一种5G上行覆盖增强的方法

一种5g上行覆盖增强的方法
技术领域
1.本发明涉及移动通信技术领域，具体为一种5g上行覆盖增强的方法。


背景技术：

2.5g的三大应用场景包括embb、urllc以及mmtc，其中mmtc作为万物互联的技术方向，主要关注广连接、低时延、小包数传、可靠性以及广覆盖等性能指标；同时，相对于lte的空闲(idle)状态以及连接(connected)状态，5g在rrc状态中引入了一种新的非激活(inactive)状态，该状态是基站保留终端的上下文信息，且面向核心网的用户面承载一直保持着；
3.在移动通信网络中，一般容易上行覆盖受限，特别是5g mmtc应用场景要求覆盖不能受限且能够尽量多的接入物联终端，但很多终端可能就分布在小区边缘，此时，上行覆盖会面临很大的挑战；在已知网络中，硬件设备比如天线增益、最低编码方式、无线频率等都是已确定的，针对硬件方面基本上不能再有提升空间，因此，业界就转向软件算法方面提升覆盖性能，一种典型的增强上行覆盖的方法是通过连续几个上行发送时间间隔重复发送数据内容来提升上行覆盖增益，即用于当用户在小区边缘时可能终端发射功率不足，丢包率会增加，造成过多的harq重传，导致延迟增加影响用户体验，通过连续多个发送时间间隔的重传，能增大传输成功率，间接的提升了上行覆盖质量；
4.例如，现有的lte采用tti bundling(tti绑定)技术来增强上行覆盖,tti bundling是在多个连续的子帧上多次发送同一个tb(transport block)的不同冗余版本(rv)，当对应该tb的所有传输都接收并做软合并处理后，使用一个ack/nack做统一的回应，即连续接收多个rv做软合并处理，明显比处理一个rv时的出错概率要低；一般lte是上行覆盖受限，即使终端以最大功率发射信号到达小区，但仍然无法满足小区的解调门限，以及时延要求；例如，不同的ue可能有不同的最大发射功率，有些ue的最大发送功率较低，其上行覆盖(uplink coverage)也就相对较小，在1ms子帧内发送的数据可能无法得到可接受的出错率；因此，tti bundling的目的就是为了提高小区边缘ue的上行volte覆盖；根据已有的仿真结果，上行使用tti bundling能够带来4db的增益；需要强调的是，只有ul-sch数据传输才支持tti bundling功能；其中，使能tti bundling是通过信息单元(ie)为mac-mainconfig-》ul-sch-config的ttibundling字段来配置的；如果ttibundling设置为true，则使能tti bundling；如果ttibundling设置为false，则不使能tti bundling；配置了tti bundling，参数tti_bundle_size的值固定为4，该参数指定了绑定在一起的tti数，这些tti组成了一个tti bundle；对于tdd而言，连续的4个上行子帧中间隔着下行子帧和特殊帧；
5.在5g标准中，引入了时隙聚合(slot aggregation)机制来提升小包应用场景的上行覆盖，即在nr中的调度周期可以灵活变动，且一次可以调度多个时隙，以适应不同的业务需求，降低无线传输时延，而不再是lte中只是针对volte业务；对于靠近gnb且时延敏感的用户，可以选择上下行单时隙调度，以减少等待重传的时间；而对于远离gnb且上行发射功率受限的用户，可以选择下行单时隙、上行多时隙聚合进行调度，以提高传输的可靠性；为
了满足mmtc场景的广覆盖以及urllc业务的高可靠性要求，nr对上行pusch与下行pdsch都设计了时隙级重复传输的机制(pusch/pdsch repetition)，每次传输可使用不同的冗余版本来提高软合并的性能，重复传输次数可通过协议参数进行控制，具体可以参考3gpp ts38.331的r15版本中定义的pusch-config配置中规定了上行聚合的数量为2,4,8的三个选项值；在r16版本中定义的pusch-allocation-r16配置中定义了时隙重复次数为1,2,3,4,7,8,12,16；从上面的协议内容可知，通过rrc信令的pusch-config消息内容传递给终端时隙传输重复的次数，如果采用numberofreprtition-r16，则时隙最大重复次数16次；如果采用aggregationfactor，则最大时隙重复次数为8次；
