CN117354811A - 一种o-ru的动态频谱共享方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种O‑RU的动态频谱共享方法及系统，对于DSS的数据在时间维度进行符号级的标记，在频率维度进行物理资源块(PRB)级别的标记，在做数据映射和相位补偿的时候，通过查找表获取NR/LTE信号标签，对于不同制式的数据分别的处理。相对于传统的分载波进行处理的方式，本发明可以简化动态频谱共享（DSS）系统方案，减少FPGA资源的占用，提升整个系统容量。
Description
技术领域
本发明涉及无线接入网领域，特别涉及一种O-RU的动态频谱共享方法及系统。
背景技术
动态频谱共享(Dynamic Spectrum Sharing, DSS)是4G/5G技术里面一个强大的功能，它能够让运营商在不进行频谱再分配的情况下，利用已有的LTE频谱资源,快速部署NR服务。它能够根据LTE和NR的流量负载动态地控制分配给LTE或NR的频谱数量，提升整个频段的频谱利用率。
在ORAN协议里面，通过不同的eAxID来实现，那意味着O-RU需要建立两个载波，一个支持NR，一个支持LTE，O-DU过来的数据里面的LTE和NR部分，通过eAxCID区分，然后走到对应的载波链路上进行处理。下行DSS处理方案和上行DSS处理方案可以参考图1和图2。这种方式要求O-RU要建立2个正常载波来处理一个DSS载波，实现方式简单，但是会降低RU处理多个载波的能力。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，提供了一种O-RU的动态频谱共享方法及系统，只通过一个eAxCID来传输DSS数据，通过控制消息来从时间和频率维度上获取数据流里面NR和LTE的分布，然后进行标记，进行后续处理。
本发明第一方面提出了一种O-RU的动态频谱共享方法，在O-RU中执行，包括：
在ORAN协议栈在中添加对控制消息的支持；
建立查找表，将每个符号的LTE/NR信息存入查找表；
下行动态频谱共享：通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新查找表；通过ORAN协议栈对IQ数据进行解析，对于每个符号的数据，通过查找表查询确定数据制式，执行LTE或NR对应的数据映射，映射之后再根据查询结果执行LTE或NR的相位补偿，相位补偿后的数据通过IFFT和数字上变频传输至天线；
上行动态频谱共享：通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新查找表；上行数据经过数字下变频和FFT后，对于每个符号数据，通过查找表查询确定数据制式，执行LTE或NR对应的相位补偿，经相位补偿后的数据直接进行数据映射，将映射后的数据存储到数据缓存区；而后根据控制消息从数据缓存区中获取对应数据发送给O-DU。
进一步的，所述查找表包含地址、LTE/NR指示信号、起始符号以及结束符号字段，其中，通过物理资源块编号作为索引地址进行查询，LTE/NR指示信号用于对应表征物理资源块数据的制式。
进一步的，所述查找表分为两个区块，通过乒乓机制执行读写操作，即一个区块执行当前符号的查询，另一个区块执行下一个符号的数据存储。
进一步的，所述查找表分为上行查找表和下行查找表，分别在上行动态频谱共享和下行动态频谱共享过程中使用。
本发明第二方面提出了一种O-RU的动态频谱共享系统，包括：
ORAN协议栈，添加有控制消息的支持，用于上下行数据以及控制消息的解析与处理；
下行处理模块，通过控制消息获取下一符号数据的LTE/NR信息并更新查找表；该下行处理模块接收ORAN协议栈解析的数据并获取数据在查找表中的制式查询结果，根据制式查询结果依次执行LTE或NR对应的数据映射和相位补偿，相位补偿后的数据在执行IFFT和数字上变频，再送至天线；
上行处理模块，通过控制消息获取下一符号数据的LTE/NR信息并更新查找表；
上行数据经过数字下变频和FFT后，获取数据在查找表中的制式查询结果，根据制式查询结果执行LTE或NR对应的相位补偿，相位补偿后执行数据映射，并将映射后的数据存储到数据缓存区；而后根据控制消息从数据缓存区中获取对应数据发送给O-DU。
进一步的，所述下行处理模块包括：
下行查找表模块，存储有下行查找表，所述下行查找表存储有每个符号的LTE/NR信息；
下行数据映射模块，包括LTE映射子模块、NR映射子模块、开关、合路模块；下行数据映射模块接收到数据后通过下行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE映射子模块或NR映射子模块进行处理，经映射后的数据通过合路模块合路后输出；
