CN106034093A

CN106034093A - 一种下行链路数据发射方法、装置及基站

Info

Publication number: CN106034093A
Application number: CN201510122489.4A
Authority: CN
Inventors: 袁红峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-10-19

Abstract

本发明提出了一种下行链路数据发射方法、装置及基站，该方法包括：基站向调度用户设备发射信号之前，基于所述调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值；采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿后发射出去。该装置包括：确定模块和补偿模块。本发明尤其适用于3GPP LTE在高速铁路下的应用场景，当列车运行在两个RRU之间时，基站针对每个RRU所对应的小区分别根据上行链路的解调参考信号估计出频偏估计值用以进行下行发射信号时的频偏补偿，最终基站通过RRU发射出经过预补偿后的信号到达用户设备后频偏很小，甚至为零，出现大频偏的概率极低。因此，大大提高了用户设备侧的解调性能。

Description

一种下行链路数据发射方法、装置及基站

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种下行链路数据发射方法、装置及基站。

背景技术

当今，中国高速铁路建设不断增加，运行速度也在不断加快。目前正在运行的高速铁路的运行速度都已经超过了350Km/h。在这样高速的移动环境中进行链路通信，给3GPP LTE(3GPP主导的移动通信演进技术)带来了一系列的挑战。

基站之间间隔较近，列车速度又很快，这样会导致用户设备在不停的进行小区切换。为了应对过快的切换问题，就要加大单个基站的覆盖范围。目前广泛使用的是一个基带处理单元BBU加上多个远端射频单元RRU的覆盖组网方式。一个BBU连接多个RRU可以看成是一个超级小区，BBU主要处理基带信号，RRU相当于远端分布式天线，主要处理基带信号和射频信号的转换。这种分布线性的组网方式中，每个站点上的RRU，相当于是一个小区，沿铁路沿线前后进行波束覆盖，RRU之间的铁路区域由两个甚至多个RRU共同覆盖，多个RRU形成一个超级小区。

目前3GPP LTE是当前主流的通信方式。3GPP LTE的上下行分别采用单载波正交频分多址SC-OFDMA和正交频分多址OFDMA接入方式。这种正交频分复用的方式可以大大提高频谱利用率，适合高速数据传输业务，同时也支持各种带宽的灵活配置。但是也由于LTE采用正交频分复用OFDM技术，使得系统性能对频偏较为敏感。

在当前高铁的移动通信网络覆盖条件下，当列车处于两个RRU之间时，下行接收信号将是两个多普勒频偏反向的信号叠加而成。在用户设备一侧是盲的，无法区分出不同的多普勒分量。当频偏值较大的时候性能急剧恶化。因为这种反向大频偏叠加时，合成的频偏不是一个固定的频偏，用户设备估计出的频偏不稳定且不是真实的频偏，把这种频偏进行补偿势必降低链路性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种下行链路数据发射方法、装置及基站，在用户设备高速移动的情况下提升下行链路的性能。

本发明采用的技术方案是，所述下行链路数据发射方法，包括：

基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值；

采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿；

将经过补偿后的发射信号向所述调度用户设备发射出去。

进一步的，所述的频偏估计值的确定过程，包括：

在基站的任一RRU对应的小区内，基于所述RRU与每一个用户设备之间的上行链路的解调参考信号估计出相应用户设备的频偏估计值并保存。

进一步的，所述的频偏估计值的确定过程，还包括：

每当所述RRU接收到用户设备通过上行链路发来的信号时，重新估计出所述用户设备的频偏估计值，基于重新估计的结果对上一次保存的所述用户设备的频偏估计值进行更新。

进一步的，所述的频偏估计值的确定过程，还包括：

在估计出所述频偏估计值之后，按照下面公式对所述频偏估计值进行频率范围保护，将经过频率范围保护的频偏估计值作为确定基站预补偿频偏值的依据；

设f_d为估计出的频偏估计值，则经过频率范围保护的频偏估计值f′_d如下：

f_{d}^{'} = \{\begin{matrix} f_{d} & , | f_{d} | \leq f_{dMax} \\ f_{dMax} & , f_{d} > f_{dMax} \\ - f_{dMax} & , f_{d} < - f_{dMax} \end{matrix}

