CN104993858B - 一种tdd通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TDD通信方法，该方法包括：节点发送信号时，随机选择一个信道和时隙S，对信道从时隙0开始检测，直到选定的时隙S检测完毕，检测是否有其它节点的发射信号，如果没有或者有其它节点发射的信号且该信号的功率未超过门限H，则本节点发送信号；基站在所有信道上，在所有1/D分数符号点上，对每个分数符号点，进行信道估计，根据信道估计的结果判断分数符号点上是否存在节点的发送信号；如存在节点发送的信号，则对该节点形成波束，并接收该节点信号；完成本时隙所有节点发送信号的接收后，基站通过扩频通信发送信号；节点通过扩频通信接收信号。本方法每个信道能够接纳多个用户同时发送信号，极大提高了上行用户容量。

Description

一种TDD通信方法
技术领域
本发明涉及一种通信方法，具体地指一种TDD通信方法，属于长距离低数据率的机器到机器通信(M2M)技术领域。
背景技术
目前，长距离低数据率M2M无线通信中的上下行都采用扩频通信方式，虽然扩频通信可以实现很长的通信覆盖距离，但***容量偏低。因此，为了满足M2M通信需求，需要实现超长的通信覆盖距离和容纳大量的机器通信用户，而在长距离低数据率M2M通信中尤其需要解决是上行通信用户容量问题。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种TDD通信方法，该方法在下行仍然采用扩频通信方式，但在上行，采用多天线波束成形和窄带信号体制等方式以提高用户容量。
实现本发明目的采用的技术方案是一种TDD通信方法，该方法包括：
S100、节点发送信号时，随机选择一个信道C和时隙S，对信道C从时隙0开始检测，直到选定的时隙S检测完毕，检测是否有其它节点的发射信号，如果没有其它节点发射的信号，或者如有其它节点发射的信号且该信号的功率未超过门限H，则本节点发送信号；
S200、基站在所有信道上，在所有1/D分数符号点上，对每个分数符号点，进行信道估计，根据信道估计的结果判断分数符号点上是否存在节点发送的训练序列，即判断是否存在节点的发送信号；如存在节点发送的信号，则对该节点形成接收波束，并接收该节点信号；
S300、完成本时隙所有节点发送信号的接收后，基站通过扩频通信发送信号；
S400、节点通过扩频通信接收信号。
进一步地，步骤S100中，如果检测到其它节点的发射信号，且检测得到的功率大于门限H，则放弃本次上行周期的发送机会，下次上行周期重新选择信道和时隙。
进一步地，步骤S100中，节点发送信号的前K个符号是训练序列，所述训练序列是一串基站已知的符号，在训练序列之后为数据符号。
在上述技术方案中，基站采用多天线接收节点上行信号。
进一步地，步骤S200中，信道估计包括：
从当前分数符号点开始，抽取K个采样点，抽取间隔为符号周期Tsym，x[k],k＝0,1,…,K-1；x[k]是N维列矢量，N是接收天线数量，x[k]是所有天线接收信号在第k个采样点的采样值构成的矢量；
将x[k]和训练序列p[k]相乘，得到
抑制之前已完成信道估计的其他节点信号，具体过程是：如在当前分数符号点之前已判断有M个用户在发送信号，其信道响应分别为hm,h＝0,1,…,M-1，hm是N维列矢量；抑制其中第m个用户如下：
依次抑制这M个用户；
信道估计如下：
得到判决变量为|h|2，当|h|2大于FN倍噪声功率时，该分数符号点进入候选；如果该分数符号点的|h|2大于前后共L个分数符号点的|h|2，判决在该分数符号点存在节点发送信号。
在上述技术方案中，所述节点形成接收波束，其波束系数为hH。
采用本发明方法，机器终端用户不仅可以使用所有窄带信道，而且每个信道还可以接纳多个用户同时发送信号，极大地提高的上行用户容量。此外，通过多天线波束成形，也提高了用户的接收功率，从而保证了通信距离。
附图说明
图1为本发明TDD通信方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
本发明通信方法双工方式采用TDD，下行周期和上行周期发送交替进行，工作带宽为B，具体如200kHz。下行，信号占用整个带宽B。上行，从节点到基站，采用窄带单载波通信技术，每个信道带宽为BC，整个带宽B划分为C≤B/BC个信道。以下行通信时间结束点为起点(时间0)，划分出S＝Tu/Tslot个时隙，节点可以在时间区间0到Tu之间的任意时隙开始发送信号，Tslot是时隙周期，典型Tu为100ms，典型Tslot为0.25ms，典型S为400。
本实施例中，节点配置一根天线用于收发信号，基站配置N根天线用于收发信号。
如图1所示，本发明TDD通信方法具体包括以下步骤：
S100、节点发送信号时，随机选择一个信道C和时隙S，对信道C从时隙0(第一个时隙)开始检测，直到选定的时隙S检测完毕，检测是否有其它节点的发射信号，如果没有其它节点发射的信号，或者如有其它节点发射的信号且该信号的功率未超过门限H，则本节点发送信号；
如果检测到其它节点的发射信号，且检测得到的功率大于门限H，则放弃本次上行周期的发送机会，下次上行周期重新选择信道和时隙。
上行发送信号的基本单位是符号，两个相邻符号之间的时间间隔是符号周期，记为Tsym。本实施例中，上行发送信号的前K个符号是训练序列，训练序列是一串基站已知的符号。在训练序列之后发送数据符号。典型K为32。该训练序列可表示为p[k],k＝0,1,…,K-1。
S200、基站在所有信道上，在所有1/D(典型D为4)分数符号点上，对每个分数符号点，进行信道估计，根据信道估计的结果判断分数符号点上是否存在节点发送的训练序列，即判断是否存在节点的发送信号；如存在节点发送的信号，则对该节点形成接收波束，并接收该节点信号。本实施例中，接收波束的波束系数为hH，即h的共轭转置。
本实施例通过以下方式进行信道估计：
从当前分数符号点开始，抽取K个采样点，抽取间隔为符号周期Tsym，x[k],k＝0,1,…,K-1；x[k]是N维列矢量，N是接收天线数量，x[k]是所有天线接收信号在第k个采样点的采样值构成的矢量；
将x[k]和训练序列p[k]相乘，得到
抑制之前已完成信道估计的其他节点的信号，具体过程是：如在当前分数符号点之前已判断有M个用户在发送信号，其信道相应分别为hm,m＝0,1,…,M-1，hm是N维列矢量；抑制其中第m个用户如下：
依次抑制这M个用户；
则信道估计如下：
得到判决变量为|h|2，当|h|2大于FN(典型F为10)倍噪声功率(指单根天线上的噪声功率)时，该分数符号点进入候选，即该分数符号可能存在节点发送信号；如果该分数符号点的|h|2大于前后共L个分数符号点的|h|2，判决在该分数符号点存在节点发送信号，典型的L取4。
上述步骤从第一分数符号点开始，逐个执行至最后一个分数符号点。
S300、完成本时隙所有节点发送信号的接收后，开始下行周期，基站通过扩频通信发送信号。
S400、节点通过扩频通信接收信号。
本发明方法中，下行周期，即从基站到节点，采用现有的扩频通信技术实现信号发送和接收，此处不再赘述。