6.虽然5g标准协议已经定义了可以通过多次时隙重复传输来提升上行覆盖，且可通过信令消息中的pusch配置参数下发给终端，但具体配置多少个重复时隙，配置的重复时隙数量受什么因素影响且怎么变化等都没有具体说明，而是留给设备商来自定义实现；而lte只是在volte场景下才支持tti bundling，且绑定值固定为4，没有根据信号质量的好坏来自动适配绑定的tti个数，不存在选择具体重复tti个数的问题；所以，针对5g通过时隙重复传输来提升上行覆盖，需要设计具体的算法来实现，因为如果重复时隙选择不当，会带来如下问题：
7.1.如果重复时隙次数过多，不仅浪费无线资源，还耗费终端电能，并且影响业务时延；
8.2.如果重复时隙次数过少，基站解调失败，则带来第二次重传，间接的也会浪费无线资源，也增加了终端耗能，也会影响业务时延；
9.因此，必须要设计一种既能恰好满足业务要求又不浪费资源的智能选择时隙重复次数的算法。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种5g上行覆盖增强的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
11.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种5g上行覆盖增强的方法，包括以下步骤：步骤一，建立与参考信号sinr的动态区间对应的上行覆盖质量等级表，建立该上行覆盖质量等级表与时隙重复次数映射关系表；步骤二，确定处于idle状态的5g终端的上行覆盖质量等级；步骤三，判断处于inactive状态的5g终端是否为移动的终端；步骤四，确定处于inactive状态的5g移动终端的上行覆盖质量等级；步骤五，确定处于inactive状态的5g非移动终端的上行覆盖质量等级；步骤六，确定实际测量到的sinr值超过动态区间时的上行覆盖质量等级；步骤七，确定是否将得到时隙重复次数信息传递给5g终端；
12.其中在上述步骤一中，首先，基站无线资源管理模块基于基站的接收天线数、上行调制编码方式、目标误块率等因素确定无线信号接收解调的最小sinr门限，然后围绕在这个解调门限设置一个动态区间，该动态区间可以与一个上行覆盖质量等级表建立对应关系，同时建立该上行覆盖质量等级表与时隙重复次数的一个映射关系表，且时隙重复次数参考标准规范的取值列表；
13.其中在上述步骤二中，针对处于idle状态的5g终端，因为是小包短时数传，则在进入连接状态(connected)时，基站直接根据测量最新的dmrs或srs的sinr及该sinr的变化规
律确定覆盖质量等级，或者再结合终端上报的phr值以及上行传输的bler来更准确的确定上行覆盖质量等级；
14.其中在上述步骤三中，判断处于inactive状态的5g终端是否属于移动的终端，如果判断结果为是，则进入步骤四；如果判断结果为否，则进入步骤五；
15.其中在上述步骤四中，对于移动的5g终端，则与idle状态的终端采用相同的算法确定上行覆盖质量等级；
16.其中在上述步骤五中，对于非移动的5g终端，基站首先根据测量到的dmrs或srs的sinr来确定一个初步覆盖质量等级；如果在指定的一段时间范围内该初步覆盖质量等级不发生变化，则基站根据已经确定的初步覆盖质量等级，结合统计的上行传输数据包的bler；如果bler小于给定的bler目标值，且上报的phr》0，则初步覆盖质量等级提高一级；如果bler大于等于给定的bler目标值，且对应期间的平均phr》0，则保持初步覆盖质量等级不变，同时指令终端提高发射功率；如果bler大于等于给定的bler目标值，且对应期间的平均phr《＝0，则初步覆盖质量等级降低一级；如果在给定的一段时间范围内该初步覆盖质量等级发生变化，则根据该初步覆盖质量等级变化是否规律进行覆盖质量等级的调整，如果变化有规律，则可以根据变化规律预测覆盖质量等级，如果没有规律，则直接按照最近时刻测量到的sinr确定上行覆盖质量等级，也可以再根据最近时刻的bler以及phr进行调整该上行覆盖质量等级；
