謝順文，林高全，邱宏洪，陳景杭

（廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510630）

1 背景介紹

3GPP 定義了5G 的三大應(yīng)用場(chǎng)景包括eMBB（enhanced Mobile BroadBand，增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）、URLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications，高可靠低時(shí)延通信）以及mMTC（massive Machine Type Communications，大規(guī)模機(jī)器類(lèi)通信），其中mMTC 作為萬(wàn)物互聯(lián)的技術(shù)方向，主要關(guān)注廣連接、低時(shí)延、小包數(shù)據(jù)傳輸、高可靠性以及廣覆蓋等性能指標(biāo)[1-3]。

同時(shí)，相對(duì)于LTE，5G 在RRC（Radio Resource Control，無(wú)線資源控制）狀態(tài)[4]中引入了一種新的非激活（inactive）狀態(tài)，該狀態(tài)是基站保留終端的上下文信息，且面向核心網(wǎng)的用戶(hù)面承載一直保持著[5-6]。

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，一般容易上行覆蓋受限，特別是5G mMTC 應(yīng)用場(chǎng)景要求覆蓋不能受限且能夠盡量多的接入物聯(lián)網(wǎng)終端，但很多終端可能就分布在小區(qū)邊緣，此時(shí)上行覆蓋會(huì)面臨很大的挑戰(zhàn)。

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，如天線增益、最低編碼方式、無(wú)線頻率等都是已確定的，在提升硬件性能的同時(shí)，更關(guān)注通過(guò)技術(shù)方案（如算法）來(lái)提升覆蓋性能。一種典型的增強(qiáng)上行覆蓋的方法是通過(guò)在連續(xù)的幾個(gè)上行發(fā)送時(shí)間間隔中重復(fù)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容來(lái)提升上行覆蓋增益，因?yàn)楫?dāng)用戶(hù)在小區(qū)邊緣時(shí)可能終端發(fā)射功率不足，丟包率會(huì)增加，造成過(guò)多的HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求）重傳[7]，導(dǎo)致延遲增加影響用戶(hù)體驗(yàn)，但通過(guò)連續(xù)多個(gè)發(fā)送時(shí)間間隔的重復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送，能夠提高傳輸成功率，直接提升了上行覆蓋的性能。

1.1 現(xiàn)有LTE時(shí)隙重復(fù)發(fā)送

現(xiàn)有的LTE[8-11]采用TTI（Transmission Time Interval，傳輸時(shí)間間隔）Bundling（綁定）技術(shù)來(lái)增強(qiáng)上行覆蓋。TTI Bundling 是在多個(gè)連續(xù)的子幀上多次發(fā)送同一個(gè)TB（Transport Block）的不同RV（Redundancy Version，冗余版本），當(dāng)對(duì)應(yīng)該TB 的所有傳輸都接收并做軟合并處理后，使用一個(gè)ACK/NACK（確認(rèn)/非確認(rèn)）做統(tǒng)一的回應(yīng)，即連續(xù)接收多個(gè)RV 做軟合并處理明顯比處理一個(gè)RV 時(shí)的出錯(cuò)概率要低，這是因?yàn)橥ǔＧ闆r下LTE 是上行覆蓋受限的，即使終端以最大功率發(fā)射信號(hào)到達(dá)小區(qū)，但仍然無(wú)法滿足小區(qū)的解調(diào)門(mén)限以及時(shí)延要求。

例如，不同的UE（User Equipment，用戶(hù)終端）可能有不同的最大發(fā)射功率，有些UE 的最大發(fā)送功率較低，其上行覆蓋（Uplink Coverage）也就相對(duì)較小，在1 ms子幀內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)可能無(wú)法得到可接受的出錯(cuò)率。LTE中TTI Bundling 的主要目的就是為了提高小區(qū)邊緣UE的上行VoLTE 覆蓋，根據(jù)已有的仿真結(jié)果[12-13]，上行使用TTI Bundling 能夠帶來(lái)最高4 dB 的增益。

