CN105163388A - 一种站点及其信道选择聚合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种站点及其信道选择聚合方法，属于通信技术领域，以解决多系统多站点间的相互干扰问题。该信道选择聚合方法包括：监听当前聚合的多个信道；计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级；计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道；若重新选择信道，则基于更新后的信道的优先级进行选择，并对选择出的信道进行频谱聚合。

Description

一种站点及其信道选择聚合方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种站点及其信道选择聚合方法。

背景技术

目前移动通信系统的高系统带宽要求与不连续的频谱分配现状之间存在着尖锐的矛盾，国际电信联盟制订的IMT-Advanced标准要求新的系统能够支持多种长度的系统带宽。

除去2.3GHz到2.4GHz是传统的通信频段外，其他的频段呈现往高低发展的趋势，尤其是3.4GHz以上的频段属于覆盖范围小、穿透能力差和移动性能不好的高频段。高频段只能提供不连续的小容量频谱资源给小面积的区域使用，而低频段可以给用户提供服务的带宽资源有限。所以提高频带资源利用率和最大可能的利用高频段的资源成为需要解决的问题。

频谱聚合可以将分散的、信道容量难以支撑高带宽需求业务的频谱段聚合为完整的、信道容量较大的频谱，从而支持更高的系统带宽，提升频率利用率。频谱聚合技术的使用将能使多个系统或站点在不同的时间利用相同的频段进行数据传输，因此如何避免多系统多站点间的相互干扰，是一个亟待解决的问题。

目前现有的信道共享方法较少，且主要解决的是多个站点或系统共存于同一信道上的干扰避免问题。一般来说，目前应用在单信道上的资源共享技术方案可分为准动态共享方法和动态共享方法。以长期演进(LongTermEvolution，简称LTE)系统为例，介绍两种共享方法。

方法一、准动态共享方法：

此类方法在LTE系统中规定了一个调整周期，这个调整周期被分为两部分：发送阶段T_on和静默阶段T_off，并根据监听到的信道忙闲状态来动态地调整T_on和T_off的时间分配。详细地说，LTE系统可以在T_on阶段占用信道发送数据，而在T_off阶段保持静默并监听信道。当一个周期结束后，LTE系统将根据上一周期T_off阶段监听到的信道忙闲信息，来调整接下来的调整周期中T_on的大小。

这种方法在一定程度上能够解决LTE系统在免许可频段上的共存问题，但是存在着很大的不足。首先，这是一个准动态的共享方法，调整周期较长且大小固定，T_on的调整步长较小，当信道状况变化较快时，此方法不能及时地进行调整；更重要的是，在一个同步系统中，LTE系统内两站点间T_on的高度重叠会造成严重干扰，同时T_off的高度重叠会造成对信道忙闲状况的错误估计。

方法二、动态共享方法：

此类方法在LTE系统中引入LBT(ListenBeforeTalk)机制。LBT机制规定LTE系统在“数据传输”前，需要先“信道监听”，当检测到信道空闲时，系统才能够进行数据传输；当检测到信道被占用，系统会进入“扩展监听”状态，相当于进行一定时间的退避。

上述的动态共享方法能够解决多个网络节点(LTE系统或WiFi(WirelessFidelity)系统均可)在单一信道上的时隙资源共享。而现实中往往会存在多个信道资源可被利用，需要在多个可选信道中选择出相对空闲信道来进行频谱聚合。那么在单一信道的动态共享方法的基础上，如何在多信道层面动态地选择出合理的信道进行载波聚合传输，即在频域资源上进行有效的干扰规避和共享，则是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种站点及其信道选择聚合方法，以解决多系统多站点间的相互干扰问题。

