CN111278020B - 基于5g通信技术的室内小基站布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于5G通信技术的室内小基站布置方法，包括判断建筑物的类型：当其内部包括隔间式结构并且隔间之间的墙壁厚度超过一定阈值时，判定为第一类型，否则判定为第二类型；根据建筑物类型布置室内小基站：当判断建筑类类型为第一类型时，其室内各个5G小基站之间的位置放置包括:以一定的间隔将室内小基站布置于隔间之间的走道的中央；当判断所述建筑物类型为第二类型时，室内各个5G小基站之间的位置放置包括基于该建筑物的建筑剖面图，以距离该5G基站最近的位于室内小基站为阵列的边缘的元素、以一定的间隔将室内5G小基站进行阵列布置。本发明解决5G网络室内深度覆盖不足和容量问题以及链路损耗过大的问题和通信量拥塞的问题。

Description

基于5G通信技术的室内小基站布置方法

技术领域

本发明整体涉及信息技术领域，更具体而言，涉及一种基于5G通信技术的室内小基站布置方法。

背景技术

随着信息技术和IOT的高速发展以及对以内容为中心的视频类内容的日益庞大的消费和需求，移动通信技术突飞猛进。信息技术在给用户的工作和生活带来便利的同时，对未来移动通信网络提出更快、更高的要求，信息技术也面临着巨大的挑战。为了能够更好地应对未来移动数据流量的高速增长、海量的设备连接以及各种应用场景的爆发式增长，并提供更好的用户体验，业内推出了第五代（5G）移动通信技术，其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快数百倍，整部超高画质电影可在1秒之内下载完成；并且经测算，移动宽带业务的70%~80%集中在室内。随着5G技术的诞生和试用，用户可期望获取超高密度、极低时延、极大速率和更广范围的联网能力。和当前的移动网络相比，5G移动网络将在更高的C和毫米波频段上部署，从而满足5G业务对超大频谱带宽的要求。然而，在高频段部署的5G宏基站信号在穿墙覆盖室内场景的时候面临更大的链路损耗问题，导致室内深度覆盖不足。经研究，与4G宏基站信号相比，C频段室外信号穿透混凝土墙壁时每穿透1面墙壁会产生额外的8-13dB链路损耗。毫米波信号穿透混凝土水泥墙的损耗更是超过60dB，更高的毫米波频段5G信号导致的巨大衰减导致其基本丧失穿墙能力，因此本领域技术人员面临的最大难题是如何进行室内覆盖，同时尽可能减小传输损耗。

现有技术中解决覆盖深度不足和传输损耗的问题时，往往采用有源或无源DAS系统，但是面对一些商业建筑物或短时流量需求大的场所和场景时，往往面临着信号覆盖和容量问题。特别地，无源DAS系统中信号衰减强度比较大，有源DAS系统中，线缆布局简单，可以快速建立网络，但是主设备和有源DAS设备无法统一纳入网管系统中。近年来也有华为、诺基亚、中兴、爱立信等的针对室分的方案。但是由于部分单元成本较高，给布局带来一定的障碍，难以大规模部署实施。此外，在一些特殊场景下（如促销而聚集大量顾客，因集中反应问题而聚集大量住户，明星签售现场而聚集大量粉丝），室内的单个信号首发装置可能面临通信量拥塞的情况，需要在多个信号收发装置之间进行优化和协调。因此，在诸如商场、高校、场馆、酒店等城市密集区域的应用场景中，5G网络室内覆盖和容量问题以及通信量拥塞的问题迫切需要解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于5G通信技术的室内小基站布置方法。通过该方法，可以解决5G网络室内深度覆盖不足和容量问题以及链路损耗过大的问题和通信量拥塞的问题，可以有效减轻室外站的工作负荷，并且该方法使用的装置具有简单轻便、容易安装的优点，减少子基站之间的干扰并提高吞吐量，有效地补充信号较弱的覆盖地区和覆盖盲点的信号，保证并提升信号质量，增强用户体验。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种基于5G通信技术的室内小基站布置方法，包括以下步骤：在步骤S1中，通过室外的5G基站，将5G网络测试信号传输到距离该5G基站最近的位于室内的小基站；在步骤S2中，将室内位于同一平面的其它小基站与距离该5G基站最近的位于室内小基站进行网络同步，其中室内位于同一平面的其它小基站的位置基于预定规则而优化设计、安装；在步骤S3中，根据小基站状况，在室内的各个小基站之间进行资源的分配和优化。

