CN105636233B - 一种laa系统中同时考虑上下行链路的lbt方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制,包括上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计,其中:对于上下行突发结构的设计,UE或eNB每次可以仅在上行或下行突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输,具体由接入信道的时刻、需传输的数据量大小及允许发送的最大子帧数确定;对于CCA检测时间窗设计,下行和上行采用不同的检测时间窗;对于信道预留信号设计,仅用于下行,以CRS为基础基于OFDM符号周期进行设计;对于信道接入流程设计,对于下行,采用带有自适应回退的信道接入流程,对于上行,采用无回退的信道接入流程。本发明方案可以适应各种TDD帧结构,并能与WIFI系统在非授权频段友好共存,同时能获得较高的信道利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线接入系统的研究领域,特别涉及一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制。
背景技术
LAA(Licensed-Assisted Access)系统是一种基于授权频段辅助的用于接入非授权频段的LTE系统,典型情况下工作于5GHz非授权频段。LAA通过将LTE 接入到非授权频段,可以有效解决LTE系统在授权频段的频谱紧张问题,尤其是在业务量较大的热点地区,通过将LTE接入到非授权频段,可以有效的将LTE 业务分流到非授权频段,大大提高了LTE运营商提供业务的能力。
LTE接入到非授权频段需要解决的一个重要问题是与工作于非授权频段的 WIFI及其它无线系统的公平有效共存,尤其是与WIFI系统的共存。在非授权频段信道共享的核心机制为LBT(Listen Before Talk)机制。目前欧洲电信标准化协会(ETSI)及美国电气电子工程师协会(IEEE)均设计了工作于非授权频段的无线系统采用的LBT机制,分别如下:
欧洲电信标准化协会制定的宽带无线接入网络协议(ETSI EN 301893)规定,5GHz非授权频段信道接入机制包括基于帧的设备(Frame Based Equipment, FBE)的接入机制和基于负荷的设备(Load Based Equipment,LBE)的接入机制。其中,FBE设备的信道接入机制将时间按固定的帧长度划分,在一个固定帧长度中进一步划分为信道占用时间和空闲周期,其中,信道占用时间是设备可以发送数据的持续时间,最小为1ms,最大为10ms,空闲时间不少于信道占用时间的5%,其中,在空闲时间的最后是CCA(Clear ChannelAssessment)时隙,用于检测信道是否空闲,其中,CCA时隙的长度不少于20us,检测信道是否空闲的门限值与设备的发送功率有关,对于200mW的发射功率(23dBm),要求检测门限为-73dBm/MHz。LBE设备的信道接入机制可以采用802.11中规定的LBT 机制,也可以采用以下两种方案:
Option A(指数回退窗):LBE设备在发送数据前,需要利用基于能量的CCA 进行信道检测,其中,CCA时间不低于20us,当检测到信道能量(Received Signal StrengthIndication,RSSI)低于一定检测门限(比如-73dBm/MHz),表示信道空闲,可以立即发送数据;
若检测到信道被占用,则不能发送数据,需要进行一次扩展CCA检测,包括 q个观测时隙,其中,这里的观测时隙或者是一个空闲时隙(18us),或者是一个忙时隙(即两个空闲时隙之间被其它用户占用的时间,其长度不确定),q的初值为16,最大值为1024,如果在q个观测时隙中检测到N个空闲时隙,则UE 可以进行发送,同时将q值设置为初值16;
如果在q个观测时隙中未检测到N个空闲时隙,则q值加倍,若达到最大值,则重新设定为初值,然后重新进行一次扩展CCA检测。其中,在每次扩展CCA 检测中,N从1~q之间随机选择。
LBE设备每次发送的时间不能超过10ms,完成一次发送后,若还需继续发送,则需要通过扩展CCA检测去竞争信道。
Option B(固定回退窗):LBE设备在发送数据前,需要利用基于能量的CCA 进行信道检测,其中,CCA检测时间不低于20us,具体值要求设备商公开,当检测到信道能量(RSSI)低于一定检测门限(比如-73dBm/MHz),表示信道空闲,可以立即发送数据。
如果检测到信道被占用,则需要进行扩展CCA检测,包括N个CCA检测周期,每当检测到信道空闲时,N减1,当N减小到0时,LBE设备可以发送。其中,N从1~q之间随机选择,q为4~32之间的某个值,具体由设备商选择且要求公开该值。
LBE每次发送的最大时间不能超过[(13/32)*q]ms,若发送完一次后,还需继续发送,则需要通过扩展CCA检测去竞争信道。
美国电气电子工程师协会(IEEE)制定的无线局域网接入协议(IEEE 802.11) 规定,WIFI的信道接入机制为带有冲突避免的载波侦听多址接入(Carrier Sense MultipleAccess with Collision Avoidance,CSMA/CA),包括分布协调 DCF(DistributedCoordination Function)和点协调PCF(Point Coordination Function)两种方法,下面主要介绍DCF。
A)基本接入过程:当发送端有数据帧需要发送时,首先需要进行信道检测,当检测到信道空闲时间大于DIFS(DCF Inter Frame Space)时,立即发送该数据帧,当接收端收到该数据帧后,经过SIFS(Short Inter Frame Space)时间,立即发送ACK确认帧,只有当发送端收到ACK帧之后,才表示该数据帧正常传输,若未收到ACK帧,则表示该帧丢失,需要重传。
B)带RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)的接入过程:基本接入过程中,可能存在隐藏终端问题,为了解决该问题,引入了RTS/CTS握手信号,该握手信号中包含有发送端拟占用信道的时间长度信息(NAV,Network Allocation Vector),该信息可以支持虚拟载波侦听。带RTS/CTS的接入过程如下:
当发送端有数据帧需要发送时,首先需要进行信道检测,当检测到信道空闲时间大于DIFS时,先发送RTS帧(包含NAV信息),接收端收到RTS帧后,经过SIFS时间,立即发送CTS帧(包含新的NAV信息),发送端收到CTS帧后,经过SIFS时间,立即发送该数据帧,当接收端收到该数据帧后,经过SIFS时间,立即发送ACK帧,只有当发送端收到ACK帧之后,才表示该数据帧正常传输,若未收到ACK帧,则表示该帧丢失,需要重传。
C)考虑退避时的接入过程:当发送端需要发送数据帧时,若检测到信道忙,或者空闲时间小于DIFS,则继续监听该帧直到传输结束,继续检测该信道,当空闲时间大于DIFS后,进入竞争窗口,根据该竞争窗口(竞争窗口大小随重传次数的增加成倍数增大,直到达到最大值)大小,随机产生回退时间,保存到回退时间计数器,当该回退时间计数器递减到0时(将竞争窗口划分成若干时隙,每经过一个时隙,信道保持空闲,则回退时间计数器减1),立即发送该数据帧。若回退计数器递减到0之前,信道被其它站点占用,则暂停回退时间计数器,等到下次进入竞争窗口才继续递减。
由于现有的非授权频段的信道接入机制是一种基于竞争的信道接入方式,而LTE系统是一种基于调度的信道接入方式,因此,当LTE系统需要接入到非授权频段时,不能直接利用现有的非授权频段基于竞争信道接入方式的LBT机制,LAA系统的LBT机制需要基于现有LBT机制进行改进。
LAA系统的LBT机制设计主要需考虑以下因素:
1)是否仅需考虑下行传输,还是需要同时考虑上行与下行传输;
2)传输突发的设计,如何将各地无线规范的约束、TDD帧结构、用户的需求等因素综合考虑进去;
3)CCA检测窗及检测时隙的设计,包括CCA检测时隙的大小,CCA检测窗的大小及位置等;
4)信道预留信号的设计,因为LAA系统通常只能从一个子帧的起始位置开始传输,而竞争到信道的位置不一定刚好位于一个子帧的起始位置,因此在用户竞争到信道的时刻至子帧的起始位置之间需要通过发送信道预留信号来避免 WIFI系统或其它LAA系统的接入;
