基于5gnr的ue移动定时提前量优化方法
阅读说明：本技术 基于5gnr的ue移动定时提前量优化方法 (UE (user equipment) mobile timing advance optimization method based on 5GNR (global navigation network) ) 是由 邓翔 于 2021-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于5GNR的UE移动定时提前量优化方法,包括：基站物理层正常接收上行数据PUSCH DMRS或SRS信号；根据基站物理层接收的PUSCH DMRS或SRS信号,利用物理层算法计算出nTa时延值；根据预设的上报条件对nTa时延值进行判断,若满足上报条件则基站物理层则向L2上报TA0；L2根据上报的TA0计算UE所需延时的TA值,并通过PDSCH将TA值下发至UE,UE根据TA值进行上行信号的提前量调整。本发明避免UE在接入后由于向基站方向移动,基站侧接收信号会提前接收,在去掉时域信号的CP时,会截取掉OFDM数据信号,减小出现上行数据ISI干扰问题。(The invention discloses a UE (user equipment) mobile timing advance optimization method based on 5GNR (global navigation network), which comprises the following steps: a base station physical layer normally receives uplink data PUSCH DMRS or SRS signals; according to a PUSCH DMRS or SRS signal received by a physical layer of the base station, calculating nTa time delay values by using a physical layer algorithm; judging nTa time delay value according to preset reporting condition, if meeting the reporting condition, the base station physical layer reports TA0 to L2; l2 calculates the TA value of the time delay needed by UE according to the TA0 reported, and issues the TA value to UE through PDSCH, and UE adjusts the advance of the uplink signal according to the TA value. The invention avoids that the receiving signal of the base station side can be received in advance because the UE moves towards the base station after accessing, and the OFDM data signal can be intercepted when the CP of the time domain signal is removed, thereby reducing the interference problem of the uplink data ISI.)
技术领域
本发明涉及5G网络通信领域，尤其涉及一种基于5GNR的UE移动定时提前量优化方法。
背景技术
5G移动网络与早期的2G、3G和4G移动网络一样，5G网络是数字蜂窝网络，在这种网络中，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。表示声音和图像的模拟信号在手机中被数字化，由模数转换器转换并作为比特流传输。与现有的手机一样，当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，他们的移动设备将自动“切换”到新蜂窝中的天线。
5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟（更快的响应时间），低于1毫秒，而4G为30-70毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅为手机提供服务，而且还将成为一般性的家庭和办公网络提供商，与有线网络提供商竞争。以前的蜂窝网络提供了适用于手机的低数据率互联网接入，但是一个手机发射塔不能经济地提供足够的带宽作为家用计算机的一般互联网供应商。
在这种应用背景下，UE开机通过SSB和SIB1完成下行同步并随后完成上行同步后。UE接入到小区，可以与基站进行数据业务的交互处理。
对于NR-5G协议中有这样一条规定，基站需要周期性的给UE发送TA（TimeAdvance），用于调整UE的上行达到时间，使不用的UE发送的上行信号能同时达到基站。
TA分为两种类型，一种是在随机接入时基站处理Prach信号后，通过Msg2 RAR发送给UE进行一次绝对量的调整；一种是在UE接入小区后（非随机接入时），基站物理层通过参考信号DMRS/SRS计算出UE在移动中所产生的相对时延Tc，将Tc换算为TA并通过MAC CE组包发送到UE进行TA调整。
在3GPP协议38.321 6.1.3.4和38.213 4.2中说明了第二种TA在MAC CE中的格式以及TA值所代表的意义。该TA在MAC CE中由6bit表示，范围在0~63。由于UE在移动过程中可能是远离基站，也有可能是接近基站，所以在相对距离上会有正有负，则协议里告知以31为界，参考公式：
若TA>31 则表示UE与基站的距离在增大，需要UE提前发送信号。若TA<31 则UE与基站的距离在减小，需要UE延迟发送信号。
华为技术有限公司CN105493584A号专利公开了一种传输定时调整的方法，该方法是介绍了TA的计算，对量化值进行优化，但并未考虑当UE进行移动时，若基站物理层所测的UE相对时延为负且大于-32Tc（-8Ts）时，此时基站还不能通过下发TA=30来通知UE提前调整量（因为1个TA等于32Tc）。UE向基站移动，距离在不断缩小，基站侧接收的时域数据会提前到达，导致基站处理上行数据时因截掉CP段数据后会将OFDM信号截掉一部分，导致ISI（码间干扰干扰）。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于5GNR的UE移动定时提前量优化方法，避免UE在接入后由于向基站方向移动，基站侧接收信号会提前接收，在去掉时域信号的CP时，会截取掉OFDM数据信号，减小出现上行数据ISI干扰问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
基于5GNR的UE移动定时提前量优化方法，包括以下步骤：
步骤一：基站物理层正常接收上行数据PUSCH DMRS或SRS信号；
步骤二：根据基站物理层接收的PUSCH DMRS或SRS信号，利用物理层算法计算出nTa时延值；
步骤三：根据预设的上报条件对nTa时延值进行判断，若满足上报条件则基站物理层则向L2上报TA0；
步骤四：L2根据上报的TA0计算UE所需延时的TA值，并通过PDSCH将TA值下发至UE，UE根据TA值进行上行信号的提前量调整。
具体的，步骤二具体包括：根据基站物理层接收的PUSCH DMRS或SRS信号，通过PUSCH-DMRS/SRS的特性，利用物理层算法估算出UE到基站的达到时延值nTa, 其中nTa的单位表示一个采样点的时间间隔。
具体的，步骤二还包括：若UE接入到小区后未进行移动，则nTa=0。
具体的，步骤三具体包括：对nTa时延值进行判断，若nTa为负且nTa>-32*n，则基站物理层直接上报给L2为TA0= -32*n；其中n为整数；否则nTa为真实时延值，基站物理层上报真实时延值nTa到MAC层。
具体的，步骤四具体包括：MAC层收到物理层上报的nTa，计算得到UE需要延时2个TA，进行MAC CE组包，通过物理层的下行PDSCH发送到UE，UE进行上行信号的提前量调整。
步骤四中L2根据上报的TA0计算UE所需延时的TA值的过程具体包括：根据收到的导频信号与本地DMRS序列进行LS信道估计，得到信道响应值，使用公共算法估计信道响应值，其中k为DMRS的子载波索引，K为PUSCH的DMRS子载波个数，R为接收天线总数，r为天线索引，为中间变量，用于获取第r根天线数的DMRS数据中的相邻子载波乘积的总和，则计算nTa：
，
，
其中，angle表示计算角度N fft 表示FFT点数，在5G 30kHz子载波系统中为4096，L为DMRS间隔1个子载波的两子载波长度，L = 4；π为圆周率，取值为3.14159。
本发明中，UE移动定时提前量优化流程包括：
（1）通过PUSCH DMRS或SRS信号计算出nTa时延值（单位为Tc，也相当于采样间隔值），该值反应了当前小区接收到的UE信号的相对时延。若UE接入到小区后未进行移动，则nTa=0。
其中，
and；
and。
（2）若nTa为负且nTa>-32*n，则直接上报给L2为TA0= -32*n，其中n为整数。例： 若nTa = -60 ，则n取2, 上报到L2为nTa=-64
（3）L2收到物理层上报的TA0后，通过计算得到UE需要延时1个TA，则对于TA的MCE6bit值就填30，并通过PDSCH下发到UE，让UE进行上行信号的提前量调整。
本发明的有益效果：
本发明能在UE向基站方向移动时，通知UE延时发送上行信号使UE信号达到基站时满足基站物理层在去掉CP段数据时不影响OFDM符号的数据段的丢失，从而减小造成ISI干扰。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明参数L的载波长度示意图。
图3是本发明的TA Command结构图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
本发明中，给出了技术方案中英文技术名词对应的中文表达，具体包括：PUSCH（Physical uplink shared channel）-物理层上行共享信道；
SRS（Sounding reference signal Sounding）-参考信号；
DMRS（Demodulation reference signal）-解调参考信号；
PUSCH DMRS（Demodulation reference signal for PUSCH）-PUSCH解调参考信号；
TA （Timing Advance）；
nTa-用PUSCH DMRS估计出的实验值，单位为Tc，其中Tc = 1/(4096*300000)s；
RAR（Random Access Response）-随机接入响应
MAC CE（MAC Control Elements）-MAC控制单元。
对于NR-5G协议中有这样一条规定，基站需要周期性的给UE发送TA（TimeAdvance），用于调整UE的上行达到时间，使不用的UE发送的上行信号能同时达到基站。
TA分为两种类型，一种是在随机接入时基站处理Prach信号后，通过Msg2 RAR发送给UE进行一次绝对量的调整；一种是在UE接入小区后（非随机接入时），基站物理层通过参考信号DMRS/SRS计算出UE在移动中所产生的相对时延Tc，将Tc换算为TA并通过MAC CE组包发送到UE进行TA调整。UE在接入后由于向基站方向移动，基站侧接收信号会提前接收，在去掉时域信号的CP时，会截取掉OFDM数据信号，出现上行数据ISI干扰问题。
本发明针对上述问题提出了一种基于5GNR的UE移动定时提前量优化方法，通过基站物理层正常接收上行数据PUSCH DMRS或SRS信号，并根据基站物理层接收的PUSCH DMRS或SRS信号，利用物理层算法计算出nTa时延值。然后根据预设的上报条件对nTa时延值进行判断，若满足上报条件则基站物理层则向L2上报TA0。最后L2根据上报的TA0计算UE所需延时的TA值，并通过PDSCH将TA值下发至UE，UE根据TA值进行上行信号的提前量调整。
本发明方法的具体实现流程见下列实施例：
实施例一：
本实施例中，如图1所示，一种基于5GNR的UE移动定时提前量优化方法，包括以下步骤：
步骤一：基站物理层正常接收上行数据PUSCH DMRS或SRS信号；
步骤二：根据基站物理层接收的PUSCH DMRS或SRS信号，利用物理层算法计算出nTa时延值；
步骤三：根据预设的上报条件对nTa时延值进行判断，若满足上报条件则基站物理层则向L2上报TA0；
步骤四：L2根据上报的TA0计算UE所需延时的TA值，并通过PDSCH将TA值下发至UE，UE根据TA值进行上行信号的提前量调整。
具体的，步骤二具体包括：根据基站物理层接收的PUSCH DMRS或SRS信号，通过PUSCH-DMRS/SRS的特性，利用物理层算法估算出UE到基站的达到时延值nTa, 其中nTa的单位表示一个采样点的时间间隔。
本实施例中，步骤二还包括：若UE接入到小区后未进行移动，则nTa=0。
本实施例中，步骤三具体包括：对nTa时延值进行判断，若nTa为负且nTa>-32*n，则基站物理层直接上报给L2为TA0= -32*n；其中n为整数；否则nTa为真实时延值，基站物理层上报真实时延值nTa到MAC层。其中，L2表示MAC层。
进一步的，根据图1中的nTa时延值判断流程，上报nTa=-32*n, n为满足判断条件的最小正整数。具体的：
若nTa是正数，即 nTa>0 ，假设MAC 收到的物理层计算出的试验nTa= 40Tc 由于TA的单位是以32Tc为单位，此时MAC让UE提前32Tc，即TA = 32,（31表示不用提前或延后，32-31 =1表示提前1，即32Tc），UE数据到达基站还有8Tc的时延，但因为有CP (cycleprefix循环前缀)保护,数据不会被干扰掉，不会产生ISI干扰。(Inter SymbolInterference,ISI）。
而若nTa是负数， 如nTa = -50，由于1TA=32Tc，此时MAC让UE延后32Tc，即TA =30,（30表示不用提前或延后，30-31 =-1，-1表示延后1，即32Tc），此时UE只在原来的基础上延后32Tc，那么还有18Tc提前到达基站，这样就会干扰数据，产生ISI干扰。
而如果此时上报nTa = 32Tc*-2 到MAC ，MAC下发TA command为28 （28-31 =-2，-2表示延后2，即64Tc），则UE数据到达基站延后了14Tc，而此时因为有CP (cycle prefix循环前缀)保护,数据不会被干扰掉，不会产生ISI干扰。
本实施例中，步骤四具体包括：MAC层收到物理层上报的nTa，计算得到UE需要延时1个TA，进行MAC CE组包，通过物理层的下行PDSCH发送到UE，UE进行上行信号的提前量调整。
本实施例中，步骤四中L2根据上报的TA0计算UE所需延时的TA值的过程具体包括：根据收到的导频信号与本地DMRS序列进行LS信道估计，得到信道响应值，使用公共算法估计信道响应值，其中k为DMRS的子载波索引，K为PUSCH的DMRS子载波个数，R为接收天线总数，r为天线索引，为中间变量，用于获取第r根天线数的DMRS数据中的相邻子载波乘积的总和，则计算nTa：
，
，
其中，angle表示计算角度N fft 表示FFT点数，在5G 30kHz子载波系统中为4096，L为DMRS间隔1个子载波的两子载波长度，如图2所示，L = 4；π为圆周率，取值为3.14159。
实施例二：
本实施例中，在实施例一提供的方法步骤基础上，UE移动定时提前量优化流程包括：
（1）通过PUSCH DMRS或SRS信号计算出nTa时延值（单位为Tc，也相当于采样间隔值），该值反应了当前小区接收到的UE信号的相对时延。
（2）计算出的时延值nTa为负且nTa>-32*n，则直接上报给L2为TA0= -32*n，其中n为整数。例：若nTa = -60 ，则n取2, 上报到L2为nTa=-64
（3）L2收到物理层上报的TA0后，通过计算得到UE需要延时2个TA，则对于TA的MCE6bit值就填30，并通过PDSCH下发到UE，让UE进行上行信号的提前量调整。
提前量的调整过程具体包括：UE根据基站MAC下发的TA Command来进行数据的提前或延后发送，其中TA Command由图3所示的结构组成，1TA= 32Tc；其中，Oct1表示1个8bit或1个Byte。
实施例三：
本实施例中，公开了实施例一中的方法具体在时延值判断时的另一种情况，其具体的提前量调整实现步骤如下：
1、UE接入到小区后，基站物理层正常处理PUSCH数据/SRS数据，通过PUSCH-DMRS/SRS的特性，利用物理层算法估算出UE到基站的达到时间差nTa, 其中nTa的单位表示一个采样点的时间间隔；
2、物理层根据DMRS计算出的UE时延的大小，进一步计算出上报到MAC的nTa值，此时计算出的当前时延值nTa为负且小于-32*n，则上报到MAC的nTa则为真实时延值；
3、MAC层收到物理层上报的nTa，进行MAC CE组包，通过物理层的下行PDSCH发送到UE；
4、UE在收到下发的信息进行上行信号的提前量调整。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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