CN112333714A - 室外型bbu到rru之间的5g通信距离设计方法 - Google Patents

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CN112333714A CN202011002212.5A CN202011002212A CN112333714A CN 112333714 A CN112333714 A CN 112333714A CN 202011002212 A CN202011002212 A CN 202011002212A CN 112333714 A CN112333714 A CN 112333714A
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王海龙
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Abstract

本发明提供了一种室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，物理层随机接入支持两个不同长度的随机访问前导序列，长序列长度839采用1.25和5KHz的辅载波间隔，短序列长度139采用15、30、60和120KHz的辅载波间隔，多个PRACH前导码格式由一个或多个PRACH‑OFDM符号、不同的循环前缀和保护时间顶替。本发明通过覆盖距离的设计，避免符号间干扰和信道间干扰，保证数字信号的传输质量和接收端的解调，实现5G专网覆盖，相比于铁路2G专网覆盖，5G专网覆盖更加多元化并适用于多种运用场景。

Description

室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体是一种室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法。
背景技术
目前铁路2G专网覆盖一般小区TA(时间提前量)最大为63，限制了GSM小区覆盖半径，计算方式如下。GSM系统中，1TS为156.25bit，时长为577us，即每比特时长为3.69us/bit。可以计算在TA容许时间范围内覆盖长度为：3.69*63*光速＝70Km，考虑信号来回路程时间为35Km。
铁路5G专网覆盖由于基站和UE之间的距离，无线信号传输后会产生时域上的延迟扩展。这种延迟扩展是由于发射信号通过多条路径到达接收机而产生，这些在路径具有不同的距离、环境、地形和杂波，从而导致的延迟不同。
多径引起的接收信号延迟扩展是最远路径上的最大传输延迟与最短路径上的最小传输延迟之差。延迟随环境、地形和杂波的变化而变化，与小区半径没有绝对的映射关系。这种多路径延迟传播会导致以下情况:
a)符号间干扰(ISI),严重影响数字信号的传输质量。
b)信道间干扰(ICI)会破坏OFDM系统中子载波的正交性，影响接收端的解调。
保护间隔:为了避免符号间干扰，可在OFDM符号间以循环前缀的形式插入保护期。这个保护期为前一个符号的延迟扩展(时间)，它为下一个符号开始之前到达提供了一个时间窗口。保护时间可是非连续的传输周期，也可以是其他的传播周期。保护周期的长度(TG)通常大于无线电信道上的最大时延。
循环前缀:可在保护间隔中插入CP以减少ICI。它将随每个OFDM符号的采样点复制到OFDM符号的前面。这将保证在一个周期的整数波形周期包括在一个延迟复制的正交频分复用符号，这保证了子载波正交。复制有效载荷的末端并作为循环前缀进行传输可以确保在传输信号和信道响应之间存在一个“循环”卷积。这允许接收端采用一个简单乘法来捕获所有延迟分量的能量。如果“循环”卷积没有完成，那么接收机将经历ICI时，完成频域乘法。
OFDM符号长度:给定相同的OFDM符号长度，越长的CP可能会带来越大的系统开销，因此为了控制开销，应根据需要选择CP长度。
循环前缀(CP)是指一个符号前缀，无线系统中这个前缀在OFDM末端是重复的,接收端通常配置是丢弃循环前缀样本。CP可用于抵消多重路径传输影响。
3GPP规定NR中的基本时间单位为Tc＝1/(Δfmax·Nf)，其中Δfmax＝480·103Hz、Nf＝4096。同时定义常量κ＝Ts/Tc＝64，其中Ts＝1/(Δfref·Nf,ref),Δfref＝15·103Hz、Nf,ref＝2048。
在NR中，支持5种子载波间隔，其配置如下表所示。其中6GHz以下主要采用15KHz、30KHz、60KHz三种子载波间隔，而6GHz以上的主要采用120KHz和240KHz的子载波间隔。
μ Δf＝2<sup>μ</sup>·15[kHz] Cyclic prefix
0 15 Normal
1 30 Normal
2 60 Normal,Extended
3 120 Normal
4 240 Normal
不同子载波CP长度可用下列公式计算:
Figure BDA0002694719600000021
Figure BDA0002694719600000022
计算得出不同子载波下cp长度：
Figure BDA0002694719600000023
Figure BDA0002694719600000031
根据不同子载波下cp长度计算多径的距离：
Figure BDA0002694719600000032
根据铁路5G-R(n1)频段：建议子载波间隔选择15KHz和30KHz。
物理层随机接入preamble有循环前缀(CP)、preamble序列(sequence)以及保护时间(GT)等组成，具体如图1所示。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，通过覆盖距离的设计，避免符号间干扰和信道间干扰，保证数字信号的传输质量和接收端的解调，实现5G专网覆盖，相比于铁路2G专网覆盖，5G专网覆盖更加多元化并适用于多种运用场景。
