NSA模式下5G新无线电的接入技术的制作方法

nsa模式下5g新无线电的接入技术
技术领域
1.本发明涉及无线通信技术领域中在nsa组网模式下5g新无线电(nr:new radio)的接入技术，具体涉及接入的方法、通信模块、用户设备和存储介质。


背景技术：

2.在5g nsa(non-stand alone,非独立组网)组网模式下，目前多数运营商采用nsa 3x组网方式。在这种组网模式下，长期演进(lte)是以主载波的形式存在并使用控制面进行控制，5g新无线电(nr:new radio)只是以辅载波用户面的辅助身份存在。此模式下nr的接入是在lte接入成功后才开始的，其接入成功率受lte网络影响较大。而在nsa模式下，平台芯片厂商虽然已实现dps技术，即动态功率共享(dps,dynamic power sharing),允许lte和nr共享有限的发射功率,以此来提升覆盖范围和增强频谱效率，但现有的技术都赋予了lte更高的优先级，在处理lte和nr之间的资源冲突时，都是优先保证lte的资源使用，而忽视了nr的资源配置，其带来的问题就是在lte和nr都存在的时候，不能使得消费者优先使用具备更好性能的nr信号。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种nsa组网模式下提高5g新无线电(nr:new radio)接入成功率的方法、通信模块、用户设备和存储介质。
4.为了实现上述目的，本发明实施例公开了一种5g新无线电(nr)的接入方法，包括：接入并驻留在长期演进(lte)小区，进而开始探测nr小区，当探测到符合接入s接入准则的nr后，添加接入nr小区。当探测到不符合s接入准则的nr，确定lte资源占用的负荷，释放lte资源占用的负荷直至nr符合s接入准则，进而添加接入nr小区。
5.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法，包括在探测nr失败后，进行重复探测nr小区的动作。
6.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法，对释放lte资源占用的负荷是采用基于预设的lte发射功率等级表对lte发射功率进行降级。
7.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法，对释放lte资源占用的负荷是基于预设的lte发射功率等级表对lte发射功率进行降一个预设等级实现。
8.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法中包括当降低lte发射功率一个预设等级后nr依然不符合s接入准则，循环执行每次降低一个等级再进行判断nr是否符合s接入准则,直至添加接入nr小区。
9.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法中包括当释放lte资源占用的负荷是基于fdd/tdd频段下，降低lte物理上行共享信道(pushc)的资源块配置实现。
10.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法中包括当释放lte资源占用的负荷是基于tdd频段下，调整lte上下行的子帧(时隙)实现。
11.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法中，接入后始终驻留在lte小区。
12.在一种实施方式中，所述5g新无线电的接入方法中，方法由lte以主载波控制面的控制指令执行，而nr以辅载波用户面的身份接入。
13.本发明实施例还提供了一种无线网络通信模块(nad)，该通信模块能够执行方法：
14.接入并保持用户设备(ue)驻留在lte小区，进而开始探测nr小区，当探测到符合s接入准则的nr信号后，添加接入nr小区。当探测到不符合s接入准则的nr，确定lte资源占用的负荷，释放lte资源占用的负荷直至nr符合s接入准则，进而添加接入nr小区。
15.其中，所述的无线网络通信模块nad集成在车辆tcu中。
