CN102316470A - 一种小区下行覆盖平衡方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小区下行覆盖平衡方法及装置，应用于采用波束赋形的控制站，其中所述方法包括：控制站对导频、帧控制头和下行链路映射进行循环延迟分集(CDD)处理；控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行CDD处理；控制站对正在接入的终端用户的管理消息进行CDD处理。本发明通过对导频进行CDD处理，提高了Beamforming小区导频、帧控制头和下行MAP消息覆盖的范围；通过对广播消息和管理消息的CDD处理，分别提高了广播消息和管理消息的覆盖范围。
Description
技术领域
本发明涉及移动通讯技术领域，尤其涉及一种小区下行覆盖平衡方法及装置。
背景技术
优良的多天线技术将大幅提升频谱效率，降低每比特成本，有效提升用户体验，不仅如此，还可以提高覆盖，改善小区边缘用户的吞吐率，减少基站数目，降低建网及维护成本。因此，对于WiMAX(World Interoperability forMicrowave Access，全球微波接入兼容)等无线通信系统，多天线技术的性能是决定WiMAX产品核心竞争力的重要因素之一。
下行波束赋形(Beamforming)是其中一种非常有发展前景的多天线技术，它是基站(Base Station，简称为BS)发射端使用多根天线对用户数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标用户，从而提高目标用户的解调信噪比，这对提高覆盖和改善小区边缘用户吞吐率特别有效。这样，在终端用户接入后，对用户下行业务数据进行赋形处理，可以有效提高小区业务信道的传输速率和覆盖范围，也就是通常大家所谓的Beamforming小区。
但是，从提高小区覆盖范围的角度出发，如果对用户下行业务数据进行了波束赋形处理，但对小区控制信道没有进行任何提高发射增益处理的话，将会造成小区控制信道和业务信道覆盖的不均衡。因为，相对于采用赋形技术提高了下行覆盖后的数据区域后，控制信道可能受限，包括广播信道和管理消息，特别是终端接入时的管理消息等，从而造成在小区边缘用户无法接入，也就无法获得数据赋形的优势，这样就造成小区控制信道和业务信道覆盖的不均衡，实质上是不能达到提高小区覆盖范围的效果。
目前，基站采用下行波束赋形技术后，对小区控制信道和业务信道覆盖均衡的研究甚少。如何有效提高小区控制信道覆盖范围，从而实现小区控制信道和业务信道覆盖均衡的目的，已成为现有技术中亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种小区下行覆盖平衡方法及装置，提高Beamforming小区控制信道覆盖范围。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种小区下行覆盖平衡方法，应用于采用波束赋形的控制站，所述方法包括：
控制站对导频、帧控制头和下行链路映射进行循环延迟分集(CDD)处理；
控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行CDD处理；
控制站对正在接入的终端用户的管理消息进行CDD处理。
此外，在进行所述CDD处理时，CDD延迟量的取值大于等于零，小于循环前缀的一半。
此外，所述方法还包括：
控制站对成功接入后终端用户的管理消息和业务数据均进行波束赋形处理。
此外，所述方法还包括：
所述管理消息包括如下单播或多播消息中的一种或其任意组合：测距(Ranging)、能力协商(SBC)、注册(REG)、鉴权(PKM)、业务流添加(DSA)。
本发明还提供了一种小区下行覆盖平衡方法，应用于采用波束赋形的控制站，所述方法包括：
控制站对导频、帧控制头和下行链路映射进行循环延迟分集处理；
控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行重复(Repetition)和功率增益(Boosting)处理；
控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行Repetition和Boosting处理；
控制站对正在接入的终端用户的管理消息进行Repetition和Boosting处理。
此外，在进行所述CDD处理时，CDD延迟量的取值大于等于零，小于循环前缀的一半；
在进行Repetition处理时，重复次数为2次、4次或6次；
在进行Boosting处理时，Boosting的值为0～6分贝。
此外，所述方法还包括：
所述管理消息包括如下单播或多播消息中的一种或其任意组合：测距、能力协商、注册、鉴权、业务流添加。
本发明还提供了一种小区下行覆盖平衡装置，应用于采用波束赋形的控制站，所述装置包括接口模块、控制模块、控制信道处理模块和业务数据处理模块，其中：
所述接口模块用于，获取需要处理的资源并发送至所述控制模块，所述的资源包括：导频、帧控制头、下行链路映射、管理消息和业务数据；