本发明提供了一种室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，物理层随机接入支持两个不同长度的随机访问前导序列，长序列长度839采用1.25和5KHz的辅载波间隔，短序列长度139采用15、30、60和120KHz的辅载波间隔，多个PRACH前导码格式由一个或多个PRACH-OFDM符号、不同的循环前缀和保护时间顶替。
进一步改进，所述的长序列支持无限制集和类型A和类型B的限制集，而短序列仅支持无限制集。
进一步改进，所述的多个PRACH前导码格式包括PRACH format 0,PRACH format1,PRACH format 2,PRACH format 3,PRACH format a1/a2/a3，PRACH format b1/b2/b3/b4,PRACH format c0/c2。
进一步改进，所述的PRACH format 0沿用了LTE format 0的时域设计，时长1ms，其中cp，sequence，gt保持和LTE format 0一致，GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝14.53km。
进一步改进，所述的PRACH format 1沿用了LTE format 1的时域设计，时长3ms，其中cp，sequence，gt保持和LTE format 1一致，GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝107km。
进一步改进，所述的PRACH format 2设计时长3.5ms，其中sequence重复发送4次，GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝22.11km。
进一步改进，所述的PRACH format 3设计时长1ms，子载波间隔为5KHz，适用于高速移动场景,GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝14.535km。
进一步改进，所述的PRACH format a1/a2/a3为短序列格式，子载波间隔配置15,30,60,120KHz，GT支持的最大覆盖距离：a1：cp*c/2＝1.4km，a2：cp*c/2＝2.8km，a3：cp*c/2＝4.2km。
进一步改进，所述的PRACH format b1/b2/b3/b4为短序列格式，子载波间隔配置15,30,60,120KHz，GT支持的最大覆盖距离：b1：GT*c/2＝0.351km，b2：GT*c/2＝1.05km，b3：GT*c/2＝1.758km，b4：GT*c/2＝3.867km。
进一步改进，所述的RACH format c0/c2为短序列格式，子载波间隔配置15,30,60,120KHz，GT支持的最大覆盖距离：c0：GT*c/2＝5.352km，c2：GT*c/2＝14.2185km。
本发明有益效果在于：通过覆盖距离的设计，避免符号间干扰和信道间干扰，保证数字信号的传输质量和接收端的解调，实现5G专网覆盖，相比于铁路2G专网覆盖，5G专网覆盖更加多元化并适用于多种运用场景。
附图说明
图1为物理层随机接入preamble序列示意图。
图2为PRACH format 0示意图。
图3为PRACH format 1示意图。
图4为PRACH format 2示意图。
图5为PRACH format 3示意图。
图6为PRACH format a1/a2/a3示意图。
图7为PRACH format b1/b2/b3/b4示意图。
图8为PRACH format c0/c2示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
物理层随机接入支持两个不同长度的随机访问前导序列。长序列长度839采用1.25和5KHz的辅载波间隔，短序列长度139采用15、30、60和120KHz的辅载波间隔。长序列支持无限制集和类型A和类型B的限制集，而短序列仅支持无限制集。
多个PRACH前导码格式由一个或多个PRACH-OFDM符号、不同的循环前缀和保护时间顶替。
PRACH preamble formats for LRA＝839 andΔfRA∈{1.25,5}kHz
Figure BDA0002694719600000051
Preamble formats for LRA＝139 andΔfRA＝15·2μkHz whereμ∈{0,1,2,3}
Figure BDA0002694719600000052
PRACH格式定义-format 0
PRACH format 0,沿用了LTE format 0的时域设计，时长1ms，其中cp，sequence，gt保持和LTE format 0一致，具体如图2所示：
GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝14.53km。
PRACH格式定义-format 1
PRACH format 1,沿用了LTE format 1的时域设计，时长3ms，其中cp，sequence，gt保持和LTE format 1一致，具体如图3所示：
GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝107km。
PRACH格式定义-format 2
PRACH format 2,设计时长3.5ms，其中sequence重复发送4次，具体如图4所示：
GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝22.11km。
PRACH格式定义-format 3
PRACH format 3,设计时长1ms，子载波间隔为5KHz，适用于高速移动场景,具体如图5所示：
GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2＝14.535km。
PRACH格式定义-format a1/a2/a3
