一種自由雙工的通信信道分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信方法，具體涉及一種自由雙工的通信系統(tǒng)及其信道分配方法，屬于無線通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無線通信中的頻譜資源變得越來越稀缺，如何有效地減少系統(tǒng)中的干擾，準(zhǔn)確高速地傳送數(shù)據(jù)，從而提高系統(tǒng)的頻譜效率和系統(tǒng)容量，成為無線通信理論研究中的一項(xiàng)重要課題。目前的雙工方式主要分為頻分雙工(Frequency Divis1n Duplex,FDD)和時(shí)分雙工(Time Divis1n Duplex，TDD) ADD在不同頻率的信道上接收和發(fā)射信號(hào)；TDD在同一頻率、不同時(shí)隙收發(fā)信號(hào)。這兩種雙工方式都需要為上行和下行分配獨(dú)立的頻譜資源。通常，上下行各占用系統(tǒng)總頻譜的一半可以滿足對(duì)稱的上下行業(yè)務(wù)需求。近年來，又有研究者提出碼分雙工(Code Divis1n Duplex,⑶D)的技術(shù)，該技術(shù)為上下行分配不同的碼信道進(jìn)行通信，本質(zhì)上也是對(duì)頻率資源進(jìn)行正交性劃分后為上下行分配信道。
[0003]圖1所示為傳統(tǒng)的時(shí)分雙工和頻分雙工的信道劃分方式。在傳統(tǒng)方式中，星型網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)的收發(fā)在不同的時(shí)間或頻率信道上進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出了一種新的雙工通信方法以節(jié)約收發(fā)頻帶，本發(fā)明包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信道分配方法。
[0005]本發(fā)明的基本思想是利用干擾信號(hào)消除和/或隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)在同一物理信道上的雙向通信，該雙工方式稱為自由雙工(Free Duplex,FD)。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0007]—種自由雙工(Free Duplex，F(xiàn)D)的通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)為一個(gè)包含多用戶的星形網(wǎng)絡(luò)(如圖3所示)，所述星形網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)和多個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)組成，其特征是，
[0008]所述邊緣節(jié)點(diǎn)全部為傳統(tǒng)時(shí)分雙工設(shè)備，或者全部為傳統(tǒng)頻分雙工設(shè)備；
[0009]所述中心節(jié)點(diǎn)在同一物理信道上進(jìn)行雙向收發(fā)(如圖4);
[0010]所述中心節(jié)點(diǎn)包括獨(dú)立的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。該接收機(jī)在設(shè)備內(nèi)部通過有線連接獲得該發(fā)射機(jī)所發(fā)射的信號(hào)S，發(fā)射天線與接收天線間的信道也可以通過估計(jì)獲得；
[0011]所述中心節(jié)點(diǎn)還包括一個(gè)干擾消除器，用于對(duì)上述信號(hào)S進(jìn)行干擾信號(hào)消除。
[0012]所述通信系統(tǒng)，其特征是，所述中心節(jié)點(diǎn)與邊緣節(jié)點(diǎn)之間通過無線方式進(jìn)行通信。
[0013]所述通信系統(tǒng)，其特征是，所述中心節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線與接收天線間的信道通過估計(jì)獲得;發(fā)射天線與接收天線之間可通過擋板進(jìn)行隔離，以減少發(fā)射天線對(duì)接收天線的干擾。
[0014]所述通信系統(tǒng)，其特征是，所述信道估計(jì)方法為基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)，即發(fā)射機(jī)周期地發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)，接收機(jī)根據(jù)接收到的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行最小均方誤差信道估計(jì)或最大似然信道估計(jì)。
