CN105578610B - 一种信道接入方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信道接入方法及设备，用以采用FBE信道接入机制，实现多个无线系统的信道资源共享，并且避免资源占用冲突。本发明提供的一种信道接入方法，包括：基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；当满足帧周期的调整条件时，所述基站调整帧周期的大小；所述基站当需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入。

Description

一种信道接入方法及设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道接入方法及设备。
背景技术
随着移动数据业务量的不断增长，频谱资源越来越紧张，仅使用授权频谱资源进行网络部署和业务传输可能已经不能满足业务量需求，因此长期演进(Long TermEvolution，LTE)系统可以考虑在非授权频谱资源上部署传输，可以称这种LTE系统为非授权LTE(Unlicensed LTE，简称为U-LTE或者LTE-U)系统，以提高用户体验和扩展覆盖。但是，目前LTE系统如何在非授权频谱资源上工作还没有明确的方案。
非授权频谱没有规划具体的应用系统，可以为多种无线通信系统如蓝牙、WiFi等共享，多种系统间通过抢占资源的方式使用共享的非授权频谱资源。故不同运营商部署的LTE-U之间及LTE-U与WiFi等无线通信系统的共存性是研究的一个重点与难点。3GPP要求保证LTE-U与WiFi等无线通信系统的公平共存，非授权频段作为辅载波由授权频段的主载波辅助实现。通话前监听(listen Before Talk，LBT)作为LTE-U竞争接入的基本手段，得到几乎所有公司的赞同。
LBT技术的本质仍然是802.11系统采用载波监听/冲突避免(CSMA/CA)机制，WiFi系统在非授权频谱上的抢占资源方式包括：首先，对信道进行监听，当信道空闲时间达到帧间分布距离(Distributed Inter-Frame Space，DIFS)，便判断当前信道为空闲信道，然后各个等待接入的信道的站点，便进入一个随机回退阶段，用于避免多个站点在相同的资源发生碰撞。此外，为了保证公平性，还规定每个站点不能长期占用频谱资源，到达一定时间或数据传输量上限时，需要释放资源，以供其他WiFi或LTE系统抢占资源。
为了提供一个灵活的、公平的自适应信道接入机制，欧洲要求在非授权的5150-5350MHz与5470-5725MHz频段采用LBT技术，LBT过程类似于WiFi的CSMA/CA机制，每个设备利用信道之前要进行空闲信道评估(Clear Channel Assessment，CCA)检测。CCA利用能量检测来判断当前信道是否有信号传输，从而确定信道是否被占用。ETSI标准将非授权频段的设备分类为基于帧(Frame-based)与基于负载(load-based)的设备，分别对应两类接入机制：基于帧的设备(Frame Based Equipment，FBE)接入机制与基于负载的设备(LoadBased Equipment，LBE)接入机制。
FBE接入机制在固定的帧结构位置执行CCA检测，只要信道有一个CCA周期(不低于20us)判断为空就立刻接入信道，发起数据传输过程，信道传输时间占用时间相对固定，最小1ms，最大10ms，空闲周期应该至少为信道占用时间的5％，在空闲周期的尾部的CCA时间内，设备执行新的CCA检测再次接入信道。在FBE机制中信道占用时间加空闲(idle)周期是一个固定值，称为帧周期(frame period)。LBE信道接入机制，每次传输对信道的占用时间与起点都是可变的，在获取信道之前要进行扩展CCA检测，产生一个随机的因子N，直到信道空闲时间达到CCA时间的N倍，且信道为闲，才接入信道，发起数据传输过程，最大的信道占用时间为13ms。
FBE信道接入机制，适用于有固定帧结构的无线接入系统，对非授权频段的LTE系统来说，当只有一个运营商与WiFi共存时，采用FBE方式操作非常简单，很具吸引力，而且由于采用FBE方式由于只能在idle周期进行CCA检测，故加入一个FBE接入机制的LTE节点对WiFi的影响肯定小于加入一个WiFi节点带来影响。故若采用FBE接入机制+载波选择，特别是不同运营商通过载波选择分别占据不同的信道，是LTE-U的一种较好的选择。但是非授权频带存在许多不同的宽带无线接入网络，当竞争激烈时，不同的运营商不可避免的共享相同的频谱资源，然而按照目前现有的处理方法，会存在严重的问题，例如两个运营商采取最大传输周期为3个子帧，空闲周期为1个子帧，固定frame period为4个子帧，以下行链路(Down Link only)为例，当两个运营商能够保持同步时，由于在每个空闲周期的CCA检测时都会判断为闲，故同时发送，导致两个运营商的传输在有共同业务的时间都是相碰的，如图1所示，而两个运营商要求共享频谱的场景往往为业务需求较繁忙的场景，这显然是不可接受的。当两个运营商不同步时，其传输如图2所示第二运营商先开始传输，如果第二运营商一直有业务的话，第一运营商则无法获得传输机会。
综上所述，现有技术中，LTE系统如何在非授权频谱上工作还没有明确方案，对于LTE在非授权频段上，是否一定采用FBE接入机制，及其如何实现都没有具体的实现方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种信道接入方法及设备，用以通过半静态配置frameperiod，使得多运营商采用FBE接入机制时可以实现信道资源的共享。
本发明实施例提供的一种信道接入方法，包括：
基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
当满足帧周期的调整条件时，所述基站调整帧周期的大小；
所述基站当需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入。
通过该方法，基站通过半静态调整frame period的大小，即当满足帧周期的调整条件时，所述基站调整帧周期的大小，基站当需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入，使得多运营商采用FBE接入机制时可以实现信道资源的共享。
较佳地，所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
较佳地，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同。
较佳地，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期。
较佳地，所述基站调整帧周期的大小，包括：
所述基站根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，所述基站按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，所述基站接收所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，所述基站通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
较佳地，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同。
本发明实施例提供的一种信道接入设备，包括：
初始接入单元，用于在基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
帧周期调整单元，用于当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小；
后续接入单元，用于当所述基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入。
