CN109041072A - 一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统及其工作方法 - Google Patents

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郭曌
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Abstract

本发明公开了一种基于中继的NB‑IoT上行覆盖增强系统，包括：基站、中继点和一组NB‑IoT终端，其中，基站与中继点、中继点与NB‑IoT终端之间以及基站与NB‑IoT终端之间，均通过NB‑IOT的通信协议进行通信连接。本发明中所述的一种基于中继的NB‑IoT上行覆盖增强系统，其通过基站、中继点和一组NB‑IoT终端形成一个覆盖增加系统，其整个系统结构简单，实用，大大的提高了NPUSCH性能覆盖的范围，在保证其使用带宽的同时，提高其数据传输和通信能力，很好的解决了数据丢失或者无法正常与基站进行通信的问题，同时，其也有效的降低增加NB‑IoT站点的成本，进而让其更好的满足使用的需求。

Description

一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统及其工作方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，特别涉及一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统及其工作方法。
背景技术
NB-IoT技术是一项主流的物联网技术。物联网技术中广覆盖是一项重要指标。NB-IoT的各个信道中，NNPUSCH（NB-IoT物理上行共享信道）信道的覆盖是最受限的，提升覆盖的关键在于提升NNPUSCH信道的覆盖范围。NB-IoT系统是窄带物联网系统，用于智能抄表等低数据流量的业务，终端为非移动设备。由于NB-IoT终端通常位于居民楼内部，且处于密闭容器内，无线信号的穿透损耗大，上行NPUSCH信道通常为覆盖的瓶颈。
普通的宏站覆盖，对于远点室内的NB-IoT终端，NPUSCH性能会出现覆盖不足的问题，从而引起终端耗电增加，或者数据丢失，或者无法正常与基站进行通信。而如果采用普通的直放站进行信号增强，则会在更大的带宽内放大底噪，从而引起本站及邻站的上行性能下降。如果增加NB-IoT的站点，来增强覆盖则成本较高。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，其结构简单，其通过基站、中继点和一组NB-IoT终端形成一个覆盖增加系统，其整个系统结构简单，实用，大大的提高了NPUSCH性能覆盖的范围。
技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，包括： 基站、中继点和一组NB-IoT终端，其中，基站与中继点、中继点与NB-IoT终端之间以及基站与NB-IoT终端之间，均通过NB-IOT的通信协议进行通信连接。
本发明中所述的一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，其通过基站、中继点和一组NB-IoT终端形成一个覆盖增加系统，其整个系统结构简单，实用，大大的提高了NPUSCH性能覆盖的范围，在保证其使用带宽的同时，提高其数据传输和通信能力，很好的解决了数据丢失或者无法正常与基站进行通信的问题，同时，其也有效的降低增加NB-IoT站点的成本，进而让其更好的满足使用的需求。
本发明中所述中继点采用的设备为供电能力强的NB-IoT终端，或者连接到本基站其他终端。大大的提高该系统的适用范围和实用性，进而让其更好的满足使用者的需求。
本发明中所述NB-IoT终端服务的中继点至少有一个。能够根据使用的需求，进行适当的调整，满足各种不同的需求。
本发明中所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，具体的工作方法如下：
1）：基站根据NB-IoT终端随机接入时的导频测量能量或者SINR低于门限者，选择需要中继增强的终端；
2）：基站配置中继点接收NB-IoT终端数据时，向中继点发送NB-IoT终端的C-RNTI值，以及中继点的接收帧边界；
3）：基站根据中继点及待增强的NB-IoT终端导频测量得到的TA值估计两者与基站的距离；
4）：根据上一步骤中测量得到的中继点及NB-IoT终端的导频信息，估计两者信号的AOA，即到达角度，基站从TA及AOA相似的中继点中，选择上行RSRP参考信号接收功率较好者，作为NB-IoT终端的中继点；
5）：在上述工作中基站可将候选中继点中的移动速度大于门限的设备排除在外；
6）：NB-IoT协议中，定义NB-IoT终端和基站之间的NPUSCH数据通过多次重复的方式来提升接收端的解调能力，本中继系统利用了这种重复机制来工作。