5)信道接入流程的设计,如何设计回退窗并优化接入流程。
目前已有部分设备商在3GPP会议中提出了有关LAA系统的LBT机制的相关提案,包括有:(1)爱立信提案(R1-145193,R1-150584);(2)英特尔提案 (R1-151825);(3)诺基亚提案(R1-145003);(4)夏普提案(R1-150694);(5) LG提案(R1-152734);(6)京瓷(Kyocera)提案(R1-150625);(7)CATT提案(R1-144625)等,另外,3GPP中有关LAA研究的技术报告TR36.889也提出了相应的LBT机制。
以上现有的有关LAA系统的LBT机制相关提案中,有些未考虑LAA系统的帧结构,有些仅考虑下行传输未考虑上行传输,有些对于传输突发的设计及CCA 检测窗的设计都是固定的。现有的这些方案或者不能直接应用于TDD帧结构的 LAA系统中,或者不能适应于不同帧结构,不够灵活。
为了解决以上方案的不足,本发明提出一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制,通过对上下行传输突发及CCA检测窗的灵活设计,对信道预留信号的设计,以及对信道接入流程的优化设计,能够适应各种TDD帧结构,并能与WIFI系统友好共存,同时获得较高的信道利用效率。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制,包括上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计,其中:
对于上下行突发结构的设计,上下行突发结构分别由若干个上行子帧或下行子帧组成,具体受TDD帧结构的限制,UE或eNB每次可以仅在上行或下行突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输,具体受接入信道的时刻、需传输的数据量大小及允许发送的最大子帧数的确定;
对于CCA检测时间窗设计,下行和上行采用不同的检测时间窗,其中,下行CCA检测时间窗位于下行突发前及下行突发内的前面若干子帧,上行CCA 检测时间窗则位于上行突发的每个上行子帧的第一个OFDM符号中;
对于信道预留信号设计,信道预留信号仅用于下行,eNB通过LBT机制竞争到信道接入权的时刻不一定刚好在下行子帧的边界,需等到下行子帧边界之后才能发送数据,在此之间,需要发送信道预留信号以避免其他WIFI系统或 LAA系统接入信道;另外,以OFDM符号为周期,在一个RB(Resource Block) 中每个OFDM符号上可以配置通过多个RE(ResourceElement)发送信道预留信号;
对于信道接入流程设计,对于下行,采用带有自适应回退的信道接入流程,解决LAA与WIFI及其它LAA系统之间的信道共享问题,考虑到下行CCA只能在特定的CCA检测时间窗进行检测,为了减小LAA系统之间出现冲突的概率,在进行初始CCA检测信道空闲时,不立即接入信道,而要进行若干次扩展 CCA检测后才接入信道。对于上行,采用基于帧结构的无回退的信道接入流程,当被调度的UE在上行CCA检测时间窗检测到信道空闲时,可以立即在当前这个上行子帧中接入信道。
作为优选的技术方案,在上下行突发结构的设计中,下行突发由若干个下行子帧组成,上行突发由若干个上行子帧组成,构成上下行突发的最大子帧数可根据各地区的无线规范以及TDD上下行子帧配置等因素确定,而每次上下行传输的每个突发具体由几个子帧组成,则主要根据竞争到信道的时刻以及上下行负荷大小确定。
作为优选的技术方案,在上下行突发结构的设计中,对于下行突发,每个下行子帧的前面若干OFDM符号通常用于发送物理下行控制信道(Physical Downlink ControlChannel,PDCCH)信号,若LAA采用跨载波调度,则这几个符号中不会发送PDCCH信号,eNB需要在这几个OFDM符号中发送信道预留信号以避免其它系统接入信道中。
作为优选的技术方案,在CCA检测时间窗设计中,
对于下行CCA检测,为了保证eNB竞争到信道后,至少能传输一个子帧,以及为了保证信道预留信号不超过一个子帧,下行CCA检测时间窗位于下行突发的前一个子帧至下行突发的倒数第二个子帧。
作为优选的技术方案,在CCA检测时间窗设计中,
对于上行CCA检测,将上行突发中每个上行子帧的第一个OFDM符号作为CCA检测时间窗,只有UE在该检测时间窗检测到信道空闲,才能在当前上行子帧发送数据。
作为优选的技术方案,在信道预留信号设计中,考虑到LAA系统采用了LTE 帧结构,发送的信号在时域上以OFDM符号为单位,另外,为了便于终端通过信道预留信号进行信道测量、AGC设置、时频同步,信道预留信号设计以CRS 为基础,具体与采用的天线端口数及在一个子帧的OFDM符号位置有关,采用不同的天线端口时,在一个RB的不同OFDM符号位置上,通过多个特殊位置的RE发送CRS信号作为信道预留信号。
其中,一种每个OFDM符号位置上设置4个RE发送CRS作为信道预留信号的设计实例如下:
1)单天线端口时,每个OFDM符号位置上设置4个RE用于发送信道预留信号,4个RE在频域的位置以及信号的值与每个时隙的第0或4个CRS相同;
2)双天线端口时,
端口0和1,第0和4个OFDM符号位置的信道预留信号为原来的CRS信号,第1,2,3个OFDM符号位置的信道预留信号与第0个OFDM符号位置的CRS 信号相同,第5,6个OFDM符号位置的信道预留信号与第4个OFDM符号位置的CRS信号相同;
3)四天线端口时,
端口0和1,第0和4个OFDM符号位置的信道预留信号为原来的CRS信号,第1,2,3个OFDM符号位置不发送信道预留信号,第5,6个OFDM符号位置的信道预留信号与第4个OFDM符号位置的CRS信号相同;
端口2和3,第0,4,5,6个OFDM符号位置不发送信道预留信号,第1个OFDM 符号位置的信道预留信号为原来的CRS信号,第2,3个OFDM符号位置的信道预留信号与第1个OFDM符号位置的CRS信号相同。
作为优选的技术方案,在信道接入流程设计中,对于下行,采用自适应回退的信道接入流程,其中,初始CCA及扩展CCA的时隙长度可以配置,可设置成与WIFI或欧洲标准一致,也可以配置成一个OFDM符号周期,在设置回退窗大小时,需要考虑CCA时隙的大小,考虑的基本原则是回退窗的时间跨度大体相当,比如,在WIFI系统中,ECCA时隙为9us,回退窗的最小值为16,最大值为1024,若LAA系统的CCA时隙为一个OFDM符号周期(约72us),则回退窗最小值可以设置为2,最大值设置为128。对于上行,采用基于帧结构的无回退的信道接入流程,只要UE在检测窗内检测到信道空闲,则可以在当前上行子帧接入到信道。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明上下行突发结构设计的优点是:上下行突发结构非常灵活,既能适应各种帧结构及各地的无线规范要求,也能提高无线资源的利用效率。
2、本发明上下行CCA检测时间窗设计的优点是:对于下行CCA检测时间窗设计,一方面要考虑eNB在需要接入信道时,有尽量多的CCA检测机会,以提高接入信道的机会,另一方面,还要考虑使发送的信道预留信号的时间低于某个预设值(以子帧为单位,比如,低于一个子帧时间长度),以提高无线资源的利用效率,另外还可以考虑eNB接入信道后至少能连续发送若干子帧(比如,至少发送一个子帧的数据)。对于上行CCA检测时间窗设计,满足基于帧结构的快速接入要求,能较好的解决上行多个UE同时接入及与WIFI及其它无线系统的共享问题,原因是UE进行上行传输是基于调度的,只有获得调度的UE才会在检测窗进行CCA检测,同一个LAA小区内的多个获得调度的UE在检测窗内检测到信道空闲时,可以同时快速接入信道,并可避免与WIFI及其它无线系统冲突。
3、本发明信道预留信号设计的优点是:对于协议改动较小,而且,能根据 WIFI或其它无线系统进行CCA检测的门限要求设置信道预留信号在频域上的密度。
4、本发明信道接入流程的优点为:对于下行采用的带自适应回退窗的LBT 机制,能有效解决LAA系统与WIFI系统及其它LAA系统之间的信道共享问题。对于上行采用的不带回退窗的LBT机制,能有效解决上行多UE同时调度及与 WIFI系统共享的问题。
