CN109413700B - 一种电力无线通信系统中的QoS保障方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力无线通信系统中的QoS保障方法，其包括：步骤S1：将用户设备终端通过当前激活链路与基站保持通信连接；步骤S2：通过所述用户设备终端对可用信道载波的信道状态进行测量，并获得当前激活链路的QoS保障系数；步骤S3：当所述当前激活链路的QoS保障系数小于预设的QoS保障比特时，通过所述用户设备终端将增强的QoS状态报告消息发送给所述基站，其中，所述增强的QoS状态报告消息包含：当前激活链路的QoS保障系数以及备选信道载波ID；步骤S4，通过所述基站根据当前激活链路的信道质量和当前激活链路的QoS保障系数，确定最佳的跳频方案以使所述用户设备终端执行跳频。本发明可以在无线通信系统中有效保证用户设备终端的服务质量。

Description

一种电力无线通信系统中的QoS保障方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种电力无线通信系统中的QoS保障方法。

背景技术

目前，电力无线通信系统使用的230MHz频段的干扰多种多样，如现有230M数传电台造成的干扰；军用通讯超高发送功率，造成强干扰；非预见性的突发干扰等(例如嘉兴航模干扰等)。针对230MHz频段的抗干扰方案主要有如下技术：

·跳频：上、下行传输支持信道间跳频技术，对于射频带宽受限的低成本窄带终端，支持分组跳频技术，以降低电力无线专网与异系统之间的相互干扰；

·灵活调度：将终端调度至距离数传电台工作频率间隔一定频率的载波上，降低互相干扰；

·下行导频图样错开：不同的小区采用不同的shift图案，将相邻小区导频错开；

·随机接入前导时分复用：可配置相邻小区采用时分的方式复用随机接入前导；

·调度请求前导码时分复用：可配置相邻小区采用时分的方式复用调度请求前导码。

当用户设备终端(User Equipment，UE)受到较强干扰时，终端在激活链路的QoS可能不能得到保障，此时，如果基站可以得到终端精确的QoS状态，就可以为终端提供有效的避免干扰的措施，从而保障用户设备终端的服务质量(Quality of Service，QoS)。

另外，随着无线通信技术的不断演进，单一网络类型已经无法满足通信业务的需求，异构网络可以提供更加灵活的网络部署模式，并逐渐从同一制式的异构网络向多种制式的异构网络发展。例如，在长期演进(Long Term Evolution，LTE)与新空口(New Radio，NR)紧密互操作场景中，3C网络架构由LTE基站作为主站(Master eNB，MeNB)，NR基站作为辅站(Secondary eNB，SeNB)，数据从EPC发送至LTE MeNB，然后直接发送给UE或经回传链路从NR SeNB发送至UE。

如图1所示，在LTE与NR双连接场景下，UE与LTE MeNB以及NR SeNB保持连接。假设LTE MeNB工作在低频段(如2GHz)，NR SeNB工作在高频段(如30GHz)，并采用高频波束(beam)进行通信。与LTE相比，由于高频低色散环境，其信道变化更快更严重，尤其在波束边/角，可能会由于衰落而导致服务波束SINR的突发恶化。服务波束SIR可能在5-10ms内降低20dB。这种情况出现在10-30GHz频带上的偶发衰落是无法避免的，势必会影响通信服务质量。

再者，随着通信用户的移动或转身，也会导致服务波束信道质量发生变化，甚至导致波束偶发性连接失败的产生，当波束数量恒定、用户远离波束通信范围或者波束边角影响链路质量或者通信用户移动时，如果仍采用原服务波束进行通信，就可能无法保证通信服务质量。此外，考虑LTE MeNB和NR SeNB之间还存在非理想回传的情况，引入的回传延时可能是数十甚至数百毫秒，而超时的分组也当做丢包或错包进行处理，所以可靠性占比需求也和时延一样影响通信服务质量。

综合来说，当用户通过NR SeNB进行通信时，高频衰落或用户移动可能破坏通信QoS。在LTE与NR双连接场景中，低频段LTE MeNB能够提供广覆盖和鲁棒的移动能力，用户在LTE MeNB上通信，是能够保障通信QoS的。因此，在LTE和NR紧密互操作的场景下，由LTEMeNB保持UE的QoS是非常值得研究的。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种电力无线通信系统中的QoS保障方法，以在无线通信系统中保证用户设备终端的服务质量。

本发明所述的一种电力无线通信系统中的QoS保障方法，其包括以下步骤：

步骤S1：将用户设备终端通过当前激活链路与基站保持通信连接；

步骤S2：通过所述用户设备终端对可用信道载波的信道状态进行测量，并获得当前激活链路的QoS保障系数；

步骤S3：当所述当前激活链路的QoS保障系数小于预设的QoS保障比特时，通过所述用户设备终端将增强的QoS状态报告消息发送给所述基站，其中，所述增强的QoS状态报告消息包含以下信息：