需要注意的是，只有上行數(shù)據(jù)傳輸才支持TTI Bundling 功能。其中，使能TTI Bundling 是通過(guò)信息單元（IE）為MAC-MainConfig->ul-SCH-Config 的ttiBundling字段來(lái)配置的。如果ttiBundling 設(shè)置為T(mén)RUE，則使能TTI Bundling；如果ttiBundling 設(shè)置為FALSE，則不使能TTI Bundling。配置了TTI Bundling，參數(shù)TTI_BUNDLE_SIZE 的值固定為4，該參數(shù)指定了綁定在一起的TTI 數(shù)，這些TTI 組成了一個(gè)TTI bundle。對(duì)于時(shí)分雙工（TDD）而言，連續(xù)的4 個(gè)上行子幀中間隔著下行子幀和特殊幀。

1.2 現(xiàn)有的NB-IoT以及5G的時(shí)隙重復(fù)發(fā)送

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）[14-18]提高覆蓋能力主要是通過(guò)提高功率譜密度、發(fā)送重復(fù)（Repetition）和上行Inter-site CoMP 等方式實(shí)現(xiàn)的。發(fā)送重復(fù)采用時(shí)域重復(fù)發(fā)送來(lái)提升覆蓋，其中，NPRACH（窄帶物理隨機(jī)接入信道）/NPUSCH（窄帶物理上行業(yè)務(wù)信道）/NPDCCH（窄帶物理下行控制信道）/NPDSCH（窄帶物理下行業(yè)務(wù)信道）的最大重復(fù)次數(shù)分別是128/128/2 048/2 048，對(duì)于NB-IoT 隨機(jī)接入來(lái)說(shuō)，基站會(huì)事先根據(jù)各個(gè)覆蓋增強(qiáng)接入等級(jí)（分為0～2 三個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)最大耦合路徑損耗MCL 為144 dB、154 dB 與164 dB 的信號(hào)衰減）去配置相應(yīng)的NPRACH 資源，而NB-IoT 終端會(huì)相應(yīng)地根據(jù)覆蓋增強(qiáng)接入等級(jí)確定重復(fù)發(fā)送隨機(jī)接入前導(dǎo)的次數(shù)，達(dá)到增強(qiáng)覆蓋保證NBIoT 終端接入成功率。而在上行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，基站會(huì)根據(jù)當(dāng)前無(wú)線覆蓋條件動(dòng)態(tài)確定NPUSCH 的時(shí)域重復(fù)次數(shù)。在實(shí)際NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)部署中，一般取下行8 次時(shí)域重復(fù)、上行16 次時(shí)域重復(fù)，理論上可以獲得9～12 dB的增益。

在5G 標(biāo)準(zhǔn)[1,4,19-20]中，引入了時(shí)隙聚合（Slot Aggregation）方法來(lái)提升小包應(yīng)用場(chǎng)景的上下行覆蓋，即在NR 中的調(diào)度周期可以靈活變動(dòng)，且一次可以調(diào)度多個(gè)時(shí)隙以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求，降低無(wú)線傳輸時(shí)延，而不再是LTE 中只是針對(duì)VoLTE 業(yè)務(wù)。

對(duì)于靠近5G 基站gNB（gNode B）且時(shí)延敏感的用戶(hù)，可以選擇上下行單時(shí)隙調(diào)度，以減少等待重傳的時(shí)間。而對(duì)于遠(yuǎn)離gNB 且上行發(fā)射功率受限的用戶(hù)，可以選擇下行單時(shí)隙、上行多時(shí)隙聚合進(jìn)行調(diào)度，以提高傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