根据本发明的另一个方面，在步骤S1中，通过室外的5G基站将5G网络测试信号传输到距离该5G基站最近的位于室内的小基站具体包括：在基于5G通信技术进行室内数字化覆盖时，选择距离该室外5G基站最近的、位于室内的小基站作为用于同步的小基站，在确定该小基站的安装位置时，需要将其距离墙壁10厘米放置或者吸顶式布置，该小基站位于建筑物内邻近室外5G基站的一侧并且能够接收到室外5G基站的信号。

根据本发明的另一个方面，在步骤S2中，将室内位于同一平面的其它小基站与距离室外5G基站最近的位于室内小基站进行网络同步，其中室内位于同一平面的其它小基站的位置基于预定规则而优化设计、安装具体包括：将室内位于同一平面的其它小基站与距离室外5G基站最近的位于室内小基站进行网络同步，以实现各个小基站之间的同步；其中预定规则包括：判断建筑物的类型，当其内部包括隔间式结构并且隔间之间的墙壁厚度超过一定阈值时，判定为第一类型，否则判定为第二类型；对于第一类型的建筑物，其室内各个小基站之间的位置放置包括以一定的间隔将室内小基站布置于隔间之间的走道的中央，而对于第二类型的建筑物，其室内各个小基站之间的位置放置包括基于该建筑物的建筑剖面图，以距离室外5G基站最近的位于室内小基站为阵列的边缘的元素、以一定的间隔将室内小基站进行阵列布置；其中该间隔的确定方法为：以距离该5G基站最近的位于室内小基站为基点，确定室内距其D的位置的信号参数，如果信号参数等于预定信号阈值，则将该位置所在的点确定为室内小基站的安装点；并以此安装点作为基点，在第一类型建筑物中在前述小基站的连线延展方向上，在第二类型建筑物中在前述小基站的连线延展方向及其垂直方向上，确定下一个室内安装点，直到到达建筑物边缘墙壁，如果建筑物边缘墙壁的信号参数大于等于预定信号阈值则在建筑物边缘墙壁所在的位置设置安装点，而如果小于预定信号阈值则不设置安装点；其中距前一个小基站安装点的距离为D的位置处的信号参数包括三项的总和，第一项为：lg（4πT/L），其中T标称距离，其值为固定值，而L表示波长；第二项为A*lg（dis/T），其中A为信号传输衰减系数，dis为室内小基站与可接入网络的用户终端之间的距离，并且dis≥T；第三项为天线接收的信号功率与发射的信号功率的比率。

根据本发明的另一个方面，在步骤S3中，根据小基站状况在室内的各个小基站之间进行资源的分配和优化具体包括：获得所有室内小基站的带宽需求总量，计算出各个室内小基站的带宽需求；5G基站根据小基站的带宽需求，分配带宽并进行优化处理，根据新的带宽优化分配结果重新安排各个小基站的子带，其中优化处理包括：根据业务需求分布，结合室内小基站的网络结构为每个小基站分配子带；确定总带宽与分配的子带的大小，当带宽不足时逐渐减小其中最大的子带；根据各个室内小基站的子带分配状况，结合相互邻近的小基站的子带分配情况为子带较小的室内小基站增加子带。

根据本发明的另一个方面，在步骤S3中，根据小基站状况在室内的各个小基站之间进行资源的分配和优化具体包括：当小基站所面临的网络负载较轻时．将小基站进行分组管理并整体分配资源，其中同一组内的小基站利用分配的网络资源发送相同的数据，室内用户在同一个组内的小基站访问移动网络时无需切换，并且能够提升接收的信号的质量；而当小基站所面临的网络负载较重时，各个小基站分别作为独立的单元，利用各自分配的网络资源发送各自的数据信息，从而提升网络的容量。