5、根据权利要求4所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其特征在于：步骤5）本中继系统中的重复机制的具体工作方式如下：
2）：当基站配置中继点启动中继功能时， 2）：在重复0的时候，配置为接收模式，接收来自NB-IoT终端的重复0数据，在后续重复时隙，则进入发送模式，将重复数据发送给基站，基站通过同时接收多个节点的数据，进行信号合并处理；
3）：受限于中继点的处理能力，中继点从接收和发送可能需要一定时间差，中继点可能在重复1/重复2不进行数据接收和发送；
4）：上述步骤1）中的中继点在接收NB-IoT终端的重复0数据时，需要准确知道NB-IoT终端发送上行数据的帧边界及C-RNTI标识，这需要由基站通过信令下发给中继点。
本发明中，所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，步骤3）中所述的需要准确知道NB-IoT终端发送上行数据的帧边界及C-RNTI标识，其中，帧边界由基站根据中继点及NB-IoT终端两者的TA值相减得到。
本发明中，所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其中帧边界的计算方法为 DeltaT = TA_R - TA_N；
所述DeltaT为中继节点需要调整到接收帧边界的时延差，所述TA_R、TA_N分别为基站测量得到的中继点和NB-IoT终端原本的TA值。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中所述的一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，其通过基站、中继点和一组NB-IoT终端形成一个覆盖增加系统，其整个系统结构简单，实用，大大的提高了NPUSCH性能覆盖的范围，在保证其使用带宽的同时，提高其数据传输和通信能力，很好的解决了数据丢失或者无法正常与基站进行通信的问题，同时，其也有效的降低增加NB-IoT站点的成本，进而让其更好的满足使用的需求。
2、本发明中所述中继点采用的设备为供电能力强的NB-IoT终端，或者连接到本基站其他终端。大大的提高该系统的适用范围和实用性，进而让其更好的满足使用者的需求；同时，所述NB-IoT终端服务的中继点至少有一个。能够根据使用的需求，进行适当的调整，满足各种不同的需求。
附图说明
图1为本发明所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的结构示意图；
图2为本发明中各节点的信号处理关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例
如图1和图2所示的一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，包括： 基站1、中继点2和一组NB-IoT终端3，其中，基站1与中继点2、中继点2与NB-IoT终端3之间以及基站1与NB-IoT终端3之间，均通过NB-IOT的通信协议进行通信连接。
本实施例中所述中继点2采用的设备为供电能力强的NB-IoT终端，或者连接到本基站其他终端。
本实施例中所述NB-IoT终端3服务的中继点2至少有一个。
本实施例中所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，具体的工作方法如下：
1）：基站1根据NB-IoT终端3随机接入时的导频测量能量或者SINR低于门限者，选择需要中继增强的终端；
2）：基站1配置中继点2接收NB-IoT终端3数据时，向中继点2发送NB-IoT终端3的C-RNTI值，以及中继点2的接收帧边界；
3）：基站1根据中继点2及待增强的NB-IoT终端3导频测量得到的TA（Time Advance）值估计两者与基站的距离；
4）：根据上一步骤中测量得到的中继点2及NB-IoT终端3的导频信息，估计两者信号的AOA，即到达角度，基站1从TA及AOA相似的中继点2中，选择上行RSRP参考信号接收功率较好者，作为NB-IoT终端3的中继点2；
5）：在上述工作中基站1可将候选中继点2中的移动速度大于门限的设备排除在外；
6）：NB-IoT协议中，定义NB-IoT终端3和基站1之间的NPUSCH数据通过多次重复的方式来提升接收端的解调能力，本中继系统利用了这种重复机制来工作。
本实施例中所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，步骤5本中继系统中的重复机制的具体工作方式如下：
1）：当基站1配置中继点2启动中继功能时，在重复0的时候，配置为接收模式，接收来自NB-IoT终端3的重复0数据，在后续重复时隙，则进入发送模式，将重复数据发送给基站1，基站1通过同时接收多个节点的数据，进行信号合并处理；