Claims (1)

1.一种TDD通信方法，其特征在于，包括：
S100、节点发送信号时，随机选择一个信道C和时隙S，对信道C从时隙0开始检测，直到选定的时隙S检测完毕，检测是否有其它节点的发射信号，如果没有其它节点发射的信号，或者如有其它节点发射的信号且该信号的功率未超过门限H，则本节点发送信号；如果检测到其它节点的发射信号，且检测得到的功率大于门限H，则放弃本次上行周期的发送机会，下次上行周期重新选择信道和时隙；节点发送信号的前K个符号是训练序列，所述训练序列是一串基站已知的符号，在训练序列之后为数据符号；
S200、基站采用多天线接收节点上行信号,基站在所有信道上，在所有1/D分数符号点上，对每个分数符号点，进行信道估计，根据信道估计的结果判断分数符号点上是否存在节点发送的训练序列，即判断是否存在节点的发送信号；如存在节点发送的信号，则对该节点形成接收波束，并接收该节点信号，所述节点形成接收波束，其波束系数为hH；信道估计包括：
从当前分数符号点开始，抽取K个采样点，抽取间隔为符号周期Tsym，x[k],k＝0,1,…,K-1；x[k]是N维列矢量，N是接收天线数量，x[k]是所有天线接收信号在第k个采样点的采样值构成的矢量；
将x[k]和训练序列p[k]相乘，得到
抑制之前已完成信道估计的其他节点信号，具体过程是：如在当前分数符号点之前已判断有M个用户在发送信号，其信道响应分别为hm,m＝0,1,…,M-1，hm是N维列矢量；抑制其中第m个用户如下：
依次抑制这M个用户；
信道估计如下：
得到判决变量为|h|2，当|h|2大于FN倍噪声功率时，该分数符号点进入候选；如果该分数符号点的|h|2大于前后共L个分数符号点的|h|2，判决在该分数符号点存在节点发送信号；
对所述节点形成接收波束，其波束系数为hH；
S300、完成本时隙所有节点发送信号的接收后，基站通过扩频通信发送信号；
S400、节点通过扩频通信接收信号。
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