CN112333786B - 主载波切换方法、基站、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种主载波切换方法、基站、终端设备及计算机可读存储介质，其中，所述方法包括：获取用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优；若所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优，则将所述用户终端的主载波切换至所述备用基站。本公开实施例可以有效避免基站进行复杂的异频小区切换操作，完成用户终端高效选择优势主载波，以获得用户最优覆盖和速率体验。

Description

主载波切换方法、基站、终端设备及计算机可读存储介质

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种主载波切换方法、一种基站、一种终端设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

载波聚合(Carrier Aggregation，简称CA)是LTE(Long-term Evolution，长期演进)-高级的主要特征之一，其中将多个单独的载波或者分量载波(Component Carrier，简称CC)组合用于下行链路和/或上行传输。用于组合的载波可以是连续的或在同一频带内，并且可以应用于LTE的FDD(frequency-domain division，频分双工)和TDD(time-domaindivision，时分双工)变型。这可以提高峰值用户数据速率和网络的整体容量。

当网络同时配置两个载波为可选主载波时，目前的技术机制通过用户终端选择初始驻留的载波作为主载波，直至初始驻留主载波信道质量下降，此时基站触发异频测量流程完成复杂的异频小区切换操作，实现驻留主载波小区的切换，而无法按需实时选择最优的主载波小区驻留。此外，异频切换需要使终端(UE，User Equipment)暂时中断业务进入测量间隙(measurement gap)状态，方可对异频邻区进行测量，影响用户的终端使用体验。

因此，提出一种能够避免基站进行复杂的异频小区切换操作，完成用户终端高效选择优势主载波的方案是目前亟待解决的问题。

发明内容

本公开提供了一种主载波切换方法、基站、终端设备及计算机可读存储介质，以至少解决上述问题。

根据本公开实施例的一方面，提供一种主载波切换方法，包括：

获取用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；

持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；

判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优；

若所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优，则将所述用户终端的主载波切换至所述备用基站。

在一种实施方式中，在持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角之后，以及判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优之前，还包括：

基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态；

若所述当前主载波波束状态处于临界状态，则执行判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优的步骤。

在一种实施方式中，所述基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态，包括：

判断所述第二波束方位角是否在天线波束赋形能力范围内，且与所述天线波束赋形能力范围的边界相差不超过临界门限值，若是，则判定为所述当前主载波波束状态处于临界状态。

在一种实施方式中，所述方法还包括：

基于所述天线波束赋形能力确定所述临界门限值，其中，所述天线波束赋形能力包括波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣以及工作频段。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种基站，包括：

获取模块，其设置为用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；

监测模块，其设置为持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；

第一判断模块，其设置为判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优；

切换模块，其设置为在所述判断模块判断为所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优时，指示所述当前主载波基站将所述用户终端的主载波切换至所述备用基站。

在一种实施方式中，所述基站还包括：

第二判断模块，其设置为在所述监测模块持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角之后，以及所述第一判断模块判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优之前，基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态；

所述第一判断模块还设置为，在所述第二判断模块判断为所述当前主载波波束状态处于临界状态时，判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优。

在一种实施方式中，所述第二判断模块具体设置为，判断所述第二波束方位角是否在天线波束赋形能力范围内，且与所述天线波束赋形能力范围的边界相差不超过临界门限值，若是，则判定为所述当前主载波波束状态处于临界状态。

在一种实施方式中，所述基站还包括：

确定模块，其设置为基于所述天线波束赋形能力确定所述临界门限值，其中，所述天线波束赋形能力包括波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣以及工作频段。

根据本公开实施例的又一方面，提供一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行所述的主载波切换方法。

根据本公开实施例的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行所述的主载波切换方法。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的主载波切换方法，通过获取用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优；若所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优，则将所述用户终端的主载波切换至所述备用基站。本公开实施例通过监测基站波束状态，比较用户终端当前波束与潜在波束状态的优劣以选择出优势主载波，并直接指示基站切换至波束更优的备选基站，避免基站进行复杂的异频小区切换操作，完成用户终端高效选择优势主载波，以获得用户最优覆盖和速率体验。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。

