CN111314043A - 一种分布式室分5g系统中远端单元分组控制调度器及调度覆盖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器及调度覆盖方法，所述控制调度器包括分组导频发送模块、导频测量报告处理模块、用户分组管理模块以及调度模块；所述调度覆盖方法包括以下步骤：步骤1：将5G分布式系统中所有的远端单元分组；步骤2：中央单元控制在不同远端单元分组上发送各远端单元分组特有的导频信号；步骤3：接收用户设备对各导频信号的测量报告；步骤4：指定为所述用户终端服务的远端单元分组；步骤5：根据为用户设备所服务的单元分组，为所述用户设备分配无线资源。本发明解决了传统的5G室内分布式系统中因为上行远端单元信号合并带来的底噪抬升问题，以及上下行不对称性的问题。
Description
技术领域
本发明属于5G通信领域，具体是指一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器及调度覆盖方法。
背景技术
分布式小基站是5G时代解决室内覆盖的主要设备形态。5G由于频点高，穿透损耗大，因此很难通过室外宏基站来覆盖室内，只有通过室内小基站来提供优良的室内覆盖和吞吐量。5G分布式小基站由于成本低，覆盖性好，可扩展性强，成为主流的室内覆盖解决方案。一个分布式小基站系统，如图1所示，由以下单元构成，中央单元(Central Unit)，扩展单元(Extended Unit)和远端单元(Remote Unit)，。
其中中央单元负责数据的集中处理，扩展单元负责数据在中央单元和远端单元之间的转发和汇聚，远端单元被部署到室内不同的地点，负责数据和无线信号之间的互相转化，在空口进行发送和接收。一个中央单元连接到多个扩展单元，一个扩展单元连接到多个远端单元。这些单元同属于一个小区。在下行发送数据时，相同的信号被复制到不同的单元，通过广播实现覆盖。而在上行则是不同的远端单元将接收到的信号发送至扩展单元，在扩展单元处合并，然后不同的扩展单元再将信号汇聚到中央单元，在中央单元处完成合并。
因为远端单元部署在不同的地方，彼此间隔，对同一个用户设备(UserEquipment)的上行发送信号，可能存在只有一两个远端单元才能收到用户信号。这样在上行合并时，会将根本不包含该用户设备信号，只有白噪声的远端单元输送过来的信号也合并进来，造成接收质量的急剧下降。比如假设当前系统中有N个远端单元，其中只有一个远端单元能收到用户设备A的信号，则信噪比将降低log2(N)dB。5G系统的覆盖主要受限于上行，底噪抬升将严重影响5G系统的覆盖范围。
现有方案一般是通过5G小基站物理对各个远端单元送过来，每个无线物理资源块上的信号强度进行测量，和一个预先设置的阈值相比较，如果低于阈值，则认为这个远端单元在这个无线物理资源块上没有收到有用信号，对其不进行合并，从而保证合并后的信道质量。或者在多路信号中只挑选在该无线物理资源块上最强的一路，丢弃其余路。
该方案有以下几个缺陷：
第一：合并性能和可靠性。因为缺乏对有用信号的先验知识，只能根据接收信号的总体强度，而不是其中有用信号部分的强度进行合并，所以最佳阈值难以确定。并且在每个远端单元中，每个不同的用户设备的发送信号的比例都不相同，无法采用统一的最佳门限。该方案的性能和阈值息息相关，不同远端单元的收到的干扰和热噪声水平都在不停地变化，有用信号信号所占总信号的比例也在不停变化，很难有个时间上稳定的最优门限值。此外，受布网，覆盖和功率控制影响，远端单元上收到的有用信号功率强度可能和白噪声功率差不多。此外，如果挑选最强信号，丢弃其他信号，则不能排除干扰功率的因素。有可能其中一个远端遭受很强的其他小区的干扰，导致其信号功率特别高，但是均不是有用信号，在这种情况下，这种策略就会失败，将导致接收信号的信噪比极差。
第二：灵活性不足。物理层的检测和合并策略，按照不同的无线物理资源块进行。但是当一个无线物理资源块上复用了不同用户设备的数据时，将无法工作。比如为用户设备1服务的最好远端单元是单元A，比如为用户设备2服务的最好远端单元是单元B。用户1和用户2的信号复用了相同的无线物理资源块。此时物理层将无法完成信号的合理合并和丢弃，或者会导致性能下降。