[0015]所述通信系統(tǒng)，其特征是，所述接收機(jī)獲得發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)并得到信道估值后，所述干擾消除器對(duì)接收到的干擾信號(hào)進(jìn)行干擾消除，并將干擾信號(hào)從接收信號(hào)中消除，干擾消除后，接收機(jī)對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
[0016]所述通信系統(tǒng)，其特征是，在射頻和數(shù)字基帶分別或聯(lián)合進(jìn)行干擾消除。
[0017]所述通信系統(tǒng)的信道分配方法(如圖2)，由中心控制單元負(fù)責(zé)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的接入和信道分配，再將信道分配結(jié)果通過信令信道發(fā)送給通信節(jié)點(diǎn)，其特征是，
[0018]當(dāng)邊緣節(jié)點(diǎn)為傳統(tǒng)時(shí)分雙工設(shè)備時(shí)，信道保留時(shí)隙劃分方式，但是所述信道在各個(gè)時(shí)隙均可同時(shí)用于上行和下行;對(duì)于中心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)時(shí)隙既有上行也有下行，上下行的用戶各不相同；
[0019]當(dāng)邊緣節(jié)點(diǎn)為傳統(tǒng)頻分雙工設(shè)備時(shí)，信道保留頻率信道劃分方式，但是各個(gè)頻點(diǎn)的信道均可同時(shí)用于接收和發(fā)射;對(duì)于中心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)頻率的信道既有上行也有下行，上下行的用戶各不相同。
[0020]所述的信道分配方法，其特征是，對(duì)于邊緣節(jié)點(diǎn)為傳統(tǒng)時(shí)分雙工設(shè)備的情況，其信道分配方法如下:
[0021]首先，為所有用戶進(jìn)行下行或上行時(shí)隙分配；
[0022]然后，將所分配的下行或上行用戶時(shí)隙進(jìn)行i個(gè)時(shí)隙的循環(huán)移位就得到了上行或下行時(shí)隙分配的結(jié)果。
[0023]所述的信道分配方法，其特征是，對(duì)于邊緣節(jié)點(diǎn)為傳統(tǒng)頻分雙工設(shè)備的情況，其信道分配方法如下:
[0024]首先，為所有用戶進(jìn)行下行或上行信道分配；
[0025]然后，將所分配的下行或上行用戶頻率信道進(jìn)行i個(gè)頻點(diǎn)的循環(huán)移位就得到了上行或下行信道頻率分配的結(jié)果。
[0026]所述的信道分配方法，其特征是，所述為所有用戶進(jìn)行第一步的下行或上行信道分配的方法為輪詢的信道分配方法。
[0027]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法可以大量減少為支持雙向通信而分別分配給收發(fā)通信的物理信道所帶來的頻譜消耗。
【附圖說明】
[0028]圖1.傳統(tǒng)雙工信道劃分方式:(a)時(shí)分信道;(b)頻分信道
[0029]圖2.自由雙工信道劃分方式:(a)時(shí)分信道;(b)頻分信道
[0030]圖3.星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖[0031 ]圖4.中心節(jié)點(diǎn)示意圖
[0032]圖5.時(shí)分多址用戶上下行信道分配示例
[0033]圖6.頻分多址用戶上下行信道分配示例
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)地說明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0035]在蜂窩無線通信系統(tǒng)中，每個(gè)蜂窩小區(qū)的基站(即本發(fā)明所述的中心節(jié)點(diǎn))為小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶進(jìn)行服務(wù)。采用本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式是，基站端采用如圖4所示的多天線結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的發(fā)射天線和接收天線。接收機(jī)能夠在系統(tǒng)內(nèi)部通過有線連接獲得發(fā)射機(jī)所發(fā)射的信號(hào)，并利用該信號(hào)進(jìn)行干擾消除。干擾消除器可以使用現(xiàn)有的干擾消除方法，例如:在接收機(jī)處設(shè)置一個(gè)干擾消除器單元，該單元利用有線連接傳輸來的干擾發(fā)射機(jī)信號(hào)進(jìn)行處理，恢復(fù)出干擾信號(hào)，然后將其從接收信號(hào)中減掉。用戶終端可以采用現(xiàn)有roD或TDD方式工作的設(shè)備，可以采用單天線進(jìn)行收發(fā)。
[0036]下面，按照終端用戶為roD和TDD兩種方案介紹信道分配方法: