CN117615412B - 一种5g直放站***的时延自调整方法 - Google Patents

一种5g直放站***的时延自调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G直放站***的时延自调整方法，属于5G通信技术领域，解决5G直放站***中，在时分复用TDD模式下，由于空口，10msNR无线帧帧头以及NR数据无法精准对齐，使得NR数据被切，从而影响NR业务速率的问题。首先，计算出近端单元AU上行链路和下行链路的***固有时延，然后计算AU和RU的光纤时延，然后计算远端单元RU上行链路和下行链路的***固有时延，然后分别将AU和RU的上下行链路的***固有时延对齐，然后将10msNR无线帧帧头，延后数值为***的下行链路固有时延的时间长度。最后，验证特殊时隙中，下行数据和上行数据，是否相互干扰，并据此选择是否触发告警灯。

Description

一种5G直放站***的时延自调整方法
技术领域
本发明涉及5G通信***，解决5G直放站***中，在时分复用TDD模式下，由于空口，10msNR无线帧帧头以及NR数据无法精准对齐，使得NR数据被切，从而影响NR业务速率的问题。
背景技术
在5G直放站***中，由于直放站处于基站的后端，并且由近端单元AU以及远端单元RU组成，10msNR无线帧帧头和数据在传输的过程中，各自的位置相对于空口都在产生变化。这意味着，信号从直放站RU发射端的天线口出去后，空口，数据和帧头的位置并不对齐，使得NR的数据被切，业务速率受到影响。往往在调试的过程，即使是相同的直放站***，不同的基站***，也每次都需要借助示波器或者频谱仪，进行各种调试，从而摸索经验值。这会引发，最终结果的精确性得不到保障，***的性能受到影响，同时效率过低等一系列问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于，提供5G直放站***的时延自调整方法。解决5G直放站***中，在时分复用TDD模式下，由于空口，10msNR无线帧帧头以及NR数据无法精准对齐，使得NR数据被切，从而影响NR业务速率的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用技术方案为：计算出近端单元AU上行链路和下行链路的***固有时延，然后计算AU和RU的光纤时延，然后计算远端单元RU上行链路和下行链路的***固有时延，然后分别将AU和RU的上下行链路的***固有时延对齐，然后将10msNR无线帧帧头，延后数值为***的下行链路固有时延的时间长度。最后，验证特殊时隙中，下行数据和上行数据，是否相互干扰，并据此选择是否触发告警灯，具体包括以下步骤：
步骤一、计算AU下行链路的***固有时延t_au_dl；
步骤二、计算AU和RU间的光纤时延t_fiber；
步骤三、计算AU上行链路的***固有时延t_au_ul；
步骤四、将AU的上下行链路的***固有时延对齐；
步骤五、计算RU下行链路的***固有时延t_ru_dl；
步骤六、计算RU上行链路的***固有时延t_ru_ul；
步骤七、将RU的上下行链路的***固有时延对齐；
步骤八、在RU中，根据数据相对于空口的位置关系，将10msNR无线帧帧头，调节至和数据的起始位置对齐的位置；
步骤九、验证特殊时隙中，下行数据和上行数据，是否相互干扰。
所述步骤一具体为：由于直放站的前端是基站侧的RRU，此RRU在发射信号时，空口和10msNR无线帧帧头的起始位置是对齐的，在数据传输的过程中，空口的位置是一定的，即保持不变的，数据相对于空口可能存在提前或者滞后的情况，在直放站侧，数据从AU的天线口进入，之后随着数据链路，产生了时延，而10msNR帧头的位置没有产生变化，统计10msNR无线帧帧头和在通用公共接口cpri侧的下行数据起始位置的时延差值。由于基站侧的RRU下发的数据会存在相对于空口的提前或者滞后的情况，当数据相对于空口提前时，将时延差值加上提前量的绝对值；当数据相对于空口滞后时，将时延差值减去滞后量的绝对值；则得到了AU下行的***固有时延。在计算AU下行的***固有时延时，以10msNR无线帧帧头为起始位置，设置计数器，计数到在cpri侧，数据的起始位置处计数器累加的数值，计数的数值乘时钟的单位时间，就是AU下行的***固有时延，表示数据落后于10msNR无线帧帧头的时间。
所述步骤二具体为：10msNR无线帧帧头和数据在光纤中，同时在传输，即产生的时延相同，相对位置保持不变，由于光在真空中传播的速度是，在光纤中的光信号传播速度相对于光速稍慢，这是由于光信号在光纤中的传播受到介质折射率的影响，传输速度降低约30%不到，按照/>去计算，则得到每一米光纤，光信号传输需要5ns。