1)当前激活链路的QoS保障系数；

2)备选信道载波ID；

步骤S4，通过所述基站对所述增强的QoS状态报告消息进行分析，并根据当前激活链路的信道质量和当前激活链路的QoS保障系数，确定最佳的跳频方案以使所述用户设备终端执行跳频。

在上述的电力无线通信系统中的QoS保障方法中，所述预设的QoS保障比特为1比特。

在上述的电力无线通信系统中的QoS保障方法中，若所述当前激活链路的QoS保障系数为1，则表示当前激活链路可以支持更多的数据传输，可以将更多的数据卸载到当前激活链路进行传输，所述用户设备终端不执行跳频；若所述当前激活链路的QoS保障系数为0，则表示当前激活链路不能支持当前的数据传输，所述用户设备终端需要执行跳频。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明适用于230频段无线电力通信系统，也可用于蜂窝通信系统，本发明的具体优势在于：

1、借助基站控制实现了终端激活链路的QoS保障，该信令开销可忽略；QoS保障可通过暂停卸载数据，在完成QoS保障恢复后再继续传输数据；

2、当激活链路配置的服务载波不能满足QoS要求时，提出的QoS保障机制可减少终端移动过程中的数据丢失和重传。

附图说明

图1是LTE与NR双连接场景下的通信示意图；

图2是本发明一种电力无线通信系统中的QoS保障方法的流程示意图；

图3a1、a2-d1、d2分别是本发明中QoS状态报告消息的不同格式的示意图；

图4是本发明的实例二的简化流程图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图2所示，本发明，即一种电力无线通信系统中的QoS保障方法，包括以下步骤：

步骤S1，用户设备终端通过当前激活链路与基站保持通信连接；

步骤S2：用户设备终端对可用信道载波的信道状态进行测量，并获得当前激活链路的QoS保障系数；

步骤S3：若当前激活链路的QoS保障系数小于预设的QoS保障比特(即，当激活链路的QoS不能得到保障时)，用户设备终端将增强的QoS状态报告消息发送给基站以实现本地化QoS状态侦听，其中，增强的QoS状态报告消息包含以下信息：

1)当前激活链路的QoS保障系数；

2)备选信道载波ID；

在实际实现中，QoS保障系数可以用n比特进行指示，以表示激活链路的信道状态或可承载的数据的大小。具体地，如果使用1个比特作为QoS保障比特来指示QoS保障系数，则：

QoS保障系数为“1”表示激活链路可以支持更多的数据传输，可以将更多的数据卸载到激活链路进行传输，不执行跳频；

QoS保障系数为“0”表示激活链路不能支持当前的数据传输，需要执行跳频；

步骤S4，基站对增强的QoS状态报告消息进行分析，并根据当前激活链路的信道质量和当前激活链路的QoS保障系数，确定最佳的跳频方案以使用户设备终端执行跳频；

具体来说，基站接收到QoS状态报告消息后，对该消息进行初步分析，很容易得出保障激活链路的信道质量和终端QoS的最佳备选方案；QoS状态报告消息就可以周期性地发送至基站，通知基站当前激活链路的QoS保障系数；这种事件触发的QoS状态报告消息可以通过当前主基站无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)信令实现信息传输。

下面结合具体实例对本发明进行详细说明。

实例一：

以230频段上的电力无线专网通信系统为例，无线电力专网通信系统可能会受到其他系统的干扰或一些非预见性的干扰。当用户设备终端(UE)工作在一个载波上的时候，如果受到较强的干扰，UE的QoS可能无法得到保障。UE需要执行跳频，将工作频段跳转到低干扰或没有干扰的频段上。QoS保障系数可为UE的跳频方案提供参考，改善UE的QoS。

基站周期性地对可用信道载波进行扫描，并选择一个合适的信道进行接入，同时为UE进行测量配置(可以是周期性测量，也可以是事件触发性测量)；当UE的测量结果显示其QoS无法得到保障时，UE会向基站反馈一个增强的QoS状态报告消息(包括：当前激活链路的QoS保障系数和备选信道载波ID)，为了实现本地化QoS状态侦听，UE可以提前将增强的QoS状态报告消息发送给基站。

在实际实现时，若使用1个比特作为QoS保障比特来指示QoS保障系数，则不同情况可以采用以下不同方式指示：

情况1：如果激活链路QoS能够精确保证，则不向基站发送QoS状态报告消息；

情况2：如果激活链路QoS能够精确保证，且允许更多数据卸载，则UE通过将QoS保障系数确定为1，周期向基站发送QoS状态报告消息；

情况3：如果激活链路QoS无法保证，需要减少或暂停将EPC数据卸载到其他链路(以便保证激活链路更换/切换服务载波，从而便于UE在激活链路恢复原QoS)，则UE可通过将QoS保障系数确定为0，向基站发送QoS状态报告消息。