下行相位补偿模块，包括LTE相位补偿子模块、NR相位补偿子模块、开关、合路模块；接收下行数据映射模块输出的数据后，通过下行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE相位补偿子模块或NR相位补偿子模块进行处理，经相位补偿后的数据通过合路模块合路后输出；
IFFT模块，用于对下行相位补偿模块输出的数据进行快速傅立叶反变换；
数字上变频模块，用于对经快速傅立叶反变换后的数据进行数字上变频处理，并将处理后的数据发送至天线。
进一步的，所述上行处理模块包括：
上行查找表模块，存储有上行查找表，所述上行查找表存储有每个符号的LTE/NR信息；
数字下变频模块，用于接收上行数据，并对上行数据进行数字下变频；
FFT模块，用于对数字下变频后的数据进行快速傅里叶变换，并将变换后的数据发送至上行相位补偿模块，
上行相位补偿模块，包括LTE相位补偿子模块、NR相位补偿子模块、开关、合路模块；接收到数据后，通过上行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE相位补偿子模块或NR相位补偿子模块进行处理，经相位补偿后的数据通过合路模块合路后输出；
上行数据映射模块，接收上行相位补偿模块输出的数据并直接进行数据映射，映射后的数据发送至O-DU。
进一步的，上行处理模块还包括数据缓存区，用于存储上行数据映射模块输出的数据，并根据控制消息控制从数据缓存区里面取得对应的对应物理资源块数据，发送给O-DU。
进一步的，所述上行查找表和下行查找表均包含地址、LTE/NR指示信号、起始符号以及结束符号字段，其中，通过物理资源块编号作为索引地址进行查询，LTE/NR指示信号用于对应表征物理资源块数据的制式。
进一步的，所述上行查找表和下行查找表均分为两个区块，通过乒乓机制执行读写操作，即一个区块执行当前符号的查询，另一个区块执行下一个符号的数据存储。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明在现有的LTE的信号链路上增加DSS的功能，不需要额外的载波进行NR信号的处理，减少了FPGA资源的消耗，提升了O-RU的能力。
附图说明
图1为传统的下行DSS处理方案示意图。
图2为传统的上行DSS处理方案示意图。
图3为本发明提出的O-RU的动态频谱共享方法示意图。
图4为本发明一实施例中基于查找表的下行DSS处理方案示意图。
图5为本发明一实施例中基于查找表的上行DSS处理方案示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
实施例1
本实施例提出了一种O-RU的动态频谱共享方法，通过建立查找表来实现对于DSS的数据在时间维度进行符号级的标记，在频率维度进行物理资源块(PRB)级别的标记，在做数据映射和相位补偿的时候，通过LTE/NR信号标签，对于不同制式的数据分别的处理。具体方案如下：
如图3所示，一种O-RU的动态频谱共享方法，在O-RU中执行，主要包括查找表建立、下行动态频谱共享和上行动态频谱共享三个部分。具体包括：
建立查找表，将每个符号的LTE/NR信息存入查找表；
下行动态频谱共享：通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新查找表；通过ORAN协议栈对IQ数据进行解析，对于每个符号的数据，通过查找表查询确定执行LTE或NR的数据映射，映射之后再根据查询结果执行LTE或NR的相位补偿，相位补偿后的数据通过IFFT和数字上变频传输至天线；
上行动态频谱共享：通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，提前更新查找表；上行数据经过数字下变频和FFT后，对于每个符号数据，通过查找表查询确认执行LTE或NR的相位补偿，经相位补偿后的数据直接进行数据映射，将映射后的数据存储到数据缓存区；而后根据控制消息从数据缓存区中获取对应数据发送给O-DU。
本实施例中，下行动态频谱共享和上行动态频谱共享依赖于所建立的查找表，因此，在实现下行动态频谱共享和上行动态频谱共享过程之前需要建立查找表。同时，要想在一个载波上实现DSS，必要需要控制消息进行控制，因此，本实施例中，在ORAN协议栈中添加了对消息扩展类型9(Section Extension 9)的支持，此时ORAN协议栈就可以对O-DU发送过来的控制消息进行解析，进而实现对每个符号里面的LTE/NR的数据进行标记。