其中，下行链路的最大多普勒频偏f_dMax＝v·f_c/c，v为列车的速度，f_c为小区发射信号的载频，c为光速。

进一步的，作为一种可选的技术方案，基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值，包括：

根据各所述调度用户设备的频偏估计值确定出一个最优值作为频偏预补偿值。

进一步的，作为另一种可选的技术方案，基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值，包括：

步骤A1：针对所述调度用户设备中的任意一个调度用户设备，在保存的频偏估计值中查找是否包含该调度用户设备的频偏估计值，若是，则执行步骤A2，否则将该调度用户设备的频偏估计值置为设定数值后执行步骤A2；

步骤A2：根据各所述调度用户设备的频偏估计值确定出一个最优值作为频偏预补偿值。

进一步的，在所述步骤A1中，在保存的频偏估计值中查找是否包含有效的该调度用户设备的频偏估计值；

该调度用户设备的频偏估计值的有效性的确定方式，包括：

在确定出保存的频偏估计值中包含该调度用户设备的频偏估计值之后，判断所述频偏估计值的已保存时间是否过长，若是，则判定所述频偏估计值无效，否则判定所述频偏估计值有效。

进一步的，所述根据各所述调度用户设备的频偏估计值确定出一个最优值作为频偏预补偿值，包括：

对各所述调度用户设备的频偏估计值取平均或者取中位数以得到频偏预补偿值。

本发明还提供一种下行链路数据发射装置，包括：

确定模块，用于基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值；

补偿模块，用于采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿；

发射模块，用于将经过补偿后的发射信号向所述调度用户设备发射出去。

本发明还提供一种基站，包括上述下行链路数据发射装置。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述下行链路数据发射方法、装置及基站，尤其适用于3GPP LTE在高速铁路下的应用场景，当列车运行在两个RRU之间时，基站针对每个RRU所对应的小区分别根据上行链路的解调参考信号估计出频偏估计值用以进行下行发射信号时的频偏补偿，最终基站通过RRU发射出经过预补偿后的信号到达用户设备后频偏很小，甚至为零，出现大频偏的概率极低。所以当用户设备处于多个RRU共同覆盖的区域中时，多个RRU到达同一用户设备的信号也不会出现正负大频偏叠加的情况，大大提高了用户设备侧的解调性能。

附图说明

图1为本发明第一实施例的下行链路数据发射方法流程图；

图2为本发明第三实施例的步骤S101中基于所述用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值的流程图；

图3为本发明第四实施例的下行链路数据发射装置组成结构示意图；

图4为本发明第六实施例的高速铁路场景下用户设备数据发射的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明第一实施例，一种下行链路数据发射方法，如图1所示，包括以下具体步骤：

步骤S101，基站通过任一RRU向该RRU对应的小区内的调度用户设备发射信号之前，基于所述调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值；

具体的，在步骤S101中，所述的频偏估计值的确定过程，包括：

优选的，所述的频偏估计值的确定过程，还包括：

每当所述RRU接收到用户设备通过上行链路发来的信号时，重新估计出所述用户设备的频偏估计值，基于重新估计的结果对上一次保存的所述用户设备的频偏估计值进行更新。具体的，随着时间的推移，用户设备还可能会通过上行链路通过用户设备所在小区的RRU与基站进行通信，此时，基站根据所述上行链路的解调参考信号重新估计出该用户设备的频偏估计值，用于对上一次保存的该用户设备的频偏估计值进行更新。

在步骤S101中，基于所述调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值，包括：

根据各所述调度用户设备的频偏估计值确定出一个最优值作为频偏预补偿值，用于在向各所述调度用户设备发射信号时进行频偏补偿。进一步的，若基站将要通过RRU向一台调度用户设备发射信号，则该台调度用户设备的频偏估计值即可作为频偏预补偿值，若基站将要通过RRU向两台以上调度用户设备发射信号，则在这两台以上的调度用户设备的频偏估计值中确定出一个最优值作为频偏预补偿值。

步骤S102，采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿；

具体的，采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿，包括：

基站在时域中采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行频偏补偿。

步骤S103，在当前下行链路发射时刻到来时将补偿后的发射信号通过RRU向所述调度用户设备发射出去。

本发明第二实施例，一种下行链路数据发射方法，本实施例所述方法与第一实施例大致相同，区别在于：

在步骤S101中，所述的频偏估计值的确定过程，还包括：

f_{d}^{'} = \{\begin{matrix} f_{d} & , | f_{d} | \leq f_{dMax} \\ f_{dMax} & , f_{d} > f_{dMax} \\ - f_{dMax} & , f_{d} < - f_{dMax} \end{matrix}