所述步骤三具体为：将AU用光纤回环，将AU的10msNR无线帧帧头信号接到现场可编程逻辑门阵列FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将AU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，通过用频谱仪去测量AU的上下行链路的***固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是AU的上下行固有时延，将此值减去步骤一中AU下行的***固有时延值t_au_dl，再减去步骤二中的光纤时延t_fiber的两倍，则得到了AU上行的***固有时延t_au_ul。需要注意的是，在步骤二中算出的光纤时延t_fiber是单程的，由于将AU回环，此时需要将光纤时延值翻倍。
所述步骤四具体为：由于AU***的上下行架构不完全相同，从硬件角度，例如，在上行发射方向有功率放大器器件，在下行接收方向有低噪声放大器器件；从功能角度，在上行发射方向需要实现削峰功能和非线性预失真功能。所以AU的上下行***的固有时延不相同，发射方向的固有时延一般比接收方向的固有时延要大，为了保持***上下行时延的一致性，将***的上下行时延调节对齐。
所述步骤五具体为：将AU和RU用光纤直连，将RU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将RU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，用频谱仪去测量AU和RU的***的下行固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是AU加RU的下行的固有时延，同时需要将此值减去步骤一中AU下行的***固有时延t_au_dl，再减去步骤二中的光纤时延t_fiber，即得到RU下行的***固有时延t_ru_dl。
所述步骤六具体为：将RU用光纤回环，将RU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并将RU的发射端天线口出来的信号，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将RU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，用频谱仪去测量RU的上下行固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是RU的上下行固有时延，将此值减去步骤五中RU下行的***固有时延值t_ru_dl，再减去步骤二中的光纤时延的两倍，则得到了RU上行的***固有时延t_ru_ul。需要注意的是，在步骤二中算出的光纤时延t_fiber是单程的，由于将RU回环，此时需要将光纤时延值翻倍。
所述步骤七具体为：由于RU***的上下行架构不完全相同，从硬件角度，例如在上行接收方向有低噪声放大器器件，在下行发射方向有功率放大器器件；从功能角度，在下行发射方向需要实现削峰功能和非线性预失真功能。所以RUU的上下行***的固有时延不相同，发射方向的固有时延一般比接收方向的固有时延要大，为了保持***上下行时延的一致性，将***的上下行时延调节对齐。
所述步骤八具体为：由于在AU和RU的***中，如果在进AU天线口时，空口，10msNR无线帧和数据是对齐的，10msNR无线帧帧头和数据的位置关系是，在AU的射频链路和数字链路中，数据产生了时延，而帧头的位置不变，在光纤中数据和帧头一起在传输，时延都在发生变化，但是两者的相对位置不产生变化。在RU的射频链路和数字链路中，数据产生了时延，而帧头的位置不变，所以信号从RU的天线口出来时，10msNR无线帧帧头相对于空口，落后了光纤时延，数据相对于空口落后了，AU和RU下行的***固有时延和光纤时延的总和，而数据落后于10msNR无线帧帧头，AU和RU下行的***固有时延，需要将10msNR无线帧帧头，延后AU和RU下行的***固有时延值。当数据相对于空口被提前发射时，则需要将10msNR无线帧帧头，延后AU和RU下行的***固有时延值，加上提前发射的时间长度值；当数据相对于空口被滞后发射时，则需要将10msNR无线帧帧头，延后AU和RU下行的***固有时延值，减去提前发射的时间长度值。
所述步骤九具体为：由于手机终端UE发信号是提前空口13.04us发射，所以在时分复用TDD模式下，下行信号的末尾以及上行信号的开头存在重叠可能性，在特殊时隙S时隙中，保护间隔gap的时间长度，决定了直放站***的光纤时延值和固有时延最大值，需要满足的条件是，13.04us+光纤时延+直放站***的固有时延<gap的时间长度，检测此条件，当条件不成立时，输出高电平，触发告警提示灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过10msNR无线帧以及数据的关系，先计算了5G直放站***中近端单元AU的接收端的下行链路的固有时延，然后采用光纤回环AU的方式，AU和RU直连的方式以及光纤回环RU的方式，采用频谱仪计算AU发射端上行链路的***时延，RU的发射端的下行链路的固有时延以及RU的接收端的上行链路的固有时延，提高了***固有时延计算的精确度；