為了滿足mMTC 場(chǎng)景的廣覆蓋以及URLLC 業(yè)務(wù)的高可靠性要求，5G 對(duì)上行物理業(yè)務(wù)信道（PUSCH）與下行物理業(yè)務(wù)信道（PDSCH）都設(shè)計(jì)了時(shí)隙級(jí)重復(fù)傳輸?shù)臋C(jī)制（PUSCH/PDSCH repetition），且每次傳輸可使用不同的冗余版本來(lái)提高軟合并的性能，重復(fù)傳輸次數(shù)可通過(guò)協(xié)議參數(shù)進(jìn)行控制，具體可以參考3GPP TS 38.331 的R15 版本定義的PUSCH-Config 中的pusch-AggregationFactor 配置中規(guī)定了上行聚合的數(shù)量為2,4,8三個(gè)選項(xiàng)值；在R16 版本定義的PUSCH-Allocation-r16中的numberOfReprtition-r16 配置中規(guī)定了上行時(shí)隙重復(fù)次數(shù)為1,2,3,4,7,8,12,16。

從以上協(xié)議內(nèi)容可知，通過(guò)RRC 信令的PUSCHConfig 消息內(nèi)容傳遞給終端時(shí)隙傳輸重復(fù)的次數(shù)，如果采用numberOfReprtition-r16，則上行時(shí)隙最大重復(fù)次數(shù)為16；如果采用AggregationFactor，則最大時(shí)隙重復(fù)次數(shù)為8。此外，最新的3GPP R17 會(huì)議結(jié)論已經(jīng)確定上行最大重復(fù)次數(shù)為32。

1.3 初步探討存在的問(wèn)題

雖然5G 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議已經(jīng)定義了可以通過(guò)多次時(shí)隙重復(fù)傳輸來(lái)提升上行覆蓋，且可通過(guò)信令消息中的PUSCH配置參數(shù)下發(fā)給終端，但具體配置多少個(gè)重復(fù)時(shí)隙、配置的重復(fù)時(shí)隙數(shù)量受什么因素影響且怎么變化等都沒(méi)有具體說(shuō)明，而是留給設(shè)備商來(lái)自定義實(shí)現(xiàn)。而LTE 只是在VoLTE 場(chǎng)景下才支持TTI Bundling，且綁定值固定為4，沒(méi)有根據(jù)信號(hào)質(zhì)量的好壞來(lái)自動(dòng)適配綁定的TTI個(gè)數(shù)，雖然不存在選擇具體重復(fù)TTI 個(gè)數(shù)的問(wèn)題，但存在資源使用不合理的問(wèn)題。所以，針對(duì)5G 通過(guò)時(shí)隙重復(fù)傳輸來(lái)提升上行覆蓋，需要設(shè)計(jì)具體的算法來(lái)較準(zhǔn)確地設(shè)置時(shí)隙重復(fù)次數(shù)，因?yàn)槿绻貜?fù)時(shí)隙選擇不當(dāng)會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題：

（1）如果重復(fù)時(shí)隙次數(shù)過(guò)多，不僅浪費(fèi)無(wú)線資源，還耗費(fèi)終端電能，并且影響業(yè)務(wù)時(shí)延；

（2）如果重復(fù)時(shí)隙次數(shù)過(guò)少，基站解調(diào)失敗，則帶來(lái)一次重傳，間接地也會(huì)浪費(fèi)無(wú)線資源，增加了終端耗能，并且也會(huì)影響業(yè)務(wù)時(shí)延。

因此，必須要設(shè)計(jì)一種既能恰好滿足業(yè)務(wù)要求又不浪費(fèi)資源的智能選擇時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的算法。雖然在NB-IoT 中提出的覆蓋增強(qiáng)接入等級(jí)與無(wú)線覆蓋條件都是測(cè)量參考信號(hào)的RSRP（Reference Singnal Received Power，參考信號(hào)接收功率）[15]，但實(shí)際上行數(shù)據(jù)解調(diào)主要跟SINR（Signal to Interference&Noise Ratio，信號(hào)干擾噪聲比）相關(guān)，實(shí)際場(chǎng)景中存在RSRP 與SINR 不匹配的問(wèn)題，從而影響上行數(shù)據(jù)包的解調(diào)成功率。