第三：引入了上下行不对称。因为下行信号通过广播方式发送，而上行信号则是通过合并或者选择的方式进行接收，这导致了下行信号经过的通道数和空口条件与上行信号不一致。这给上行功率控制，信号的测量管理等其他无线资源管理和调度策略带来了一系列的困难和性能下降。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器及调度覆盖方法，解决了传统的5G室内分布式系统中因为上行远端单元信号合并带来的底噪抬升问题，以及上下行不对称性的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
技术方案一：
一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器，设置于中央单元上，包括用户设备通过信号连接的分组导频发送模块和导频测量报告处理模块，与所述异频测量报告处理模块连接的用户分组管理模块以及与所述用户分组管理模块连接的调度模块；其中，
所述分组导频发送模块：用于发送异频信号给用户设备，并控制不同的导频信号在不同远端单元分组中发送；不同远端单元分组的专属导频信号是彼此正交或者准正交的；
所述导频测量报告处理模块：用于接收用户设备对各导频信号的异频测量报告，并对所述异频测量报告中的测量值进行处理后，将处理后的结果输送到用户分组管理模块；
所述用户分组管理模块：用于根据所述异频测量报告处理模块传回的结果，决定为用户设备进行服务的远端单元分组，并将决策结果输出到调度模块；
所述调度模块：根据不同用户设备的对应远端单元分组进行无线资源分配。
进一步的，不同远端单元分组的专属导频信号包括时分，频分和码分。
进一步的，所述异频测量报告包括但不限于以下部分：远端单元分组的编号，以及所述远端单元分组的专属导频信号的接收功率值，接收信干噪比，和/或其他接收信号的质量指示；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理指的是将异频测量报告中记载的同一个用户设备对不同远端单元分组的专属导频信号的测量值进行滤波，排序，存储。
进一步的，所述用户分组管理模块决定为用户设备进行服务的远端单元分组的依据包括包括信号质量和信干噪比。
技术方案二：
一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将5G分布式系统中所有的远端单元按照信号覆盖情况和具体场景进行分组；
步骤2：中央单元控制在不同远端单元分组上发送各远端单元分组特有的导频信号；
步骤3：接收用户设备对各导频信号的测量报告，并对所述异频测量报告中的测量值进行处理；
步骤4：根据测量报告中测量值处理后的结果，指定为所述用户终端服务的远端单元分组，所述远端单元分组为1个或者多个；
步骤5：根据为用户设备所服务的单元分组，为所述用户设备分配无线资源，进行上行信号合并和下行组播，并保证互不干扰。
进一步的，所述异频测量报告包括以下部分：远端单元分组的编号，以及所述远端单元分组的专属导频信号的接收功率值，接收信干噪比，和/或其他接收信号的质量指示；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理是将异频测量报告中记载的同一个用户设备对不同远端单元分组的专属导频信号的测量值进行滤波，排序，存储；
进一步的，步骤3中导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理的具体方法为：
假设分布式室分5G系统内一共有S个远端单元分组，一共服务U个用户设备，其中任一用户设备u的测量报告包含以下内容：所述用户设备本身的标识号u，所述用户设备对远端单元分组s的导频信号的接收强度测量值RSRP(u,s)；
将所述接收强度测量值RSRP(u,s)进行滤波，然后和过往的加权值进行平均，所述滤波采用滤波器进行；
FilteredRSRP(u,s,t)＝(1-b)×RSRP(u,s)+b×FilteredRSRP(u,s,t-1)
其中b为滤波器系数，t为当前时刻，t-1为上一时刻。
将所有FilteredRSRP(u,s,t)，按照从大到小，在s的自变量维度进行排序，得到
的序列，并进行存储。
进一步的，步骤4中根据测量报告中测量值处理后的结果，指定为所述用户终端服务的远端单元分组的具体的处理方法为：
设定一个预先给定的门限Δ，选择
中最大值所对应的
分组s0，将其加入所述用户设备u的服务远端分组集合，从
中删除s0对应的值；
继续选择
中的最大值，假设其对应的
为si，假设FilteredRSRP(u,si,t)和FilteredRSRP(u,s0,t)的差值小于Δ，则将远端单元分组si加入用户u的对应服务分组集合，继续以上过程，否则结束；即可获得可以为所述用户设备服务的远端单元分组。
