一种SSB广播波束优化方法及系统与流程

一种ssb广播波束优化方法及系统
技术领域
[0001]
本发明涉及无线通信协议领域，特别是涉及一种ssb广播波束优化方法及系统。


背景技术：

[0002]
现有nr(5g new radio，5g新无线接入技术)无线通信技术，下行包括ssb(system synchronization block,系统同步块)，pdcch(physical downlink control channel，物理层下行控制信道)，pdsch(physical downlink shared channel，物理层下行共享信道)和csi-rs(csi reference signal，信道状态指示参考信号)等信道和信号。其中ssb是采用波束扫描的方式进行发送，在sub 6g，最大可以配置8个不同的ssb index，即最大可以同时支持8个不同的波束；在above 6g，最大可以配置64个不同的ssb index，即最大可以同时支持64个不同的波束。
[0003]
现有ssb的波束配置，一般是根据小区所在的场景配置成默认的参数，但是这样做存在两个主要的问题，问题一：每个小区所处的场景可能不一样，包括所覆盖区域的建筑分布，干扰情况，人流密度等都可能存在不同，所以在进行布网的时候需要反复测试，从而确定最终的ssb波束配置参数；问题二：即使已经根据小区所处的场景配置了默认的ssb波束配置参数，但是小区覆盖范围内的人流情况在每天的不同时间段却可能是变化很大的，比如当前小区覆盖有很多写字楼，可能在白天工作时间大部分人在楼宇上，而在上班和下班时间大部分人在马路上，如果按照固定的配置肯定无法适应人流等变化的情况。


技术实现要素：

[0004]
基于此，本发明的目的是提供一种ssb广播波束优化方法及系统，根据上行信号的测量获取ue的分布情况，进而根据ue的分布来决定ssb的波束方向，从而优化ssb的波束配置。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006]
一种ssb广播波束优化方法，包括：
[0007]
获取ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的初始用户设备数目；
[0008]
根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道解调参考信号、物理层上行共享信道解调参考信号和/或探测参考信号测量各所述初始用户设备的到达角；
[0009]
根据每个所述初始用户设备的到达角确定所述初始用户设备的三维空间分布；
[0010]
获取所述ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的当前用户设备数目；
[0011]
根据所述当前用户设备数目判定是否满足更改ssb波束的条件；
[0012]
若是，则根据所述三维空间分布更改ssb波束配置。
[0013]
可选地，所述根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道解调参考信号、物理层上行共享信道解调参考信号和/或探测参考信号测量各所述初始用户设备的到达角，具体包括：
[0014]
根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道、解调参考信号、物理层上行共享信
道和/或探测参考信号估计上行的信道h矩阵；
[0015]
对所述信道h矩阵进行svd分解，得到各所述初始用户设备的到达角。
[0016]
可选地，所述根据所述当前用户设备数目判定是否满足更改ssb波束的条件，具体包括：
[0017]
根据所述当前用户设备数目计算所述当前用户设备数目占总的有效用户设备数目的比例；
[0018]
将所述比例与预设门限值进行比较，根据比较结果判定是否满足更改ssb波束的条件。
[0019]
可选地，所述根据所述三维空间分布更改ssb波束配置，具体包括：
[0020]
遍历ssb广播权值表，计算最优的待切换ssb波束配置；
[0021]
根据所述最优的待切换ssb波束配置更改ssb波束配置。
[0022]
可选地，所述遍历ssb广播权值表，计算最优的待切换ssb波束配置，具体包括：
[0023]
对于预存的每一组ssb广播权值表，获取所述ssb波束配置中每个波束的增益；
[0024]
根据每个波束的增益计算平均增益w
p
，p∈1,...p，那么q＝arg max(w
p
)，p∈1,...p，为所预存的ssb广播权值表的索引；
[0025]
取出索引为q的ssb广播权值表，并替换已有的ssb广播权值表，完成了ssb广播权值的切换，得到最优的待切换ssb波束配置。