基站在確定重復(fù)傳輸?shù)拇螖?shù)時(shí)，應(yīng)盡量參考基站測(cè)量的上行SINR 以及終端實(shí)際狀況等信息，因此本文提出了一種基于上行信號(hào)質(zhì)量等因素的智能選擇時(shí)隙重復(fù)次數(shù)來(lái)提升上行覆蓋且又不浪費(fèi)資源的方法，以提升基站準(zhǔn)確接收上行信號(hào)的概率。

2 提升上行覆蓋的方法

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能

如前文所述，為了提升上行覆蓋，5G 采用了時(shí)隙聚合重復(fù)發(fā)送方式，但缺少具體的時(shí)隙聚合重復(fù)發(fā)送算法，因此本文提出了一種基于上行信號(hào)質(zhì)量等因素智能選擇時(shí)隙重復(fù)次數(shù)來(lái)提升上行覆蓋的方法，主要是針對(duì)上行小包數(shù)傳時(shí)延要求較高的5G mMTC 業(yè)務(wù)場(chǎng)景。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示：

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

其中，終端是指5G 終端；基站是指5G 基站；無(wú)線資源管理模塊是基站內(nèi)部的一個(gè)邏輯功能模塊，內(nèi)置在基站中，除了原有的功能外，它同時(shí)具有本方法描述的基于上行信號(hào)質(zhì)量等因素智能選擇時(shí)隙重復(fù)次數(shù)來(lái)提升上行覆蓋的功能。

2.2 可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法

在2.1 節(jié)中，提到的終端管理模塊能夠管理終端可進(jìn)入inactive 狀態(tài)的判決以及小包數(shù)據(jù)的傳輸方式。

首先，基站的無(wú)線資源管理模塊基于基站的上行無(wú)線傳輸環(huán)境，如接收天線數(shù)、上行調(diào)制編碼方式（假設(shè)采用最小的數(shù)據(jù)調(diào)制方式如QPSK）、目標(biāo)誤塊率等因素確定無(wú)線信號(hào)接收的SINR 解調(diào)門(mén)限[21]。

然后，基于這個(gè)解調(diào)門(mén)限設(shè)置一個(gè)動(dòng)態(tài)區(qū)間，該動(dòng)態(tài)區(qū)間與一個(gè)上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)表建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，建立該上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)表與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的一個(gè)映射關(guān)系表，并且時(shí)隙重復(fù)次數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的取值列表。

需要說(shuō)明的是，由于SINR 解調(diào)門(mén)限與上行數(shù)傳的物理資源塊（PRB）大小也有關(guān)系，因此本文后續(xù)描述的算法都是假設(shè)小包數(shù)據(jù)傳輸只用一個(gè)PRB；如果是多PRB數(shù)據(jù)傳輸，則按照不同PRB 大小得到對(duì)應(yīng)的解調(diào)門(mén)限，并按照上述方法建立對(duì)應(yīng)的上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)表與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的映射關(guān)系表。

為了方便描述算法，下面輔以具體的示例來(lái)介紹。假設(shè)根據(jù)無(wú)線傳輸環(huán)境確定的SINR 解調(diào)門(mén)限值為a0dB，基于這個(gè)解調(diào)門(mén)限可設(shè)置一個(gè)動(dòng)態(tài)區(qū)間上下限，若該動(dòng)態(tài)區(qū)間上下限設(shè)置為a0～b0dB，則先建立一個(gè)上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)表來(lái)對(duì)應(yīng)該動(dòng)態(tài)區(qū)間，然后建立該上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)表與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的映射關(guān)系表，且時(shí)隙重復(fù)次數(shù)參考3GPP 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的取值。其中，上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的映射關(guān)系為：上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)高則對(duì)應(yīng)的時(shí)隙重復(fù)次數(shù)少，上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)低則對(duì)應(yīng)的時(shí)隙重復(fù)次數(shù)多，即上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)數(shù)值越小表示上行覆蓋質(zhì)量越差（每段SINR 動(dòng)態(tài)區(qū)間可以根據(jù)實(shí)際現(xiàn)網(wǎng)的測(cè)量進(jìn)行調(diào)整）。

