CN107404724B - 一种基于Relay的覆盖增强方法及装置 - Google Patents

一种基于Relay的覆盖增强方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于Relay的覆盖增强方法及装置，属于通信技术领域，所述方法包括：根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间；在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数；根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站。本发明的基于Relay的覆盖增强方法及装置能够改善现有小区边缘用户的接收质量，节约成本，提高无线传输可靠性。

Description

一种基于Relay的覆盖增强方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于Relay的覆盖增强方法及装置。
背景技术
LTE***是第三代(the third generation，简称3G)移动通信***的演进，其以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)和多输入多输出(Multiple-Input Multiple Output，简称MIMO)等核心技术为基础，给用户提供更高的数据传输率，更低的传输时延以及更优的服务质量，而被广泛研究并逐步应用于商用网络。
在无线通信***中，对于人烟稀少地区，比如海面，沙漠等，需要进行超远覆盖。另外，在小区的边缘地区，由于无线信号强度的减弱，以及相邻小区的干扰，导致UE在小区边缘时，通信质量较差。
目前覆盖增强采取布局直放站和超级小区(Super Cell)的方式。采用直放站增强覆盖，直放站只是简单的转发。不对信号做处理，在放大信号同时，噪声也放大，导致无线传输的错误率高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种基于Relay的覆盖增强方法及装置，能够改善现有小区边缘用户的接收质量，提高无线传输可靠性。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明一方面提供一种基于Relay的覆盖增强方法，包括：
根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间；
在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数；
根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站。
进一步的，所述部署区间为所述小区所需覆盖半径与所述中继节点覆盖半径差值至基站覆盖半径。
进一步的，所述部署半径与帧数对应关系为：
Preamble format T<sub>CP</sub> 部署半径 最少上行子帧数
0 3168T<sub>S</sub> R≤14.5km 1
1 21024T<sub>S</sub> R≤77km 2
2 6240T<sub>S</sub> R≤30km 2
3 21024T<sub>S</sub> R≤100km 3
其中，TCP为循环前缀的长度。
进一步的，所述发射模式为频分双工模式，***频分双工模式下中继节点与基站的时序配置为：
在频分双工模式中，当子帧配置满足
Figure BDA0000995035090000021
时为中继节点的传输子帧；
其中，nf和ns分别表示帧号和时隙号，为偏移值元素，的取值根据SubframeConfiguration FDD确定；
Subframe Configuration FDD Offset value element of<sup>Δ</sup>BSC
{xxxxxxx1} 7
{xxxxxx1x} 6
{xxxxx1xx} 5
{xxxx1xxx} 4
{xxx1xxxx} 3
{xx1xxxxx} 2
{x1xxxxxx} 1
{1xxxxxxx} 0
其中，“x”取值为0或者1。
进一步的，所述中继节点为带内中继节点，所述中继节点的配置通过将所述Subframe Configuration FDD的8个bit中所述最少上行子帧数的bit置1。
进一步的，所述发射模式为时分双工模式，***时分双工模式下中继节点与基站的时序配置为：
在时分双工模式中，中继节点的传输子帧配置为：
Figure BDA0000995035090000031
其中，在一个无线帧的每个子帧中，“D”表示eNB-to-RN的下行传输子帧，“U”表示RN-to-eNB的上行传输子帧，参数Subframe Configuration TDD为eNB-RN链路的上下行配比。
进一步的，所述中继节点为带内中继节点，所述中继节点的配置根据所述最少上行子帧数、所述eNB-RN uplink-downlink configuration和所述Subframe number n确定。
本发明另一方面提供一种基于Relay的覆盖增强***，包括：
距离适配模块，用于根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间；
上行子帧数计算模块，用于在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数；
Relay配置选择模块，用于根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站。