根据本发明的另一个方面，室内小基站包括用于接收和发射信号的天线组件，多路复用组件，功率放大组件，低噪声放大组件，混频组件，模数转换组件，数模转换组件，基带信号处理组件和接口；其中天线组件用于接收无线电信号，经由多路复用组件进入低噪声放大组件，进而再通过混频组件和模数转换组件变换成数字信号，进而输入到基带信号处理组件和接口；接口和基带信号处理组件将待发射信号通过数模转换组件进入混频组件，进而通过功率放大组件输入到多路复用组件，从而通过天线组件发射；其中所述功率放大组件包括子组件，该子组件包括第一电阻至第四电阻、第一电容至第十四电容、第一可变电容至第二可变电容、第一电感至第八电感，该子组件的结构为：混频模块端输入的信号连接第二电容的第一端和第三点融的第一端，第二电容的第二端连接第一可变电容的第一端、第七电容的第一端、第二电感的第一端以及第一晶体管的基极；第三电容的第二端连接第一可变电容的第二端、第七电容的第二端、第三电感的第一端以及第二晶体管的基极；第二电感的第二端连接第一电容的第一端、第一电阻的第一端以及第一电感的第一端；第三电感的第二端连接第四电容的第一端、第二电阻的第一端以及第四电感的第一端；第一电阻的第二端连接第五电容的第一端、第一电感的第二端以及第一偏置电压；第一电容的第二端和第五电容的第二端接低电压电源；第二电阻的第二端连接第六电容的第一端、第四电感的第二端以及第一偏置电压；第四电容的第二端和第六电容的第二端接低电压电源；第一晶体管的发射极与第二晶体管的发射极和低电压电源连接；第一晶体管的集电极连接第二可变电容的第一端、第九电容的第一端、第十二电容的第一端以及第六电感的第一端；第一晶体管的集电极连接第二可变电容的第一端、第九电容的第一端、第十二电容的第一端以及第六电感的第一端；第二晶体管的集电极连接第二可变电容的第二端、第九电容的第二端、第十三电容的第一端以及第七电感的第一端；第六电感的第二端连接第五电感的第一端、第三电阻的第一端、第十一电容的第一端；第七电感的第二端连接第八电感的第一端、第四电阻的第一端、第十四电容的第一端；第五电感的第二端连接第三电阻的第二端、第八电容的第一端以及第二偏置电压；第八电感的第二端连接第四电阻的第二端、第十电容的第一端以及第二偏置电压；第八电容的第二端与第十一电容的第二端接低电压电源；第十电容的第二端与第十四电容的第二端接低电压电源；第十二电容的第二端和第十三电容的第二端作为该子组件的输出。

根据本发明的另一个方面，所述室内小基站的信号幅度大于35dBμV，所述室内小基站的位置需要避开其它天线辐射方向的±45°之内。所述建筑物内如若有多个楼层，需要将各个楼层的室内小基站的位置布置得不在同一条垂线上。所述室内小基站的布置中，如果有障碍物，则将其布置在障碍物面向室内空旷空间的一面上。

附图说明

在附图中通过实例的方式而不是通过限制的方式来示出本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

根据本发明的示范性实施例，图1图示基于5G通信技术的室内小基站布置方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，参考附图并以图示的方式示出几个具体的实施例。将理解的是：可设想并且可做出其他实施例而不脱离本公开的范围或精神。因此，以下详细描述不应被认为具有限制意义。

根据本发明的示范性实施例，图1图示基于5G通信技术的室内数字化覆盖方法的流程图，具体包括以下步骤：

在步骤S1中，通过室外的5G基站，将5G网络测试信号传输到距离该5G基站最近的位于室内的小基站；

在步骤S2中，将室内位于同一平面的其它小基站与距离该5G基站最近的位于室内小基站进行网络同步，其中室内位于同一平面的其它小基站的位置基于预定规则而优化设计、安装；

在步骤S3中，根据小基站状况，在室内的各个小基站之间进行资源的分配和优化。

特别地，在步骤S1中，通过室外的5G基站将5G网络测试信号传输到距离该5G基站最近的位于室内的小基站具体包括：在基于5G通信技术进行室内数字化覆盖时，选择距离该室外5G基站最近的、位于室内的小基站作为用于同步的小基站，在确定该小基站的安装位置时，需要将其距离墙壁10厘米放置或者吸顶式布置，该小基站位于建筑物内邻近室外5G基站的一侧并且能够接收到室外5G基站的信号。

特别地，在步骤S2中，将室内位于同一平面的其它小基站与距离该室外5G基站最近的位于室内小基站进行网络同步，其中室内位于同一平面的其它小基站的位置基于预定规则而优化设计、安装具体包括：将室内位于同一平面的其它小基站与距离该室外5G基站最近的位于室内小基站进行网络同步，以实现各个小基站之间的同步；其中预定规则包括：判断建筑物的类型，当其内部包括隔间式结构并且隔间之间的墙壁厚度超过一定阈值时，判定为第一类型，否则判定为第二类型；对于第一类型的建筑物，其室内各个小基站之间的位置放置包括以一定的间隔将室内小基站布置于隔间之间的走道的中央，而对于第二类型的建筑物，其室内各个小基站之间的位置放置包括基于该建筑物的建筑剖面图，以距离该室外5G基站最近的位于室内小基站为阵列的边缘的元素、以一定的间隔将室内小基站进行阵列布置；其中该间隔的确定方法为：以距离该室外5G基站最近的位于室内小基站为基点，确定室内距其D的位置的信号参数，如果信号参数等于预定信号阈值，则将该位置所在的点确定为室内小基站的安装点；并以此安装点作为基点，在第一类型建筑物中在前述小基站的连线延展方向上，在第二类型建筑物中在前述小基站的连线延展方向及其垂直方向上，确定下一个室内安装点，直到到达建筑物边缘墙壁，如果建筑物边缘墙壁的信号参数大于等于预定信号阈值则在建筑物边缘墙壁所在的位置设置安装点，而如果小于预定信号阈值则不设置安装点；其中距前一个小基站安装点的距离为D的位置处的信号参数包括三项的总和，第一项为：lg（4πT/L），其中T标称距离，其值为固定值，而L表示波长；第二项为A*lg（dis/T），其中A为信号传输衰减系数，dis为室内小基站与可接入网络的用户终端之间的距离，并且dis≥T；第三项为天线接收的信号功率与发射的信号功率的比率。

特别地，在步骤S3中，根据小基站状况在室内的各个小基站之间进行资源的分配和优化具体包括：获得所有室内小基站的带宽需求总量，计算出各个室内小基站的带宽需求；5G基站根据小基站的带宽需求，分配带宽并进行优化处理，根据新的带宽优化分配结果重新安排各个小基站的子带，其中优化处理包括：根据业务需求分布，结合室内小基站的网络结构为每个小基站分配子带；确定总带宽与分配的子带的大小，当带宽不足时逐渐减小其中最大的子带；根据各个室内小基站的子带分配状况，结合相互邻近的小基站的子带分配情况为子带较小的室内小基站增加子带。

替代地，在步骤S3中，根据小基站状况在室内的各个小基站之间进行资源的分配和优化具体包括：当小基站所面临的网络负载较轻时．将小基站进行分组管理并整体分配资源，其中同一组内的小基站利用分配的网络资源发送相同的数据，室内用户在同一个组内的小基站访问移动网络时无需切换，并且能够提升接收的信号的质量；而当小基站所面临的网络负载较重时，各个小基站分别作为独立的单元，利用各自分配的网络资源发送各自的数据信息，从而提升网络的容量。

特别地，室内小基站分为三级结构，包含基带单元、收集器和无线电远程单元，基带单元实现高层协议栈和物理层计算，无线电远程单元实现射频信号收发，基带单元与无线电远程单元之间通过收集器的接口连接，收集器用于数据分发与合并。

替代地，室内小基站包括用于接收和发射信号的天线组件，多路复用组件，功率放大组件，低噪声放大组件，混频组件，模数转换组件，数模转换组件，基带信号处理组件和接口；其中天线组件用于接收无线电信号，经由多路复用组件进入低噪声放大组件，进而再通过混频组件和模数转换组件变换成数字信号，进而输入到基带信号处理组件和接口；接口和基带信号处理组件将待发射信号通过数模转换组件进入混频组件，进而通过功率放大组件输入到多路复用组件，从而通过天线组件发射。其中所述功率放大组件包括子组件，该子组件包括第一电阻至第四电阻、第一电容至第十四电容、第一可变电容至第二可变电容、第一电感至第八电感，该子组件的结构为：混频模块端输入的信号连接第二电容的第一端和第三点融的第一端，第二电容的第二端连接第一可变电容的第一端、第七电容的第一端、第二电感的第一端以及第一晶体管的基极；第三电容的第二端连接第一可变电容的第二端、第七电容的第二端、第三电感的第一端以及第二晶体管的基极；第二电感的第二端连接第一电容的第一端、第一电阻的第一端以及第一电感的第一端；第三电感的第二端连接第四电容的第一端、第二电阻的第一端以及第四电感的第一端；第一电阻的第二端连接第五电容的第一端、第一电感的第二端以及第一偏置电压；第一电容的第二端和第五电容的第二端接低电压电源；第二电阻的第二端连接第六电容的第一端、第四电感的第二端以及第一偏置电压；第四电容的第二端和第六电容的第二端接低电压电源；第一晶体管的发射极与第二晶体管的发射极和低电压电源连接；第一晶体管的集电极连接第二可变电容的第一端、第九电容的第一端、第十二电容的第一端以及第六电感的第一端；第一晶体管的集电极连接第二可变电容的第一端、第九电容的第一端、第十二电容的第一端以及第六电感的第一端；第二晶体管的集电极连接第二可变电容的第二端、第九电容的第二端、第十三电容的第一端以及第七电感的第一端；第六电感的第二端连接第五电感的第一端、第三电阻的第一端、第十一电容的第一端；第七电感的第二端连接第八电感的第一端、第四电阻的第一端、第十四电容的第一端；第五电感的第二端连接第三电阻的第二端、第八电容的第一端以及第二偏置电压；第八电感的第二端连接第四电阻的第二端、第十电容的第一端以及第二偏置电压；第八电容的第二端与第十一电容的第二端接低电压电源；第十电容的第二端与第十四电容的第二端接低电压电源；第十二电容的第二端和第十三电容的第二端作为该子组件的输出。

特别地，所述室内小基站的信号幅度大于35dBμV，所述室内小基站的位置需要避开其它天线辐射方向的±45°之内。

特别地，所述建筑物内如若有多个楼层，需要将各个楼层的室内小基站的位置布置得不在同一条垂线上。

特别地，所述室内小基站的布置中，如果有障碍物，则将其布置在障碍物面向室内空旷空间的一面上。

通过以上操作，可以解决5G网络室内深度覆盖不足和容量问题以及链路损耗过大的问题和通信量拥塞的问题，可以有效减轻室外站的工作负荷，并且该方法使用的装置具有简单轻便、容易安装的优点，减少子基站之间的干扰并提高吞吐量，有效地补充信号较弱的覆盖地区和覆盖盲点的信号，保证并提升信号质量，增强用户体验。

经多场景测试，本申请所述的单个小基站便能够解决100-200平米的室内覆盖情况。

综上，在本发明的技术方案中，通过采用了一种基于5G通信技术的室内数字化覆盖方法。通过该方法，可以解决5G网络室内深度覆盖不足和容量问题以及链路损耗过大的问题和通信量拥塞的问题，可以有效减轻室外站的工作负荷，并且该方法使用的装置具有简单轻便、容易安装的优点，减少子基站之间的干扰并提高吞吐量，有效地补充信号较弱的覆盖地区和覆盖盲点的信号，保证并提升信号质量，增强用户体验。

将理解的是：本申请所述的小基站是指皮基站(100mw～500mw)和飞基站(100mw以下)。

此外，可以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式实现本发明的示例和实施例。如上所述，可存储任何执行这种操作的主体，以挥发性或非挥发性存储的形式，例如存储设备，像ROM，无论可抹除或可重写与否，或者以存储器的形式，诸如例如RAM、存储器芯片、设备或集成电路或在光或磁可读的介质上，诸如例如CD、DVD、磁盘或磁带。将理解的是：存储设备和存储介质是适合于存储一个或多个程序的机器可读存储的示例，当被执行时，所述一个或多个程序实现本发明的示例。经由任何介质，诸如通过有线或无线耦合载有的通信信号，可以电子地传递本发明的示例，并且示例适当地包含相同内容。

应当注意的是：因为本发明解决了解决5G网络室内深度覆盖不足和容量问题以及链路损耗过大的问题和通信量拥塞的问题，可以有效减轻室外站的工作负荷，并且该方法使用的装置具有简单轻便、容易安装的优点，减少子基站之间的干扰并提高吞吐量，有效地补充信号较弱的覆盖地区和覆盖盲点的信号，保证并提升信号质量，增强用户体验的技术问题，采用了信息技术领域中技术人员在阅读本说明书之后根据其教导所能理解的技术手段，并获得了有益技术效果，所以在所附权利要求中要求保护的方案属于专利法意义上的技术方案。另外，因为所附权利要求要求保护的技术方案可以在工业中制造或使用，因此该方案具备实用性。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应包涵在本发明的保护范围之内。除非以其他方式明确陈述，否则公开的每个特征仅是一般系列的等效或类似特征的一个示例。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.基于5G通信技术的室内小基站布置方法，其特征在于：所述小基站用于接收室外5G基站的通信信号，并将该信号与室内位于同一平面的其他室内小基站进行同步，所述方法包括以下步骤：

S1、判断建筑物的类型：当其内部包括隔间式结构并且隔间之间的墙壁厚度超过一定阈值时，判定为第一类型，否则判定为第二类型；

S2、根据建筑物类型布置室内小基站：当判断所述建筑物类型为第一类型时，其室内各个5G小基站之间的位置放置包括:以一定的间隔将室内小基站布置于隔间之间的走道的中央；当判断所述建筑物类型为第二类型时，其室内各个5G小基站之间的位置放置包括：基于该建筑物的建筑剖面图，以距离室外5G基站最近的位于室内小基站为阵列的边缘的元素、以一定的间隔将室内5G小基站进行阵列布置；

其中，该间隔的确定方法为：以距离室外5G基站最近的位于室内的小基站为基点，确定距该基点距离为D的位置的信号参数，如果信号参数等于预定信号阈值，则将该位置所在的点确定为室内小基站的安装点；并以此安装点作为基点，在第一类型建筑物中在前述小基站的连线延展方向上，在第二类型建筑物中在前述小基站的连线延展方向及其垂直方向上，确定下一个室内安装点，直到到达建筑物边缘墙壁，如果建筑物边缘墙壁的信号参数大于等于预定信号阈值则在建筑物边缘墙壁所在的位置设置安装点，而如果小于预定信号阈值则不设置安装点；其中距前一个小基站安装点的距离为D的位置处的信号参数包括三项的总和，第一项为：lg（4πT/L），其中T为标称距离，其值为固定值，而L表示波长；第二项为A*lg（dis/T），其中A为信号传输衰减系数，dis为室内小基站与可接入网络的用户终端之间的距离，并且dis≥T；第三项为天线接收的信号功率与发射的信号功率的比率。

2.根据权利要求1所述的基于5G通信技术的室内小基站布置方法，其特征在于，在确定该小基站的安装位置时，需要将其距离墙壁10厘米放置或者吸顶式布置，该小基站位于建筑物内邻近室外5G基站的一侧并且能够接收到室外5G基站的信号。

3.如权利要求1所述的基于5G通信技术的室内小基站布置方法，其特征在于：所述室内小基站的信号幅度大于35dBμV，所述室内小基站的位置需要避开其它天线辐射方向的±45°之内。

4.如权利要求1所述的基于5G通信技术的室内小基站布置方法，其特征在于：所述建筑物内如若有多个楼层，需要将各个楼层的室内小基站的位置布置的不在同一条垂线上。

5.如权利要求1所述的基于5G通信技术的室内小基站布置方法，其特征在于：所述室内小基站的布置中，如果有障碍物，则将其布置在障碍物面向室内空旷空间的一面上。

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