本发明第一方面提供了一种信道选择聚合方法，该信道选择聚合方法包括：

监听当前聚合的多个信道；

计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级；

计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道；

若重新选择信道，则基于更新后的信道的优先级进行选择，并对选择出的信道进行频谱聚合。

可选的，监听当前聚合的多个信道包括：

在信道监听周期内，基于信道上传送的能量大小，监听当前聚合的多个信道，记录各信道被占用的次数和监听次数。

可选的，计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级包括：

信道监听周期结束后，基于所记录的信道被占用的次数和监听次数，计算所监听的信道的繁忙程度；

基于所述繁忙程度更新信道的优先级。

可选的，基于所述繁忙程度更新信道的优先级包括：

若信道的繁忙程度大于或等于预设的信道繁忙阈值，降低信道的优先级；

若信道的繁忙程度小于或等于预设的信道空闲阈值，提高信道的优先级；

若信道的繁忙程度大于预设的信道空闲阈值同时小于预设的信道繁忙阈值，维持信道的优先级不变。

可选的，计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道包括：

在信道选择周期内，累计利用信道进行数据传输的总时长；

基于所累计的总时长，计算信道的利用率；

若信道的利用率小于预设的信道利用率阈值，重新选择信道，反之，继续使用该信道。

可选的，信道选择周期大于或等于信道监听周期。

本发明带来了以下有益效果：本发明提供的技术方案能够使站点在合理的时机选择更合适的信道进行频谱聚合，能够让多个系统或站点在频域层面有效地避免干扰，实现频谱共享。同时当环境发生变化时应用本发明能够让系统更快地选择到更空闲的信道，更快达到稳定状态。能够以很少的统计数据为代价，得到信道忙闲状态和站点利用率信息，使系统能够有效避免干扰，达到多系统多站点的频谱共享的效果。

本发明第二方面提供了一种站点，该站点包括：

监听模块，监听当前聚合的多个信道；

优先级维护模块，计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级；

选择模块，计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道；若重新选择信道，则基于更新后的信道的优先级进行选择；

聚合模块，对选择出的信道进行频谱聚合。

可选的，监听模块包括：

监听单元，在信道监听周期内，基于信道上传送的能量大小，监听当前聚合的多个信道；

记录单元，记录各信道被占用的次数和监听次数。

可选的，优先级维护模块包括：

计算单元，信道监听周期结束后，基于所记录的信道被占用的次数和监听次数，计算所监听的信道的繁忙程度；

更新单元，基于所述繁忙程度更新信道的优先级。

可选的，选择模块包括：

累计单元，在信道选择周期内，累计利用信道进行数据传输的总时长；

计算单元，基于所累计的总时长，计算信道的利用率；

选择单元，若信道的利用率小于预设的信道利用率阈值，重新选择信道，反之，继续使用该信道。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例中的站点与信道的关系示意图；

图2是本发明实施例中的站点的信道选择聚合方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中的站点的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本实施例的应用场景为多个站点(可能来自相同系统，也可能来自多个系统)在相同频段上(划分为多个信道)选择若干信道进行频谱聚合。本实施例提供的技术方案能够使各站点在较短的时间内选择出相对空闲的若干信道，且能够检测信道环境的变化，动态地进行信道选择调整，使得多信道之间能够有效地避免干扰，实现频谱资源的合理分配。

如图1所示，本实施例中的N个站点(站点A至站点N)正在共享M个信道(信道#1至信道#M)的频谱资源，每个站点各自维护一个信道优先级表。而当满足信道更换的条件时，站点会根据信道优先级表的内容来选择进行频谱聚合的k个信道号。

各站点的工作流程如图2所示，具体包括：

步骤S101、监听当前聚合的多个信道。

步骤S102、计算所监听的信道的繁忙程度，并基于繁忙程度更新信道的优先级。

步骤S103、计算所监听的信道的利用率，并基于利用率确定是否重新选择信道。

步骤S104、若重新选择信道，则基于更新后的信道的优先级进行选择，并对选择出的信道进行频谱聚合。

对应的，如图3所示，各站点具体包括四个模块：监听模块、优先级维护模块、选择模块和聚合模块。监听模块是基础模块，负责监听各信道的实时状态(被占用or空闲)；优先级维护模块利用监听模块输出的结果，对信道优先级表进行动态维护和更新；选择模块则在特定的情况(取决于监听模块监听到的信道状况)时，依据信道优先级表选择合适的k个信道；聚合模块则对选择模块选择出的k个信道进行频谱聚合。值得注意的是，本实施例假设包括N个站点的系统工作在半双工模式下，站点不能同时进行数据发送和信道监听，即信道监听只能在站点静默时进行。此外，假设同一时刻某站点只能对其目前聚合的k个信道进行信道监听。