进一步的，步骤2中，在不同远端单元分组上发送各远端单元分组特有的导频信号时按照时分复用的方式进行。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
第一：性能优良可靠。利用基于用户设备的测量汇报对下行参考的信号的测量来决定选择哪一个或那几个远端单元分组为该用户设备服务，为信号处理提供了先验知识。因为其参考依据是用户设备看到的真实信号质量，在保持上下行对称性时，同时也就反映了基站端的信号质量。根据专用的下行参考信号来测量可以最大程度地避免干扰和噪声的影响，决策的依据比较可靠，避免了基站端的测量误差，减少了基站端的处理复杂度；同时属于同一远端的用户的信号传播特性比较相近，可以采用相同的信号处理和调度策略，避免了传统方案中，每个远端单元信号上要处理不同传播特性的用户信号，无法获得最佳合并的情况。
第二：实现复杂性低。由于依据用户设备的测量汇报进行决策，因此在基站设备端无需进行复杂的物理层信号的监控和检测。在信号合并及发送策略上，可以按照预先远端单元分组，以及调度模块的决定进行合并发送，不需要在物理层实现复杂的策略模块。
第三：灵活性强。由于每个用户设备的被哪个远端单元分组服务是可以通过测量获得的信息。因此调度模块可以根据这个结果，灵活地把属于不同且隔离度较好地远端单元分组的用户设备分配在相同无线资源块上，以实现资源复用，提升频谱效率；在隔离度较小的远端单元分组之间则可以分配不同的无线资源块，以实现干扰抑制，提升信号质量。
第四：保证了上下行不对称。因为下行信号和上行信号在一个远端单元分组内的合并或者广播方式是相同的，这保证了下行信号经过的通道数和空口条件与上行信号完全一致。使得上行功率控制，信号的测量管理等其他无线资源管理和调度策略完全不受影响。
附图说明
图1为现有技术中分布式5G基站系统的结构框图；
图2为本发明一个实施例中远端单元分组示意图；
图3为本发明一个实施例中控制调度器的工作原理图；
图4为本发明一个实施例中控制调度器的工作流程图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图3～4示出了本发明一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器的一个实施例，设置于中央单元上，所述控制调度器包括用户设备通过信号连接的分组导频发送模块和导频测量报告处理模块，与所述异频测量报告处理模块连接的用户分组管理模块以及与所述用户分组管理模块连接的调度模块；其中，
所述分组导频发送模块：用于发送异频信号给用户设备，并控制不同的导频信号在不同远端单元分组中发送；不同远端单元分组的专属导频信号是彼此正交或者准正交的，可以包括但不限于时分，频分和码分，还可以包括其余能在空口上互相区分的正交或准正交信号等；
所述导频测量报告处理模块：用于接收用户设备对各导频信号的异频测量报告，并对所述异频测量报告中的测量值进行处理后，将处理后的结果输送到用户分组管理模块；所述异频测量报告包括但不限于以下部分：远端单元分组的编号，以及所述远端单元分组的专属导频信号的接收功率值，接收信干噪比，和/或其他接收信号的质量指示；所述异频测量报告还可以包括干扰信号强度等信息；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理指的是将异频测量报告中记载的同一个用户设备对不同远端单元分组的专属导频信号的测量值进行滤波，排序，存储；
所述用户分组管理模块：用于根据所述异频测量报告处理模块传回的结果，决定为用户设备进行服务的远端单元分组，并将决策结果输出到调度模块；
所述用户分组管理模块决定为用户设备进行服务的远端单元分组的依据包括但不限于信号质量，比如信干噪比，还可以包括干扰信号强度等；
所述调度模块：根据不同用户设备的对应远端单元分组进行无线资源分配。
如图2～4本发明一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法的一个实施例，具体包括如下步骤：
步骤1：将5G分布式系统中所有的远端单元按照信号覆盖情况和具体场景进行分组；
如图2所示，按照不同场景下远端单元部署和覆盖策略，将远端单元分为若干组，构成不同的远端单元分组；在同一远端分组之内，下行信号在所有同属该组的远端单元中广播发送，而上行则把所有远端单元接收到的信号合并处理；
步骤2：中央单元控制在不同远端单元分组上发送各远端单元分组特有的导频信号给用户设备；
所述特有的导频信号是指可以在时域，频域或者码域上互相区分的模值为1的伪随机序列；