进一步的，所述部署区间为所述小区所需覆盖半径与所述中继节点覆盖半径差值至基站覆盖半径。
进一步的，所述中继节点为带内中继节点。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种基于Relay的覆盖增强方法及装置，根据小区所需覆盖半径确定中继节点的部署半径，中继节点与基站之间所需的最少上行子帧数，及中继节点的配置，在现有基站和终端之间部署中继节点，实现了网络覆盖增强，节省了成本，提高了无线传输可靠性。
附图说明
图1示出本发明实施例提供的RN和eNB组网示意图；
图2示出本发明实施例提供的一种基于Relay的覆盖增强方法的流程图；
图3示出本发明实施例提供的一种基于Relay的覆盖增强装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在无线通信***中，对于人烟稀少地区，比如海面，沙漠等，需要进行超远覆盖。另外，在小区的边缘地区，由于无线信号强度的减弱，以及相邻小区的干扰，导致UE在小区边缘时，通信质量较差，无线传输的错误率高。
为了增大基站的覆盖范围，如图1所示，本发明的核心思想是在基站eNB与终端UE之间引入RN(Relay Node，中继节点)，以改善现有小区边缘用户的接收质量，提高无线传输可靠性。其中，RN具有基站和终端的功能，RN可以以基站的身份部署在网络中且在其下可以接入UE，还可以以UE的身份附着在网络中且在其下不可以接入UE。
具体的，Relay分为带内Relay和带外Relay。带内Relay指eNB到RN的无线链路与RN到UE使用同样的频率资源。带外Relay指eNB到RN的无线链路与RN到UE使用不同的频率资源。
下面通过实施例来说明本发明的具体实现方式。
本发明实施例提供一种基于Relay的覆盖增强方法，如图2所示，该方法包括：
S201、根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间。
其中，所述部署区间为所述小区所需覆盖半径与所述中继节点覆盖半径差值至基站覆盖半径。
在第一种具体的实施方式中，RN和eNB的覆盖半径均是100km，小区所需覆盖半径是150km。则RN的部署区间为[(150-100)km，100km]，即[50km，100km]，提供额外50～100km的覆盖增强。
在第二种具体的实施方式中，RN和eNB的覆盖半径均是100km，小区所需覆盖半径是200km。则RN的部署区间为[(200-100)km，100km]，即将RN部署在距离eNB的100km处，提供额外100km的覆盖增强。
S202、在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数。
本步骤中，可以在部署区间内根据实际需要选取RN的部署半径。
所述部署半径与帧数对应关系为：
Preamble format T<sub>CP</sub> 部署半径 最少上行子帧数
0 3168T<sub>S</sub> R≤14.5km 1
1 21024T<sub>S</sub> R≤77km 2
2 6240T<sub>S</sub> R≤30km 2
3 21024T<sub>S</sub> R≤100km 3
其中，TCP为循环前缀的长度。
具体的，接续步骤S201中第一种具体的实施方式，RN的部署区间为[50km，100km]，例如，将RN部署半径选为100km，即将RN部署在距离eNB为100km处时，根据部署半径与帧数对应关系RN接入eNB时需要发送Preamble format3，则Preamble format3所需的最少上行子帧数为3。例如，将RN部署半径选为70km，将RN部署在距离eNB的70km处时，根据部署半径与帧数对应关系RN接入eNB时需要发送Preamble format1，则Preamble format1所需要的上行子帧数为2。
接续步骤S201中第二种具体的实施方式，部署区间为100km，即在这种情况下，RN的部署半径只能选择100km，根据部署半径与帧数对应关系RN接入eNB时需要发送Preambleformat3，则Preamble format3所需的最少上行子帧数为3。
S203、根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站。
其中，***发射模式可以是FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)，也可以是TDD(Time Division Duplex，时分双工)。Relay可以采用带内Relay，也可以采用带外Relay。本实施例中，从频谱利用率的角度，Relay优选采用带内Relay。
若所述发射模式为FDD，***FDD下中继节点与基站的时序配置为：
在频分双工模式中，当子帧配置满足
Figure BDA0000995035090000072
时为中继节点的传输子帧；
其中，nf和ns分别表示帧号和时隙号，为偏移值元素，的取值根据SubframeConfiguration FDD确定；
Subframe Configuration FDD Offset value element of<sup>Δ</sup>BSC
{xxxxxxx1} 7
{xxxxxx1x} 6
{xxxxx1xx} 5
{xxxx1xxx} 4
{xxx1xxxx} 3
{xx1xxxxx} 2
{x1xxxxxx} 1
{1xxxxxxx} 0
其中，“x”取值为0或者1。
当***在FDD下，Relay采用带内Relay时，所述中继节点的配置通过将所述Subframe Configuration FDD的8个bit中所述最少上行子帧数的bit置1实现。
若所述发射模式为TDD，***TDD下中继节点与基站的时序配置为：
在时分双工模式中，中继节点的传输子帧配置为：
Figure BDA0000995035090000071
Figure BDA0000995035090000081
其中，在一个无线帧的每个子帧中，“D”表示eNB-to-RN的下行传输子帧，“U”表示RN-to-eNB的上行传输子帧，参数Subframe Configuration TDD为eNB-RN链路的上下行配比。
当***在TDD下，Relay采用带内Relay时，所述中继节点的配置根据所述最少上行子帧数、所述eNB-RN uplink-downlink configuration和所述Subframe number n确定。
具体的，接续步骤S202中第一种具体的实施方式，当***在FDD下，将带内Relay部署在距离eNB的100km处时，根据***FDD下中继节点与基站的时序配置，只需要将SubframeConfigurationFDD中的8个bit中3个bit置1就能支持RN到eNB的3个上行子帧，实现RN接入到eNB。这种情况下，UE接入到RN时，只需要采用剩余的上行子帧就可以。
将带内Relay部署在距离eNB的70km处时，根据***FDD下中继节点与基站的时序配置，只需要将SubframeConfigurationFDD中的8个bit中2个bit置1就能支持RN到eNB的2个上行子帧，实现RN接入到eNB。这种情况下，UE接入到RN时，只需要采用剩余的上行子帧就可以。
当***在TDD模式下，且没有多余的频谱的资源支持带外RN，则可以将带内Relay部署在距离eNB的70km处，RN接入eNB时需要的最少上行子帧数为2。根据***TDD下中继节点与基站的时序配置，TDD上下行配比为1且SubframeConfigurationTDD为4时，RN接入eNB可以使用2个上行子帧，UE接入RN可以使用其余的2个上行子帧。
需要说明的是，如果***采用TDD发射模式，且有多余的频谱的资源支持带外RN，并且无法支持TDD上下行配比1的发射，则需要采用带外Relay来实现覆盖增强的目的。
本实施例中，通过覆盖半径是100km的eNB和RN将小区覆盖范围扩大到150km，有多种选择方案，带内RN和带外RN均可支持，其中带外RN和FDD发射模式下的带内RN的使用不受RN和eNB的距离影响。TDD发射模式下，需要限制RN和eNB的距离。在用户稀少的地区，优先选择带内RN，节约频谱资源。
具体的，接续步骤S202中第二种具体的实施方式，当***在FDD下，可以通过带内Relay和带外Relay实现将小区覆盖范围扩大到200km，从频谱利用率的角度优先选择带内Relay。将带内Relay部署在距离eNB的100km处时，根据***FDD下中继节点与基站的时序配置，只需要将SubframeConfigurationFDD中的8个bit中3个bit置1就能支持RN到eNB的3个上行子帧，实现RN接入到eNB。UE接入到RN时，只需要采用剩余的上行子帧就可以。
当***在TDD模式下，如果选择带内Relay，RN接入eNB时，需要的最少上行子帧数为2。根据***TDD下中继节点与基站的时序配置，无法实现100km的覆盖。此时只能采取带外Relay来实现覆盖增强的目的。如果此时频谱资源受限，则需要修改配置，比如将20M的频谱资源，分成2个10M的频谱资源，分别分配给RN和eNB之间的链路，以及RN和UE之间的链路。
本发明实施例提供的一种基于Relay的覆盖增强方法，根据小区所需覆盖半径确定中继节点的部署半径，中继节点与基站之间所需的最少上行子帧数，及中继节点的配置，在现有基站和终端之间部署中继节点，实现了网络覆盖增强，节省了成本，提高了无线传输可靠性。
基于上述方法，本发明实施例还提供一种基于Relay的覆盖增强装置3，如图3所示，该装置3包括：
距离适配模块31，用于根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间；
具体的，所述部署区间为所述小区所需覆盖半径与所述中继节点覆盖半径差值至基站覆盖半径。
上行子帧数计算模块32，用于在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数；
Relay配置选择模块33，用于根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站。
其中，***发射模式可以是FDD，也可以是TDD。Relay可以采用带内Relay，也可以采用带外Relay。本实施例中，从频谱利用率的角度，Relay优选采用带内Relay。
本发明实施例提供的基于Relay的覆盖增强装置，执行本发明中基于Relay的覆盖增强方法的各个步骤，具体各个步骤已在基于Relay的覆盖增强方法中详细描述，不再赘述。
本发明实施例提供的一种基于Relay的覆盖增强装置，根据小区所需覆盖半径确定中继节点的部署半径，中继节点与基站之间所需的最少上行子帧数，及中继节点的配置，在现有基站和终端之间部署中继节点，实现了网络覆盖增强，节省了成本，提高了无线传输可靠性。
本领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流程图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流程图中的框图的组合。可以将这些计算机程序指令提供给可编程数据处理方法的处理器来生成机器，从而通过可编程数据处理方法的处理器来执行的指令创建用于实现结构图和/或框图和/或流程图的框或多个框中指定的方法。
需要说明的是：本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