具體的映射關(guān)系如表1 所示：

表1 動(dòng)態(tài)區(qū)間-上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)-時(shí)隙重復(fù)次數(shù)映射表

由于在5G 終端完成某次業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，基站可能根據(jù)其業(yè)務(wù)特征指示不發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的5G 終端處于inactive 狀態(tài)，也可能指示5G 終端處于idle 狀態(tài)[4,22-23]。

（1）5G 終端處于idle 狀態(tài)的處理

當(dāng)需要進(jìn)行一次小包數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在該5G 終端進(jìn)入連接狀態(tài)（Connected）時(shí)，基站直接根據(jù)測(cè)量到的最新的解調(diào)參考信號(hào)（DMRS）SINR 或者濾波后的DMRS SINR 確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，還可以再結(jié)合終端上報(bào)的PHR（Power HeadRoom，功率余量）值[7]（說(shuō)明：這個(gè)值是真實(shí)測(cè)量量值，單位為dB，不是標(biāo)準(zhǔn)定義的上報(bào)值，因?yàn)樯蠄?bào)值都是大于0 的，而上報(bào)值對(duì)應(yīng)的真實(shí)測(cè)量量值才反映真實(shí)的功率值）與統(tǒng)計(jì)的上行傳輸誤塊率（BLER）來(lái)調(diào)整上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)。

具體方法為：每次上行傳輸業(yè)務(wù)時(shí)，都根據(jù)最新的SINR 以及該次業(yè)務(wù)呼叫以來(lái)或者指定時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)SINR 是否有規(guī)律變化來(lái)確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，如果有規(guī)律變化，則根據(jù)變化規(guī)律以及最新的SINR 值來(lái)確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，比如SINR 是變小或變大的趨勢(shì)，則可以直接通過(guò)最新的SINR 值來(lái)確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)；如果沒(méi)有規(guī)律，則根據(jù)測(cè)量得到的多次SINR 濾波后確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)。具體的流程圖如圖2 所示：

圖2 idle態(tài)上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)確定的流程1

此外，基站還可以根據(jù)測(cè)量到的最新SINR 及其變化規(guī)律按照上文描述的方法確定一個(gè)初步的上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，然后結(jié)合本次業(yè)務(wù)呼叫以來(lái)或指定時(shí)間段內(nèi)的上行傳輸數(shù)據(jù)包的累積誤塊率（BLER），如果累積BLER 小于給定的BLER 目標(biāo)值，則初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)提高一級(jí)；如果累積BLER 大于等于BLER 目標(biāo)值，且對(duì)應(yīng)期間測(cè)量的PHR>0，則保持初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)不變，同時(shí)指令終端提高發(fā)射功率；如果累積BLER 大于等于BLER 目標(biāo)值，且對(duì)應(yīng)期間測(cè)量的PHR ≤0，則初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)降低一級(jí)；其他情況則保持初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)不變。

需要注意的是，上文提到的統(tǒng)計(jì)時(shí)段可以是該次業(yè)務(wù)呼叫以來(lái)的統(tǒng)計(jì)量，也可以是指定時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)量，應(yīng)根據(jù)終端是否移動(dòng)來(lái)自適應(yīng)設(shè)置，如移動(dòng)終端用指定時(shí)間段、非移動(dòng)終端用該次業(yè)務(wù)呼叫以來(lái)的時(shí)間段。具體的流程圖如圖3 所示：

需要說(shuō)明的是，一次業(yè)務(wù)過(guò)程：針對(duì)idle 狀態(tài)的5G終端是指一次5G 終端從空閑（idle）狀態(tài)變?yōu)檫B接狀態(tài)傳輸完數(shù)據(jù)包又回到空閑（idle）狀態(tài)的一個(gè)過(guò)程；累積的BLER 是指一次業(yè)務(wù)過(guò)程中截止統(tǒng)計(jì)時(shí)或者指定時(shí)間段內(nèi)的所有數(shù)據(jù)包調(diào)度的累積BLER 值；而平均PHR 則是指截止統(tǒng)計(jì)時(shí)或者指定時(shí)間段內(nèi)的測(cè)量次數(shù)的PHR 值之和的平均。