[0026]
本发明还提供了一种ssb广播波束优化系统，包括：
[0027]
初始用户设备数目获取模块，用于获取ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的初始用户设备数目；
[0028]
到达角测量模块，用于根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道解调参考信号、物理层上行共享信道解调参考信号和/或探测参考信号测量各所述初始用户设备的到达角；
[0029]
三维空间分布确定模块，用于根据每个所述初始用户设备的到达角确定所述初始用户设备的三维空间分布；
[0030]
当前用户设备数目获取模块，用于获取所述ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的当前用户设备数目；
[0031]
判定模块，用于根据所述当前用户设备数目判定是否满足更改ssb波束的条件；
[0032]
更改模块，用于当判定结果表示满足更改ssb波束的条件时，根据所述三维空间分布更改ssb波束配置。
[0033]
可选地，所述到达角测量模块具体包括：
[0034]
信道h矩阵估计单元，用于根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道、解调参考信号、物理层上行共享信道和/或探测参考信号估计上行的信道h矩阵；
[0035]
分解单元，用于对所述信道h矩阵进行svd分解，得到各所述初始用户设备的到达角。
[0036]
可选地，所述判定模块具体包括：
[0037]
比例计算单元，用于根据所述当前用户设备数目计算所述当前用户设备数目占总的有效用户设备数目的比例；
[0038]
比较单元，用于将所述比例与预设门限值进行比较，根据比较结果判定是否满足
更改ssb波束的条件。
[0039]
可选地，所述更改模块具体包括：
[0040]
最优待切换ssb波束配置单元，用于遍历ssb广播权值表，计算最优的待切换ssb波束配置；
[0041]
更改单元，用于根据所述最优的待切换ssb波束配置更改ssb波束配置。
[0042]
可选地，所述最优待切换ssb波束配置单元具体包括：
[0043]
增益获取子单元，用于对于预存的每一组ssb广播权值表，获取所述ssb波束配置中每个波束的增益；
[0044]
平均增益子单元，用于根据每个波束的增益计算平均增益w
p
，p∈1,...p，那么q＝arg max(w
p
)，p∈1,...p，为所预存的ssb广播权值表的索引；
[0045]
切换子单元，用于取出索引为q的ssb广播权值表，并替换已有的ssb广播权值表，完成了ssb广播权值的切换，得到最优的待切换ssb波束配置。
[0046]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0047]
本发明公开了一种ssb广播波束优化方法及系统，包括：获取ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的初始用户设备数目；根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道解调参考信号、物理层上行共享信道解调参考信号和/或探测参考信号测量各所述初始用户设备的到达角；根据每个所述初始用户设备的到达角确定所述初始用户设备的三维空间分布；获取所述ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的当前用户设备数目；根据所述当前用户设备数目判定是否满足更改ssb波束的条件；若是，则根据所述三维空间分布更改ssb波束配置。本发明根据上行信号的测量获取ue的分布情况，进而根据ue的分布来决定ssb的波束方向，从而优化ssb的波束配置。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]
图1为本发明实施例ssb广播波束优化方法的流程图；
[0050]
图2为本发明实施例水平波束示意图；
[0051]
图3为本发明实施例ssb广播波束优化系统的结构框图。
具体实施方式
[0052]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
本发明的目的是提供一种ssb广播波束优化方法及系统，根据上行信号的测量获取ue的分布情况，进而根据ue的分布来决定ssb的波束方向，从而优化ssb的波束配置。
[0054]
首先，对于下文中出现的专有名词解释如下：
[0055]
aoa：angle of arrival，到达角；
[0056]