图1为高低频段覆盖的应用场景示意图；

图2为本公开实施例提供的一种主载波切换方法的流程示意图；

图3为本公开实施例提供的另一种主载波切换方法的流程示意图；

图4A为波束方位角的示意图；

图4B为波束的示例图之一；

图4C为波束的示例图之二；

图5为本公开实施例提供的一种基站的结构示意图；

图6为本公开实施例提供的一种主载波切换系统的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的一种终端设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；并且，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

其中，在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本公开的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

移动频谱是运营商的核心竞争力，频谱资源的使用事关网络建设成本、可感知的网络优势(网络覆盖、容量性能)。从长远来看，5G(5th generation mobile networks，第五代移动通信技术)的规模商用最终取决于sub6G频段如何规划使用。当前的sub6G移动频段可分作三层：低于1GHz的低频段、1GHz至3GHz的中频段和3GHz至6GHz的高频段。众所周知，频段越低覆盖效果越好，但目前中低频段的频谱供应不足且碎片化，利用中低频仅可解决5G覆盖问题，但无法转化为网络容量。但相较于4G，5G网络的核心用户体验即在于从网络覆盖能力转向数据容量。因此，覆盖是容量的前提，5G时代的到来，人们对数据速率、覆盖的要求越来越高，载波聚合成为运营商面向未来的必然选择。简单来说，载波聚合就是将分散频段合并成一个虚拟的、更宽的频段，以提高单用户的数据速率。那么，高低频组合的载波聚合策略成为兼具覆盖与容量的优选部署方案。

基站资源的共享，意味着频谱资源的共享。相关技术中，两家不同的运营商平台合作共建一张5G接入网络，两家运营商的5G频段加起来共200MHz(3400-3500MHz+3500-3600MHz)，考虑该两家运营商平台均有2.1G频谱和n1连续频段，该频段未来重耕用于5G，能有丰富的频谱资源进一步提升网速，带来更好的5G网络体验。

根据以上频率情况，结合图1所示，其中F1表示高频段，F2表示中低频段，考虑载波聚合的配置及管理，有以下两个选择：

·TDD+TDD载波聚合：3400-3600 100MHz+100MHz，配置优化Cell_1或Cell_2为主载波，保障用户体验速率最优；

·FDD+TDD载波聚合：2.1G FDD频段+3400/3500 100MHz，配置优化Cell_3为主载波，增加用户覆盖体验

根据上述选择考虑，最优方案应是在F1覆盖范围，应选择TDD+TDD组合，在F2覆盖区域，则选择FDD+TDD组合。

但是，当前的主载波切换方式通常需要经过基站复杂的异频小区切换操作，而无法按需实时选择最优的主载波小区驻留，因此本公开实施例提出了一种基于波束跟踪状态选择优势主载波，并直接指示当前主载波基站将用户终端切换至优势主载波小区，从而避免基站进行复杂的异频小区切换操作，以获得用户终端的最优覆盖和速率体验。

请参照图2，图2为本公开实施例提供的一种主载波切换方法的流程示意图，应用于当前主载波(所在)基站，所述方法包括步骤S201-S204。

在步骤S201中，获取用户终端与备选基站之间的第一波束方位角。

本实施例中，该用户终端与备选基站之间的第一波束方位角为所述备选基站向当前主载波基站上传的，该第一波束方位角表示用户终端(UE)在备选基站下的赋形波束状态。

具体地，在用户终端侧设置载波信标模块，其包括载波侦听单元和信标发送单元，通过载波侦听单元在用户终端处于载波聚合状态下，(以T为周期)侦听除当前主载波和辅载波以外的备用5G基站工作频段，发现这些频段上潜在可接入的5G基站(即备选基站)，然后通过信标发送单元向潜在可接入的5G基站发送UE信标，可以理解的是，UE信标即用户终端信息的信号，协助备选基站感知用户终端的方位，备选基站获取用户终端发送的UE信标，然后根据UE信标估计UE相对自身的第一波束方位角φ_B，并将φ_B上报至当前主载波基站，以进行波束选择，进而完成主载波切换。

在步骤S202中，持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角。

本实施例中，当前主载波基站通过持续监测用户终端与主载波基站的第二波束方位角，得到UE当前主载波的波束状态，然后与备选基站和用户终端之间的波束状态进行比较。

在步骤S203中，判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优，若所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优，则执行步骤S204，否则，返回步骤S202持续监测第二波束方位角。