（2）5G 終端處于inactive 狀態(tài)的處理

終端從inactive 狀態(tài)進(jìn)入連接狀態(tài)時(shí)，可以首先判斷5G 終端是否屬于移動(dòng)的終端，然后再根據(jù)終端是否移動(dòng)分別設(shè)計(jì)算法。具體判斷終端是否移動(dòng)的方法如下：如果5G 終端進(jìn)入連接狀態(tài)時(shí)都未發(fā)生小區(qū)變化，則基站可以直接根據(jù)TA 值是否變化來(lái)判斷該5G 終端是否移動(dòng)，即若TA 值未發(fā)生變化，則判斷該5G 終端是非移動(dòng)的終端，若TA 值發(fā)生變化，則判斷該5G 終端是移動(dòng)的終端；如果5G 終端進(jìn)入連接狀態(tài)時(shí)發(fā)生了小區(qū)變化，則針對(duì)站內(nèi)小區(qū)變化，同一基站可以直接感知發(fā)生了小區(qū)變化并判斷該5G 終端是移動(dòng)的終端，針對(duì)站間小區(qū)變化，目標(biāo)基站通過(guò)需要從源基站獲取該5G 終端的UE 上下文來(lái)判斷其是移動(dòng)的終端。

1）對(duì)于判斷為移動(dòng)的5G 終端，則借鑒上文idle 狀態(tài)的5G 終端的算法確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，其中可以采用最新的SINR 或者指定時(shí)間段內(nèi)的濾波后SINR 來(lái)獲得上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，此處不再贅述。

2）對(duì)于判斷為非移動(dòng)的5G 終端，基站首先根據(jù)測(cè)量到的DMRS SINR 來(lái)確定一個(gè)初步覆蓋質(zhì)量等級(jí)；如果在指定的一段時(shí)間范圍內(nèi)或本次業(yè)務(wù)呼叫以來(lái)的該初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)不發(fā)生變化，則基站根據(jù)已經(jīng)確定的初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，結(jié)合該時(shí)間段內(nèi)統(tǒng)計(jì)的上行傳輸數(shù)據(jù)包的BLER 來(lái)調(diào)整初步上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)；如果BLER小于給定的BLER 目標(biāo)值，則初步覆蓋質(zhì)量等級(jí)提高一級(jí)；如果BLER 大于等于給定的BLER 目標(biāo)值，且對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)測(cè)量的PHR>0，則保持初步覆蓋質(zhì)量等級(jí)不變，同時(shí)指令終端提高發(fā)射功率；如果BLER 大于等于給定的BLER 目標(biāo)值，且對(duì)應(yīng)期間測(cè)量的PHR ≤0，則初步覆蓋質(zhì)量等級(jí)降低一級(jí)；如果在給定的一段時(shí)間范圍內(nèi)或本次業(yè)務(wù)呼叫以來(lái)該初步覆蓋質(zhì)量等級(jí)發(fā)生變化，則根據(jù)該初步覆蓋質(zhì)量等級(jí)變化是否規(guī)律進(jìn)行覆蓋質(zhì)量等級(jí)的調(diào)整，如果變化有規(guī)律，則可以根據(jù)變化規(guī)律預(yù)測(cè)覆蓋質(zhì)量等級(jí)，如果變化沒(méi)有規(guī)律，則對(duì)該時(shí)間段內(nèi)的SINR 進(jìn)行濾波后確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)。此外，還可以再根據(jù)統(tǒng)計(jì)的BLER 以及PHR 來(lái)調(diào)整該上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，具體的調(diào)整算法為：如果BLER 小于給定的BLER 目標(biāo)值，則覆蓋質(zhì)量等級(jí)增加一級(jí)；如果BLER 大于等于BLER 目標(biāo)值，且上報(bào)的PHR>0，則保持覆蓋質(zhì)量等級(jí)不變，且指令終端提高發(fā)射功率；如果BLER 大于等于BLER 目標(biāo)值，且上報(bào)的PHR ≤0，則覆蓋質(zhì)量等級(jí)降低一級(jí)。具體的流程圖如圖4 所示：