请参考表1，本实施例中提出了查找表的建立方式，该查找表存储了每个符号的LTE/NR信息。
表1 查找表
该查找表包含地址、LTE/NR指示信号、起始符号以及结束符号字段，其中，通过物理资源块（PRB）编号作为索引地址进行查询；LTE/NR指示信号用于表征对应PRB数据的制式，0表示LTE，1表示NR；起始符号以及结束符号分别表示LTE/NR指示适用的s符号编号，例如，起始符号0，结束符号13，表示从符号0到符号13，都使用当前的LTE/NR指示。以一个20M带宽的数据为例，一个符号中包含了100个PRB数据，对于区块0，用PRB的编号0-99作为查找表地址。同理，对于区块1，用PRB的编号128-227作为查找表地址。
查找表的数据来源于控制面的消息，根据ORAN协议定义，控制面的消息会提前IQ数据125us到达，因此，查找表在数据使用前就125us就已经更新完成，使用时会对数据的每个符号进行查询。
需要说明的是，3GPP定义了一个符号（symbol）是LTE/NR信号的时域基本单位，对于LTE来讲，大约是71us。3GPP规定一个10ms帧有20个时隙,每个时隙包含14个符号，所有符号都会进行查询。
本实施例中，查找表设计为两个区块，通过乒乓机制执行读写操作，即一个区块执行当前符号的查询，另一个区块执行下一个符号的数据存储，确保查找表不产生读写冲突。以20M（100PRB）带宽为例，查找表设计为256深度，10bit宽的存取空间分成2个区块，每个区块大小为128x10bit,可以存储一个20M信号的完整信息。当到来的时隙编号是偶数的时候，用区块0进行数据写入，区块1进行查询。当到来的时隙编号是奇数的时候，切换到区块1进行写入，区块0进行查询。每个区块的查找表使用符号的PRB索引进行寻址，可以找到每个PRB数据对应的NR/LTE指示。例如，一个10ms帧包括20个时隙，此时时隙编号为0~19。
由于上行信号和下行信号的LTE/NR摆放方式不同，需要对上行和下行各放置一个查找表（上行查找表和下行查找表）。
在建立好查找表之后，即可利用查找表进行下行动态频谱共享和上行动态频谱共享。
请参考图4，下行动态频谱共享过程具体包括：
（1）通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新下行查找表；
（2）通过ORAN协议栈对IQ数据进行解析，再进行数据映射。由于LTE的映射方式和NR的映射方式不同，因此需要通过不同的映射子模块对LTE和NR进行处理。当一个符号的数据到来时，利用查找表对数据中的每个PRB数据的制式（LTE/NR）进行查询（根据PRB数据的编号进行索引），然后根据查询结果，将PRB数据切换到对应的LTE或NR映射子模块中进行处理，处理后的数据经过合路后输出。（3）在数据映射完成之后，需要进行相位补偿处理，与数据映射相同，LTE和NR的相位补偿方式也不同，因此，当一个符号的数据到来时，同样利用查找表对数据中的每个PRB数据的制式进行查询（根据PRB数据的编号进行索引），然后根据查询结果，将PRB数据切换到对应的LTE或NR相位补偿子模块中进行处理，处理后的数据经过合路后输出。
（4）经过相位补偿后的数据在后续处理流程中不再区分LTE和NR，直接统一处理。即经过IFFT和数字上变频后发送至天线。
请参考图5，上行动态频谱共享过程具体包括：
（1）通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新下行查找表。
（2）上行数据经过数字下变频和FFT后，进行相位补偿。与下行过程中的相位补偿类似，也需要针对LTE和NR执行不同的相位补偿。具体的，当一个符号的数据到来时，利用查找表对数据中的每个PRB数据的制式进行查询（根据PRB数据的编号进行索引），然后根据查询结果，将PRB数据切换到对应的LTE或NR相位补偿子模块中进行处理，处理后的数据经过合路后输出。
（3）然而在上行数据映射过程中，LTE和NR的处理方式一致，因此不需要再做区分，直接统一进行映射处理后，在存入数据缓存区。而后，根据上行控制面的控制消息从从数据缓存区里面取得对应的PRB数据，发送给O-DU。
应当注意，在下行动态频谱共享和上行动态频谱共享，数据映射和相位补偿的具体处理过程可采用已有方案实现，在此不做赘述。
本发明在现有的LTE的信号链路上增加DSS的功能，不需要额外的载波进行NR信号的处理，减少了FPGA资源的消耗，提升了O-RU的能力。
实施例2
本实施例提出了一种O-RU的动态频谱共享系统，包括ORAN协议栈、下行处理模块以及上行处理模块。