本实施例中，信道优先级表将信道划分为四个优先级：0，1，2，3(按照优先占用顺序由高到低排列)。具体的，在系统初始化时，首先将各信道的优先级均设为0。另外，初始化过程中还需进行参数赋值，赋值的参数包括能量监测阈值(NT)、信道监听周期(T_c)、信道繁忙阈值(busythreshold，简称BT)和信道空闲阈值(idlethreshold，简称IT)。

监听模块采用基于能量监测的信道监听方法，即根据监听到的干扰信号功率来判定某时刻的信道状态为被占用(occupied)还是空闲(idle)。能量监测的干扰功率阈值根据N个站点共存的系统的发送功率设定。具体的，当监听到信道传输的能量大于干扰功率阈值，则监听模块可知该信道当前是被占用状态，反之信道为空闲状态。

值得注意的是，本实施例假设系统工作在半双工模式，站点不能同时进行数据发送和信道监听，即信道监听只能在站点静默时进行。此外，同一时刻某站点只能对其目前聚合的k个信道进行信道监听。

具体的，监听模块包括监听单元和记录单元。监听单元在一个信道监听周期T_c内，当站点静默时(不进行数据传输)，对当前聚合的k个信道进行信道监听；记录单元记录该信道监听周期T_c内各个信道各自被占用的次数N_{occupied_i}，以及监听单元的监听次数N_listen，其中0＜i≤k。

本实施例中，优先级维护模块对信道优先级表的赋值和更改是以站点监听到的信道繁忙程度为依据的。优先级维护模块包括计算单元和更新单元。优先级维护模块的具体算法描述如下：

当完成一个信道监听周期T_c时，计算单元计算k信道各自的繁忙程度值更新单元基于计算单元计算得到的繁忙程度值更新信道的优先级，具体的若γ_i≥BT，则将信道i的优先级+1(最大取3)，即降低了信道i的优先级；若γ_i≤IT，则将信道i的优先级-1(最小取0)，即提高了信道i的优先级；若IT≤γ_i≤BT，则信道i的优先级不变。

当站点的信道优先级表中，所有信道的优先级均为3时，更新单元重置该信道优先级表，即所有信道占用优先级都设为0，重新基于监听模块的监听结果维护该信道优先级表。

本实施例中的选择模块以一段时间的信道监听结果和信道优先级表为依据，即当该站点对当前信道的利用率较低时，进行信道重新选择。

具体的，选择模块包括累计单元、计算单元和选择单元。其中，累计单元在一个信道选择周期(T_s)内，累计站点进行数据传输的总时长T_t。在完成一个信道选择周期(T_s)时，计算单元计算该站点的信道利用率η，若η≥ST时，选择单元继续选用当前的信道；而若η＜ST时，则选择单元进行信道选择。其中，ST为是否进行信道选择的信道利用率阈值。

本实施例中，由于选择模块是基于一段时间的信道监听结果决定是否进行信道选择，因此信道选择周期大于或等于信道监听周期。虽然当两个周期不是为整数倍时，信道选择的时候，不一定是信道维护的时候，但是这样并不影响本实施例提供的技术方案的执行。但本实施例中优选信道选择周期为信道监听周期的整数倍。

本实施例中，在选择模块选择信道时，首先应尽量选择高优先级的信道，即优先选择等级0，其次等级1，然后2，最后等级3。其次，应尽量不选择原本聚合的信道。最后，当某优先级等级的可选信道的个数大于需要从中选取的信道个数时，应从中随机选择。

例如，对于图2中站点C而言，其当前聚合的信道为信道#1和信道#2。经过判定，站点C需要进行信道选择。由于站点C的信道优先级表中，优先级0对应的信道有且仅有信道#3，站点C将首先选择信道#3；但由于站点C当前可聚合的信道为两个，因此站点C在选定信道#3之后还需另选一信道。

因此，站点C将优先级1对应的信道#4、信道#1和信道#M三个中再选择一个。由于站点C当前聚合的信道包括信道#1，因此站点C在重新选择信道时将排除优先级1的信道#1，从信道#4和信道#M中随机选择剩下的一个信道。综上，站点C将选取信道3+4或信道3+M。

最后，如图3所示，站点还包括聚合模块，聚合模块将选择模块选择出的信道进行频谱聚合，使得被选中的多个信道共同承担数据传输任务，提升数据传输速率和频谱利用率。

因此，本实施例利用信道监听技术，使得系统能够实时获取信道的状态，进而计算得到信道的忙闲程度，并用以维护各个站点的中的信道的优先级。另一方面，本实施例统计在一个周期内站点的发送数据总时长，计算得到该站点的信道利用率，从而判断是否需要重新选择信道。对于信道优先级的管理有利于系统实时掌握信道的状态，使得站点更容易选择到相对空闲的信道；信道利用率的统计能够使站点合理地确定进行信道重新选择的时机。结合频谱聚合技术，本发明在多系统多站点共享多信道场景下，能够提升频谱利用率。

综上，本实施例能够使系统在合理的时机选择更合适的信道进行频谱聚合，能够让多个系统或站点在频域层面有效地避免干扰，实现频谱共享。同时当环境发生变化时应用本发明能够让系统更快地选择到更空闲的信道，更快达到稳定状态。能够以很少的统计数据为代价，得到信道忙闲状态和站点利用率信息，使系统能够有效避免干扰，达到多系统多站点的频谱共享的效果。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种信道选择聚合方法，其特征在于，包括：

监听当前聚合的多个信道；

计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级；

计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道；

若重新选择信道，则基于更新后的信道的优先级进行选择，并对选择出的信道进行频谱聚合。

2.根据权利要求1所述的信道选择聚合方法，其特征在于，监听当前聚合的多个信道包括：

在信道监听周期内，基于信道上传送的能量大小，监听当前聚合的多个信道，记录各信道被占用的次数和监听次数。

3.根据权利要求2所述的信道选择聚合方法，其特征在于，计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级包括：

信道监听周期结束后，基于所记录的信道被占用的次数和监听次数，计算所监听的信道的繁忙程度；

基于所述繁忙程度更新信道的优先级。

4.根据权利要求3所述的信道选择聚合方法，其特征在于，基于所述繁忙程度更新信道的优先级包括：

若信道的繁忙程度大于或等于预设的信道繁忙阈值，降低信道的优先级；

若信道的繁忙程度小于或等于预设的信道空闲阈值，提高信道的优先级；

若信道的繁忙程度大于预设的信道空闲阈值同时小于预设的信道繁忙阈值，维持信道的优先级不变。

5.根据权利要求2所述的信道选择聚合方法，其特征在于，计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道包括：

在信道选择周期内，累计利用信道进行数据传输的总时长；

基于所累计的总时长，计算信道的利用率；

若信道的利用率小于预设的信道利用率阈值，重新选择信道，反之，继续使用该信道。

6.根据权利要求5所述的信道选择聚合方法，其特征在于，

信道选择周期大于或等于信道监听周期。

7.一种站点，其特征在于，包括：

监听模块，监听当前聚合的多个信道；

优先级维护模块，计算所监听的信道的繁忙程度，并基于所述繁忙程度更新信道的优先级；

选择模块，计算所监听的信道的利用率，并基于所述利用率确定是否重新选择信道；若重新选择信道，则基于更新后的信道的优先级进行选择；

聚合模块，对选择出的信道进行频谱聚合。

8.根据权利要求7所述的站点，其特征在于，监听模块包括：

监听单元，在信道监听周期内，基于信道上传送的能量大小，监听当前聚合的多个信道；

记录单元，记录各信道被占用的次数和监听次数。

9.根据权利要求8所述的站点，其特征在于，优先级维护模块包括：

计算单元，信道监听周期结束后，基于所记录的信道被占用的次数和监听次数，计算所监听的信道的繁忙程度；

更新单元，基于所述繁忙程度更新信道的优先级。

10.根据权利要求7所述的站点，其特征在于，选择模块包括：

累计单元，在信道选择周期内，累计利用信道进行数据传输的总时长；

计算单元，基于所累计的总时长，计算信道的利用率；

选择单元，若信道的利用率小于预设的信道利用率阈值，重新选择信道，反之，继续使用该信道。