圖4 inactive態(tài)上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)確定的流程

此外，除了首選使用DMRS 的SINR 外，還可以使用探測(cè)參考信號(hào)（SRS）的SINR，但算法與使用DMRS的SINR 保持一致。

需要說(shuō)明的是，一次業(yè)務(wù)過(guò)程：針對(duì)inactive 狀態(tài)的5G 終端是指一次5G 終端從inactive 狀態(tài)變?yōu)檫B接狀態(tài)傳輸完數(shù)據(jù)包又回到inactive 狀態(tài)的一個(gè)過(guò)程。累積的BLER 是指一次業(yè)務(wù)過(guò)程中截止統(tǒng)計(jì)時(shí)或者指定時(shí)間段內(nèi)的所有數(shù)據(jù)包調(diào)度的累積BLER 值；而平均PHR則指截止統(tǒng)計(jì)時(shí)或者指定時(shí)間段內(nèi)的測(cè)量次數(shù)的PHR 值之和的平均。

（3）基站下發(fā)時(shí)隙重復(fù)次數(shù)

進(jìn)一步地，無(wú)論處于inactive 狀態(tài)還是idle 狀態(tài)的5G 終端，如果實(shí)際測(cè)量到的SINR 值高于動(dòng)態(tài)區(qū)間的上限，則按照表1 中的最高上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)確定；比如實(shí)際測(cè)量到的DMRS 的SINR 值為-3 dB，則屬于表1 的最高上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)第九級(jí)對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)區(qū)間，可直接確定為表1 中的最高上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，即不需要時(shí)隙重復(fù)發(fā)送。如果實(shí)際測(cè)量到的SINR 值低于動(dòng)態(tài)區(qū)間的下限，則按照最低上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)確定；比如實(shí)際測(cè)量到的DMRS 的SINR 值為-11 dB，則小于表1 的最低上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)第一級(jí)對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)區(qū)間，可確定為表1中的最低上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，即按照最大的時(shí)隙重復(fù)次數(shù)發(fā)送。然后基站根據(jù)得到的上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)關(guān)系映射表（如表1），得到時(shí)隙的重復(fù)次數(shù)，并通過(guò)RRC 信令消息傳遞給5G 終端。如果時(shí)隙重復(fù)次數(shù)未發(fā)生變化，為了節(jié)約無(wú)線資源，則不發(fā)送該未變化的時(shí)隙重復(fù)次數(shù)信息。

需要說(shuō)明的是，基站在確定時(shí)隙重復(fù)次數(shù)時(shí)需要考慮所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的時(shí)延要求，即時(shí)隙重復(fù)次數(shù)不能超過(guò)業(yè)務(wù)的時(shí)延要求，可針對(duì)不同的業(yè)務(wù)時(shí)延要求設(shè)置在表1中的對(duì)應(yīng)最大重復(fù)次數(shù)，以滿足不同業(yè)務(wù)時(shí)延的要求。比如，某個(gè)小包業(yè)務(wù)的空口時(shí)延要求是10 ms，假設(shè)采用30 kHz 的子載波間隔，那么每個(gè)時(shí)隙的時(shí)長(zhǎng)是0.5 ms，則時(shí)隙的最大重復(fù)次數(shù)不能超過(guò)18 次。因?yàn)榇藭r(shí)是占用19 個(gè)時(shí)隙傳輸，且至少要預(yù)留1 個(gè)時(shí)隙的處理時(shí)間，這樣總共20 個(gè)時(shí)隙的時(shí)長(zhǎng)就正好是10 ms 時(shí)延的要求。

