CN105376867B - 一种提高空口利用率的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高空口利用率的方法，各客户端UE发送上行消息至各基站eNB，各eNB对前述上行消息进行解调后将该上行消息发送给下行消息控制模块，并根据下行消息控制模块的指令来决定是否针对UE的上行消息回复相应的下行消息。本发明可以使得离UE最近的eNB给UE回复下行消息，而其他eNB则不会给UE回复下行消息，从而减少eNB给UE回复下行消息的数量，提高空口空闲时间，提升无线网络的吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及一种在遵循3GPP LTE系列协议的无线网络中，提高空口利用率的方法。
背景技术
LTE（Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP（The 3rd GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal MobileTelecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM（Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出）等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率。
在室内环境下，布置大量基站时，由于密集程度高，当使用LTE中的单载波网络多媒体广播组播业务（MBSFN，Multimedia Broadcast multicast service SingleFrequency Network）技术时，网中的各个基站（eNB）发送的数据由于传播路程差，如果两个以上的eNB同时发送数据，则有可能会在UE处相互干扰，导致两个eNB发送的数据相互干扰只是它们的数据都无法正确的被接收方解调。一旦发生这种情况，则UE需要接受的数据会重新发送，导致空口效率降低，并使得空口干扰进一步增加。
发明内容
本发明的目的是针对客户端所接收的基站数据互相干扰所导致的空口效率降低的问题，提出一种提高空口利用率的方法，减少多个eNB重复反馈相同信息，通过此方法，可以减少空口被重复无效的响应消息占用的时间，从而提高网络的吞吐量。
本发明的技术方案是：
一种提高空口利用率的方法，各客户端UE发送上行消息至各基站eNB，各eNB对前述上行消息进行解调后将该上行消息发送给下行消息控制模块，并根据下行消息控制模块的指令来决定是否针对UE的上行消息回复相应的下行消息。所述上行消息到达eNB的接收天线处的功率应高于第一门限，eNB才能够正确解调该消息。所述的第一门限是eNB接收机能够正常解调符合3GPP定义的上行消息的功率强度，一般来说为-115dBm。
本发明的下行消息控制模块，当收到一个或者多个eNB传递给本模块的关于同一个UE的同一条上行消息之后，决策由哪一个eNB给发送该上行消息的UE回复下行消息；下行消息控制模块可以是独立于eNB的一个单独的物理设备（比如路由器，交换机或者接入控制器中的模块，下行消息控制模块与eNB之间的可以直接连接也可以通过以太网等方式连接起来，此时所有的eNB都只需和下行消息控制模块进行信令交互；下行消息控制模块也可以是eNB内部的一个模块，eNB之间可以直接连接也可以通过以太网等方式连接起来，此时每一个eNB都需要本eNB以及其他的eNB的下行消息控制模块进行信令交互，而且eNB之间必须借助GPS的方式进行同步。
本发明的UE发送的上行消息，该消息符合3GPP协议定义的格式；二，该消息中携带的接收方地址为广播或者组播地址。一般来说该上行消息是探测请求Probe Request消息。
本发明的eNB发送的下行消息，该消息符合IEEE802.11协议定义的MAC帧的帧格式；该消息的内容是根据3GPP协议，针对所述UE发送的上行消息而发送的下行消息。
当采用集中式下行消息控制方法时，如图3所示，所有通过以太网或者光纤等物理设备连接起来的eNB都与同一个下行消息控制模块通讯，并由该下行消息控制模块完成下行消息的控制功能，具体的技术方案如下