2、本发明将5G直放站***的AU和RU的上下行链路的***固有时延对齐，使得***的上行链路以及下行链路具有对称性；
3、本发明针对拉远环境下，长光纤对于***的影响，判断保护间隔GAP中的下行数据末尾以及上行数据的开头，是否存在重叠的情况，并触发告警灯提示风险，增加了***的可靠性；
4、本发明将5G直放站***的上下行的***固有时延固定，只需要知道基站侧10msNR无线帧帧头以及数据的位置关系，可做到自己调整时延，使得NR数据对齐，增加了5G直放站***调整时延的效率。
附图说明
图1为本发明5G直放站***的时延自调整方法流程图。
图2为本发明5G直放站***的时延自调整方法时序图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1和图2，本发明包括以下步骤：一种5G直放站***的时延自调整方法，计算出近端单元AU上行链路和下行链路的***固有时延，然后计算AU和RU的光纤时延，然后计算远端单元RU上行链路和下行链路的***固有时延，然后分别将AU和RU的上下行链路的***固有时延对齐，然后将10msNR无线帧帧头，延后数值为***的下行链路固有时延的时间长度。最后，验证特殊时隙中，下行数据和上行数据，是否相互干扰，并据此选择是否触发告警灯，具体包括以下步骤：
步骤一、计算AU下行链路的***固有时延t_au_dl。由于直放站的前端是基站侧的RRU，此RRU在发射信号时，空口和10msNR无线帧帧头的起始位置是对齐的，在数据传输的过程中，空口的位置是一定的，即保持不变的，数据相对于空口可能存在提前或者滞后的情况，在直放站侧，数据从AU的天线口进入，之后随着数据链路，产生了时延，而10msNR帧头的位置没有产生变化，统计10msNR无线帧帧头和在通用公共接口cpri侧的下行数据起始位置的时延差值。由于基站侧的RRU下发的数据会存在相对于空口的提前或者滞后的情况，当数据相对于空口提前时，将时延差值加上提前量的绝对值；当数据相对于空口滞后时，将时延差值减去滞后量的绝对值；则得到了AU下行的***固有时延。在计算AU下行的***固有时延时，以10msNR无线帧帧头为起始位置，设置计数器，计数到在cpri侧，数据的起始位置处计数器累加的数值，计数的数值乘时钟的单位时间，就是AU下行的***固有时延，表示数据落后于10msNR无线帧帧头的时间。
步骤二、计算AU和RU间的光纤时延t_fiber。10msNR无线帧帧头和数据在光纤中，同时在传输，即产生的时延相同，相对位置保持不变，由于光在真空中传播的速度是，在光纤中的光信号传播速度相对于光速稍慢，这是由于光信号在光纤中的传播受到介质折射率的影响，传输速度降低约30%不到，按照/>去计算，则得到每一米光纤，光信号传输需要5纳秒ns，即每一公里光纤，光信号传输需要5微秒us。
步骤三、计算AU上行链路的***固有时延t_au_ul。将AU用光纤回环，将AU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将AU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，通过用频谱仪去测量AU的上下行链路的***固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是AU的上下行固有时延，将此值减去步骤一中AU下行的***固有时延值t_au_dl，再减去步骤二中的光纤时延t_fiber的两倍，则得到了AU上行的***固有时延t_au_ul。需要注意的是，在步骤二中算出的光纤时延t_fiber是单程的，由于将AU回环，此时需要将光纤时延值翻倍。
步骤四、将AU的上下行链路的***固有时延对齐。由于AU***的上下行架构不完全相同，从硬件角度，例如，在上行发射方向有功率放大器器件，在下行接收方向有低噪声放大器器件；从功能角度，在上行发射方向需要实现削峰功能和非线性预失真功能。所以AU的上下行***的固有时延不相同，发射方向的固有时延一般比接收方向的固有时延要大，为了保持***上下行时延的一致性，将***的上下行时延调节对齐。
步骤五、计算RU下行链路的***固有时延t_ru_dl。将AU和RU用光纤直连，将RU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将RU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，用频谱仪去测量AU加RU的***的下行固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是AU和RU的下行的固有时延，同时需要将此值减去步骤一中AU下行的***固有时延t_au_dl，再减去步骤二中的光纤时延t_fiber，即得到RU下行的***固有时延t_ru_dl。