步骤3：接收用户设备对各导频信号的测量报告，并对所述异频测量报告中的测量值进行处理；所述异频测量报告包括但不限于以下部分：远端单元分组的编号，以及所述远端单元分组的专属导频信号的接收功率值，接收信干噪比，和/或其他接收信号的质量指示；所述异频测量报告还可以包括干扰信号强度等信息；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理是将异频测量报告中记载的同一个用户设备对不同远端单元分组的专属导频信号的测量值进行滤波，排序，存储；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理的具体方法为：
假设分布式室分5G系统内一共有S个远端单元分组，一共服务U个用户设备，其中任一用户设备u的测量报告包含以下内容：所述用户设备本身的标识号u，所述用户设备对远端单元分组s的导频信号的接收强度测量值RSRP(u,s)；
将所述接收强度测量值RSRP(u,s)进行滤波，然后和过往的加权值进行平均，所述滤波采用但不限于采用各种滤波器，比如无限冲激响应滤波器，还可以采用有限冲激响应滤波器等其他的滤波器；
FilteredRSRP(u,s,t)＝(1-b)×RSRP(u,s)+b×FilteredRSRP(u,s,t-1)
其中b为滤波器系数，t为当前时刻，t-1为上一时刻。
将所有FilteredRSRP(u,s,t)，按照从大到小，在s的自变量维度进行排序，得到
的序列，并进行存储。
步骤4：根据测量报告中测量值处理后的结果，指定为所述用户终端服务的远端单元分组，所述远端单元分组为1个或者多个；
所述用户分组管理模块决定为用户设备进行服务的远端单元分组的依据包括但不限于选择接收信号质量最好的远端单元分组为该用户设备服务；选择所有信号质量，比如信干噪比，高于一个预设门限的远端单元分组为该用户设备服务。决定当前小区中所有接入的用户设备的对应远端单元分组之后，将其结果输出到调度模块；其具体的处理方式如下，
设定一个预先给定的门限Δ，选择
中最大值所对应的
分组s0，将其加入所述用户设备u的服务远端分组集合，从
中删除s0对应的值；
继续选择
中的最大值，假设其对应的
为si，假设FilteredRSRP(u,si,t)和FilteredRSRP(u,s0,t)的差值小于Δ，则将远端单元分组si加入用户u的对应服务分组集合，继续以上过程，否则结束，即可获得可以为所述用户设备服务的远端单元分组。
步骤5：根据为用户设备所服务的单元分组，为所述用户设备分配无线资源，进行上行信号合并和下行组播，并保证互不干扰；
所述无线资源代表在物理环境中用于传输无线信号的频率和时间资源，根据实现设定粒度，将其均匀划分，分为大小一致的无线物理资源块，作为调度的最基本单位。每个无线物理资源块均占用一定的时间长度和频率带宽，比如2毫秒和200kHz。根据不同远端用户分组的隔离度，来判断一个无线物理资源块是否可以被不同的远端单元分组复用，以保证不互相干扰。如果不能被复用，则需要将对应不同远端分组的用户设备分配在不同的无线资源块上。从而保证每个用户设备的信号质量能够较好地传输和合并。将最后的无线资源调度结果送给信号处理模块，和不同的扩展单元及远端单元，指示其进行信号合并和发送。
下面以一个具体的实例对上述步骤进行解释，在该实例中，一个分布式5G小基站系统，由1个中心单元，4个扩展单元和32个远端单元构成，4个扩展单元连接到中心单元，同时每个扩展单元连接8个远端单元；
步骤1、在该实例中，每个扩展单元下的8个远端单元距离较近，信号覆盖强度较为集中，相邻扩展单元中信号覆盖交叠较弱，因此，该实例与图2中的分组情况不同，是将同一个扩展单元下的8个远端单元分为一个远端单元分组；则一共有4个远端单元分组，编号为0,1,2,3；
步骤2、中央单元分别控制4个远端单元分组，使其按照时分复用的方式发送不同的专属导频信号，用户设备接收各远端单元分组，并对这4组专属导频信号测量后，发送远端单元分组的编号，和导频信号的接收功率强度报告给基站的控制调度器；
步骤3、用户分组模块将导频信号接收功率最强的远端单元分组选择为对该用户设备服务的分组，并将这个结果输出到调度模块；
步骤4、调度模块为不同的远端单元分组分配不同的无线资源块，保证互相之间没有干扰，比如：用户设备0，1被决定为用远端分组单元0服务，用户设备2，3被决定为用远端分组单元1服务，假设当前一共8个无线物理资源块可分配，则可将无线资源块0,1,2,3分配给用户0,1；将无线资源块4，5，6，7分配给用户设备2，3.