以上对本发明所提供的一种基于Relay的覆盖增强方法及装置，进行了详细介绍，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。

Claims (9)

1.一种基于Relay的覆盖增强方法，其特征在于，包括：
根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间；
在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数；
根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站；
其中，所述***发射模式为频分双工模式的情况下，***频分双工模式下中继节点与基站的时序配置为：
在频分双工模式中，当子帧配置满足
Figure FDA0003731690130000011
时为中继节点的传输子帧；
其中，nf和ns分别表示帧号和时隙号，ΔBSC为偏移值元素，ΔBSC的取值根据SubframeConfiguration FDD确定；
Subframe Configuration FDD Offset value element ofΔ<sub>BSC</sub> {xxxxxxx1} 7 {xxxxxx1x} 6 {xxxxx1xx} 5 {xxxx1xxx} 4 {xxx1xxxx} 3 {xx1xxxxx} 2 {x1xxxxxx} 1 {1xxxxxxx} 0
其中，“x”取值为0或者1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部署区间为所述小区所需覆盖半径与所述中继节点覆盖半径差值至基站覆盖半径。
3.根据权利要求1所述 的方法，其特征在于，所述部署半径与帧数对应关系为：
Preamble format T<sub>CP</sub> 部署半径 最少上行子帧数 0 3168T<sub>S</sub> R≤14.5km 1 1 21024T<sub>S</sub> R≤77km 2 2 6240T<sub>S</sub> R≤30km 2 3 21024T<sub>S</sub> R≤100km 3
其中，TCP为循环前缀的长度，Ts＝1/(15000×2048)秒， R为部署半径。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继节点为带内中继节点，所述中继节点的配置通过将所述Subframe Configuration FDD的8个bit中所述最少上行子帧数的bit置1。
5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述***发射模式为时分双工模式的情况下，***时分双工模式下中继节点与基站的时序配置为：
在时分双工模式中，中继节点的传输子帧配置为：
Figure FDA0003731690130000021
Figure FDA0003731690130000031
其中，在一个无线帧的每个子帧中，“D”表示eNB-to-RN的下行传输子帧，“U”表示RN-to-eNB的上行传输子帧，参数Subframe Configuration TDD为eNB-RN链路的上下行配置序号，eNB-RN uplink-downlink configuration表示eNB-RN链路的上下行配置，Subframenumber n表示上下行子帧序号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中继节点为带内中继节点，所述中继节点的配置根据所述最少上行子帧数、所述eNB-RN uplink-downlink configuration和所述Subframe number n确定。
7.一种基于Relay的覆盖增强***，其特征在于，包括：
距离适配模块，用于根据小区所需覆盖半径、中继节点覆盖半径和基站覆盖半径确定中继节点的部署区间；
上行子帧数计算模块，用于在所述部署区间内选取部署半径，根据部署半径与帧数对应关系确定所述中继节点与所述基站之间所需的最少上行子帧数；
Relay配置选择模块，用于根据所述最少上行子帧数及***发射模式下中继节点与基站的时序配置确定中继节点的配置，将所述中继节点接入所述基站；
其中，所述***发射模式为频分双工模式的情况下，***频分双工模式下中继节点与基站的时序配置为：
在频分双工模式中，当子帧配置满足
Figure FDA0003731690130000032
时为中继节点的传输子帧；
其中，nf和ns分别表示帧号和时隙号，ΔBSC为偏移值元素，ΔBSC的取值根据SubframeConfiguration FDD确定；
Subframe Configuration FDD Offset value element ofΔ<sub>BSC</sub> {xxxxxxx1} 7 {xxxxxx1x} 6 {xxxxx1xx} 5 {xxxx1xxx} 4 {xxx1xxxx} 3 {xx1xxxxx} 2 {x1xxxxxx} 1 {1xxxxxxx} 0
其中，“x”取值为0或者1。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于：所述部署区间为所述小区所需覆盖半径与所述中继节点覆盖半径差值至基站覆盖半径。
9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述中继节点为带内中继节点。
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