17.其中在上述步骤六中，无论处于inactive状态还是idle状态的5g终端，如果实际测量到的sinr值高于动态区间对应的最高覆盖质量等级，则按照最高上行覆盖质量等级确定；如果实际测量到的sinr值低于动态区间对应的最低覆盖质量等级，则按照最低上行覆盖质量等级确定；
18.其中在上述步骤七中，基站根据确定的上行覆盖质量等级与时隙重复次数关系映射表得到时隙的重复次数，并通过rrc信令消息传递给5g终端，如果时隙重复次数未发生变化，为了节约无线资源，则不发送该时隙重复次数信息。
19.优选的，所述步骤一中，覆盖质量等级与时隙重复次数的映射关系为：高的覆盖质量等级对应的时隙重复次数少，低的覆盖质量等级对应的时隙重复次数多。
20.优选的，所述步骤二中，具体方法为：每次上行传输业务时，都根据最新的sinr以及该次业务呼叫以来或者指定时间段内的统计sinr是否有规律变化来确定覆盖质量等级，如果有规律变化，则根据变化规律以及最新的sinr值来预测确定上行覆盖质量等级，如果没有规律，则根据测量得到的最新sinr确定上行覆盖质量等级；另外，基站还可以根据测量到的最新sinr及其变化规律确定一个初步覆盖质量等级，然后结合本次业务呼叫的上行传输数据包的累积bler，如果累积bler小于给定的bler目标值，且上报的phr》0，则初步覆盖质量等级提高一级；如果累积bler大于等于bler目标值，且对应期间的平均phr》0，则保持初步覆盖质量等级不变，同时指令终端提高发射功率；如果累积bler大于等于bler目标值，且对应期间的平均phr《＝0，则初步覆盖质量等级降低一级。
21.优选的，所述累积的bler是指一次业务过程中截止统计时或者指定时间段内的所有数据包调度的累积bler值；而平均phr则指截止统计时或者指定时间段内的测量次数的phr值之和；一次业务过程：针对idle状态的5g终端，是指一次5g终端从空闲(idle)状态变为连接状态传输完数据包又回到空闲(idle)状态的一个过程；针对inactive状态的5g终
端，则是指一次5g终端从inactive状态变为连接状态传输完数据包又回到inactive状态的一个过程。
22.优选的，所述步骤三中，具体判断方法为：如果inactive状态的5g终端进入连接状态时都未发生小区变化，则基站可以直接根据ta值是否变化来判断该5g终端是否移动，即如果ta值未发生变化，则判断该5g终端是非移动的终端，如果ta值发生变化，则判断该5g终端是移动的终端；如果5g终端进入连接状态时发生了小区变化，针对站内小区变化，同一基站可以直接感知发生了小区变化并判断该5g终端是移动的终端，针对站间小区变化，目标基站通过需要从源基站获取该5g终端的ue上下文来判断其是移动的终端。
23.优选的，所述步骤四中，具体算法为：针对移动的inactive状态的5g终端，在进入connected状态后，基站直接根据测量瞬时的dmrs或srs的sinr及其变化规律确定覆盖质量等级，或者基站先根据测量瞬时的dmrs或srs的sinr及其变化规律确定初步的覆盖质量等级，然后再结合终端上报的phr值以及上行传输的bler来更准确的确定覆盖质量等级。
24.优选的，所述步骤五中，具体的调整算法为：如果bler小于给定的bler目标值，且上报的phr》0，则覆盖质量等级增加一级；如果bler大于等于bler目标值，且上报的phr》0，则保持覆盖质量等级不变，且指令终端提高发射功率；如果bler大于等于bler目标值，且上报的phr《＝0，则覆盖质量等级降低一级。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过上行物理信号的sinr测量值以及上行误块率bler与终端报告的功率净空phr来自适应的确定上行覆盖质量等级，通过预先建立的上行覆盖质量等级与时隙重复次数映射表得到需要聚合的时隙个数，从而提升上行覆盖，节约无线资源。
附图说明
26.图1为本发明的网络结构图；
27.图2为重配置消息实现时隙聚合个数的流程图；
28.图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
29.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。