实例二：

以LTE与NR紧密互操作为例，LTE MeNB作为主基站，NR SeNB作为辅基站。假设UE与LTE MeNB和NR SeNB通信链路已经建立，初始时，UE与MeNB或SeNB的链路质量都很好。因此，两种技术下的通信QoS都能够得到保障。然而，当衰落导致服务波束的信干噪比(Signal toInterference plus Noise power Ratio，SINR)的突发恶化或用户移动导致波束服务质量下降时，NR通信QoS将无法保障。因此，需要优化QoS保障机制维持通信QoS。

在实际实现时，若使用1个比特作为QoS保障比特来指示QoS保障系数，则不同情况可以采用以下不同方式指示：

情况1：如果激活链路QoS能够精确保证，则不向基站发送QoS状态报告消息；

情况2：如果激活链路QoS能够精确保证，且允许更多数据卸载，则UE通过将QoS保障系数确定为1，周期向基站发送QoS状态报告消息；

情况3：如果激活链路QoS无法保证，需要减少或暂停将EPC数据卸载到其他链路(以便保证激活链路更换/切换服务载波，从而便于UE在激活链路恢复原QoS)，则UE可通过将QoS保障系数确定为0，向基站发送QoS状态报告消息。

在情况3中，基站在收到包括QoS保障系数在内的QoS状态报告消息后，可暂停将数据卸载到激活链路，并将终端接收到的QoS状态报告转发给NRSeNB，二者协商确定NR SeNB更换服务波束和/或更换服务载频。为了说明表达方式，另用额外比特表示“列表格式”。此外QoS状态报告消息还可以同时包括NR备用载频和备用波束列表，并全部上报给LTE MeNB。QoS状态报告消息的格式可以如图3a1、a2-d1、d2所示。

图4示出了本实例二的简化流程图，该简化流程包括：

步骤1：UE工作在激活载波(即NR辅链路)，与LTE MeNB、NR SeNB保持连接，正常交互数据；

步骤2：UE侦听通信QoS，测量NR辅链路质量；

步骤3：UE发现通信QoS下降，导致无法维持正常的通信过程；

步骤4：UE向LTE MeNB发送QoS状态报告消息，该消息包含：NR辅链路QoS保障系数、备选波束(组合)与载波ID等参数；

步骤5：LTE MeNB、NR SeNB暂停与激活载波的数据卸载；

步骤6：NR SeNB恢复QoS保障，为数据传输做准备；

步骤7：LTE MeNB通知UE恢复在NR辅链路上的通信过程；

步骤8：UE恢复与LTE MeNB、NR SeNB之间的连接，进行数据交互。

综上所述，在本发明中，当激活链路无法保证用户设备终端的服务质量，甚至可能出现无线链路连接失败时，终端将发送包含QoS保障系数等信息的QoS状态报告消息上报基站，基站利用该信息为终端从未激活链路中选择一条进行激活，从而为用户设备终端的跳频位置提供参考，以此来保证终端的服务质量。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (2)

1.一种电力无线通信系统中的QoS保障方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：将用户设备终端通过当前激活链路与基站保持通信连接；

步骤S2：通过所述用户设备终端对可用信道载波的信道状态进行测量，并获得当前激活链路的QoS保障系数；

步骤S3：当所述当前激活链路的QoS保障系数小于预设的QoS保障比特时，通过所述用户设备终端将增强的QoS状态报告消息发送给所述基站，其中，所述预设的QoS保障比特为1比特，所述增强的QoS状态报告消息包含以下信息：

1）当前激活链路的QoS保障系数；

2）备选信道载波ID；

步骤S4，通过所述基站对所述增强的QoS状态报告消息进行分析，并根据当前激活链路的信道质量和当前激活链路的QoS保障系数，确定最佳的跳频方案以使所述用户设备终端执行跳频；其中，

当所述当前激活链路的QoS保障系数为0时，减少或暂停将EPC数据卸载到其他链路以使所述当前激活链路更换/切换服务载波。

2.根据权利要求1 所述的电力无线通信系统中的QoS保障方法，其特征在于，若所述当前激活链路的QoS保障系数为1，则表示当前激活链路可以支持更多的数据传输，可以将更多的数据卸载到当前激活链路进行传输，所述用户设备终端不执行跳频；若所述当前激活链路的QoS保障系数为0，则表示当前激活链路不能支持当前的数据传输，所述用户设备终端需要执行跳频。

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