dmrs：demodulatin reference signal，解调参考信号；
[0057]
nr：5g new radio，5g新无线接入技术；
[0058]
pbch：physical broadcast channel，物理层广播信道；
[0059]
prach：physical random-access channel，物理层随机接入信道；
[0060]
pucch：physical uplink control channel，物理层上行控制信道；
[0061]
pusch：physical uplink shared channel，物理层上行共享信道；
[0062]
srs：sounding reference signal，探测参考信号；
[0063]
ssb：system synchronization block,系统同步块；
[0064]
ue：user equipment,用户设备。
[0065]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0066]
如图1所示，一种ssb广播波束优化方法包括以下步骤：
[0067]
步骤101：获取ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的初始用户设备数目。
[0068]
步骤102：根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道解调参考信号、物理层上行共享信道解调参考信号和/或探测参考信号测量各所述初始用户设备的到达角。具体的：根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道、解调参考信号、物理层上行共享信道和/或探测参考信号估计上行的信道h矩阵；对所述信道h矩阵进行svd分解，得到各所述初始用户设备的到达角。
[0069]
步骤103：根据每个所述初始用户设备的到达角确定所述初始用户设备的三维空间分布。
[0070]
步骤104：获取所述ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的当前用户设备数目。
[0071]
步骤105：根据所述当前用户设备数目判定是否满足更改ssb波束的条件。具体的：根据所述当前用户设备数目计算所述当前用户设备数目占总的有效用户设备数目的比例；将所述比例与预设门限值进行比较，根据比较结果判定是否满足更改ssb波束的条件。
[0072]
步骤106：若是，则根据所述三维空间分布更改ssb波束配置。具体的：遍历ssb广播权值表，计算最优的待切换ssb波束配置；根据所述最优的待切换ssb波束配置更改ssb波束配置。
[0073]
对于预存的每一组ssb广播权值表，获取所述ssb波束配置中每个波束的增益；
[0074]
根据每个波束的增益计算平均增益w
p
，p∈1,...p，那么q＝arg max(w
p
)，p∈1,...p，为所预存的ssb广播权值表的索引。
[0075]
取出索引为q的ssb广播权值表，并替换已有的ssb广播权值表，完成了ssb广播权值的切换，得到最优的待切换ssb波束配置。
[0076]
实施例一：
[0077]
s1、实际的ssb波束一般是三维的，包括水平维度的波束和垂直维度的波束，但本实施例为了简单起见，在图2中只画出了水平波束，并假设默认的ssb波束在水平维度有3个ssb广播波束。在配置默认ssb波束时，分别获取3个ssb广播波束覆盖范围中的ue数目，并分别记为n1,n2,n3,然后计算这几个波束覆盖范围中的ue数目分别占整个小区内有效ue总数
的比例，并分别记为
[0078]
s2、上行的参考信号都可以用来做aoa测量，其中优先使用srs进行测量，但也可以使用prach，pucch dmrs以及pusch dmrs等来做aoa的测量；根据srs，prach，pucch dmrs以及pusch dmrs可以估计上行的信道h矩阵，然后对信道h矩阵做svd分解，可以获得任意ue的粗略的空间位置信息。通过svd分解来计算aoa只是其中一种方法，当然也可以使用其他方法。
[0079]
s3、统计整个小区内所有有效ue的aoa，这里所谓的有效ue，是指在基站侧可以基于srs、prach、pucch dmrs、pusch dmrs等对ue的aoa进行测量，并能够判定出ue大致方位的ue；而有的ue即使在该小区内，但基站无法无法通过测量等方式获得ue的大致位置，那么这里也认为其是无效ue。
[0080]
s4、判定满足更改ssb波束的条件。获取3个ssb广播波束覆盖范围中的当前的ue数目，并分别记为然后计算这几个波束覆盖范围中的ue数目分别占整个小区内有效ue总数的比例，并分别记为假设或或或或或那么认为满足ssb波束切换的条件，其中t