通过该设备，实现半静态调整frame period的大小，即当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小，当基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入，使得多运营商采用FBE接入机制时可以实现信道资源的共享。
较佳地，所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
较佳地，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同。
较佳地，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期。
较佳地，所述帧周期调整单元调整帧周期的大小时，具体用于：
根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，接收所述基站所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
较佳地，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同。
附图说明
图1为现有固定frame period为4个子帧，两个运营商同步时LBE信道接入示意图；
图2为现有固定frame period为4个子帧，两个运营商不同步时LBE信道接入示意图；
图3为本发明实施例提供的一种信道接入方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的不同运营商采用不同的frame period时LBE信道接入示意图；
图5为本发明实施例提供的一种信道接入设备的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种信道接入设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种信道接入方法及设备，用以采用FBE信道接入机制，实现多个无线系统的信道资源共享，并且避免资源占用冲突。
本发明实施例提供的技术方案，可以适用于非授权频段的信道接入，也可以适用于其他频段的信道接入。
参见图3，本发明实施例提供的一种信道接入方法，包括：
S101、基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
S102、当满足帧周期的调整条件时，所述基站调整帧周期的大小；
本发明实施例中，基站半静态的调整FBE机制下的frame period的大小。
S103、所述基站当需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入。
所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
较佳地，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同(当然也可以不同)，也就是说，初始的帧周期、帧周期的调整条件、调整方式、调整的步长都相同，从而可以保证同一时刻所采用的帧周期相同，进而实现同一运营商内部多基站的同步操作，避免相互竞争信道。
较佳地，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达，即按照预设的调整周期，周期性地调整帧周期；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期，即事件触发调整帧周期，当基站对信道的占用情况满足一定条件时，确定需要调整帧周期。
其中，帧周期的调整周期，也可以根据基站对信道的占用情况，进行半静态的自适应调整。
所述的调整帧周期包括增大或缩小帧周期。例如，当某个运营商的基站发现在当前frame period配置下，信道接入机会比较低时，就适当缩短frame period的大小，因为信道可能比较忙，所以要降低信道占用时间，这样一来就增加了CCA检测的次数，从而增大了接入信道机会，当在当前frame period配置下信道占用率较高时，便增大frame period的大小，因为信道可能比较闲，可以配置更大的信道占用时间，基站在可以获得更大的连续传输时间的同时，也降低了CCA检测的次数，降低了CCA的开销。同时，这有利于其它运营商基站接入信道，在此机制下多个运营商可以共享信道。
较佳地，所述基站调整帧周期的大小，包括：
所述基站根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，所述基站按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，所述基站接收所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，所述基站通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
较佳地，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同，进而实现同一运营商内部多基站的同步操作，避免相互竞争信道。
下面给出两个实施例的具体说明。
实施例1：
预先将frame period长度划分为若干等级，例如第一等级包括6个子帧，第二等级包括5个子帧，第三等级包括4个子帧，假设当前基站采用的帧周期为第二等级的帧周期，基站连续或一段时间内累计N次CCA成功占用信道，则增加frame period长度等级，例如调整为第一等级的帧周期，即调整后的帧周期包括6个子帧；若连续或一段时间内累计M次CCA检测到信道忙，无法占用信道时，则减少frame period长度，将帧周期调整为第三等级的帧周期，则调整后的帧周期包括4个子帧。
对于同一个运营商的所有基站可以采用相同的frame period大小调整间隔、相同的frame period大小、相同的CCA时间，只要每次调整的规则是一致的(即初始的帧周期相同、帧周期的调整条件相同、调整帧周期的大小的幅度和方式相同、CCA时间相同)，就可以实现一个运营商所有基站的同步操作，使得同一运营商内部的多个基站不需相互竞争信道。
实施例2：
假设预先设置好了帧周期的调整周期，某个运营商的基站不论在何种frameperiod配置下，信道占用率高还是低，都会在规则允许的信道传输时间范围内随机的产生一个可用的frame period大小，作为下一个周期内的配置参数。该机制至少可以实现多个运营商对信道的共享。
以两个运营商信道共享为例，如图4所示，在一个周期内第一运营商的frameperiod大小为3个子帧，第二运营商的frame period大小为4个子帧，空闲周期为1个子帧。
对于同一个运营商的所有基站，应保证同一时刻所使用的frame period是相同的，以实现同一运营商内部多基站的同步操作，避免相互竞争信道。因此，可以通过预先在同一运营商下的所有基站，在周期时间内对生成随机占用信道时间的时间种子设置为一致(即基站按照预设规则随机生成最新的帧周期)，或同一运营商内由中心节点统一分配frame period配置给各个基站(即基站接收所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期)，或同一运营商下的各基站间协商交互frame period配置(即基站通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期)，从而可以确定采用同一frame period大小进行信道接入，即可实现一个运营商所有基站的同步操作。
与上述方法相对应地，参见图5，本发明实施例提供的一种信道接入设备，包括：
初始接入单元11，用于在基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
帧周期调整单元12，用于当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小；
后续接入单元13，用于当所述基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入。
通过该设备，实现半静态调整frame period的大小，即当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小，当基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入，使得多运营商采用FBE接入机制时可以实现信道资源的共享。
较佳地，所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
较佳地，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同。
较佳地，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期。
较佳地，所述帧周期调整单元调整帧周期的大小时，具体用于：
根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，接收该基站所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
较佳地，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同。
以上各单元均可以由处理器等实体装置实现，所述的信道接入设备可以是基站等网络侧设备。
参见图6，本发明实施例提供的另一种信道接入设备，包括：
处理器500，用于读取存储器520中的程序，执行下列过程：
在基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小；
当所述基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入。
通过该设备，实现半静态调整frame period的大小，即当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小，当基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入，使得多运营商采用FBE接入机制时可以实现信道资源的共享。
较佳地，所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
较佳地，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同。
较佳地，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期。
较佳地，所述处理器调整帧周期的大小时，具体用于：
根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，接收该基站所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
较佳地，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同。
收发机510，用于在处理器500的控制下接收和发送数据。
其中，在图6中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器500代表的一个或多个处理器和存储器520代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机510可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传
输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器500负责管理总线架构和通常的处理，存储器520可以存储处理器500在执行操作时所使用的数据。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案，基于FBE的信道接入机制适用于LTE这种以子帧为基本传输单位的通信系统，标准化复杂度低，操作简单，且对WiFi的影响也较LBF的信道接入机制要小，故对非授权频段的LTE系统很有吸引力，但是多运营商同频共存时，如果采用相同的frame period无论同步还是不同步场景，都会导致两个运营商的基站要么都没法进行数据传输，要么只有一个运营商可以进行数据传输，无法共享相同信道，而本发明实施例提供的技术方案，采用FBE接入机制时，通过多个运营商基站半静态配置frame period的大小，实现多个运营商共存时可以共享信道资源。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种信道接入方法，其特征在于，该方法包括：
基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
当满足帧周期的调整条件时，所述基站调整帧周期的大小；
所述基站当需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入；
其中，所述帧周期包括基于帧的设备FBE接入机制中的信道占用时间和空闲周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站调整帧周期的大小，包括：
所述基站根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，所述基站按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，所述基站接收所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，所述基站通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
6.根据权利要求1-5任一权项所述的方法，其特征在于，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同。
7.一种信道接入设备，其特征在于，该设备包括：
初始接入单元，用于在基站初始接入信道时，按照初始的帧周期进行信道接入；
帧周期调整单元，用于当满足帧周期的调整条件时，调整帧周期的大小；
后续接入单元，用于当所述基站需要接入信道时，按照最新调整的帧周期进行信道接入；
其中，所述帧周期包括基于帧的设备FBE接入机制中的信道占用时间和空闲周期。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述初始的帧周期，是所述基站随机产生的，或者是所述基站根据之前的传输情况存储的，或者是所述基站预先约定的。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，同一运营商下的所有基站，在同一时刻所采用的帧周期相同。
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，满足帧周期的调整条件，具体为：
帧周期的调整周期到达；
或者，所述基站根据该基站对信道的占用情况，确定需要调整帧周期。
11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述帧周期调整单元调整帧周期的大小时，具体用于：
根据该基站对信道的占用情况，调整帧周期的大小；
或者，按照预设规则随机生成最新的帧周期；
或者，接收所述基站所属运营商通过中心节点下发的帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期；
或者，通过基站间的协商交互确定同一帧周期，并将该帧周期更新为最新的帧周期。
12.根据权利要求7-11任一权项所述的设备，其特征在于，同一运营商下的所有基站，采用的帧周期的调整条件相同，并且，采用的空闲信道评估CCA时间相同。
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