30.请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种5g上行覆盖增强的方法，包括以下步骤：步骤一，建立与参考信号sinr的动态区间对应的上行覆盖质量等级表，建立该上行覆盖质量等级表与时隙重复次数映射关系表；步骤二，确定处于idle状态的5g终端的上行覆盖质量等级；步骤三，判断处于inactive状态的5g终端是否为移动的终端；步骤四，确定处于inactive状态的5g移动终端的上行覆盖质量等级；步骤五，确定处于inactive状态的5g非移动终端的上行覆盖质量等级；步骤六，确定实际测量到的sinr值超过动态区间时的上行覆盖质量等级；步骤七，确定是否将得到时隙重复次数信息传递给5g终端；
31.其中在上述步骤一中，首先，基站无线资源管理模块基于基站的接收天线数、上行
调制编码方式、目标误块率等因素确定无线信号接收解调的最小sinr门限，假设确定的sinr解调门限值为-5db,围绕在这个解调门限设置一个动态区间，该动态区间根据经验设置为-4db～-10db,然后建立一个上行覆盖质量等级表来对应该动态区间，紧接着建立该上行覆盖质量等级表与时隙重复次数的一个映射关系表，且时隙重复次数参考标准规范的取值列表；覆盖质量等级与时隙重复次数的映射关系为：高的覆盖质量等级对应的时隙重复次数少，低的覆盖质量等级对应的时隙重复次数多；即上行覆盖质量等级数值越大表示覆盖质量越差；具体的映射关系表如下表1所示；
32.其中在上述步骤二中，针对处于idle状态的5g终端，因为是小包短时数传，则在进入连接状态(connected)时，基站直接根据测量最新的dmrs或srs的sinr及该sinr的变化规律确定覆盖质量等级，或者再结合终端上报的phr值以及上行传输的bler来更准确的确定上行覆盖质量等级；具体方法为：每次上行传输业务时，都根据最新的sinr以及该次业务呼叫以来或者指定时间段内的统计sinr是否有规律变化来确定覆盖质量等级，如果有规律变化，则根据变化规律以及最新的sinr值来预测确定上行覆盖质量等级，如果没有规律，则根据测量得到的最新sinr确定上行覆盖质量等级；另外，基站还可以根据测量到的最新sinr及其变化规律确定一个初步覆盖质量等级，然后结合本次业务呼叫的上行传输数据包的累积bler，如果累积bler小于给定的bler目标值，且上报的phr》0，则初步覆盖质量等级提高一级；如果累积bler大于等于bler目标值，且对应期间的平均phr》0，则保持初步覆盖质量等级不变，同时指令终端提高发射功率；如果累积bler大于等于bler目标值，且对应期间的平均phr《＝0，则初步覆盖质量等级降低一级；其中，累积的bler是指一次业务过程中截止统计时或者指定时间段内的所有数据包调度的累积bler值；而平均phr则指截止统计时或者指定时间段内的测量次数的phr值之和；一次业务过程：针对idle状态的5g终端，是指一次5g终端从空闲(idle)状态变为连接状态传输完数据包又回到空闲(idle)状态的一个过程；针对inactive状态的5g终端，则是指一次5g终端从inactive状态变为连接状态传输完数据包又回到inactive状态的一个过程；
33.其中在上述步骤三中，判断处于inactive状态的5g终端是否属于移动的终端，如果判断结果为是，则进入步骤四；如果判断结果为否，则进入步骤五；具体判断方法为：如果5g终端进入连接状态时都未发生小区变化，则基站可以直接根据ta值是否变化来判断该5g终端是否移动，即如果ta值未发生变化，则判断该5g终端是非移动的终端，如果ta值发生变化，则判断该5g终端是移动的终端；如果5g终端进入连接状态时发生了小区变化，针对站内小区变化，同一基站可以直接感知发生了小区变化并判断该5g终端是移动的终端，针对站间小区变化，目标基站通过需要从源基站获取该5g终端的ue上下文来判断其是移动的终端；
34.其中在上述步骤四中，对于移动的5g终端，则与idle状态的终端采用相同的算法确定覆盖质量等级；具体算法为：针对移动的inactive状态的5g终端，在进入connected状态后，基站直接根据测量瞬时的dmrs或srs的sinr及其变化规律确定覆盖质量等级，或者基站先根据测量瞬时的dmrs或srs的sinr及其变化规律确定初步的覆盖质量等级，然后再结合终端上报的phr值以及上行传输的bler来更准确的确定覆盖质量等级；
