一种下行公共数据信道的配置及其数据传输方法与流程

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一种下行公共数据信道的配置及其数据传输方法与制造工艺

本发明涉及无线网络通信领域,特别是涉及一种适用于超密集组网UDN(Ultra Dense Network),基于LTE(Long Term Evolution,长期演进)制式的下行公共数据信道DPDC(Downlink Public Data Channel)的配置及其数据传输方法。



背景技术:

根据5G白皮书定义的5G系统的KPI(Key Performance Indicator,关键性能指标)指标,相比4G,5G需提供1000倍以上的网络容量,提供10-100倍用户速率、1ms极低时延和100倍终端数的连接能力。UDN(超密集组网)技术是实现5G目标的关键候选技术。UDN最主要的理念是:通过在蜂窝网中的热点地区增加低功率基站的部署密度,以便提升系统容量和网络覆盖,并降低时延及能源消耗。

如图1所示,UDN是以LTE制式的网络为基础,网络中的基站是一个支持管理BBU(Building Base band Unit,基带处理单元)资源池(或BBU Cloud)的超级基站。超级基站能够集中统一管理多个BBU、RRU(Radio Remote Unit,射频拉远模块)的资源,可同时实现多个小区的业务。超级基站管理的小区符合UDN密集部署的特点。多个邻近的小区可以组成一个小区丛CC(Cell Clump),图1中包括两个小区丛。

该网络架构和传统网络架构不同的点主要有两点:基站是支持BBU资源池、具备集中统一管理所有小区资源能力的超级基站;该基站管理的小区具备UDN密集部署的特点。其中,

超级基站SBS(Super Base-station)用于集中和实时管理大量小区的基带、射频资源,超级基站SBS的计算性能、同时处理的数据规模、采集和分发数据的效率都远大于普通基站。一个超级基站SBS可以管理一个或多个小区丛CC。

而小区丛CC是具备如下特征的若干小区(Cell)的集合:1)小区要满足UDN组网场景要求;2)小区丛CC内各小区的覆盖区域在地理空间上邻近,两两小区的间隔距离不超过1000米;3)小区丛CC内的各小区的资源、数据可由超级基站SBS统一分配、调度;4)小区丛CC的小区可以半静态调整。

在UDN组网模式下,相比传统网络,在相同的部署空间内,UDN网络中的基站数量、用户数量有几十倍甚至上百倍的增加,每平方公里可以承载106个连接数,每个基站覆盖的范围很小,从数平方米到数十平方米,基站之间的距离小到数米,随之而来,无线空口的上 下行干扰水平也会显著增加,会严重影响系统容量、接入时延等KPI指标,因此,如何降低干扰是UDN能否成功应用的关键问题。

目前,UDN组网的干扰问题的常见解决方法有:通过先进接收机技术来提升接入点及终端的干扰抑制能力;基于干扰消除、干扰对齐及干扰抵消的接入点与终端间的协助来减轻干扰水平;基于小小区设计特殊的同步及发现信号,以及采用增强的小区同步发现及技术,能助力于干扰发现和消除。这些方法多数是基于现有的网络制式不变或仅作小的调整而提出的传统技术。这些技术已经经过较长时期的研究和发展,性能增益很难有更大的突破,难以满足新一代网络发展的需求。

UDN组网的干扰问题在不考虑网络外干扰的情况下,可分为小区内干扰和小区外干扰两部分。由于UDN网络的基站部署密集非常大,其小区间干扰对信干噪比的影响程度远大于普通网络组网场景,是解决干扰问题的核心所在。小区间干扰本质上是由于相邻的多个小区中的不同用户接收或发送数据时在同一空口资源上发生冲突所致。且小区间干扰又可以分为下行干扰和上行干扰,这两种干扰的形成机制又有所不同。特定用户的下行干扰来源于所在服务小区的相邻小区的下行发射信号,而小区的上行干扰则主要来自于相邻小区的用户的上行发射信号(随机接入时,小区内用户也会造成较大干扰)。由于用户行为的易变和多变,上行干扰相比下行干扰处理起来要更加困难。从无线话务模型以及各种数据业务的特点可知,在可预见的将来,LTE以及5G网络仍将以下行数据业务为主,下行的数据业务容量要远远大于上行的数据业务容量,因此解决下行干扰问题才是解决UDN组网的干扰问题的关键。



技术实现要素:

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种下行公共数据信道的配置及其数据传输方法,用于解决现有技术中UDN组网下小区间干扰大、边缘用户吞吐量难以提升、接入困难等问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种下行公共数据信道的配置方法,应用于超密集组网,所述下行公共数据信道的配置方法包括:步骤S11,所述下行公共数据信道关于所述超密集组网的超级基站的配置:所述超级基站根据空口资源分配算法决策所述超密集组网中使用所述下行公共数据信道的小区丛,为每一个所述小区丛分配对应的空口资源;并向每一个使用所述下行公共数据信道的小区丛下发第一启动配置命令;步骤S12,所述下行公共数据信道关于所述小区丛的配置:针对每一个使用所述下行公共数据信道的所述小区丛,在接收所述第一启动配置命令后,根据调度用户组分配算法确定参与所述下行公共数据 信道调度的用户,将参与所述下行公共数据信道调度的用户生成SUG集合;并根据所述SUG集合,向下属包含所述SUG集合中用户的所有小区下发第二启动配置命令;步骤S13,所述下行公共数据信道关于所述小区的配置:针对每一个下属包含所述SUG集合中用户的所述小区,在接收到所述第二启动配置命令后,向其下属的包含在所述SUG集合中的用户下发第三启动配置命令;步骤S14,所述下行公共数据信道关于用户的配置:针对所述SUG集合中的每一个用户,在接收到所述第三启动配置命令后,获取其对应的所述下行公共数据信道的频谱分配信息;步骤S15,所述下行公共数据信道的配置确认:所述SUG集合中的用户在获取了所述频谱分配信息后,根据所述第三启动配置命令向对应的所述小区返回第三确认信息;所述小区根据接收到所述第三确认信息和所述第二启动配置命令向对应的所述小区丛返回第二确认信息;所述小区丛根据接收到的所述第二确认信息和所述第一启动配置命令向所述超级基站返回第一确认信息;当所述超级基站接收到所有使用所述下行公共数据信道的所述小区丛发出的所述第一确认信息后,所述下行公共数据信道的配置完成。

可选地,所述下行公共数据信道的配置方法还包括:所述超级基站按照配置周期定时依据判断机制来决策是否启动所述下行公共数据信道的配置;其中,所述配置周期是预先设置的。

可选地,所述判断机制是依据于所述超密集组网中所述超级基站下属的小区丛的相关信息:如果所述相关信息满足配置门限,则进行所述下行公共数据信道的配置;否则,则停止所述下行公共数据信道的配置;其中,所述配置门限是预先设置的;所述相关信息包括所述超级基站中的各个小区丛的用户数、下行话务统计数据、用户平均吞吐率和QoS信息。

可选地,所述下行公共数据信道的停止配置具体包括:所述超级基站向各个使用所述下行公共数据信道的所述小区丛下发第一停止配置命令;各个所述小区丛接收到所述第一停止配置命令后,向其下属的所有所述下行公共数据信道上的所述小区下发第二停止配置命令;各个所述下行公共数据信道上的小区接收到所述第二停止配置命令后,向包含到所述SUG集合中的用户下发第三停止配置命令;各个所述SUG集合中的用户接收到第三停止配置命令后,向其对应的所述小区返回第三停止配置确认信息;各个所述下行公共数据信道上的所述小区接收到其下属的所有所述SUG集合中的用户的所述第三停止配置确认信息后,向其对应的所述小区丛返回第二停止配置确认信息;各个使用所述下行公共数据信道的所述小区丛接收到其下属的所有所述下行公共数据信道上的小区的所述第二停止配置确认信息后,向所述超级基站返回第一停止配置确认信息;所述超级基站在收到所有的使用所述下行公共数据信道的小区丛的所述第一停止配置确认信息后,释放频谱资源,停止所述下行公共数据信 道的配置。

可选地,所述步骤S11中,所述空口资源分配算法包括:步骤S21,在所述超密集组网中,采集所述超级基站下属的所有小区及其用户的话统数据;步骤S22,根据所述话统数据,计算当前的所述配置周期内每个小区丛的平均数据吞吐率RS以及边缘吞吐率RE;步骤S23,根据所述话统数据,计算当前的所述配置周期内各个小区丛之间的干扰矩阵ICC;步骤S24,预测下一个所述配置周期中用户的下行数据需求,计算出每个小区丛的总下行数据量SD;步骤S25,将待启动下行公共数据信道的小区丛组成的SCC集合置空,然后将符合如下条件之一的第i个小区丛纳入所述SCC集合;其中,条件为:(ICC(i)>=TH_I)&&(SD(i)>=TH_SD)或(RE(i))<TH_RE)&&(SD(i)>=TH_SD);TH_I、TH_SD、TH_RE和TH_SD是预先设置的;步骤S26,判断所述SCC集合是否为空:如果是,则停止所述下行公共数据信道的配置;如果否,则根据使用所述下行公共数据信道的小区丛的干扰矩阵信息配置空口资源。

可选地,所述步骤S12中,所述调度用户组分配算法包括:步骤S31,判断是否有新接入的用户:如果有,则跳转至步骤S32;如果没有,则跳转至步骤S33;步骤S32,将新接入的用户加入到所述SUG集合中;步骤S33,判断所述SUG集合是否为空集:如果是空集,则回收所述下行公共数据信道的空口资源,并跳转至步骤S38;如果不是空集,则跳转至步骤S34;步骤S34,判断所述SUG集合中是否有未处理的用户:如果有,则跳转至步骤S35;如果没有,则跳转至步骤S38;步骤S35,从所述SUG集合中任选一用户;并判断选择的用户是否已释放数据链路,如果释放了数据链路,则跳转至步骤S37;如果未释放,则跳转至步骤S36;步骤S36,判断选择的用户是否符合条件:如果不符合,则跳转至步骤S37;如果符合,则直接跳转至步骤S34;其中,所述条件为:(SINR<=TH_SINR)&&(D>=TH_D);SINR表示用户的信号与干扰加噪声比;D表示下行传输的数据量;TH_SINR和TH_D是预先设置的;步骤S37,将选择的用户从所述SUG集合中删除,并跳转至步骤S33;步骤S38,结束。

本发明还公开了一种下行公共数据信道的数据传输方法,所述下行公共数据信道是采用如权利要求1~6中任意一项所述的下行公共数据信道的配置方法进行配置;且所述下行公共数据信道是建立在所述超密集组网的至少一个小区丛、多个小区和多个用户之间;所述下行公共数据信道的数据传输方法包括:步骤S41,所述小区丛从消息缓冲区中获取其下属的所述SUG集合中的所有用户在下一个调度周期待发送的数据;步骤S42,所述小区丛将所有用户在下一个调度周期待发送的数据压缩封装为公共数据帧,并通过所述下行公共数据信道 发送至所述小区丛下属的各个所述小区;步骤S43,各个所述小区通过所述下行公共数据信道将所述公共数据帧转发至其包含的所述SUG集合中的多个用户中;步骤S44,各个用户接收并解压缩所述公共数据帧以获取其各自对应的数据;然后通过所述下行公共数据信道向对应的所述小区返回第三接收确认信息;步骤S45,各个所述小区在接收到所述SUG集合中属于其下属的所有用户的所述第三接收确认信息后,通过所述下行公共数据信道向其对应的所述小区丛发送第二接收确认信息;步骤S46,所述小区丛接收到各个所述小区的所述第二接收确认信息后,移动所述消息缓冲区的指针,并重新跳转至步骤S41继续进行数据传输。

可选地,所述下行公共数据信道的数据传输方法仅在所述DPDC配置完成后的配置周期内循环进行;当到了下一个所述配置周期开始时,所述超密集组网的超级基站要依据判断机制来决策是否启动所述下行公共数据信道:如果启动,则重新配置新的所述下行公共数据信道,并在配置完成后,跳转至步骤S41使用新的所述下行公共数据信道进行数据传输;否则,则停止配置所述下行公共数据信道,并停止使用所述下行公共数据信道进行数据传输。

可选地,所述步骤S42中,所述小区丛将所有用户在下一个调度周期待发送的数据压缩封装为公共数据帧包括:在每一个用户的待发送的数据前增加用户ID信息头;串接增加了用户ID信息头的所有待发送的数据;按照压缩算法压缩串接后的数据;在串接后的数据前添加协议字段,并封装成所述公共数据帧。

可选地,所述压缩算法是根据数据类型、QoS需求以及压缩比而动态选择的。

如上所述,本发明的一种下行公共数据信道的配置及其数据传输方法,适用于LTE/LTE-A制式、基于LTE制式演进的5G或更新一代无线网络技术,其通过构造并使用基于小区丛(Cell Clump,简称CC)的下行公共数据信道DPDC(Downlink Public Data Channel,简称DPDC)消除CC内的用户在DPDC上的干扰,通过数据压缩算法减少数据传输量,提升了无线空口下行物理资源的利用率和用户吞吐量,减小了UDN组网下的小区间干扰。

附图说明

图1显示为UDN超密集组网的结构示意图。

图2显示为本发明实施例公开的一种DPDC的配置方法的流程示意图。

图3显示为本发明实施例公开的一种DPDC的配置方法中空口资源分配方法的流程示意图。

图4显示为本发明实施例公开的一种DPDC的配置方法中调度用户组分配算法的流程示意图。

图5显示为本发明实施例公开的一种DPDC的配置方法中DPDC的停止配置流程示意图。

图6显示为本发明实施例公开的一种DPDC的数据传输方法的流程示意图。

图7显示为本发明实施例公开的DPDC的配置和DPDC的数据传输的配套使用流程示意图。

图8显示为本发明实施例3公开的UDN组网的结构示意图。

元件标号说明

S11~S15 步骤

S21~S26 步骤

S31~S38 步骤

S41~S46 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

UDN组网的下行小区间干扰产生的原因是由于相邻的多个小区同时为不同用户发射不同的数据产生。在非密集组网场景中,这种干扰问题可以通过频率、功率的规划和优化加以解决。但在UDN组网中,由于基站站间距非常小,相邻小区数量众多,因此通过传统的规划和优化方案无法有效减小下行小区间干扰。本发明提出的DPDC的配置及其数据传输方法,从数据域的新角度出发解决干扰问题,通过高效压缩算法将小区丛CC内所有服务的用户的下行数据封装到统一的公共数据帧(Public Data Frame,简称PDF)中,并通过小区丛CC定义的DPDC发送,这样在小区丛CC内的所有用户在DPDC上收到的数据都是一致的,因此对于某个特定用户而言,其接收到的CC覆盖范围内的所有小区的下行信号都是一致 的,这些信号都是有效信号,同时由于CC内的各小区相邻距离很小,因此来自不同相邻小区的多路信号到达同一用户的时间差在可承受的范围内,由此产生的类似多径的影响可以通过OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术)的CP(Cycle Prefix,循环前缀)技术解决。本发明的DPDC的配置及其数据传输方法是否有效主要取决于如下三个要素:

一、公共数据帧PDF的压缩性能增益

公共数据帧PDF的压缩比直接影响频谱利用率。DPDC上承载的数据是多个用户的数据,对某个用户而言,是存在冗余数据的,不利于提升频谱利用效率。提升容量和频谱效率的有利因素是数据压缩以及多路信号的发分集效应,通过数据压缩能够减少对频谱资源的占用,压缩比越高,则越有利于提升系统容量和频谱利用率。

公共数据帧PDF的压缩性能增益来自于如下三个方面:

(1)基于计算能力更强的超级基站可使用更高压缩比同时解压缩计算性能要求不高的新压缩算法:例如:FreeArc-m3已经超过了WinRAR-m5的压缩率,而压缩速度快了接近1倍,解压缩速度相当。

(2)用户多样性带来的压缩增益:增益来源于不同用户之间的传输数据存在重复的信息。

(3)针对不同的数据类型,按照某种QoS(Quality of Service,服务质量)准则动态选择最佳的压缩算法类型:针对不同数据类型和QoS需求,根据确定的QoS准则选择最优的压缩算法。常见的QoS准则包括压缩比、压缩时间、解压时间、是否允许有损传输等因素,由于QoS准则是基于多目标的优化,可预先设置某种多目标优化准则,比如确定压缩、解压缩最大时间的前提下保证压缩比最大。

二、公共数据帧PDF压缩和解压缩的实时性

按照LTE的调度周期来看,最小为1个TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔)需要完成一次用户调度,因此要求基站完成数据准备以及调度的时间也必须在1个毫秒以内,而对用户而言,解压缩接收数据的时间也必须在1个毫秒以内。影响基站计算性能的关键点在于多用户数据的采集时间、公共数据帧PDF压缩包生成时间。一个小区丛CC从调度到DPDC的用户的下行数据要求能够被基站调度模块及时获得,因此要求小区的资源和数据必须能够集中化管理,类似于C-RAN组网环境下的BBU-Cloud模式,基站系统能够快速获得一个小区丛CC内所有小区以及这些小区所服务的用户的业务数据、无线资源等相关信息。由于UDN组网的超密集部署的特点,选择集中化、资源池的方式统一管理一个或多个小区丛CC下所有基站以及相应用户的资源是较为合理的解决方案。因此,小区丛CC下所有用 户的数据的快速采集在选择合适的基站架构的条件下是可以达到的。基站数据压缩包生成时间取决于基站的计算能力,按照集中化管理的架构,基站的计算能力是有保证的,同时由于近年来并行计算技术的快速发展,能够保证数据压缩的计算时间满足要求。对于用户而言,由于目前终端多核处理器设计、工艺和生产技术的快速发展,以及快速解压缩技术的发展,能够使得解压缩的计算时间也能够满足实时性的要求,通过选择高压缩比但解压缩计算性能不高的新算法也能够降低对用户的性能要求。

三、DPDC上的用户调度管理

本发明公开的DPDC是可以动态配置的。这主要有两方面考虑:其一是考虑从LTE协议的平滑演进,兼容已有的信道管理和协议机制,其二是为了满足网络灵活部署的需求,以及适应用户业务的多变性。DPDC上的用户调度管理需要考虑如下几个方面:

1)DPDC动态配置算法

DPDC可以根据用户分布模型、用户话务模型进行动态配置,可以根据UDN组网的QoS设计目标预先设置DPDC配置的启动条件,一旦符合此条件,则启动DPDC动态配置过程,进入基于小区丛CC的DPDC数据传输模式,不符合此条件则停止DPDC数据传输模式。

DPDC动态配置算法还包括对DPDC空口资源的分配处理。考虑到DPDC和普通数据传输模式需要共存,因此如何分配DPDC频谱资源和普通信道频谱资源是影响频谱利用率的关键因素。

2)DPDC的调度用户组(Scheduled UE Group,简称SUG)集合的分配算法

哪些用户需要调度到DPDC的SUG中需要结合QoS目标、用户信道状态、相邻小区或小区丛CC的干扰情况、信道资源分配算法等因素综合判断取舍。

实施例1

本实施例公开了一种应用在LTE/LTE-A制式、基于LTE制式演进的5G或更新一代无线网络技术的物理层,适用于UDN组网的DPDC的配置方法,其中UDN组网如图1所示,包括超级基站SBS、多个小区丛CC和多个小区,每个一个超级基站SBS管理一个或多个小区丛CC,一个小区丛包括多个小区。

本实施例的DPDC的配置方法如图2所示,包括:

步骤S11,DPDC关于超级基站的配置:超级基站SBS判断启动或停止配置DPDC,并在启动配置过程中,为使用DPDC的小区丛CC分配DPDC的频谱资源:

DPDC在超级基站SBS的配置是基于小区丛CC的,一般一个小区丛CC下有数十甚至数百个传统意义下的小区。在对象数较大的情况下,按照统计规律,其平均性能的变化是基 于一个较长的统计周期而缓慢变化的,因此将DPDC功能分解为大时间尺度和小时间尺度两个层次来实现。DPDC的配置实现了基于较大时间尺度和较大对象规模的慢处理过程。时间尺度,即配置周期一般采用常见的话统周期,比如30分钟以及60分钟,缺省值设为60分钟。

超级基站SBS根据DPDC的配置周期设置定时器,定时依据判断机制判断其下属的各个小区丛CC的相关信息是否满足启动DPDC的配置门限:

如果相关信息不满足配置门限,则停止DPDC的配置;

如果相关信息满足配置门限,则继续进行DPDC的配置。

其中,配置门限是可预先设置的。并且,各个小区丛CC的相关信息是根据配置周期(60分钟)内,超级基站SBS下属的各个小区丛CC的用户数、下行话务统计数据、用户平均吞吐率、QoS等信息。

在相关信息满足了配置门限后,超级基站SBS根据DPDC空口资源分配算法决策使用DPDC的小区丛CC,并为每个使用DPDC的小区丛CC分配合适的空口资源,如图3所示,包括:

步骤S21,采集超级基站SBS下属的所有小区丛CC内的小区及其用户的话统数据;

步骤S22,根据话统数据,计算当前的配置周期内每个小区丛CC的平均数据吞吐率RS以及边缘吞吐率RE;

步骤S23,根据话统数据,计算当前的配置周期内,超级基站SBS下属的各个小区丛CC之间的干扰矩阵ICC;

步骤S24,预测下一个配置周期中用户的下行数据需求,计算出每个小区丛CC的总下行数据量SD;

步骤S25,将待启动DPDC的小区丛CC组成的SCC集合置空,并将符合如下条件之一的第i个小区丛纳入到SCC集合。

条件为:(ICC(i)>=TH_I)&&(SD(i)>=TH_SD);或(RE(i))<TH_RE)&&(SD(i)>=TH_SD);其中,TH_I、TH_SD、TH_RE和TH_SD是预先设置的;

步骤S26,判断SCC集合是否为空:

如果是,则停止DPDC的配置;

否则,则根据使用DPDC的小区丛CC的干扰矩阵信息配置空口资源。

在空口资源分配算法中,关于步骤S22~步骤S24中的平均数据吞吐率RS、边缘吞吐率RE和各个小区丛CC之间的干扰矩阵ICC的算法,以及步骤S26中根据干扰矩阵信息配置空 口资源,在无线通信领域,已经为本领域的技术人员所广泛掌握,此处不再予以赘述。

在为每个使用DPDC的小区丛CC分配好合适的空口资源后,超级基站SBS向每个使用DPDC的小区丛CC下发启动DPDC的第一启动配置命令。

步骤S12,DPDC关于小区丛CC的配置:DPDC的小区丛CC配置是针对每一个使用DPDC小区丛CC而进行的:

小区丛CC在接收到超级基站SBS发出的第一启动配置命令后,根据调度用户组分配算法确定参与DPDC调度的用户,将参与DPDC调度的用户生成SUG集合。调度用户组分配算法是基于小时间尺度的处理,由小区丛CC来根据每个用户的实时状态更新SUG集合。调度用户组分配算法的输入数据包括用户的测量报告、实时counter、用户信令事件等小时间尺度信息。调度用户组分配算法具体的步骤如图4所示,包括:

步骤S31,判断是否有新接入的用户:

如果有,则跳转至步骤S32;否则,跳转至步骤S33;

步骤S32,将新接入的用户加入到SUG集合中;

步骤S33,判断SUG集合是否为空集:

如果是空集,则回收DPDC的空口资源,并跳转至步骤S38;

如果不是空集,则跳转至步骤S34;

步骤S34,判断SUG集合中是否有未处理的用户:

如果有,则跳转至步骤S35;否则,跳转至步骤S38;

步骤S35,从SUG集合中任选一用户;并判断选择的用户是否已释放数据链路:如果释放了数据链路,则跳转至步骤S37;如果未释放,则跳转至步骤S36;

步骤S36,判断选择的用户是否符合条件:

如果不符合,则跳转至步骤S37;如果符合,则直接返回至步骤S34;

其中,(SINR<=TH_SINR)&&(D>=TH_D);SINR表示用户的信号与干扰加噪声比;D表示下行传输的数据量;TH_SINR和TH_D是预先设置的;

步骤S37,将选择的用户从SUG集合中删除,并跳转至步骤S33;

步骤S38,结束。

在生成了SUG集合后,小区丛CC向下属包含有SUG集合中用户的所有小区下发第二启动配置命令。

步骤S13,DPDC关于小区的配置:DPDC的小区配置是针对每一个下属包含SUG集合中用户的小区。

每一个下属包含SUG集合中用户的小区在接收到第二启动配置命令后,向其下属的包含在SUG集合中的用户下发第三启动配置命令;

步骤S14,DPDC关于用户的配置:DPDC的用户配置是针对SUG集合中的每一个用户。

SUG集合中的每一个用户在接收到第三启动配置命令后,获取其对应的DPDC的频谱分配信息。

步骤S15,DPDC的配置确认:DPDC在小区丛CC、小区和用户中进行了启动配置,并且用户也获取了相应的DPDC的频谱分配信息后,还需要将DPDC配置完成的信息返回至超级基站SBS,以便于超级基站SBS对DPDC进行管理。

DPDC的配置确认具体包括:

SUG集合中的用户在获取了频谱分配信息后,根据第三启动配置命令向对应的小区返回第三确认信息(ACK);

小区接收对应的第三确认信息(ACK),并根据接收到的第三确认信息(ACK)和第二启动配置命令,向对应的小区丛CC返回第二确认信息(ACK);

小区丛CC接收对应的第二确认信息(ACK),并根据接收到的第二确认信息(ACK)和第一启动配置命令,向超级基站SBS返回第一确认信息(ACK);

当超级基站SBS接收到所有使用DPDC的小区丛CC发出的第一确认信息(ACK)后,DPDC的配置完成。

进一步地,超级基站SBS根据DPDC的配置周期定时依据判断机制判断其下属的各个小区丛CC的相关信息不满足配置门限时,则停止DPDC的配置,其过程如图5所示,包括:

超级基站SBS判断需停止DPDC配置之后,向各个使用DPDC的小区丛CC下发第一停止配置命令;

各个小区丛CC接收到第一停止配置命令后,向其下属的所有DPDC上的小区下发第二停止配置命令;

各个DPDC上的小区接收到第二停止配置命令后,向包含到SUG集合中的用户下发第三停止配置命令;

各个SUG集合中的用户接收到第三停止配置命令后,向其对应的小区返回第三停止配置确认信息(ACK);

各个DPDC上的小区接收到其下属的所有SUG集合中的用户的第三停止配置确认信息(ACK)后,向其对应的小区丛CC返回第二停止配置确认信息(ACK);

各个使用DPDC的小区丛CC接收到其下属的所有DPDC上的小区的第二停止配置确认信息(ACK)后,向超级基站SBS返回第一停止配置确认信息(ACK);

超级基站SBS在接收到所有的使用DPDC的小区丛CC的第一停止配置确认信息(ACK)后,释放频谱资源,停止配置DPDC。

实施例2

本实施例公开了一种DPDC的数据传输方法,其中,DPDC是建立在UDN组网的至少一个小区丛CC、多个小区和多个用户之间,且DPDC是由超级基站SBS管理。

如图6所示,本实施例的DPDC的数据传输方法包括:

步骤S41,DPDC上的小区丛CC从消息缓冲区中获取其下属的SUS集合中的所有用户在下一个调度周期待发送的数据;

DPDC的数据传输是建立在DPDC配置完成的基础上。只有在DPDC配置完成后,小区丛CC才从从消息缓冲区获取数据。

步骤S42,小区丛CC将所有用户在下一个调度周期待发送的数据压缩封装为公共数据帧PDF,并通过DPDC发送至小区丛CC下属的各个小区:

本实施例的DPDC的数据传输方法是将所有的用户的下行数据封装到统一的公共数据帧PDF中,再通过DPDC传输。这样在小区丛CC内的所有用户在DPDC上收到的数据都是一致的。为了便于区分每一个用户的数据,小区丛CC在DPDC进行数据传输时,对用户的下行数据进行了重新压缩和封装,具体包括:

在每一个用户的待发送的数据前增加其用户ID信息头。

将增加了用户ID信息头的所有用户的待发送的数据。

按照压缩算法压缩串接后的数据:

其中,对于数据的压缩算法有很多种,而本实施例的压缩算法是动态选择的,其是小区丛CC根据数据类型、QoS需求等约束信息、以及预先设置的准则(例如确定压缩、解压缩最大时间的前提下保证压缩比最大)来选定的最佳的压缩方法。

在串接后的数据前添加协议字段,并封装成公共数据帧PDF。

步骤S43,各个小区通过DPDC将公共数据帧PDF转发至其包含的SUG集合中的多个用户中;

步骤S44,各个SUG集合中的用户接收并解压缩公共数据帧PDF以获取其各自对应的数据;然后通过DPDC向对应的小区返回第三接收确认信息(ACK):

此时,各个SUG集合中的用户接收到的公共数据帧PDF是完全一样的,其对公共数据 帧PDF进行解压缩,然后根据数据中的用户ID信息头,获取其对应的数据。

步骤S45,各个小区在接收到SUS集合中属于其下属的所有用户的第三接收确认信息(ACK)后,通过DPDC向其对应的小区丛CC发送第二接收确认信息(ACK);

步骤S46,小区丛CC接收到各个小区的第二接收确认信息(ACK)后,移动消息缓冲区的指针,并重新跳转至步骤S41继续进行数据传输。

进一步地,本实施例的DPDC的数据传输是与DPDC的配置配套使用的,DPDC的数据传输仅仅在DPDC配置完成后的配置周期内循环进行。当到了下一个配置周期开始时,需要对DPDC依据判断机制(如实施例1中的判断机制)进行重新判断,判断的过程在此不再重复。如果判断需要启动配置DPDC,则重新配置新的DPDC,并在配置完成后,重新使用新的DPDC进行数据传输;否则,则停止配置DPDC,并不再使用DPDC进行数据传输。

DPDC的配置和DPDC的数据传输的配套使用过程如图7所示,包括:

超级基站SBS根据DPDC配置过程,依据配置周期定时判断下属各个小区丛CC是否满足启动DPDC的配置门限:如果满足门限要求则继续进行DPDC配置,否则执行停止DPDC过程;

超级基站SBS根据DPDC空口资源分配算法决策使用DPDC的小区丛CC,并为每个小区丛CC分配合适的空口资源;

超级基站SBS向需要启动DPDC配置过程的小区丛CC下发启动DPDC配置命令(第一启动配置命令);

小区丛CC接收到启动DPDC配置命令(第一启动配置命令),根据调度用户组分配算法确定参与DPDC调度的用户,生成SUG集合;

小区丛CC向下属包含有SUG集合中用户的所有小区Cell下发启动DPDC配置命令(第二启动配置命令);

小区Cell接收启动DPDC配置命令(第二启动配置命令),向包含到SUG集合中的用户下发启动DPDC配置命令(第三启动配置命令);

用户接收启动DPDC配置命令(第三启动配置命令),并获得DPDC的频谱分配信息,返回ACK;

小区Cell在收到所有相关用户返回的启动DPDC配置命令的ACK之后,向小区丛CC返回启动DPDC配置命令ACK;

小区丛CC在收到所有小区Cell的ACK之后,向超级基站SBS返回启动DPDC配置命令ACK;

小区丛CC从SUG集合中所有用户的消息缓冲区中获取各用户下一个调度周期需要发送的数据;

小区丛CC根据数据类型、QoS需求等约束信息,根据预先设置的准则(比如确定压缩、解压缩最大时间的前提下保证压缩比最大)选定最佳的压缩算法,将各用户的数据帧压缩、封装成公共数据帧PDF,并发给各个小区Cell;

小区Cell接收到公共数据帧PDF,并通过DPDC向相关用户下发公共数据帧PDF;

用户在DPDC接收公共数据帧PDF,解压缩,获得对应的数据,并返回ACK(接收确认)/NACK(未接收到信息);

小区Cell在收到所有SUG集合中的用户的ACK或NACK之后,向小区丛CC返回公共数据帧PDF响应;

小区丛CC将返回ACK的用户移动消息缓冲区指针移到下一帧消息,返回NACK或超时的用户的指针保持不变,将连续多次NACK或超时的用户从SUG集合中删除;

小区丛CC重复进行数据发送,直至超级基站SBS判断执行停止DPDC过程。

此外,如图7所示,下行公共数据信道在LTE物理层的接口协议上也做了如下的变更:

1)新增DPDC信道类型:信道的基本定义和格式和PDSCH相同。

2)新增如下基站和用户(UE)之间空口的接口命令:

(1)UE_START_DPDC_PROC:

发送方向:小区->UE;

承载信道:PDSCH;

字段信息1:CC ID;

字段信息2:小区ID;

字段信息3:UE ID;

字段信息4:DPDC信道的频谱分配信息;

(2)UE_START_DPDC_PROC_ACK/UE_START_DPDC_PROC_NACK:

发送方向:UE->小区;

承载信道:PUSCH;

字段信息1:CC ID;

字段信息2:小区ID;

字段信息3:UE ID;

字段信息4:DPDC信道的频谱分配信息;

字段信息5:ACK/NACK;

(3)UE_STOP_DPDC_PROC:

发送方向:小区->UE;

承载信道:PDSCH;

字段信息1:CC ID;

字段信息2:小区ID;

字段信息3:UE ID;

(4)UE_STOP_DPDC_PROC_ACK/UE_STOP_DPDC_PROC_NACK:

发送方向:UE->小区;

承载信道:PUSCH;

字段信息1:CC ID;

字段信息2:小区ID;