其中，下行链路的最大多普勒频偏f_dMax＝v·f_d/c，v为列车的速度，f_c为小区发射信号的载频，c为光速。

本发明第三实施例，一种下行链路数据发射方法，本实施例所述方法与第一实施例大致相同，区别在于：

如图2所示，在步骤S101中，基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值，包括：

优选的，在所述步骤A1中，在保存的频偏估计值中查找是否包含有效的该调度用户设备的频偏估计值；

该调度用户设备的频偏估计值的有效性的确定方式，包括：

在确定出保存的频偏估计值中包含该调度用户设备的频偏估计值之后，判断所述频偏估计值的已保存时间是否超过设定的时长，若是，则判定所述频偏估计值无效，否则判定所述频偏估计值有效。

判断所述频偏估计值的已保存时间是否超过设定的时长，具体是指：判断所述频偏估计的估计时刻距离当前下行链路发射时刻的时间间隔是否超过设定的有效性时间门限，或者，判断所述频偏估计的保存时刻距离当前下行链路发射时刻的时间间隔是否超过设定的有效性时间门限。

步骤A2：根据各所述调度用户设备的频偏估计值确定出一个最优值作为频偏预补偿值，用于在向各所述调度用户设备发射信号时进行频偏补偿。

具体的，所述步骤A2，包括：

本发明第四实施例，与第一、第二、或第三实施例对应，本实施例介绍一种下行链路数据发射装置，如图3所示，包括以下组成部分：

确定模块100，用于基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值；

补偿模块200，用于采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿；

发射模块300，用于将经过补偿后的发射信号向所述调度用户设备发射出去。

本发明第五实施例，本实施例是在第四实施例的基础上，介绍一种基站，该基站的基带处理单元BBU中包含第四实施例的下行链路数据发射装置，并同时借助该基站的远端射频单元RRU共同完成下行链路数据发射。本实施例的基站可以当作实体装置来理解。

本发明第六实施例，本实施例是在上述实施例的基础上，以3GPP LTE在高速铁路下的应用场景为例，结合附图4介绍一个本发明的应用实例。

如图4所示，基站向用户设备数据发射的方法流程，如下：

步骤110：基站的基带处理单元BBU针对各远端射频单元RRU对应的小区，利用上行链路解调参考信号估计出小区内用户设备的频偏估计值，并记录下保存的时刻；

具体的，步骤110中的频偏估计的过程是本领域的公知技术，这里只需要利用公知技术进行频偏估计得到频偏估计值。

步骤120：基站的BBU针对任一RRU的小区中的每个用户设备，随时间进行频偏值的维护更新，并记录下更新保存的时刻；

具体的，步骤120中频偏估计的维护更新包括以下两个子步骤：

步骤121：对步骤110估计的频偏，是针对每一个RRU对应的小区，根据列车的速度和小区的发射信号载频计算出频偏的范围，对估计出的频偏估计值进行范围保护；

已知列车的速度v，小区的发射信号载频为f_c，则下行最大多普勒频偏f_dMax＝v·f_c/c，C为光速。上行估计的频偏值为f_d，则范围保护后的频偏为f′_d：

f_{d}^{'} = \{\begin{matrix} f_{d} & , | f_{d} | \leq f_{dMax} \\ f_{dMax} & , f_{d} > f_{dMax} \\ - f_{dMax} & , f_{d} < - f_{dMax} \end{matrix} .

步骤122：对每个用户设备，将估计的频偏值随时间进行覆盖更新，覆盖同时记录下该频偏估计值的保存时刻。

具体的，当首次估计出小区内用户设备的频偏估计值之后，每当所述RRU接收到用户设备通过上行链路发来的信号时，重新估计出所述用户设备的频偏估计值，基于重新估计的结果对上一次保存的所述用户设备的频偏估计值进行更新。具体的，随着时间的推移，用户设备还可能会通过上行链路通过用户设备所在小区的RRU与基站进行通信，此时，基站根据所述上行链路的解调参考信号重新估计出该用户设备的频偏估计值，用于对上一次保存的该用户设备的频偏估计值进行更新。