35.其中在上述步骤五中，对于非移动的5g终端，基站首先根据测量到的dmrs sinr来确定一个初步覆盖质量等级；如果在指定的一段时间范围内或本次业务呼叫以来的该初步
上行覆盖质量等级不发生变化，则基站根据已经确定的初步上行覆盖质量等级，结合该时间段内统计的上行传输数据包的bler；如果bler小于给定的bler目标值，且上报的phr》0，则初步覆盖质量等级提高一级；如果bler大于等于给定的bler目标值，且对应时间段内的平均phr》0，则保持初步覆盖质量等级不变,同时指令终端提高发射功率；如果bler大于等于给定的bler目标值，且对应期间的平均phr《＝0，则初步覆盖质量等级降低一级；如果在给定的一段时间范围内该初步覆盖质量等级发生变化，则根据该初步覆盖质量等级变化是否规律进行覆盖质量等级的调整，如果变化有规律，则可以根据变化规律预测覆盖质量等级，如果没有规律，则直接按照最近时刻测量到的sinr确定上行覆盖质量等级，也可以再根据最近时刻的bler以及phr进行调整该上行覆盖质量等级，具体的调整算法为：如果bler小于给定的bler目标值，且上报的phr》0，则覆盖质量等级增加一级；如果bler大于等于bler目标值，且上报的phr》0，则保持覆盖质量等级不变,且指令终端提高发射功率；如果bler大于等于bler目标值，且上报的phr《＝0，则覆盖质量等级降低一级；对于判断为非移动的5g终端，除了使用dmrs的sinr外，也可以使用srs的sinr，但算法与使用dmrs的sinr保持一致；其中，针对inactive状态的5g终端，则是指一次5g终端从inactive状态变为连接状态传输完数据包又回到inactive状态的一个过程；bler是指一次业务过程中截止统计时或者指定时间段内的所有数据包传输的累积bler值；而平均phr则指一次业务过程中截止统计时或者指定时间段内的测量次数的phr值之和的平均；
36.其中在上述步骤六中，无论处于inactive状态还是idle状态的5g终端，如果实际测量到的sinr值高于动态区间的上限，比如实际测量到的dmrs的sinr值为-3db，则大于前面表1的最高上行覆盖质量等级第九级对应的动态区间，则直接确定为表1中的最高上行覆盖质量等级；如果实际测量到的sinr值低于动态区间的下限，比如实际测量到的dmrs的sinr值为-11db，则小于前面表1的最低上行覆盖质量等级第一级对应的动态区间，则确定为表1中的最低上行覆盖质量等级；
37.其中在上述步骤七中，基站根据得到的上行覆盖质量等级与时隙重复次数关系映射表如表1，得到时隙的重复次数，并通过rrc信令消息传递给5g终端，如果时隙重复次数未发生变化，为了节约无线资源，则不发送该时隙重复次数信息；具体的rrc信令消息为rrc重配置消息，消息内容按照标准规范的配置信息单元(ie:pusch-aggregationfactor或numberofrepetitions-r16)下发，待终端返回rrc重配置完成消息后时隙重复次数生效，在基站下发终端的上行资源分配时，终端就按照重复的时隙次数在指定频域资源上以时隙聚合的方式发送，流程图如图2所示。
38.表1动态区间-上行覆盖质量等级-时隙重复次数映射表
39.sinr动态区间上行覆盖质量等级时隙重复次数-9db～-10db第一级16-8db～-9db第二级12-7.5db～-8db第三级8-7db～-7.5db第四级7-6.5db～-7db第五级4-6db～-6.5db第六级3-5.5db～-6db第七级2-4.5db～-5.5db第八级1～-4.5db第九级0
40.基于上述，本发明的优点在于，该发明所提出的算法基于信号质量等因素的智能选择时隙重复次数，从而提升上行覆盖，且避免了无线资源的浪费，降低终端耗能，并能得到时延增益，不仅适用于5g基站，同时也可以用于nb-iot基站以及未来的6g基站等。
41.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。