16.本发明实施例还提供了一种用户设备(ue),包括存储模块，至少一个处理器，以及响应模块。该ue可以接入并保持驻留在lte小区，进而开始探测nr小区，当探测到符合s接入准则的nr信号后，接入nr小区。当探测到不符合s接入准则的nr，确定lte资源占用的负荷，释放lte资源占用的负荷直至nr符合s接入准则，进而添加接入nr小区。
17.以及本发明实施例还提供了一种电子可读存储介质，其存储有软件程序，当处理器调用所述程序时，使得所述处理器执行本发明披露的接入方法。
18.本发明的有益效果是：
19.通过本发明提供的方法、通信模块、用户设备和存储介质可以大大提升5g新无线电nr的接入成功率，避免因多次尝试无效接入而带来的失败及无效的网络承载,在保证现有lte接入优先级的同时还可以兼顾到用户对于nr的利用，提高了用户的网络使用体验，无需额外的硬件成本就实现了对于不同种类网络的高效使用。
附图说明
20.图1是现有dps(动态共享功率)技术下，基于不同场景下lte和nr的功率分布测试数据图；
21.图2是在图1所示的条件a下，nr的接入成功率统计图；
22.图3是在图1所示的条件c下，nr的接入成功率统计图；
23.图4是本发明提供的ue作为方法运行载体的实施例示意图；
24.图5是本发明提供的释放lte资源占用负荷的实施例一示意图；
25.图6是本发明提供的lte发射功率等级表示意图；
26.图7是本发明提供的释放lte资源占用负荷的实施例二示意图；
27.图8是lte物理上行信道在一个子帧内的资源块示意图；
28.图9是本发明提供的释放lte资源占用负荷的实施例三示意图；
29.图10是lte上下行的子帧(时隙)配比示意图；
30.图11是本发明提供的ue硬件示意图；
具体实施方式
31.在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
32.图1揭示的是现有dps(动态共享功率)技术下，基于不同场景下lte和nr的功率分布测试数据图。
33.在当前技术背景下，在nsa模式下，平台芯片厂商已实现dps技术，即动态功率共享(dps,dynamic power sharing),允许lte和nr共享有限的发射功率,以此来提升覆盖范围和增强频谱效率。图1中各个场景的测试数据反映了以下dps技术的特征:
34.1.lte和nr将共享现有的功率；
35.2.lte和nr测出的功率之和小于等于23dbm，即power class 3给出的限值(对于power class 2,lte和nr功率之和小于等于26dbm；对于power class 1.5,lte和nr功率之和小于等于29dbm)；
36.3.对比功率分配的策略，相比nr，lte享有更高的优先级，即在同等竞争条件下，更多的功率优先分配给lte。
37.由此带来一个问题，不同的情况下，比如图1中给出的条件a/b/c,其在相当长的一段内及多次的nr接入率及带来的释放率是怎样一种表现？对此，又统计出了如下两组数据来进一步验证这个问题(测试环境：r&s cmx500 5g平台测试系统；待测设备：高通sa515平台nad项目)，见图2和图3。
38.由图2和图3可以看出，条件a下nr接入成功率100％，条件c下接入成功率则降至78％。表明在lte占据绝大部分有限功率的情况下，nr添加/接入成功率会明显下降。(从图1可以看出条件c情况下，lte输出功率23dbm,nr输出功率只有-30dbm，在总功率一定的情况下，lte占据了大部分功率)
39.图4是本发明提供的由用户设备ue作为本发明方法运行载体的实施例示意图。
40.简而言之，若ue(用户设备，包括车载nad模块)探测到nr信号后，若存在不符合s接入准则的nr，在不影响lte接入的前提下，则会尝试优先执行降低lte资源占用负荷的举措，以此来降低lte占用功率配比，释放出一部分给到nr,然后继续来尝试添加接入nr小区。可采取的举措包括有，可主动降低lte上行业务需求，比如通过功率控制系统降低ue发射功率，调整此上行资源块配置，重新配置上下行配比等，以此供给nr更多功率使接入成功率提高。具体言之，步骤s410揭示的是包含有用于接入网络的无线通信模块的用户设备ue，其首先需要接入并驻留在lte小区。因为本发明的重点在于解决nr的接入问题，故对ue如何首先接入lte小区并驻留不作详述。在ue成功接入并驻留在lte小区后，步骤s420中ue将会持续地探测附近的nr小区信号强度。就目前通信网络的发展情况，在5g nr部署的初级阶段，运营商主要聚焦在sub 6ghz的使用上，而这一范围的频率在前期被广泛的分配给了lte系统进行使用，很难直接满足5g nr单小区载波需要连续100mhz频率的需求，尽管运营商可能通过逐步的规模性移频策略实现这一需求，但随着5g潜在用户的逐渐增多，lte与nr系统的频率共存问题需要提前进行分析和规划。另一方面，由于5g的载波频率一般被分配较高频段，在实际组网运维过程中往往可能出现上行覆盖受限的场景，一种解决方案会通过复用较低的频率实现上行覆盖的增强，这种场景称作上行补充传输supplementary uplink(sul)，在此种场景下nr很有可能复用lte的频率，这也是一种lte和nr系统频率共存的典型场景。如前所述，本发明讨论的其实就是lte和nr共存场景下的nr接入问题。在步骤s430中，如果ue探测到了nr信号，首先要做的是先判断该nr信号是否符合驻留小区的s接入准则，s接入准则其作为一个公知的准则，其需要满足以下条件：
41.srxlev》0and squal》0；其中：squal＝qqualmeas
–
qqualmin；srxlev＝qrxlevmeas-qrxlevmin
–
pcompensation；在s接入准则的条件中，qqualmeas即为小区质量的测量值cpich的ec/n0，qrxlevmeas为cpich的rscp，qrxlevmin为当前小区所需最低导频信号接收功率，pcompensation＝max(ue_txpwr_max_rach
–
p_max,0)，ue_txpwr_max_rach为ue在接入小区时允许的最大上行发射功率，即maxallowedultxpower，p_max为ue的最大射频输出功率。
42.简而言之，如果ue想要获取网络服务，需要根据小区系统消息及终端属性确认当前小区是否适合驻留，小区电平和信号质量即是评价标准之一。
43.步骤s440中，ue如果探测到了nr信号,此时nr并不符合s接入准则，但考虑到nr信号的优势，ue将首先对目前驻留的lte确定其资源占用负荷情况，其中确认的包括有lte发射功率、lte上行共享信道的资源块配置或lte上行、下行的时隙之一或多者。在明确了lte资源占用情况后，为了能够接入nr，提高nr接入率，ue将会执行如步骤s450所揭示的内容一样，释放lte部分资源占用，使得nr能够达到s接入准则，进而ue可以成功接入nr小区。但释放lte资源占用的同时，并不是放弃对lte小区的驻留，而是在一定范围内对lte资源占用进行释放，从而可以保证ue既能够接入nr小区，又能保证在lte小区的继续驻留。此时，就实现了ue在lte和nr小区的双驻留。本发明通过对lte资源占用有限可控地释放，最大程度提升了nr的接入成功率。而在相同情况下，现有技术的处理是，哪怕lte的高资源占用情况并不是很合理，但依然优先保障lte，从而使得nr的接入非常的困难。步骤s460揭示的是ue在经过前述步骤的处理后，保持了lte/nr小区的双驻留。当然，在步骤s430和s440之间，如果ue一开始探测到的nr就符合s接入准则，此种情况下很显然，ue就直接接入了nr小区，而无需后续步骤的处理。
44.图5揭示的是针对释放lte资源占用情况的实施例之一，即对lte的发射功率进行处理。该处理方式主要有，如步骤s510揭示的，首先需要预先设定一个lte的发射功率等级表，本发明在图6中给出了一个功率等级表的具体示例。对于采用降低lte发射功率来释放lte资源占用的逻辑，优先按照预定的功率等级表调整/降低lte发射功率一个等级。即按照图6中的示例，如果当前lte的发射功率为20dbm，此时的调整是将当前的20dbm调低一个等级，所以图5步骤s530，参考图6预设的等级表揭示的下一等级的lte发射功率即为20dbm-3db＝17dbm，其中3db为预设的步进值。即按照每个等级相对上个等级而言降3db来设置这个发射功率的等级表。所以，如果再降一等级，即调低了lte发射功率3db后，所探测到的nr依然不满足s接入准则，如图5步骤s540揭示的可以执行继续降低一等级的操作，直到满足lte依然驻留且nr满足s接入准则的情形出现。当然，对于设定的步进值3db，也可以采用例如2db或4db的设置，本发明并不以3db为限。
45.图7揭示的是针对释放lte资源占用情况的处理方式之二，即降低lte物理上行共享信道(pushc)的资源块(rb)配置。lte物理上行共享信道承载上行数据的传输，是上行能量消耗的重要组成部分。在一定的条件下，若能通过调节上行共享信道资源块(rb)的配置来降低这部分能量的输出，则对ue整体发射功率的大小起到一定的调节作用。即实现降低物理上行共享信道资源块配置来释放lte资源占用。
46.说明如下图8所示，x轴代表时间，y轴代表lte物理上行信道带宽。在1个子帧(1subframe＝0.5ms)时间内，可以通过减少lte物理上行信道资源块的配置来降低lte总体
能量的损耗。如物理上行共享信道占用的资源块总量为nrbx，则最佳的实施例为可依占用值的降序调节资源块占用的数量为原来的nrbx/2,nrbx/3,nrbx/4...(函数取整＝round(nrbx/2,nrbx/3,nrbx/4...))。但是调整的方式并不受此局限，因为从本发明披露的手段来说，原则上后续的调整只要满足调整过的上行共享信道占用的资源块总量低于当前占用的资源块总量即是有效的调整。
47.若lte网络状况较好，在降低lte资源块的配置的情况下，为了不影响lte业务流量，可以通过调节上行调制方式(mcs，modulation and coding scheme,调制与编码策略)来提升上行吞吐量。以带宽20mhz为例，mcs＝2(qpsk),速率为21.7mb/s,mcs＝4(16qam),速率为43.3mb/s,mcs＝7(64qam),速率为72.2mb/s。
48.同时，在调制方式调整的同时，按照3gpp策略，lte上行功率还有一定比例的回退，这样在不影响lte上行业务量的情况下，lte功率得到降低，即分配给nr的功率贡献了额度，对其接入率的提升也会得到提高。
49.调制方式(modulation)最大功率回退(mpr,db)qpsk≤1db16qam≤2db64qam≤3db
50.所以调制方式的调整可以与降低lte上行资源块的调整一起进行并优化得到一个调整的综合方案，并存在多种可能的组合形式，只要调整的最终效果可以实现：在不影响lte驻留的情况下，能降低lte功率，而提供给nr更多的功率，即可认为是一个有效的调整。例如，将资源块占用的数量为调整为原来的nrbx/2，调制方式调整为16qam。又或者还可以同样调整资源块占用的数量为原来的nrbx/2，但调制方式调整为64qam。当然，其中作为补充调整的调制方式最优的调整实施例是按照最大功率回退值的降序进行调整。
51.图9揭示的是针对释放lte资源占用情况的处理方式之三的一种具体调整方案，即调整lte上下行的子帧(时隙)。对tdd制式，上下行配置比较灵活，默认的给出了7种配比方式，图10给出了示例。每种配比对上行承载的负重不同。本发明的目的是减负上行配比的比重，则可以选择上行配比最轻的情况，如配置5，只有一个上行子帧。也可以通过自定义的方式来配置上下行配置来灵活调节。如当前lte上下行配置调用的是dl/up 2:3的配置，且此时nr接入不满足s接入准则，则可调节lte上/下配置为dl/up 3:2的配置，即减少上行配比占用的时间，减轻上行承载的负重。前述dl为下行，up为上行。针对给出的配比方式，最佳的实施例是直接调整为上行配比最轻的配置，即配置5。当然也可以从当前的配置出发，采用上行配比值逐步按序降低的配置，如当下的dl/up为2：3的配置，则调整的第一步为配置6，dl/up 5:5的配置，然后是配置2，dl/up 3:2的配置。但是调整的方式并不受此局限，因为从本发明披露的手段来说，原则上后续的调整只要满足上行配比值低于当前上行配比值即是有效的调整。
52.如图11所示，显示的是ue硬件示意简图，存储模块用来存储预置的一些控制信息。应用处理器会检测前端反馈回来的信息及会发送控制信息给到前端。调制解调器属于响应模块，可减少收发器的功率输出。射频前端模块也属于响应模块，可降低功率放大器的功率输出活动。
53.虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术
人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。