ORAN协议栈，添加有控制消息的支持，用于上下行数据以及控制消息的解析与处理；在一个实施例中，ORAN协议栈中添加了对消息扩展类型9(Section Extension 9)的支持，以此实现O-DU发送过来的控制消息进行解析，实现对每一个符号里面的NR和LTE的数据集合进行标记。
下行处理模块，通过控制消息获取下一符号数据的LTE/NR信息并更新查找表；该下行处理模块接收ORAN协议栈解析的数据并获取数据在查找表中的制式查询结果，根据制式查询结果依次执行LTE或NR对应的数据映射和相位补偿，相位补偿后的数据在执行IFFT和数字上变频，再送至天线；
上行处理模块，通过控制消息获取下一符号数据的LTE/NR信息并更新查找表；
上行数据经过数字下变频和FFT后，获取数据在查找表中的制式查询结果，根据制式查询结果执行LTE或NR对应的相位补偿，相位补偿后执行数据映射，并将映射后的数据存储到数据缓存区；而后根据控制消息从数据缓存区中获取对应数据发送给O-DU。
请参考图4，下行处理模块包括：
下行查找表模块，存储有下行查找表，所述下行查找表存储有每个符号的LTE/NR信息，下行查找表的建立方法可参考实施例1，下行查找表根据控制消息控制更新。
下行数据映射模块，包括LTE映射子模块、NR映射子模块、开关、合路模块；下行数据映射模块接收到数据后通过下行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据制式查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE映射子模块或NR映射子模块进行处理，经映射后的数据通过合路模块合路后输出；
下行相位补偿模块，包括LTE相位补偿子模块、NR相位补偿子模块、开关、合路模块；接收下行数据映射模块输出的数据后，通过下行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据制式查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE相位补偿子模块或NR相位补偿子模块进行处理，经相位补偿后的数据通过合路模块合路后输出；
IFFT模块，用于对下行相位补偿模块输出的数据进行快速傅立叶反变换；
数字上变频模块，用于对经快速傅立叶反变换后的数据进行数字上变频处理，并将处理后的数据发送至天线。
请参考图5，上行处理模块包括：
上行查找表模块，存储有上行查找表，所述上行查找表存储有每个符号的LTE/NR信息；上行查找表的建立方法可参考实施例1，上行查找表根据控制消息控制更新。
数字下变频模块，用于接收上行数据，并对上行数据进行数字下变频；
FFT模块，用于对数字下变频后的数据进行快速傅里叶变换，并将变换后的数据发送至上行相位补偿模块，
上行相位补偿模块，包括LTE相位补偿子模块、NR相位补偿子模块、开关、合路模块；接收到数据后，通过上行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE相位补偿子模块或NR相位补偿子模块进行处理，经相位补偿后的数据通过合路模块合路后输出；
上行数据映射模块，接收上行相位补偿模块输出的数据并直接进行数据映射，映射后的数据发送至O-DU。
在一个实施例中，上行处理模块还包括数据缓存区，用于存储上行数据映射模块输出的数据，并根据控制消息控制从数据缓存区里面取得对应的对应物理资源块数据，发送给O-DU。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种O-RU的动态频谱共享方法，其特征在于，在O-RU中执行，包括：
在ORAN协议栈在中添加对控制消息的支持；
建立查找表，将每个符号的LTE/NR信息存入查找表；
下行动态频谱共享：通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新查找表；通过ORAN协议栈对IQ数据进行解析，对于每个符号的数据，通过查找表查询确定数据制式，执行LTE或NR对应的数据映射，映射之后再根据查询结果执行LTE或NR的相位补偿，相位补偿后的数据通过IFFT和数字上变频传输至天线；
上行动态频谱共享：通过控制消息获取下一个符号的LTE/NR信息，并更新查找表；上行数据经过数字下变频和FFT后，对于每个符号数据，通过查找表查询确定数据制式，执行LTE或NR对应的相位补偿，经相位补偿后的数据直接进行数据映射，将映射后的数据存储到数据缓存区；而后根据控制消息从数据缓存区中获取对应数据发送给O-DU。