本实施例中，波束方位角的优劣可以根据波束的指向及波束与天线法线的距离进行判断，其中若波束指向UE，且波束更靠近天线法线，则波束方位角更优。

在步骤S204中，将所述用户终端的主载波切换至所述备用基站。

在当前主载波基站判定备选基站具备更优的波束方位角后，直接将UE的主载波切换至该备用基站，切换完成后UE则处于新的载波聚合状态，本实施例通过直接指示基站将用户终端切换至优势主载波小区，可以有效规避现有技术中基站进行异频测量进行主载波切换所导致的终端业务终端等问题。

在一些实施例中，用户终端的载波侦听单元可能侦听到多个备选基站，此时则分别判断用户终端与当前主载波基站的第二方位角及用户终端与各个备选基站的第一方位角的优劣，选择出比当前主载波基站的方位角更优的一个或多个备选基站，若存在多个更优波束的备选基站，则对各个更优波束的备选基站进行波束方位角之间的优劣判断，选择出波束方位角最优的备选基站作为待切换主载波基站，以实现用户终端驻留在最优状态波束的主载波小区，提升用户的网络体验。

请参照图3，图3为本公开实施例提供的另一种主载波切换方法，通过首先判断当前主载波波束是否处于临界状态，再进行波束优劣的判断，以避免频繁的主载波切换，节省基站能耗，具体地，在持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角之后，以及判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优之前(即，步骤S202之后，以及步骤S203之前)，还包括以下步骤S301。

在步骤S301中，基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态，若所述当前主载波波束状态处于临界状态，则执行步骤S203，否则返回步骤S202持续监测用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角。

在一种实施方式中，步骤S301包括：

判断所述第二波束方位角是否在天线波束赋形能力范围内，且与所述天线波束赋形能力范围的边界相差不超过临界门限值，若是，则判定为所述当前主载波波束状态处于临界状态。

结合图4A所示，临界是指UE波束方位角虽仍在天线波束赋形的能力范围θ_t内，但与范围的边界相差不超过某个门限值θ_x，即：θ_t-θ_A＜θ_x，(θ_x＞0)，图中，θ_A为临界状态，θ_A’为非临界状态；同理可知，备用基站B的UE方位角临界可表述为：φ_t-φ_B＜φ_x，(φ_x＞0)，其中φ_t为备用基站B的波束赋形能力范围，φ_x为备用基站B的临界门限值，需要说明的是，图中未画出基站B的方位角。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

基于所述天线波束赋形能力确定所述临界门限值，其中，所述天线波束赋形能力包括波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣以及工作频段。

可以理解的是，临界门限值与天线波束赋形的能力关系密切，本实施例中，综合考虑波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣、工作频段等多重因素确定临界门限值。以下图为例，图4B中随着扫描角度的增大，波束宽度逐渐展宽，甚至形状产生畸变(45°和60°更为明显)，会对目标UE附近的其他终端造成干扰；图4C中示例的3个角度的波束虽未见明显的波束展宽，但增益有所下降，且在其他方向产生栅瓣(30°角度下，在横轴-75°方向波束增益升高)，对该方向的其他终端形成干扰。图4B和图4C两图的工作频段不同，图4B为28GHz，图4C为39GHz，故在同一个天线中形成了不同的波束扫描效果，在其他频段的表现也有差异。综上，本实施例中关于临界门限值的选择可基于以下条件的不同组合，使得位于门限值方向的赋形波束满足：1)赋形波束的宽度不超过法线方向波束宽度的1.5倍；2)赋形波束的增益不低于发现方向波束3dB；3)赋形波束在法线另一侧0～90°范围内所产生栅瓣的增益抬升不超过3dB。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种基站，如图5所示，所述基站包括获取模块51、监测模块52、第一判断模块53以及切换模块54，其中，

获取模块51，其设置为用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；

监测模块52，其设置为持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；

第一判断模块53，其设置为判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优；

切换模块54，其设置为在所述判断模块判断为所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优时，指示所述当前主载波基站将所述用户终端的主载波切换至所述备用基站。

在一种实施方式中，所述基站还包括：

第二判断模块，其设置为在所述监测模块持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角之后，以及所述第一判断模块判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优之前，基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态；