具體的下發(fā)時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的RRC 信令消息為RRC 重配置消息，消息內(nèi)容按照3GPP 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的配置信息單元（IE：pusch-AggregationFactor 或numberOfRepetitions-r16）下發(fā)，待終端返回RRC 重配置完成消息后時(shí)隙重復(fù)次數(shù)生效，當(dāng)基站下發(fā)終端的上行資源分配時(shí)，終端就按照重復(fù)的時(shí)隙次數(shù)在指定頻域資源上以時(shí)隙重復(fù)的方式發(fā)送。具體的流程圖如圖5 所示：

圖5 重配置消息實(shí)現(xiàn)時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的流程

2.3 仿真驗(yàn)證

本文通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真環(huán)境來(lái)做初步驗(yàn)證，為了簡(jiǎn)化仿真環(huán)境，根據(jù)基站的上行無(wú)線傳輸環(huán)境為接收天線數(shù)、上行調(diào)制編碼方式、目標(biāo)誤塊率、數(shù)傳物理資源塊（PRB）大小，假設(shè)確定上行SINR 的解調(diào)門(mén)限為-5 dB，同時(shí)考慮到實(shí)際環(huán)境，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)信號(hào)質(zhì)量增益與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)成倒數(shù)關(guān)系（說(shuō)明：實(shí)際環(huán)境是有差異），然后基于上述兩個(gè)假設(shè)建立SINR 動(dòng)態(tài)區(qū)間與上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)表以及時(shí)隙重復(fù)次數(shù)的一個(gè)映射關(guān)系表，且時(shí)隙重復(fù)次數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的取值列表。進(jìn)一步假設(shè)SINR 的變化有規(guī)律為逐漸增大或減小，無(wú)規(guī)律則隨機(jī)生成。idle狀態(tài)的濾波公式為f(n)=f(n-1)+g(n)，f為濾波值，g為測(cè)量值，n≥1，f(0)=g(1)；inactive 狀態(tài)的濾波公式區(qū)分移動(dòng)終端與非移動(dòng)終端，移動(dòng)終端與idle 狀態(tài)的濾波公式一樣，而非移動(dòng)終端的濾波公式簡(jiǎn)化為avg(f(1)+……+f(n))。傳播模型采用5G 典型的Uma 模型，仿真結(jié)果具體如表2 和表3 所示：

表2 idle狀態(tài)下不同時(shí)隙次數(shù)的覆蓋提升比例

表3 inactive狀態(tài)下不同時(shí)隙次數(shù)的覆蓋提升比例

從以上仿真結(jié)果可以看出，idle 狀態(tài)和inactive 狀態(tài)移動(dòng)場(chǎng)景按照流程圖2 與流程圖3 上行覆蓋提升相同，但inactive 狀態(tài)下非移動(dòng)終端的上行覆蓋提升要稍好些?？偟膩?lái)看，可以有效地通過(guò)時(shí)隙重復(fù)次數(shù)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋提升。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的方法可以通過(guò)上行物理信號(hào)的SINR 測(cè)量值以及上行誤塊率（BLER）與終端功率余量（PHR）來(lái)自適應(yīng)地確定上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)，并通過(guò)預(yù)先建立的上行覆蓋質(zhì)量等級(jí)與時(shí)隙重復(fù)次數(shù)映射表得到需要聚合的時(shí)隙個(gè)數(shù)，從而提升上行覆蓋，節(jié)約無(wú)線資源，降低終端耗能并得到時(shí)延增益。進(jìn)一步地，本文的技術(shù)方法除了可應(yīng)用于5G 基站，也可以適用于NB-IoT 基站以及未來(lái)的6G 基站等。需要說(shuō)明的是，本文提出的方法主要適用于5G 的URLLC 與mMTC 兩種場(chǎng)景中的小包數(shù)據(jù)傳輸，不適用于eMBB 這種場(chǎng)景大流量大數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸。