CN117498910B - 基于tdd小基站的信号交叠区覆盖增强系统及方法 - Google Patents

基于tdd小基站的信号交叠区覆盖增强系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统及方法，所述系统的RU在指定的GAP区的符号轮流发射特征序列；根据RU接收到的符号功率构成特征符号功率二维矩阵；找出矩阵中的最大连通分量作为信号交叠区RU组合候选集合；再对所有RU的上行业务信号功率进行排序；当信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将其作为增强覆盖算法RU集合，对集合中的RU进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。本发明对于信号交叠区的RU下行发射信号进行天线选择处理，消除信号交叠区的终端接收2路相同信号出现的重叠问题；本发明可以让扩展型TDD小基站在2T2R模式，使信号交叠区的终端实现下行信号3db的理论增益。

Description

基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统及方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统及方法。
背景技术
扩展型TDD(Time-division Duplex，时分双工)小基站的常规业务部署如图1所示，RU连接EU（Extended Unit 扩展单元,实现 BBU 和 RU的连接，对下行射频信号进行扩展，对上行信号进行汇聚），EU连接BBU（Base Band Unit 基带信号处理单元，在扩展型小基站上，是包括基带信号处理单元的服务器）。扩展型TDD小基站在2T2R 的模式下对于信号交叠区增强覆盖的业务部署如图2所示。
对于信号交叠区，RU1（Radio Unit 射频信号处理单元，处理射频信号的发射和接收的模块）、RU2下行发射的是完全一样的数据，理论上，在2T2R的业务模式下，信号交叠区的终端接收到的下行发射信号为：
Port1_receive = Port1_RU1 + Port1_RU2；
Port2_receive = Port2_RU1 + Port2_RU2；
在理论上，Port1_receive 和 Port2_receive 比 Port1_RU1 和 Port2_RU1 有3db 的增益提升。
在工程实际上，由于RU1 和 RU2 在内部时钟上不可能做到完全精准的对齐，在信号的传播路径上也同样存在时延的微小变化。在信号交叠区终端接收到的时域信号如图3(实线波形为RU1_Port1 的信号，虚线波形为 RU2_Port1的信号，Port1_receive 的信号出现重影和部分混叠)。
由于信号交叠区的终端接收到的下行信号出现混叠和重影，从而信号交叠区的终端不能达到理论上的3db增益效果。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统及方法，以使信号交叠区的终端实现信号增益。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统，包括扩展型TDD小基站以及在扩展型TDD小基站下部署的若干RU，
扩展型TDD小基站下部署的所有RU在指定的GAP区的符号轮流发射特征序列，未处于发射状态的RU处于接收状态，接收包含特征序列的符号；
扩展型TDD小基站读取所有RU接收到的包含特征序列的符号的功率，构成一个特征符号功率二维矩阵；找出特征符号功率二维矩阵中的最大连通分量，作为信号交叠区RU组合候选集合；再对扩展型TDD小基站下部署的所有RU接收到的上行业务信号功率由大到小进行排序；当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将信号交叠区RU组合候选集合作为增强覆盖算法RU集合，对增强覆盖算法RU集合中的RU，进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。
相应地，本发明实施例还提供了一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法，包括：
步骤1：扩展型TDD小基站开启RU覆盖信号交叠区识别，扩展型TDD小基站下部署的所有RU在指定的GAP区的符号轮流发射特征序列，未处于发射状态的RU处于接收状态，接收包含特征序列的符号；
步骤2：扩展型TDD小基站读取所有RU接收到的包含特征序列的符号的功率，构成一个特征符号功率二维矩阵；
步骤3：扩展型TDD小基站统计特征符号功率二维矩阵中最大连通分量，作为信号交叠区RU组合候选集合；
步骤4：扩展型TDD小基站对下部署的所有RU接收到的上行业务信号功率由大到小进行排序，当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将信号交叠区RU组合候选集合作为增强覆盖算法RU集合；
步骤5：扩展型TDD小基站再对增强覆盖算法RU集合中RU进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。
本发明的有益效果为：本发明对于信号交叠区的RU下行发射信号进行天线选择处理，消除信号交叠区的终端接收2 路相同信号出现的重叠问题；本发明可以让扩展型TDD小基站在2T2R模式，使信号交叠区的终端实现下行信号3db的理论增益。
附图说明
图1是扩展型TDD小基站的常规业务部署示意图。
图2是扩展型TDD小基站对于信号交叠区增强覆盖的业务部署示意图。
图3是信号交叠区终端接收到的时域信号的示意图。
图4是本发明实施例的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法的流程示意图。
图5是本发明实施例的RU发射特征序列的流程示意图。
图6是本发明实施例的扩展型TDD小基站统计RU的上行业务信号功率的流程示意图。
图7是本发明实施例的确定增强覆盖算法RU集合的流程示意图。
图8是本发明实施例的增强覆盖算法RU集合初始的下行发射的示意图。
图9是本发明实施例的实施增强覆盖的RU 的选择天线的发射示意图。
图10是本发明实施例的实施增强覆盖的RU进行射频通道功率抬升的示意图。
图11是本发明实施例的动态更新步骤的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本发明实施例的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统包括扩展型TDD小基站以及在扩展型TDD小基站的业务部署区域内的若干RU。
扩展型TDD小基站控制业务部署区域内的所有RU在指定的GAP区的符号(特指的是TDD传输帧结构中的特殊子帧中隔离上下行的空白符号)轮流发射特征序列，或者接收特征序列。发射和接收是互斥的，在GAP符号区不处于发射状态的RU，都处于接收的状态。接收状态的RU接收包含特征序列的符号。
扩展型TDD小基站读取所有RU接收到的包含特征序列的符号的功率，构成一个特征符号功率二维矩阵；找出特征符号功率二维矩阵中的最大连通分量，作为信号交叠区RU组合候选集合；再对扩展型TDD小基站下部署的所有RU接收到的上行业务信号功率由大到小进行排序；当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将信号交叠区RU组合候选集合作为增强覆盖算法RU集合，对增强覆盖算法RU集合中的RU，进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。
作为一种实施方式，RU在S子帧中Gap区的符号发送特征序列，所述特征序列采用以下方式得到：
使用PRBS7伪随机码生成公式 G(n)=X7+X6+1 产生128bit 的伪随机序列，序列二进制初始值为 1000001，对序列做 BPSK 调制编码，生成长度 128的复数序列；
在GAP区的最后一个符号进行复数序列的映射，映射得到特征序列，映射规则是每一个RB中的偶数RE 映射复数序列一个数据，下一个RB 中的偶数RE 映射复数序列的下一个数据，依次循环。
作为一种实施方式，所述基站根据以下方法确定信号交叠区RU组合候选集合：
将扩展型TDD小基站的业务部署区域内所有RU的发射和接收关系用矩阵M来表示，，/>表示编号为i的RU接收到编号为j的RU发射的特征信号的大小，
设，/>，G是一个排序的集合，集合中的每一个元素从大到小依次排列，集合中每一个元素都属于矩阵M；即G代表把二维矩阵M转换为一个线性表，线性表中的每一个元素d，进行从大到小的排序，构成 d0≥d1≥d2≥... 这样的排序结构。
设，/>，/>是一个映射偶集合(Ga是在G的基础上产生的集合，Ga中的每一个元素由<d0,d1>这样的映射偶组成，d0表示/>, d1表示/>)，/>集合中的每一个映射偶/>,/>，/>，在接收和发射上是一对对称的关系，/>是G的子集；
设， ；
，/>是一个扩大的映射偶集合，/>集合中的每一个扩大的映射偶集合中的每一个映射偶子集之间存在映射的传递关系，/>是/>的子集；
最后将中所有的扩大的映射偶集合构成了信号交叠区RU组合候选集合。
作为一种实施方式，所述基站开启一个性能维护定时器，当定时器运行结束后，重新确定信号交叠区RU组合候选集合，如果当前的RU不在新的信号交叠区RU组合候选集合中时，则当前RU回到正常的2T2R模式。
请参照图4，本发明实施例的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法包括步骤1～步骤5。
步骤1：扩展型TDD小基站开启RU覆盖信号交叠区识别，扩展型TDD小基站的业务部署区域内的所有RU在指定的GAP区的符号轮流发射特征序列，未处于发射状态的RU处于接收状态，接收包含特征序列的符号。
a. 根据扩展型TDD小基站的业务部署和网络规划，开启RU覆盖信号交叠区识别：
a.1 对于扩展型TDD小基站的业务部署区域内，每一个光口连接的RU覆盖了一个目标区域，全部的RU覆盖区域形成了一个网络结构，这个网络结构可以用RU光口号进行标识。转换关系如表1：
表1
转换为RU的光口对应关系网络结构如表2所示。
表2
a.2 对于扩展型TDD小基站，上行和下行在同一个频点上，传输结构一般为DDDSUDDSUU 这种时分双工的传输模式，D 代表下行子帧，U代表上行子帧，S 代表特殊子帧，在S子帧中是 6:4:4 这样的结构，6代表连续的6 个下行符号，4 代表 4个符号的保留Gap空闲区，4代表4个连续的上行符号。
a.3 利用特殊子帧的Gap区，开启信号覆盖区识别的TDD小区下的全部的RU，轮流每一个RU在最后一个Gap区的符号发送特征序列，其他RU接收这个包含特征序列的符号。
a.4 特征序列的设计如下:
a.4.1 使用PRBS7伪随机码生成公式 G(n)=X7+X6+1 产生128bit 的伪随机序列，序列二进制初始值为 1000001，对序列做 BPSK 调制编码，生成长度 128的复数序列
a.4.2 在GAP区的最后一个符号进行特征复数序列的映射，映射规则是 每一个RB(12个RE) 中的偶数RE 映射复数序列一个数据，下一个RB 中的偶数RE 映射复数序列的下一个数据，依次循环。如下描述：
{RB0-S0,RB1-S1,..,RB127-S127,RB128-S0,RB129-S1,..,RB255-S127,RB256-S0,RB257-S1,..RB272-S26}。
步骤2，扩展型TDD小基站读取所有RU接收到的包含特征序列的符号的功率，构成一个特征符号功率二维矩阵。
b. 请参照图5，RU发射特征序列：
b.1 TDD扩展型小基站在开启RU覆盖信号交叠区识别时，要开启一个定时器，用于控制RU覆盖信号交叠区识别任务的时间长度。
b.2 以10ms 为单位，轮流由一个RU在S子帧GAP区的最后一个符号发送特征序列，其他RU在S子帧GAP区的最后一个符号接收序列，记录特征序列所在符号的平均功率，10ms结束，基站读取每一个RU统计到的特征序列符号统计功率，形成发射RU—接收RU 统计功率的表格。循环执行直到EU下所有的RU 都完成了发射特征序列和统计接收功率的过程。
步骤3：扩展型TDD小基站统计特征符号功率二维矩阵中最大连通分量，作为信号交叠区RU组合候选集合。
通过包含特征序列的符号发射和接收构建出特征符号功率二维矩阵，表3以8个RU的特征符号功率二维矩阵举例：
表3
说明:在表3表格中的数据是接收到包含特征序列的符号的功率统计(单位db)，<RU1—RU2>之间的接收功率统计为最大值，所以<RU1—RU2>进入信号交叠区RU组合候选集合。
当多个RU对某一区域进行集中覆盖时，在特征符号功率二维矩阵上会出现多个RU对之间有接收功率相近的情况，这种情况在矩阵理论上被称为最大连通分量，现举例如表4和表5：
表4
说明:上表中 RU1-RU2有最大功率接收统计，RU2-RU3有最大功率接收统计，RU3-RU4有最大功率接收统计，这里RU实际上是一种带状布局，<RU1-RU2,RU2-RU3,RU3-RU4>进入信号交叠区RU组合候选集合。
表5
说明:上表中 RU1-RU2有最大功率接收统计，RU2-RU3有最大功率接收统计，RU3-RU4有最大功率接收统计，RU4-RU1有最大功率接收统计，这里RU实际上是一种环状布局，<RU1-RU2,RU2-RU3,RU3-RU4,RU4-RU1>进入信号交叠区RU组合候选集合。
作为一种实施方式，上述部分用矩阵和集合来表示：
将所述小基站的业务部署区域内所有RU的发射和接收关系用矩阵M来表示，，/>表示编号为i的RU接收到编号为j的RU发射的特征信号的大小，
设，/>，G是一个排序的集合，集合中的每一个元素从大到小依次排列，集合中每一个元素都属于矩阵M；即G代表把二维矩阵M转换为一个线性表，线性表中的每一个元素d，进行从大到小的排序，构成 d0≥d1≥d2≥... 这样的排序结构。
设,/>，/>是一个映射偶集合(Ga是在G的基础上产生的集合，Ga中的每一个元素由<d0,d1>这样的映射偶组成，d0表示/>, d1表示/>)，/>集合中的每一个映射偶/>,/>，/>，在接收和发射上是一对对称的关系，/>是G的子集；
设， ；
，/>是一个扩大的映射偶集合，/>集合中的每一个扩大的映射偶集合中的每一个映射偶子集之间存在映射的传递关系，/>是/>的子集；
最后将中所有的扩大的映射偶集合构成了信号交叠区RU组合候选集合。
步骤4：扩展型TDD小基站对下部署的所有RU接收到的上行业务信号功率由大到小进行排序，当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将信号交叠区RU组合候选集合作为增强覆盖算法RU集合。
扩展型TDD小基站开启终端接收功率统计过程，也要开启一个统计过程时间控制定。
请参照图6，在定时器时长范围内，扩展型TDD小基站读取所有RU统计的上行业务信号功率(这里统计的上行业务信号接收功率，是指在RU在U 子帧统计到的终端上行发射功率)。
请参照图7，根据前面的步骤筛选出来的信号交叠区RU组合候选集合和统计出来的上行业务信号功率. 当且仅当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，信号交叠区RU组合候选集合才最终确定增强覆盖算法RU集合。
步骤5：扩展型TDD小基站再对增强覆盖算法RU集合中RU进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。
根据最终确定成为增强覆盖算法RU集合中RU的数量和组合模式，选择执行单天线发射模式的RU。
比如：<RU1-RU2>组合，RU1发射天线1，RU2发射天线2;<RU1-RU2,RU2-RU3,RU3-RU4>的组合，RU1发射天线1，RU2发射天线2，RU3发射天线1，RU4发射天线2。
增强覆盖算法RU集合初始的下行发射如图8所示。
通过扩展型TDD小基站指示EU上的OAM（Operating Administration Management操作维护管理功能，是单板上操作维护管理软件的总称）下发指令，对于实施增强覆盖的RU进行天线选择，RU1 下行只发送 Port1 ，RU2 下行只发送 Port2，如图9所示。
通过扩展型TDD小基站指示通过EU上的OAM下发指令，对于实施增强覆盖的RU 进行射频通道功率抬升(这里有2种功率抬升的方式：1. 是对数字域的功率做3db的抬升；2.是对模拟域的功率做3db的抬升)，如图10所示。
例如，原来在信号交叠区的终端接收到的单RU信号强度是-70dbm，经过2个RU天线合并后理论上接收的信号强度是 -67dbm，但由于RU之间不能做到绝对同步，所以接收到的信号强度低于 -67dbm，甚至由于传播路径反射等原因，接收信号功率低于-70dbm. 经过配置修改后，1个RU只有单通道发射，没有RU间同步带来的路径反射影响，终端接收的信号强度是 -67dbm，实现了理论上的 下行3db 增益。
如图11所示，动态更新步骤：由于扩展型TDD小基站下所有RU覆盖的网络中覆盖能力和小区的业务是动态变化的，当确定增强覆盖算法RU集合并执行增强覆盖单天线发射后，扩展型TDD小基站要开启一个性能维护定时器，当定时器运行结束后，重新执行RU覆盖信号交叠区识别，如果当前的RU不在新的信号交叠区RU组合候选集合中时，当前执行单天线发射的RU，退出单天线发射模式，回到正常的2T2R模式(天线发射功率也回到2T2R设置水平)。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (8)

1.一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统，包括扩展型TDD小基站以及在扩展型TDD小基站下部署的若干RU，其特征在于，
扩展型TDD小基站下部署的所有RU在指定的GAP区的符号轮流发射特征序列，未处于发射状态的RU处于接收状态，接收包含特征序列的符号；
扩展型TDD小基站读取所有RU接收到的包含特征序列的符号的功率，构成一个特征符号功率二维矩阵；找出特征符号功率二维矩阵中的最大连通分量，作为信号交叠区RU组合候选集合；再对扩展型TDD小基站下部署的所有RU接收到的上行业务信号功率由大到小进行排序；当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将信号交叠区RU组合候选集合作为增强覆盖算法RU集合，对增强覆盖算法RU集合中的RU，进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。
2.如权利要求1所述的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统，其特征在于，RU在S子帧中Gap区的符号发送特征序列，所述特征序列采用以下方式得到：
使用PRBS7伪随机码生成公式 G(n)=X7+X6+1 产生128bit 的伪随机序列，序列二进制初始值为 1000001，对序列做 BPSK 调制编码，生成长度 128的复数序列；
X7为第7个线性移位寄存器的值，X6为第6个线性移位寄存器值；
在GAP区的最后一个符号进行复数序列的映射，映射得到特征序列，映射规则是每一个RB中的偶数RE 映射复数序列一个数据，下一个RB 中的偶数RE 映射复数序列的下一个数据，依次循环。
3.如权利要求1所述的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统，其特征在于，所述扩展型TDD小基站根据以下方法确定信号交叠区RU组合候选集合：
将所述扩展型TDD小基站下部署的所有RU的发射和接收关系用矩阵M来表示，，/>表示编号为i的RU接收到编号为j的RU发射的特征信号的大小，
设 ，/>，G是一个排序的集合，集合中的每一个元素d从大到小依次排列，集合中每一个元素都属于矩阵M；
设,/>，/>是一个映射偶集合，/>集合中的每一个元素都是一个映射偶，/>为/>集合中的映射偶，其中，/>，
表示编号为i的RU接收到编号为j的RU发射的特征信号功率的统计值；
表示编号为j的RU接收到编号为i的RU发射的特征信号功率的统计值；
在接收和发射上是一对对称的关系，/>是G的子集；
最后将中所有的扩大的映射偶集合构成了信号交叠区RU组合候选集合。
4.如权利要求1所述的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强系统，其特征在于，所述扩展型TDD小基站开启一个性能维护定时器，当定时器运行结束后，重新确定信号交叠区RU组合候选集合，如果当前的RU不在重新确定的信号交叠区RU组合候选集合中时，则当前RU回到正常的2T2R模式。
5.一种基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法，其特征在于，包括：
步骤1：扩展型TDD小基站开启RU覆盖信号交叠区识别，扩展型TDD小基站下部署的所有RU在指定的GAP区的符号轮流发射特征序列，未处于发射状态的RU处于接收状态，接收包含特征序列的符号；
步骤2：扩展型TDD小基站读取所有RU接收到的包含特征序列的符号的功率，构成一个特征符号功率二维矩阵；
步骤3：扩展型TDD小基站统计特征符号功率二维矩阵中最大连通分量，作为信号交叠区RU组合候选集合；
步骤4：扩展型TDD小基站对下部署的所有RU接收到的上行业务信号功率由大到小进行排序，当上行业务信号功率最大的RU出现在信号交叠区RU组合候选集合中时，将信号交叠区RU组合候选集合作为增强覆盖算法RU集合；
步骤5：扩展型TDD小基站再对增强覆盖算法RU集合中RU进行发射天线选择和发射功率抬升，完成对信号交叠区的增强覆盖。
6.如权利要求5所述的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法，其特征在于，步骤1中，RU在S子帧中Gap区的符号发送特征序列，所述特征序列采用以下方式得到：
使用PRBS7伪随机码生成公式 G(n)=X7+X6+1 产生128bit 的伪随机序列，序列二进制初始值为 1000001，对序列做 BPSK 调制编码，生成长度 128的复数序列；
X7为第7个线性移位寄存器的值，X6为第6个线性移位寄存器值；
在GAP区的最后一个符号进行复数序列的映射，映射得到特征序列，映射规则是每一个RB中的偶数RE 映射复数序列一个数据，下一个RB 中的偶数RE 映射复数序列的下一个数据，依次循环。
7.如权利要求5所述的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法，其特征在于，步骤3中，根据以下方法确定信号交叠区RU组合候选集合：
将扩展型TDD小基站下部署的所有RU的发射和接收关系用矩阵M来表示，，/>表示编号为i的RU接收到编号为j的RU发射的特征信号的大小，
设，/>，G是一个排序的集合，集合中的每一个元素d从大到小依次排列，集合中每一个元素都属于矩阵M；
设,/>，/>是一个映射偶集合，/>集合中的每一个元素都是一个映射偶，/>为/>集合中的映射偶，其中，/>，
表示编号为i的RU接收到编号为j的RU发射的特征信号功率的统计值；
表示编号为j的RU接收到编号为i的RU发射的特征信号功率的统计值；
在接收和发射上是一对对称的关系，/>是G的子集；；
最后将中所有的扩大的映射偶集合构成了信号交叠区RU组合候选集合。
8.如权利要求5所述的基于TDD小基站的信号交叠区覆盖增强方法，其特征在于，步骤5之后还包括动态更新步骤：
扩展型TDD小基站开启一个性能维护定时器，当定时器运行结束后，重新确定信号交叠区RU组合候选集合，如果当前的RU不在重新确定的信号交叠区RU组合候选集合时，则当前的RU回到正常的2T2R模式。
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