步骤130：基站的BBU通过RRU进行下行调度发射之前，根据当前调度用户设备及其对应的频偏估计值，计算基站将要针对发射信号进行补偿的频偏预补偿值；

具体的，步骤130中频偏预补偿值的计算如下：

首先，在步骤120保存的所有用户设备的频偏估计值中查找是否存在当前调度用户设备的频偏估计值，如果没有则记该调度用户设备的频偏估计值为0；

如果存在该调度用户设备的频偏估计值，再判断该频偏估计值的时间有效性，判断方法为计算该频偏估计时刻距离本次下行调度时刻的时间间隔，若大于有效时间长度，则记该调度用户设备的频偏估计为0，否则将该此频偏估计值记为该调度用户设备的频偏估计值。其中时间间隔的确定由基站媒体接入调度层确定。

其次，得到了本次所需调度的所有用户设备的频偏估计值后，针对这所有调度用户设备发射信号的频偏预补偿值可通过计算本次调度所有用户设备的频偏的平均值得到，也可以根据这所有调度用户设备的频偏估计值求取中位数得到。

步骤140：在基站的BBU对将要发送给所述调度用户设备的发射信号进行频偏预补偿，然后将预补偿后的发射信号通过RRU发射出去。

具体的，步骤140中，基站BBU对于发射信号的预补偿频偏可以直接在时域中进行。因为在3GPP LTE协议中，OFDM系统在时域上的数据融合了业务数据和控制数据，也包括了导频符号的数据，在时域补偿频偏是最合适的。设步骤130计算出的预补偿频偏值为f″_d，则基站为了抵消信道产生的频偏，需要在基带数据中预先加一个-f″_d的频偏。一个子帧的时域发射数据为d(m)，m＝0，1，...N。N是一个子帧内时域采样点的个数，则进行频偏预补偿后的发射数据为：

d (m) = d (m) \cdot e^{- j * 2 * π * f_{d}^{''} / f_{s}}

其中，f_s表示发射信号的时域采样频率。

本发明实施例的所述下行链路数据发射方法、装置及基站，尤其适用于3GPP LTE在高速铁路下的应用场景，当列车运行在两个RRU之间时，基站针对每个RRU所对应的小区分别根据上行链路的解调参考信号估计出频偏估计值用以进行下行发射信号时的频偏补偿，最终基站通过RRU发射出经过预补偿后的信号到达用户设备后频偏很小，甚至为零，出现大频偏的概率极低。所以当用户设备处于多个RRU共同覆盖的区域中时，多个RRU到达同一用户设备的信号也不会出现正负大频偏叠加的情况，大大提高了用户设备侧的解调性能。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims

1.一种下行链路数据发射方法，其特征在于，包括：

基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值；

采用所述频偏预补偿值对所述发射信号进行补偿；

将经过补偿后的发射信号向所述调度用户设备发射出去。

2.根据权利要求1所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，所述的频偏估计值的确定过程，包括：

在基站的任一远端射频单元RRU对应的小区内，基于所述RRU与每一个用户设备之间的上行链路的解调参考信号估计出相应用户设备的频偏估计值并保存。

3.根据权利要求2所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，所述的频偏估计值的确定过程，还包括：

4.根据权利要求2或3所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，所述的频偏估计值的确定过程，还包括：

f_{d}^{'} = \{\begin{matrix} f_{d}, & | f_{d} | \leq f_{dMax} \\ f_{dMax}, & f_{d} > f_{dMax} \\ - f_{dMax}, & f_{d} < - f_{dMax} \end{matrix}

5.根据权利要求1所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值，包括：

6.根据权利要求2所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，基于调度用户设备的频偏估计值确定出频偏预补偿值，包括：

7.根据权利要求6所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，在所述步骤A1中，在保存的频偏估计值中查找是否包含有效的该调度用户设备的频偏估计值；

该调度用户设备的频偏估计值的有效性的确定方式，包括：

8.根据权利要求5或6所述的下行链路数据发射方法，其特征在于，所述根据各所述调度用户设备的频偏估计值确定出一个最优值作为频偏预补偿值，包括：

9.一种下行链路数据发射装置，其特征在于，包括：

10.一种基站，其特征在于，包括如权利要求9所述的下行链路数据发射装置。