101： eNB收到UE发送的上行消息；
102：如果所述上行消息的广播或者组播业务的标志与本eNB上提供的广播或者组播业务的标志吻合，且所述上行消息的接收信号强度高于第一接收功率门限，则所述eNB执行103；否则，结束处理。
103：所述eNB将所述UE发送的所述上行消息和所述eNB的标志发送给下行消息控制模块。
104：所述下行控制模块是否已经从其他eNB处收到了所述上行消息：如果是，则结束处理；如果否，则执行105；
105：下行消息控制器指示所述eNB向所述UE回复下行消息。
106：当eNB收到下行消息控制器指示向所述UE回复下行消息的指令后，根据3GPP的定义，向UE回复下行消息。如果所述eNB没有收到所述下行控制模块向所述UE回复下行消息的指令，则不向UE回复下行消息
当采用分布式下行消息控制方法时，如图4所示，所有通过以太网或者光纤等物理设备连接起来的eNB都与其他eNB相互通讯，并由每个eNB各自的下行消息控制模块完成行消息控制功能，具体的技术方案如下：
201： eNB收到UE发送的上行消息。
202：如果所述上行消息的广播或者组播业务的标志与本eNB上提供的广播或者组播业务的标志吻合，且所述上行消息的接收信号强度高于第一接收功率门限，则所述eNB执行203；否则，本结束处理。
203：所述eNB将所述上行消息，所述上行消息接收到的时间，所述上行消息的接收功率强度以及所述eNB的标志发送给本eNB以及其他eNB的下行消息控制模块；
204：所述eNB的下行消息控制模块收到本eNB收到的所述UE的上行消息时，等待第一传输时延之后判断是否已经从其他eNB处收到了所述UE收到的该上行消息：如果否，则执行208；如果是，则执行205。所述的第一传输时延表示在连接不同eNB的网络中，eNB之间信号的传输时延。
205：是否存在其他eNB接收到所述消息的时间早于所述eNB接收到所述上行消息的时间：是，则结束处理；否，则执行206；
206：是否有其他eNB和所述eNB接收到上行消息的时间相同：是，则执行207；否，则执行208；
207：本eNB接收到所述上行消息的接收功率强度是否大于等于其他eNB接收到所述上行消息的接收功率强度：是，则执行208；否，则本结束处理。
208：所述eNB的下行消息控制模块指示所述eNB向所述UE回复下行消息。
209：当所述eNB收到本eNB下行消息控制模块指示其向所述UE回复下行消息的指令后，根据3GPP的定义，向UE回复下行消息。如果所述eNB没有收到本eNB下行控制模块向所述UE回复下行消息的指令，则不向UE回复下行消息。
本发明的有益效果：
本发明可以使得离UE最近的eNB给UE回复下行消息，而其他eNB则不会给UE回复下行消息，从而减少eNB给UE回复下行消息的数量，提高空口空闲时间，提升无线网络的吞吐量。
附图说明
图1，集中式下行消息控制功能框图；
图2，分布式下行消息控制功能框图；
图3，集中式下行消息控制功能流程图；
图4，分布式下行消息控制功能流程图
图5，本发明实施例一的各模块关系图
图6，本发明实施例二的各模块关系图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图5所示，在此实施例中，下行消息控制模块位于连接不同eNB的路由器中，采用集中式下行消息控制方法。
当UE希望扫描所在区域存在的LTE MBSFN网络时，一方面会监听eNB发送的广播消息，一方面会发送上行随机接入消息。
在UE发送的上行随机接入消息覆盖的范围内，共存在2个eNB：eNB1和eNB2。UE发送的上行随机接入消息在eNB1和eNB2的接收天线处的接收功率都高于正确解调该消息所需要的功率-115dBm。
eNB1距离UE的距离为1000米，eNB2距离UE的距离为2000米。由于无线电波在空气中的传播速度为300000000米/秒，因此UE发送的Probe Request到达eNB1所需时间为3.33s，到达eNB2所需时间为6.66us。
对于eNB1，当其接收到UE发送的上行随机接入消息并正确解调时，发现该消息中请求的MBSFN业务的标志与本eNB提供的MBSFN业务的标志相同，则eNB1将该条消息发送给下行消息控制模块；对于eNB2，当其接收到UE发送的上行随机接入消息并正确解调时，发现该消息中请求的MBSFN业务的标志与本eNB提供的MBSFN业务的标志相同，则eNB2将该条消息发送给下行消息控制模块。
由于eNB1先于eNB2接收到UE发送的上行随机接入消息，因此eNB1先于eNB2将上行随机接入消息发给下行消息控制模块。
当下行消息控制模块收到eNB1发送的上行随机接入消息时，没有收到其他eNB即eNB2的消息，因此下行消息控制模块命令eNB1向UE回复下行消息。
当下行消息控制模块收到eNB2发送的上行随机接入消息时，由于之前已经收到过eNB1发送的上行随机接入消息，因此下行消息控制模块不会响应eNB发送的消息。
eNB1收到下行消息控制模块的向UE回复下行消息的指令后，根据3GPP协议生成响应消息，并发送给UE。
eNB2没有收到下行消息控制模块的指令，因此不给UE发送任何消息。
实施例二
如图6所示，在此实施例中，eNB中均包含下行消息控制模块，不同的eNB通过以太网连接，采用分布式下行消息控制方法。
当UE希望扫描所在区域存在的LTE MBSFN网络时，一方面会监听eNB发送的广播消息，一方面会发送上行随机接入消息。
在UE发送的上行随机接入消息覆盖的范围内，共存在2个eNB：eNB1和eNB2。UE发送的上行随机接入消息在eNB1和eNB2的接收天线处的接收功率都高于正确解调该消息所需要的功率-115dBm。
eNB1距离UE的距离为1000米，eNB2距离UE的距离为2000米。由于无线电波在空气中的传播速度为300000000米/秒，因此UE发送的上行随机接入消息到达eNB1所需时间为3.33s，到达eNB2所需时间为6.66us。
对于eNB1，当其接收到UE发送的上行随机接入消息并正确解调时，发现该消息中请求的MBSFN业务的标志与本eNB提供的MBSFN业务的标志相同，则eNB1将该条消息和收到该条消息的时间以及接受功率强度发送给本eNB的下行消息控制模块，并同时发送给eNB2的下行消息控制模块；对于eNB2，当其接收到UE发送的上行随机接入消息并正确解调时，发现该消息中请求的MBSFN业务的标志与本eNB提供的MBSFN业务的标志相同，则eNB2将该条消息和收到该条消息的时间以及接受功率强度发送给本eNB的下行消息控制模块，并同时发送给eNB1的下行消息控制模块。
eNB1的下行消息控制模块收到eNB1发送的上行随机接入消息后，等待20us（在百兆以太网传输最小帧64bytes需要5us，交换机时延一般为6-11us），如果此时eNB1下行控制模块收到了eNB2发来的上行随机接入消息，则判断eNB1与eNB2二者接收到UE 上行随机接入消息的时间。由于eNB1比eNB2距离UE更近，eNB1接收到UE发送的上行随机接入消息的时间比eNB2早3.33us，因此eNB1的下行消息控制模块收命令eNB1向UE回复下行消息。
eNB2的下行消息控制模块收到eNB2发送的上行随机接入消息后，等待20us，由于eNB1比eNB2距离UE更近，eNB1接收到UE发送的上行随机接入消息的时间比eNB2早3.33us。因此eNB2的下行消息控制模块不会命令eNB2向UE回复下行消息。
本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种提高空口利用率的方法，其特征在于：各客户端UE发送上行消息至各基站eNB，各eNB对前述上行消息进行解调后将该上行消息发送给下行消息控制模块，并根据下行消息控制模块的指令来决定是否针对UE的上行消息回复相应的下行消息；
若下行消息控制模块是eNB内部的一个模块，eNB之间直接连接或者通过以太网、光纤方式连接，此时每一个eNB都需要本eNB以及其他的eNB的下行消息控制模块进行信令交互，而且eNB之间采用GPS的方式进行同步；当下行消息控制模块是eNB内部的一个模块时，采用分布式下行消息控制方法，所有通过以太网或者光纤物理设备连接起来的eNB都与其他eNB相互通讯，并由每个eNB各自的下行消息控制模块完成行消息控制，具体的步骤如下：