PRACH format a1/a2/a3,短序列格式，子载波间隔可配置(15,30,60,120)KHz，现以子载波间隔为15KHz为例，PRACH时长和2,4,6个ofdm symbol对齐，其中不定义GT，具体如图6所示：
GT支持的最大覆盖距离：
a1：cp*c/2＝1.4km。
a2：cp*c/2＝2.8km。
a3：cp*c/2＝4.2km。
PRACH格式定义-format b1/b2/b3/b4
PRACH format b1/b2/b3/b4,短序列格式，子载波间隔可配置(15,30,60,120)KHz，现以子载波间隔为15KHz为例，PRACH时长和2,4,6，12个ofdm symbol对齐，具体如图7所示：
GT支持的最大覆盖距离：
b1：GT*c/2＝0.351km。
b2：GT*c/2＝1.05km。
b3：GT*c/2＝1.758km。
b4：GT*c/2＝3.867km。
PRACH格式定义-format c0/c2
PRACH format c0/c2,短序列格式，子载波间隔可配置(15,30,60,120)KHz，现以子载波间隔为15KHz为例，PRACH时长和2,6个ofdm symbol对齐，GT保护时长较大，具体如图8所示：
GT支持的最大覆盖距离：
c0：GT*c/2＝5.352km。
c2：GT*c/2＝14.2185km。
根据铁路5G-R(n1)频段：
随机接入选择format c2(scs 15KHz)和format 3(scs 5KHz)两种方式，考虑高速铁路多普勒频移情况，选择format c2犹佳。
本发明具体应用途径很多，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，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：物理层随机接入支持两个不同长度的随机访问前导序列，长序列长度839采用1.25和5KHz的辅载波间隔，短序列长度139采用15、30、60和120KHz的辅载波间隔，多个PRACH前导码格式由一个或多个PRACH-OFDM符号、不同的循环前缀和保护时间顶替。
2.根据权利要求1所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的长序列支持无限制集和类型A和类型B的限制集，而短序列仅支持无限制集。
3.根据权利要求1所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的多个PRACH前导码格式包括PRACH format 0, PRACH format 1, PRACH format 2,PRACH format 3, PRACH format a1/a2/a3，PRACH format b1/b2/b3/b4, PRACH formatc0/c2。
4.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的PRACH format 0沿用LTE format 0的时域设计，时长1ms，其中cp，sequence，gt保持和LTE format 0一致，GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2=14.53km。
5.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的PRACH format 1沿用了LTE format 1的时域设计，时长3ms，其中cp，sequence，gt保持和LTE format 1一致，GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2=107km。
6.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的PRACH format 2设计时长3.5ms，其中sequence重复发送4次，GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2=22.11km。
7.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的PRACH format 3设计时长1ms，子载波间隔为5KHz， GT支持的最大覆盖距离：GT*c/2=14.535km。
8.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的PRACH format a1/a2/a3为短序列格式，子载波间隔配置15,30,60,120KHz，GT支持的最大覆盖距离：a1：cp*c/2=1.4km，a2：cp*c/2=2.8km，a3：cp*c/2=4.2km。
9.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的PRACH format b1/b2/b3/b4为短序列格式，子载波间隔配置15,30,60,120KHz，GT支持的最大覆盖距离：b1：GT*c/2=0.351km，b2：GT*c/2=1.05km，b3：GT*c/2=1.758km，b4：GT*c/2=3.867km。
10.根据权利要求3所述的室外型BBU到RRU之间的5G通信距离设计方法，其特征在于：所述的RACH format c0/c2为短序列格式，子载波间隔配置15,30,60,120KHz，GT支持的最大覆盖距离：c0：GT*c/2=5.352km，c2：GT*c/2=14.2185km。
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WO2023173440A1 (zh) * 2022-03-18 2023-09-21 Oppo广东移动通信有限公司 无线通信方法、装置、设备、存储介质及程序产品

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