所述控制模块用于，依据资源类型，决定采用CDD处理、采用Repetition处理或者采用Boosting和Beamforming处理，并发送相应的指令给所述控制信道处理模块和业务数据处理模块；
所述控制信道处理模块用于，执行所述控制模块的指令，对控制信道进行相应的处理；
所述业务数据处理模块用于，执行所述控制模块的指令，对业务数据进行相应的处理。
此外，所述控制模块进一步用于，对导频、帧控制头和下行链路映射进行CDD处理；
对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息采用CDD处理，或者采用Boosting和Beamforming处理；
对正在接入的终端用户的管理消息采用CDD处理，或者采用Boosting和Beamforming处理。
此外，所述控制模块进一步用于，对成功接入后终端用户的管理消息和业务数据均采用波束赋形处理。
本发明通过对导频进行CDD处理，提高了小区导频、帧控制头和下行MAP(Media Access Protocol，媒体访问协议)消息覆盖的范围；通过对广播消息和管理消息的CDD处理，分别提高了广播消息和管理消息的覆盖范围。
采用上述实施方案，控制站基本达到了小区控制信道和业务信道覆盖均衡，其实现方法不仅简单、灵活，且对终端无特殊需求。
附图说明
图1是本发明提高小区导频、帧控制头和下行MAP消息覆盖的下行帧结构示意图；
图2是本发明提高小区广播消息覆盖的下行帧结构示意图；
图3是本发明提高小区下行管理消息覆盖的下行帧结构示意图；
图4是本发明提高小区下行整个控制信道覆盖的下行帧结构示意图；
图5是本发明小区控制信道和业务信道覆盖均衡的下行帧结构示意图；
图6是本发明实施例的对小区导频、帧控制头和下行MAP消息的处理流程示意图；
图7是本发明实施例的小区广播消息的处理流程示意图；
图8是本发明实施例的小区单播和多播管理消息的处理流程示意图；
图9是本发明实施例的下行业务数据的处理流程示意图；
图10是一种小区下行覆盖平衡装置结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的如下问题：采用波束赋形后，提高了小区业务信道覆盖范围，但如果对小区控制信道没有进行任何提高发射增益处理的话，将会造成小区控制信道和业务信道覆盖的不均衡，进而造成在小区边缘用户无法接入，也就无法获得波束赋形的优势，实质上并不能达到提高小区覆盖范围的效果。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种小区下行覆盖平衡方法，主要是针对Beamforming小区的覆盖平衡，其核心思想在于，采用重复(Repetition)、功率增益(Boosting)或循环延迟分集(Cyclic DelayDiversity，简称为CDD)等技术，提高Beamforming小区控制信道覆盖范围，进而达到Beamforming小区控制信道和业务信道覆盖均衡的目的。
具体地，本发明提供的小区下行覆盖平衡方法主要包括以下内容：
控制站对导频(Preamble)、帧控制头(FCH)和下行链路映射(DL MAP)进行CDD处理；
控制站对上行链路映射(UL MAP)、下行控制描述(DCD)和上行控制描述(UCD)等广播消息进行CDD处理；
控制站对正在接入用户的管理消息(主要是单播和多播的消息)进行CDD处理。
优选地，上述处理中，CDD延迟量的取值推荐使用0～CP/2，包含0，但不包含CP/2，其中，CP(Cyclic Rrefix)为循环前缀。
CDD延迟量的取值主要取决于以下两个方面：一方面，为了保证信道估计的准确性，延迟量的选取不能过大；另一方面，延迟量的选取还应该使得分集阶数(Div_Order)达到最大，根据分集阶数等于独立的多径数目(L)、发送天线数目(Nt)和接收天线数目(Nr)的乘积，即Div_Order＝L×Nt×Nr，因而当在从所有发送天线来的多径都能分辨出来时，最大分集阶数才能得到，从而获得足够的分集增益。
综合这两方面因素的考虑，如果选取的CDD延迟量不能太大，会使得信道估计不准确；同时也不能太小，否则达不到最大分集阶数，也就不能获得足够的分集增益。
因此，推荐采用的CDD延迟量不超过CP/2个采样点，例如，如果CP为128，则CDD延迟量须选择小于64，而且要能使得信道的多径都能够被分辨，这一点可以通过合适CDD延迟量实现。
但是，由于实际环境与理论仿真模型差异较大，信道多径的延迟量也具有较大的差异，具体的延迟量选取应根据具体的实际环境条件而定。
特别地，如果基站采用4根发射天线(TX)和8根接收天线(RX)，则根据经验值CDD延迟量可设置为(TX0，TX1，TX2，TX3)＝(0，1，2，5)采样点，等等。
进一步地，上述方法还包括：
控制站对成功接入后用户的管理消息进行Beamforming处理；
控制站对成功接入后用户的业务数据进行Beamforming处理。
此外，为了实现基于增益的均衡，从而达到覆盖平衡的目的，控制站依据具体使用的技术采用合适的处理方式：
控制站对DCD\UCD等广播消息进行重复和Boosting处理；
控制站对正在接入用户的管理消息进行重复和Boosting处理；
其中，在步骤B和C中，重复次数的值可取2次、4次或6次；Boosting的值可取0～6db左右。
下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案的实施进行详细说明。
如图1所示，本发明控制站对小区导频(区域1)、帧控制头(区域2)和下行MAP消息(区域3)覆盖分别进行了相应的CDD处理，从而提高了小区导频、帧控制头和下行MAP消息覆盖的范围。
本实施例中，主要是对区域1中的导频、区域2中的帧控制头和区域3中的下行MAP消息进行CDD处理。
如图2所示，本发明控制站对小区广播消息覆盖进行了相应的CDD处理，主要包括区域4中的UL MAP和区域5中的DCD\UCD等，从而提高了广播消息覆盖的范围。
如图3所示，本发明控制站对小区下行管理消息覆盖进行了相应的CDD处理，主要是终端接入时的管理消息，例如测距(Ranging)、能力协商(SBC)、注册(REG)、鉴权(PKM)、业务流添加(DSA)等，从而提高了下行管理消息覆盖的范围。
如图4所示，本发明控制站对小区下行整个控制信道(包括广播、多播和单播的消息)覆盖进行了相应的CDD处理，从而提高了下行整个控制信道覆盖的范围。
如图5所示，本发明控制站对小区控制信道和业务信道覆盖均衡处理，将小区控制信道放在下行第一个PUSC ZONE(Partial Usage of SubChannelsZone，使用部分子信道时频区域)中，且专用导频标志位设置为0，然后整个ZONE的数据都进行CDD处理；而将需要做Beamforming处理的终端业务数据和终端接入后的管理消息，都放在另一个PUSC ZONE，且其专用导频标志位设置为1。
本发明实施例的对导频进行CDD处理的流程如图6所示，该流程主要包括如下步骤：
步骤101.控制站对导频进行CDD处理；
步骤102.控制站对帧控制头进行CDD处理；
步骤103.控制站对下行链路映射进行CDD处理。
其中，基站上电后就需要进行CDD处理；在终端接入前和之后，都需要进行CDD处理。
在对导频进行CDD处理之后，控制站开始对广播消息处理，图7示出了本发明实施例的对广播消息的处理流程，该流程主要包括如下步骤：
步骤201.控制站开始对广播消息进行处理，如果采用CDD技术，则转入步骤202；如果采用Repetition+Boosting处理，则转入步骤206；
步骤202.控制站对上行链路映射进行CDD处理，并执行下一步骤203；
步骤203.控制站对下行控制描述进行CDD处理，并执行下一步骤204；
步骤204.控制站对上行控制描述进行CDD处理，并执行下一步骤205；
步骤205.控制站对其它广播消息进行CDD处理，本流程结束；
步骤206.控制站对上行链路映射进行Repetition+Boosting处理，并执行下一步骤207；
步骤207.控制站对下行控制描述进行Repetition+Boosting处理，并执行下一步骤208；
步骤208.控制站对上行控制描述进行Repetition+Boosting处理，并执行下一步骤209；
步骤209.控制站对其它广播消息进行Repetition+Boosting处理，本流程结束。
控制站对用户的管理消息(主要是单播和多播的消息)进行处理，如图8所示，其处理流程主要包括如下步骤：
步骤301.控制站开始对管理消息进行处理，如果是用户接入阶段的管理消息，则转入步骤302，否则转入步骤305；
步骤302.控制站选择对用户接入阶段的管理消息进行何种处理，如果采用CDD处理，则转入步骤303；如果选择Repetition+Boosting处理，则转入步骤304；
步骤303.对用户接入阶段的管理消息进行CDD处理，本流程结束；
步骤304.对用户接入阶段的管理消息进行Repetition+Boosting处理，本流程结束；
步骤305.控制站对成功接入后用户的管理消息和业务数据都进行Beamforming处理，本流程结束。
控制站对用户的下行业务数据进行处理，如图9所示，其处理流程主要包括如下步骤：
步骤401.控制站开始对业务数据进行处理，如果用户下行业务没使能Beamforming，则转入步骤402，否则转入步骤405；
步骤402.控制站选择对用户业务数据进行何种处理，如果采用CDD处理，则转入步骤403；如果选择Repetition+Boosting处理，则转入步骤404；
步骤403.对业务数据进行CDD处理，本流程结束；
步骤404.对业务数据进行Repetition+Boosting处理，本流程结束；
步骤405.控制站对使能了Beamforming的业务数据进行Beamforming处理，本流程结束。
参照本发明上述的小区下行覆盖平衡的方法，本发明还提供了一种小区下行覆盖平衡装置，如图10所示，本发明实施例的小区下行覆盖平衡装置包括：接口模块、控制模块、控制信道处理模块和业务数据处理模块，其中各模块的主要功能描述如下：
接口模块，主要用于获取需要处理的资源，例如导频、帧控制头、下行链路映射，管理消息和业务数据等；
控制模块，主要用于依据资源类型和不同技术，选择采用合适的处理方法，例如CDD、Repetition、Boosting+Beamforming等，并发送相应的指令给控制信道处理模块和业务数据处理模块；
控制信道处理模块，主要用于执行控制模块的指令，对控制信道进行相应的处理，例如导频、帧控制头、下行链路映射进行CDD处理，而管理消息和业务数据进行Beamforming等处理；
业务数据处理模块，主要用于执行控制模块的指令，对业务数据进行相应的处理。例如对业务数据进行CDD、Repetition、或者Boosting+Beamforming等处理。
此外，所述控制模块进一步用于，对导频、帧控制头和下行链路映射进行CDD处理；
对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息采用CDD处理，或者采用Boosting和Beamforming处理；
对正在接入的终端用户的管理消息采用CDD处理，或者采用Boosting和Beamforming处理。
此外，所述控制模块进一步用于，对成功接入后终端用户的管理消息和业务数据均采用波束赋形处理。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
Claims (10)
1.一种小区下行覆盖平衡方法，其特征在于，应用于采用波束赋形的控制站，所述方法包括：
控制站对导频、帧控制头和下行链路映射进行循环延迟分集(CDD)处理；
控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行CDD处理；
控制站对正在接入的终端用户的管理消息进行CDD处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在进行所述CDD处理时，CDD延迟量的取值大于等于零，小于循环前缀的一半。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制站对成功接入后终端用户的管理消息和业务数据均进行波束赋形处理。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述管理消息包括如下单播或多播消息中的一种或其任意组合：测距(Ranging)、能力协商(SBC)、注册(REG)、鉴权(PKM)、业务流添加(DSA)。
5.一种小区下行覆盖平衡方法，其特征在于，应用于采用波束赋形的控制站，所述方法包括：
控制站对导频、帧控制头和下行链路映射进行循环延迟分集处理；
控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行重复(Repetition)和功率增益(Boosting)处理；
控制站对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息进行Repetition和Boosting处理；
控制站对正在接入的终端用户的管理消息进行Repetition和Boosting处理。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
在进行所述CDD处理时，CDD延迟量的取值大于等于零，小于循环前缀的一半；
在进行Repetition处理时，重复次数为2次、4次或6次；
在进行Boosting处理时，Boosting的值为0～6分贝。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述管理消息包括如下单播或多播消息中的一种或其任意组合：测距、能力协商、注册、鉴权、业务流添加。
8.一种小区下行覆盖平衡装置，其特征在于，应用于采用波束赋形的控制站，所述装置包括接口模块、控制模块、控制信道处理模块和业务数据处理模块，其中：
所述接口模块用于，获取需要处理的资源并发送至所述控制模块，所述的资源包括：导频、帧控制头、下行链路映射、管理消息和业务数据；
所述控制模块用于，依据资源类型，决定采用CDD处理、采用Repetition处理或者采用Boosting和Beamforming处理，并发送相应的指令给所述控制信道处理模块和业务数据处理模块；
所述控制信道处理模块用于，执行所述控制模块的指令，对控制信道进行相应的处理；
所述业务数据处理模块用于，执行所述控制模块的指令，对业务数据进行相应的处理。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述控制模块进一步用于，对导频、帧控制头和下行链路映射进行CDD处理；
对上行链路映射、下行控制描述和上行控制描述广播消息采用CDD处理，或者采用Boosting和Beamfoming处理；
对正在接入的终端用户的管理消息采用CDD处理，或者采用Boosting和Beamforming处理。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，
所述控制模块进一步用于，对成功接入后终端用户的管理消息和业务数据均采用波束赋形处理。
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