在传统的方法下，32个远端单元系统，上行信号合并的最大噪声干扰提升为log2(32)＝15dB。而该实例由于引入了控制调度器及本发明的调度方法，上行信号合并的最大噪声干扰提升为log2(8)＝9dB；系统获得了6dB的改进，进一步增加分组数，极端情况下，将每一个远端单元作为一个远端单元分组，则可完全消除上行白噪声提高的问题。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器，设置于中央单元上，其特征在于，包括用户设备通过信号连接的分组导频发送模块和导频测量报告处理模块，与所述异频测量报告处理模块连接的用户分组管理模块以及与所述用户分组管理模块连接的调度模块；其中，
所述分组导频发送模块：用于发送异频信号给用户设备，并控制不同的导频信号在不同远端单元分组中发送；不同远端单元分组的专属导频信号是彼此正交或者准正交的；
所述导频测量报告处理模块：用于接收用户设备对各导频信号的异频测量报告，并对所述异频测量报告中的测量值进行处理后，将处理后的结果输送到用户分组管理模块；
所述用户分组管理模块：用于根据所述异频测量报告处理模块传回的结果，决定为用户设备进行服务的远端单元分组，并将决策结果输出到调度模块；
所述调度模块：根据不同用户设备的对应远端单元分组进行无线资源分配。
2.根据权利要求1所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器，其特征在于，不同远端单元分组的专属导频信号包括时分，频分和码分。
3.根据权利要求1所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器，其特征在于，所述异频测量报告包括但不限于以下部分：远端单元分组的编号，以及所述远端单元分组的专属导频信号的接收功率值，接收信干噪比，和/或其他接收信号的质量指示；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理指的是将异频测量报告中记载的同一个用户设备对不同远端单元分组的专属导频信号的测量值进行滤波，排序，存储。
4.根据权利要求1所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组控制调度器，其特征在于，所述用户分组管理模块决定为用户设备进行服务的远端单元分组的依据包括信号质量和信干噪比。
5.一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1：将5G分布式系统中所有的远端单元按照信号覆盖情况和具体场景进行分组；
步骤2：中央单元控制在不同远端单元分组上发送各远端单元分组特有的导频信号；
步骤3：接收用户设备对各导频信号的测量报告，并对所述异频测量报告中的测量值进行处理；
步骤4：根据测量报告中测量值处理后的结果，指定为所述用户终端服务的远端单元分组，所述远端单元分组为1个或者多个；
步骤5：根据为用户设备所服务的单元分组，为所述用户设备分配无线资源，进行上行信号合并和下行组播，并保证互不干扰。
6.根据权利要求5所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法，其特征在于，所述异频测量报告包括以下部分：远端单元分组的编号，以及所述远端单元分组的专属导频信号的接收功率值，接收信干噪比，和/或其他接收信号的质量指示；
所述导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理是将异频测量报告中记载的同一个用户设备对不同远端单元分组的专属导频信号的测量值进行滤波，排序，存储。
7.根据权利要求5所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法，其特征在于，步骤3中导频测量报告处理模块对异频测量报告中的测量值进行处理的具体方法为：
假设分布式室分5G系统内一共有S个远端单元分组，一共服务U个用户设备，其中任一用户设备u的测量报告包含以下内容：所述用户设备本身的标识号u，所述用户设备对远端单元分组s的导频信号的接收强度测量值RSRP(u,s)；
将所述接收强度测量值RSRP(u,s)进行滤波，然后和过往的加权值进行平均，所述滤波采用滤波器进行；
FilteredRSRP(u,s,t)＝(1-b)×RSRP(u,s)+b×FilteredRSRP(u,s,t-1)
其中b为滤波器系数，t为当前时刻，t-1为上一时刻。
将所有FilteredRSRP(u,s,t)，按照从大到小，在s的自变量维度进行排序，得到
的序列，并进行存储。
8.根据权利要求5所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法，其特征在于，步骤4中根据测量报告中测量值处理后的结果，指定为所述用户终端服务的远端单元分组的具体的处理方法为：
设定一个预先给定的门限Δ，选择
中最大值所对应的
分组s0，将其加入所述用户设备u的服务远端分组集合，从
中删除s0对应的值；
继续选择
中的最大值，假设其对应的
为si，假设FilteredRSRP(u,si,t)和FilteredRSRP(u,s0,t)的差值小于Δ，则将远端单元分组si加入用户u的对应服务分组集合，继续以上过程，否则结束,即可获得可以为所述用户设备服务的远端单元分组。
9.根据权利要求5所述的一种分布式室分5G系统中远端单元分组调度覆盖方法，其特征在于，步骤2中，在不同远端单元分组上发送各远端单元分组特有的导频信号时按照时分复用的方式进行。
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