这里窄带信号指没有经过扩频的信号，多个终端与基站采用窄带MIMO技术传输信号。

作为改进，基站设置一个窄带时隙同步信息最大重发间隔，在该间隔时间内，基站向终端至少发送一次窄带时隙同步信息，终端在收到基站发出的窄带时隙同步信息后，确定窄带时隙内窄带子时隙的个数，以及每个窄带子时隙的开始时间和结束时间，选择一个窄带子时隙发送上行信号；

作为改进，终端选择窄带子时隙的方法为：

终端根据接收到的基站信号功率选择窄带子时隙，接收信号功率较高时，选择序号较大的窄带子时隙。

作为改进，在窄带时隙同步信息最大重发间隔内，基站采用下列方法中一种或多种向终端至少发送一次窄带时隙同步信息：