2）：受限于中继点2的处理能力，中继点2从接收和发送可能需要一定时间差，中继点2可能在重复1/重复2不进行数据接收和发送；
3）：上述步骤1中的中继点2在接收NB-IoT终端3的重复0数据时，需要准确知道NB-IoT终端3发送上行数据的帧边界及C-RNTI标识，这需要由基站1通过信令下发给中继点2。
本实施例中所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，本中继系统中的重复机制的具体工作方式中的步骤3中所述的需要准确知道NB-IoT终端3发送上行数据的帧边界及C-RNTI标识，其中，帧边界由基站1根据中继点2及NB-IoT终端3两者的TA值相减得到。
本实施例中所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其中帧边界的计算方法为 DeltaT = TA_R - TA_N；
所述DeltaT为中继节点需要调整到接收帧边界的时延差，所述TA_R、TA_N分别为基站测量得到的中继点和NB-IoT终端原本的TA值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，其特征在于：包括： 基站（1）、中继点（2）和一组NB-IoT终端（3），其中，基站（1）与中继点（2）、中继点（2）与NB-IoT终端（3）之间以及基站（1）与NB-IoT终端（3）之间，均通过NB-IOT的通信协议进行通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，其特征在于：所述中继点（2）采用的设备为供电能力强的NB-IoT终端，或者连接到本基站其他终端。
3.根据权利要求1所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统，其特征在于：所述NB-IoT终端（3）服务的中继点（2）至少有一个。
4.根据权利要求1至3所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其特征在于：具体的工作方法如下：
1）：基站（1）根据NB-IoT终端（3）随机接入时的导频测量能量或者SINR低于门限者，选择需要中继增强的终端；
2）：基站（1）配置中继点（2）接收NB-IoT终端（3）数据时，向中继点（2）发送NB-IoT终端（3）的C-RNTI值，以及中继点（2）的接收帧边界；
3）：基站（1）根据中继点（2）及待增强的NB-IoT终端（3）导频测量得到的TA值估计两者与基站（1）的距离；
4）：根据上一步骤中测量得到的中继点（2）及NB-IoT终端（3）的导频信息，估计两者信号的AOA，即到达角度，基站（1）从TA及AOA相似的中继点（2）中，选择上行RSRP参考信号接收功率较好者，作为NB-IoT终端（3）的中继点（2）；
5）：在上述工作中基站（1）可将候选中继点（2）中的移动速度大于门限的设备排除在外；
6）：NB-IoT协议中，定义NB-IoT终端（3）和基站（1）之间的NPUSCH数据通过多次重复的方式来提升接收端的解调能力，本中继系统利用了这种重复机制来工作。
5.根据权利要求4所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其特征在于：步骤5）本中继系统中的重复机制的具体工作方式如下：
2）：当基站（1）配置中继点（2）启动中继功能时， 2）：在重复0的时候，配置为接收模式，接收来自NB-IoT终端（3）的重复0数据，在后续重复时隙，则进入发送模式，将重复数据发送给基站（1），基站（1）通过同时接收多个节点的数据，进行信号合并处理；
3）：受限于中继点（2）的处理能力，中继点（2）从接收和发送可能需要一定时间差，中继点（2）可能在重复1/重复2不进行数据接收和发送；
4）：上述步骤1）中的中继点（2）在接收NB-IoT终端（3）的重复0数据时，需要准确知道NB-IoT终端（3）发送上行数据的帧边界及C-RNTI标识，这需要由基站（1）通过信令下发给中继点（2）。
6.根据权利要求5所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其特征在于：步骤3）中所述的需要准确知道NB-IoT终端（3）发送上行数据的帧边界及C-RNTI标识，其中，帧边界由基站（1）根据中继点（2）及NB-IoT终端（3）两者的TA值相减得到。
7.根据权利要求6所述的基于中继的NB-IoT上行覆盖增强系统的工作方法，其特征在于：其中帧边界的计算方法为 DeltaT = TA_R - TA_N；
所述DeltaT为中继节点需要调整到接收帧边界的时延差，所述TA_R、TA_N分别为基站测量得到的中继点和NB-IoT终端原本的TA值。
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