字段信息3:UE ID;

字段信息4:ACK/NACK;

(5)UE_PDF_SEND:

发送方向:小区->UE;

承载信道:DPDC;

字段信息1:CC ID;

字段信息2:压缩算法类型;

字段信息3:PDF帧,由【小区ID,UE ID1:压缩数据段】结构数组构成;

(6)UE_PDF_SEND_ACK/UE_PDF_SEND_NACK:

发送方向:UE->小区;

承载信道:PUSCH;

字段信息1:CC ID;

字段信息2:UE ID;

字段信息3:ACK/NACK。

上面各种方法的步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包含相同的逻辑关系,都在本专利的保护范围内;对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现,本实施例为与第一实施例相对应的方法实施例,本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。

实施例3

本实施例公开了一个DPDC的配置及其数据传输方法,其适用于如图8所示的UDN组网。

UDN组网存在一个超级基站SBS-01。SBS-01管理了Cell-A001、Cell-A002、…、Cell-Axyz以及Cell-B001、Cell-B002、…、Cell-Bxyz小区,并且Cell-A001、Cell-A002、…、Cell-Axyz构成了CC-A;Cell-B001、Cell-B002、…、Cell-Bxyz构成了CC-B。SBS-01能够集中管理所有Cell以及CC的基带和射频资源,以及这些小区提供服务的所有用户的下行数据资源。UE-A001-01由Cell-A001提供服务,其他用户也都有对应的小区提供服务。

超级基站SBS-01按照实施例1的方法完成DPDC的配置:

1)计算得到上一个话统周期内CC-A、CC-B的平均数据吞吐率、边缘吞吐率RE,以及CC之间的干扰矩阵ICC,并预测下一个DPDC周期CC-A和CC-B的总下行数据量SD;

2)将待启动DPDC的CC集合SCC置空;

3)将满足DPDC动态配置算法定义的门限的CC-A、CC-B选入SCC集合;

4)对CC-A和CC-B下发启动DPDC过程命令;

3、CC-A和CC-B根据调度用户组分配算法确定参与DPDC调度的用户,生成SUG集合:

1)将新接入的UE加入到SUG集合,比如将UE-A001-01放入到CC-A的SUG集合;

2)SUG集合不为空,从SUG集合中依次选择每个UE,做如下判断:如果该UE已经释放数据链路,则将该UE从SUG集合中删除;如果UE满足调度用户组分配算法确定的SINR和数据门限,则该用户保留在SUG集合中,否则将该UE从SUG集合中删除;

3)根据调度用户组分配算法遍历并处理完SUG集合中的所有用户之后,完成了对SUG集合的刷新,得到如下结果:UE-A001-01、UE-A002-01、UE-Axyz-01在CC-A的SUG集合中,UE-B001-01、UE-B002-01、UE-Bxyz-01在CC-B的SUG集合中;

4)SBS-01根据相关矩阵以及预测的数据业务量为CC-A和CC-B分配DPDC信道的频谱资源,CC-A和CC-B的DPDC信道的频谱资源是正交的;

4、CC-A和CC-B分别向各自的所有小区下发DPDC配置命令;

5、每个小区向包含在SUG集合中的UE下发启动DPDC配置命令,比如Cell-A001向UE-A001-01下发DPDC配置命令,命令中包含DPDC信道的频谱分配信息;

6、UE收到DPDC配置命令后返回ACK;

7、每个小区接收到SUG集合中的所有UE的启动配置命令响应之后,向小区丛CC回复启动配置命令ACK响应;

8、每个小区丛CC收到下属各个小区的启动配置命令ACK响应之后,向SBS回复启动配置命令ACK响应;

9、每个CC从各自的SUG集合中所有用户的消息缓冲区中获取各个用户的下一个调度周期所有发送的数据,封装压缩成公共数据帧PDF,将PDF发给各个小区;

10、各个小区通过DPDC信道向对应用户下发PDF;

11、每个小区中SUG集合中的用户接收PDF帧,解压缩,获得本UE的数据,向小区回复ACK;

12、每个小区收到所有SUG中的UE的ACK后向小区丛CC回复PDF帧接收响应;

13、小区丛CC收到接收响应之后,对接收成功的用户移动消息缓冲区指针到下一条消息,回复NACK或超时的用户的指针保持不变,将连续多次NACK获超时的用户从SUG集合中删除;

14、重复步骤9~13,直至SBS-01停止DPDC过程;

15、SBS-01停止DPDC过程,下发停止命令过程类似启动命令过程。

综上所述,本发明的一种下行公共数据信道的配置及其数据传输方法,适用于LTE/LTE-A制式、基于LTE制式演进的5G或更新一代无线网络技术,其通过构造并使用基于小区丛的下行公共数据信道DPDC消除CC内的用户在DPDC上的干扰,通过数据压缩算法减少数据传输量,提升了无线空口下行物理资源的利用率和用户吞吐量,减小了UDN组网下的小区间干扰。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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