2.根据权利要求1所述的O-RU的动态频谱共享方法，其特征在于，所述查找表包含地址、LTE/NR指示信号、起始符号以及结束符号字段，其中，通过物理资源块编号作为索引地址进行查询，LTE/NR指示信号用于对应表征物理资源块数据的制式。
3.根据权利要求1或2所述的O-RU的动态频谱共享方法，其特征在于，所述查找表分为两个区块，通过乒乓机制执行读写操作，即一个区块执行当前符号的查询，另一个区块执行下一个符号的数据存储。
4.根据权利要求1所述的O-RU的动态频谱共享方法，其特征在于，所述查找表分为上行查找表和下行查找表，分别在上行动态频谱共享和下行动态频谱共享过程中使用。
5.一种O-RU的动态频谱共享系统，其特征在于，包括：
ORAN协议栈，添加有控制消息的支持，用于上下行数据以及控制消息的解析与处理；
下行处理模块，通过控制消息获取下一符号数据的LTE/NR信息并更新查找表；该下行处理模块接收ORAN协议栈解析的数据并获取数据在查找表中的制式查询结果，根据制式查询结果依次执行LTE或NR对应的数据映射和相位补偿，相位补偿后的数据在执行IFFT和数字上变频，再送至天线；
上行处理模块，通过控制消息获取下一符号数据的LTE/NR信息并更新查找表；
上行数据经过数字下变频和FFT后，获取数据在查找表中的制式查询结果，根据制式查询结果执行LTE或NR对应的相位补偿，相位补偿后执行数据映射，并将映射后的数据存储到数据缓存区；而后根据控制消息从数据缓存区中获取对应数据发送给O-DU。
6.根据权利要求5所述的O-RU的动态频谱共享系统，其特征在于，所述下行处理模块包括：
下行查找表模块，存储有下行查找表，所述下行查找表存储有每个符号的LTE/NR信息；
下行数据映射模块，包括LTE映射子模块、NR映射子模块、开关、合路模块；下行数据映射模块接收到数据后通过下行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE映射子模块或NR映射子模块进行处理，经映射后的数据通过合路模块合路后输出；
下行相位补偿模块，包括LTE相位补偿子模块、NR相位补偿子模块、开关、合路模块；接收下行数据映射模块输出的数据后，通过下行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE相位补偿子模块或NR相位补偿子模块进行处理，经相位补偿后的数据通过合路模块合路后输出；
IFFT模块，用于对下行相位补偿模块输出的数据进行快速傅立叶反变换；
数字上变频模块，用于对经快速傅立叶反变换后的数据进行数字上变频处理，并将处理后的数据发送至天线。
7.根据权利要求6所述的O-RU的动态频谱共享系统，其特征在于，所述上行处理模块包括：
上行查找表模块，存储有上行查找表，所述上行查找表存储有每个符号的LTE/NR信息；
数字下变频模块，用于接收上行数据，并对上行数据进行数字下变频；
FFT模块，用于对数字下变频后的数据进行快速傅里叶变换，并将变换后的数据发送至上行相位补偿模块，
上行相位补偿模块，包括LTE相位补偿子模块、NR相位补偿子模块、开关、合路模块；接收到数据后，通过上行查找表模块对数据中物理资源块的制式进行查询，并根据查询结果通过开关选择将对应物理资源块数据切换到对应的LTE相位补偿子模块或NR相位补偿子模块进行处理，经相位补偿后的数据通过合路模块合路后输出；
上行数据映射模块，接收上行相位补偿模块输出的数据并直接进行数据映射，映射后的数据发送至O-DU。
8.根据权利要求7所述的O-RU的动态频谱共享系统，其特征在于，所述上行处理模块还包括数据缓存区，用于存储上行数据映射模块输出的数据，并根据控制消息控制从数据缓存区里面取得对应的对应物理资源块数据，发送给O-DU。
9.根据权利要求7所述的O-RU的动态频谱共享系统，其特征在于，所述上行查找表和下行查找表均包含地址、LTE/NR指示信号、起始符号以及结束符号字段，其中，通过物理资源块编号作为索引地址进行查询，LTE/NR指示信号用于对应表征物理资源块数据的制式。
10.根据权利要求7所述的O-RU的动态频谱共享系统，其特征在于，所述上行查找表和下行查找表均分为两个区块，通过乒乓机制执行读写操作，即一个区块执行当前符号的查询，另一个区块执行下一个符号的数据存储。
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Also Published As
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| CN117354811B (zh) | 2024-03-12 |
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