201：UE发送上行消息至eNB；
202：如果所述上行消息的广播或者组播业务的标志与本eNB上提供的广播或者组播业务的标志吻合，且所述上行消息的接收信号强度高于第一接收功率门限，则所述eNB执行203；否则，结束处理；
203：所述eNB将所述上行消息、上行消息接收到的时间、接收功率强度以及所述eNB的标志发送给本eNB以及其他eNB的下行消息控制模块；
204：所述eNB的下行消息控制模块收到本eNB收到的所述UE的上行消息时，等待第一传输时延之后判断是否已经从其他eNB处收到了所述UE收到的该上行消息：如果否，则执行208；如果是，则执行205；所述的第一传输时延表示在连接不同eNB的网络中，eNB之间信号的传输时延；
205：是否存在其他eNB接收到所述消息的时间早于所述eNB接收到所述上行消息的时间：如果是，结束处理；如果不是，则执行206；
206：是否有其他eNB和所述eNB接收到上行消息的时间相同：如果是，则执行207；如果不是，则执行208；
207：本eNB接收到所述上行消息的接收功率强度是否大于等于其他eNB接收到所述上行消息的接收功率强度：如果是，则执行208；否，则结束步骤；
208：所述eNB的下行消息控制模块指示所述eNB向所述UE回复下行消息；
209：当所述eNB收到本eNB下行消息控制模块指示其向所述UE回复下行消息的指令后，根据3GPP的定义，向UE回复下行消息，如果所述eNB没有收到本eNB下行控制模块向所述UE回复下行消息的指令，则不向UE回复下行消息；
若下行消息控制模块是独立于eNB的一个单独的物理设备，下行消息控制模块与eNB之间直接连接或者通过以太网、光纤方式连接，此时所有的eNB都只需和下行消息控制模块进行信令交互；当下行消息控制模块是独立于eNB的一个单独的物理设备时，采用集中式下行消息控制方法，所有通过以太网或者光纤物理设备连接起来的eNB都与同一个下行消息控制模块通讯，并由该下行消息控制模块完成下行消息的控制，具体的步骤如下：
101：UE发送上行消息至eNB；
102：如果所述上行消息的广播或者组播业务的标志与本eNB上提供的广播或者组播业务的标志吻合，且所述上行消息的接收信号强度高于第一接收功率门限，则所述eNB执行103；否则，结束处理；
103：所述eNB将所述UE发送的所述上行消息和所述eNB的标志发送给下行消息控制模块；
104：所述下行控制模块判断是否已经从其他eNB处收到了所述上行消息：如果是，则结束处理；如果否，则执行105；
105：下行消息控制器指示所述eNB向所述UE回复下行消息；
106：当eNB收到下行消息控制器指示向所述UE回复下行消息的指令后，根据3GPP的定义，向UE回复下行消息，如果所述eNB没有收到所述下行控制模块向所述UE回复下行消息的指令，则不向UE回复下行消息。
2.根据权利要求1所述的提高空口利用率的方法，其特征在于：对于eNB设置接收上行消息的功率的第一接收功率门限，当各UE的上行消息到达eNB的接收天线处时，功率高于第一接收功率门限的上行消息，eNB能够进行正确解调，功率低于第一接收功率门限的上行消息，则不做处理。
3.根据权利要求2所述的提高空口利用率的方法，其特征在于：所述的第一接收功率门限是eNB接收机能够正常解调符合3GPP定义的上行消息的功率强度，设为-115dBm。
4.根据权利要求1所述的提高空口利用率的方法，其特征在于：UE发送的上行消息，符合3GPP协议定义的格式；该消息中携带的接收方地址为广播或者组播地址，该上行消息是探测请求Probe Request消息。
5.根据权利要求1所述的提高空口利用率的方法，其特征在于：eNB发送的下行消息，符合IEEE802.11协议定义的MAC帧的帧格式；该消息的内容是根据3GPP协议，针对所述UE发送的上行消息而发送的下行消息。
6.根据权利要求1所述的提高空口利用率的方法，其特征在于：对于下行消息控制模块，当它接收到一个或多个eNB发送的关于同一个UE的同一条上行消息后，决策由哪一个eNB给发送该上行消息的UE回复下行消息。
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