max
比小于1的门限值；t
min
为大于1的门限值；
[0081]
如果满足更改ssb波束的条件，那么跳转到s5，并根据ue分布更改ssb波束配置；否则，跳转到s2；
[0082]
s5、遍历ssb广播权值表，并计算最优的待切换ssb波束配置；其中，需要预先存储p组不同的ssb广播权值表，对于每一组ssb广播权值表，可以统计落入每个波束中的ue数目，并根据每个波束的增益，来计算平均增益w
p
，p∈1,...p，那么q＝arg max(w
p
)，p∈1,...p，即为所预存的的ssb广播权值表的索引。
[0083]
下表是一个具体的例子，为了简单起见，假设ssb广播权值表中共有2组不同的广播权值表，分别是ssb广播权值表1和ssb广播权值表2；其中ssb广播权值表1总包含3个不同的波束，分别是波束1，波束2和波束3，每个波束所对应的波束增益分别是3、2和1(查表得到的预设值)，并且当前时刻统计的波束1、波束2和波束3中的ue占比分别为0.2、0.4和0.4，这样计算的ssb广播权值表1的平均增益为w1＝3*0.2+2*0.4+1*0.4＝1.8；同理，ssb广播权值表2总包含2个不同的波束，分别是波束1和波束2，每个波束所对应的波束增益分别是2和2，并且当前时刻统计的波束1和波束2中的ue占比分别为0.6和0.4，这样计算的ssb广播权值表2的平均增益为w2＝2*0.6+2*0.4＝2。假设当前ssb所使用的波束为ssb广播权值表1，由于遍历ssb广播权值表1和ssb广播权值表2，计算得到的w2比w1大，所以根据公式q＝arg max(w
p
)，得到q＝2。
[0084][0085]
s6、取出索引为q的ssb广播权值表，并替换已有的ssb广播权值表，即完成了ssb广播权值的切换。
[0086]
如图3所示，本发明还提供了一种ssb广播波束优化系统，包括：
[0087]
初始用户设备数目获取模块301，用于获取ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的初始用户设备数目。
[0088]
到达角测量模块302，用于根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道解调参考信号、物理层上行共享信道解调参考信号和/或探测参考信号测量各所述初始用户设备的到达角。
[0089]
所述到达角测量模块具体包括：
[0090]
信道h矩阵估计单元，用于根据物理随机接入信道、物理层上行控制信道、解调参考信号、物理层上行共享信道和/或探测参考信号估计上行的信道h矩阵；
[0091]
分解单元，用于对所述信道h矩阵进行svd分解，得到各所述初始用户设备的到达角。
[0092]
三维空间分布确定模块303，用于根据每个所述初始用户设备的到达角确定所述初始用户设备的三维空间分布。
[0093]
当前用户设备数目获取模块304，用于获取所述ssb波束配置在广播波束覆盖范围中的当前用户设备数目。
[0094]
判定模块305，用于根据所述当前用户设备数目判定是否满足更改ssb波束的条件。
[0095]
所述判定模块具体包括：
[0096]
比例计算单元，用于根据所述当前用户设备数目计算所述当前用户设备数目占总的有效用户设备数目的比例；
[0097]
比较单元，用于将所述比例与预设门限值进行比较，根据比较结果判定是否满足更改ssb波束的条件。
[0098]
更改模块306，用于当判定结果表示满足更改ssb波束的条件时，根据所述三维空间分布更改ssb波束配置。
[0099]
所述更改模块具体包括：
[0100]
最优待切换ssb波束配置单元，用于遍历ssb广播权值表，计算最优的待切换ssb波束配置；
[0101]
更改单元，用于根据所述最优的待切换ssb波束配置更改ssb波束配置。
[0102]
所述最优待切换ssb波束配置单元具体包括：
[0103]
增益获取子单元，用于对于预存的每一组ssb广播权值表，获取所述ssb波束配置中每个波束的增益；
[0104]
平均增益子单元，用于根据每个波束的增益计算平均增益w
p
，p∈1,...p，那么q＝arg max(w
p
)，p∈1,...p，为所预存的ssb广播权值表的索引；
[0105]
切换子单元，用于取出索引为q的ssb广播权值表，并替换已有的ssb广播权值表，完成了ssb广播权值的切换，得到最优的待切换ssb波束配置。
[0106]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0107]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。