所述第一判断模块还设置为，在所述第二判断模块判断为当前主载波波束状态处于临界状态时，判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优。

在一种实施方式中，所述第二判断模块具体设置为，判断所述第二波束方位角是否在天线波束赋形能力范围内，且与所述天线波束赋形能力范围的边界相差不超过临界门限值，若是，则判定为所述当前主载波波束状态处于临界状态。

在一种实施方式中，所述基站还包括：

确定模块，其设置为基于所述天线波束赋形能力确定所述临界门限值，其中，所述天线波束赋形能力包括波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣以及工作频段。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种5G载波聚合中基于波束跟踪状态的主载波切换系统，包括终端侧(UE)、基站侧(基站)以及潜在可接入5G基站(备选基站)，如图6所示，

终端侧：载波信标模块10，包括载波侦听单元11和信标发送单元12；其中载波侦听单元11：UE处于载波聚合状态下，侦听除当前主载波和辅载波以外的备用5G基站工作频段，发现这些频段上潜在可接入的5G基站；信标发送单元12：向潜在可接入的5G基站30发送携带UE信息的信号(即信标)，协助基站感知UE的方位；

基站侧：波束选择模块20(即，获取模块51、监测模块52、第一判断模块53以及切换模块54)，包括波束状态存储单元21和波束接收单元22，其中波束状态存储单元21：接收并存储基站上报的各UE的赋形波束状态；波束选择单元22：比较UE当前波束与潜在波束状态的优劣，并选择当前最优状态的波束，然后发送给基站调度器40，保持业务连续并完成主载波切换过程。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种终端设备，如图7所示，所述终端设备包括存储器71和处理器72，所述存储器71中存储有计算机程序，当所述处理器72运行所述存储器71存储的计算机程序时，所述处理器72执行所述的主载波切换方法。

基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行所述的主载波切换方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种主载波切换方法，其特征在于，包括：

获取用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；

持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；

判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优，其中根据波束的指向及波束与天线法线的距离判断波束方位角的优劣，若波束指向用户终端且波束更靠近天线法线，则波束方位角更优；

若所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优，则将所述用户终端的主载波切换至所述备选基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角之后，以及判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优之前，还包括：

基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态；

若所述当前主载波波束状态处于临界状态，则执行判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态，包括：

判断所述第二波束方位角是否在天线波束赋形能力范围内，且与所述天线波束赋形能力范围的边界相差不超过临界门限值，若是，则判定为所述当前主载波波束状态处于临界状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述天线波束赋形能力确定所述临界门限值，其中，所述天线波束赋形能力包括波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣以及工作频段。

5.一种基站，其特征在于，包括：

获取模块，其设置为用户终端与备选基站之间的第一波束方位角；

监测模块，其设置为持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角；

第一判断模块，其设置为判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优，其中根据波束的指向及波束与天线法线的距离判断波束方位角的优劣，若波束指向用户终端且波束更靠近天线法线，则波束方位角更优；

切换模块，其设置为在所述判断模块判断为所述第一波束方位角较监测到的第二波束方位角更优时，指示所述当前主载波基站将所述用户终端的主载波切换至所述备选基站。

6.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，还包括：

第二判断模块，其设置为在所述监测模块持续监测所述用户终端与当前主载波基站的第二波束方位角之后，以及所述第一判断模块判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优之前，基于所述第二波束方位角判断当前主载波波束状态是否处于临界状态；

所述第一判断模块还设置为，在所述第二判断模块判断为所述当前主载波波束状态处于临界状态时，判断所述第一波束方位角是否较监测到的第二波束方位角更优。

7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述第二判断模块具体设置为，判断所述第二波束方位角是否在天线波束赋形能力范围内，且与所述天线波束赋形能力范围的边界相差不超过临界门限值，若是，则判定为所述当前主载波波束状态处于临界状态。

8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，还包括：

确定模块，其设置为基于所述天线波束赋形能力确定所述临界门限值，其中，所述天线波束赋形能力包括波束增益、波束宽度、扫描角度、栅瓣以及工作频段。

9.一种终端设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求1至4中任一项所述的主载波切换方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行根据权利要求1至4中任一项所述的主载波切换方法。

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