步骤六、计算RU上行链路的***固有时延t_ru_ul。将RU用光纤回环，将RU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并将RU的发射端天线口出来的信号，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将RU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，用频谱仪去测量RU的上下行固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是RU的上下行固有时延，将此值减去步骤五中RU下行的***固有时延值t_ru_dl，再减去步骤二中的光纤时延的两倍，则得到了RU上行的***固有时延t_ru_ul。需要注意的是，在步骤二中算出的光纤时延t_fiber是单程的，由于将RU回环，此时需要将光纤时延值翻倍。
步骤七、将RU的上下行链路的***固有时延对齐。由于RU***的上下行架构不完全相同，从硬件角度，例如在上行接收方向有低噪声放大器器件，在下行发射方向有功率放大器器件；从功能角度，在下行发射方向需要实现削峰功能和非线性预失真功能。所以RUU的上下行***的固有时延不相同，发射方向的固有时延一般比接收方向的固有时延要大，为了保持***上下行时延的一致性，将***的上下行时延调节对齐。
步骤八、在RU中，根据数据相对于空口的位置关系，将10msNR无线帧帧头，调节至和数据的起始位置对齐的位置。由于在AU和RU的***中，如果在进AU天线口时，空口，10msNR无线帧和数据是对齐的，10msNR无线帧帧头和数据的位置关系是，在AU的射频链路和数字链路中，数据产生了时延，而帧头的位置不变，在光纤中数据和帧头一起在传输，时延都在发生变化，但是两者的相对位置不产生变化。在RU的射频链路和数字链路中，数据产生了时延，而帧头的位置不变，所以信号从RU的天线口出来时，10msNR无线帧帧头相对于空口，落后了光纤时延，数据相对于空口落后了，AU和RU下行的***固有时延和光纤时延的总和，而数据落后于10msNR无线帧帧头，AU和RU下行的***固有时延，需要将10msNR无线帧帧头，延后AU和RU下行的***固有时延值。当数据相对于空口被提前发射时，则需要将10msNR无线帧帧头，延后AU和RU下行的***固有时延值，加上提前发射的时间长度值；当数据相对于空口被滞后发射时，则需要将10msNR无线帧帧头，延后AU和RU下行的***固有时延值，减去提前发射的时间长度值。
步骤九、验证特殊时隙中，下行数据和上行数据，是否相互干扰。在短光纤情况下，由于手机终端UE发信号是提前空口13.04us发射，所以在时分复用TDD模式下，下行信号的末尾以及上行信号的开头存在重叠可能性，在特殊时隙S时隙中，保护间隔gap的时间长度，决定了直放站***的光纤时延值和固有时延最大值，需要满足的条件是，13.04us+光纤时延+直放站***的固有时延<gap的时间长度，检测此条件，当条件不成立时，输出高电平，触发告警提示灯。在长光纤的情况下，UE需要更加提前于空口把信号发出来，也就是意味着光纤越长，带来的时延也就越大，在gap中的下行信号的末尾以及上行信号的开头越可能存在重叠的现象，同样，需要满足的条件是，13.04us+光纤时延+直放站***的固有时延<gap的时间长度，检测此条件，当条件不成立时，输出高电平，触发告警提示灯。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、计算AU下行链路的***固有时延t_au_dl；
步骤二、计算AU和RU间的光纤时延t_fiber；
步骤三、计算AU上行链路的***固有时延t_au_ul；
步骤四、将AU的上下行链路的***固有时延对齐；
步骤五、计算RU下行链路的***固有时延t_ru_dl；
步骤六、计算RU上行链路的***固有时延t_ru_ul；
步骤七、将RU的上下行链路的***固有时延对齐；
步骤八、在RU中，根据数据相对于空口的位置关系，将10msNR无线帧帧头，调节至和数据的起始位置对齐的位置；
步骤九、验证特殊时隙中，下行数据和上行数据，是否相互干扰，并据此选择是否触发告警灯；
所述步骤八具体为：在RU的射频链路和数字链路中，数据产生了时延，而帧头的位置不变，所以信号从RU的天线口出来时，10msNR无线帧帧头相对于空口落后了光纤时延，数据相对于空口落后了AU和RU下行的***固有时延和光纤时延的总和，而数据落后于10msNR无线帧帧头AU和RU下行的***固有时延，需要将10msNR无线帧帧头延后AU和RU下行的***固有时延值；当数据相对于空口被提前发射时，则需要将10msNR无线帧帧头延后AU和RU下行的***固有时延值，加上提前发射的时间长度值；当数据相对于空口被滞后发射时，则需要将10msNR无线帧帧头延后AU和RU下行的***固有时延值减去提前发射的时间长度值。
2.根据权利要求1所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：所述步骤一具体为：由于直放站的前端是基站侧的远端单元RRU，此RRU在发射信号时，空口和10msNR无线帧帧头的起始位置是对齐的，在数据传输的过程中，空口的位置是一定的，即保持不变的，数据相对于空口可能存在提前或者滞后的情况，在直放站侧，数据从AU的天线口进入，之后随着数据链路，产生了时延，而10msNR帧头的位置没有产生变化，统计10msNR无线帧帧头和在通用公共接口cpri侧的下行数据起始位置的时延差值；由于基站侧的RRU下发的数据会存在相对于空口的提前或者滞后的情况，当数据相对于空口提前时，将时延差值加上提前量的绝对值；当数据相对于空口滞后时，将时延差值减去滞后量的绝对值；则得到了AU下行的***固有时延。
3.根据权利要求2所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：在计算AU下行的***固有时延时，以10msNR无线帧帧头为起始位置，设置计数器，计数到在cpri侧，数据的起始位置处计数器累加的数值，计数的数值乘时钟的单位时间，就是AU下行的***固有时延，表示数据落后于10msNR无线帧帧头的时间。
4.根据权利要求1所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：所述步骤二具体为：10msNR无线帧帧头和数据在光纤中，同时在传输，即产生的时延相同，相对位置保持不变，由于光在真空中传播的速度是3×108m/s，在光纤中的光信号传播速度相对于光速较慢，这是由于光信号在光纤中的传播受到介质折射率的影响，传输速度降低30％不到，按照2×108m/s去计算，则得到每一米光纤，光信号传输需要5ns。
5.根据权利要求1所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：所述步骤三具体为：将AU用光纤回环，将AU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将AU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，通过用频谱仪去测量AU的上下行链路的***固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是AU的上下行固有时延，将此值减去步骤一中AU下行的***固有时延值t_au_dl，再减去步骤二中的光纤时延t_fiber的两倍，则得到了AU上行的***固有时延t_au_ul。
6.根据权利要求1所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：所述步骤五具体为：将AU和RU用光纤直连，将RU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将RU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，用频谱仪去测量AU和RU的***的下行固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是AU加RU的下行的固有时延，同时需要将此值减去步骤一中AU下行的***固有时延t_au_dl，再减去步骤二中的光纤时延t_fiber，即得到RU下行的***固有时延t_ru_dl。
7.根据权利要求1所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：所述步骤六具体为：将RU用光纤回环，将RU的10msNR无线帧帧头信号接到FPGA的管脚上，将此管脚所对应的，在硬件上的射频线接到频谱仪上，并将RU的发射端天线口出来的信号，并以此用作上升沿检测信号trigger，并将RU的发射端天线口出来的信号，通过射频线接到频谱仪的信号输入口，用频谱仪去测量RU的上下行固有时延，频谱仪显示的时延值toffset就是RU的上下行固有时延，将此值减去步骤五中RU下行的***固有时延值t_ru_dl，再减去步骤二中的光纤时延的两倍，则得到了RU上行的***固有时延t_ru_ul。
8.根据权利要求1所述的一种5G直放站***的时延自调整方法，其特征在于：所述步骤九具体为：由于手机终端UE发信号是提前空口13.04us发射，所以在时分复用TDD模式下，下行信号的末尾以及上行信号的开头存在重叠可能性，在特殊时隙S时隙中，保护间隔gap的时间长度，决定了直放站***的光纤时延值和固有时延最大值，需要满足的条件是，13.04us+光纤时延+直放站***的固有时延<gap的时间长度，检测此条件，当条件不成立时，输出高电平，触发告警提示灯。
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