附图说明
图1是LAA的上下行突发的起始位置及持续时间与TDD上下行子帧配置关系图;
图2是上下行突发结构及上下行CCA检测时间窗示意图;
图3是LAA与WIFI的信道接入情况示意图;
图4是两个LAA系统与WIFI系统的信道接入情况示意图;
图5(a)-图5(c)分别是单天线端口、双天线端口、四天线端口信道预留信号的设计示意图;
图6是典型的LBT流程示意图;
图7是合并后的LBT流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例
LBT机制主要用于在非授权频段竞争信道,IEEE 802.11协议及欧洲ETSI EN 301893协议对于工作在非授权频段的无线接入系统采用的LBT机制做了详细规定,其基本思想是:发送者需要发送数据前,必须对无线信道进行监测,只有当检测到信道空闲时,才能发送数据。
现有的LBT机制,主要适合用于基于竞争的信道接入方式的无线系统,比如WIFI系统,当这些无线接入系统的发送者通过LBT机制竞争到信道后,可以立即发送数据。但是对于LAA系统,是基于LTE架构的,采用的是基于调度的信道接入方式,定义了相应的帧结构,下行数据(eNB发送)和上行数据(UE 发送)只能在相应的下行子帧或上行子帧才能发送。
因此,当LAA系统需要工作在非授权频段时,并不能直接采用现有的LBT 机制,需要做相应改进。
LBT机制的核心为CCA检测及退避机制,其中,CCA检测包括启动CCA 检测的时刻,CCA检测的时隙长度、CCA检测的门限等,退避机制包括不采用退避窗,采用固定退避窗以及采用自适应退避窗等几种情形。
本实施例中对于LBT设计本实施例中对于LBT设计同时考虑了上下行链路的情形,采用TDD双工模式,LAA的上下行突发的起始位置及持续时间与TDD 上下行子帧配置有关,具体如图1所示:
考虑到LTE中上下行的发送都是由eNB控制的,因此,当LAA需要接入非授权频段时,应该由eNB去竞争信道。而且,LTE系统中上下行传输都是基于调度的,对于上行传输,需要通过下行子帧下发上行调度信令。
基于以上考虑,LAA在非授权频段的典型传输机制是:每次需要通过非授权频段进行数据传输时,对于下行传输,由eNB通过LBT机制去竞争信道,一旦竞争到信道,则可以在下行突发的子帧内发送数据,其中,在竞争到信道的时刻与下行突发之间,可能需要发送信道预留信号,避免被WIFI节点或其它 LAA系统抢占,对于上行传输,被调度的UE在上行调度信令指配的上行子帧前需进行一次CCA检测,只有当检测到信道空闲时才可以发送,否则,不进行发送。
本实施例的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制,包括上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计,其中:
对于上下行突发结构的设计,上下行突发结构分别由若干个上行子帧或下行子帧组成,具体受TDD帧结构的限制,UE或eNB每次可以仅在上行或下行突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输,具体由接入信道的时刻、需传输的数据量大小及允许发送的最大子帧数确定;
对于CCA检测时间窗设计,下行和上行采用不同的检测时间窗,其中,下行CCA检测时间窗位于下行突发前及下行突发内的前面若干子帧,上行CCA 检测时间窗则位于上行突发的每个上行子帧的第一个OFDM符号中;
对于信道预留信号设计,信道预留信号仅用于下行,eNB通过LBT机制竞争到信道接入权的时刻不一定刚好在下行子帧的边界,需等到下行子帧边界之后才能发送数据,在此之间,需要发送信道预留信号以避免其他WIFI系统或 LAA系统接入信道;另外,以OFDM符号为周期,在一个RB中每个OFDM符号上可以配置通过多个RE发送信道预留信号;
对于信道接入流程设计,对于下行,采用带有自适应回退的LBT机制,有效解决LAA与WIFI及其它LAA系统之间的信道共享问题,考虑到下行CCA 只能在特定的CCA检测时间窗进行检测,为了减小LAA系统之间出现冲突的概率,在进行初始CCA检测信道空闲时,不立即接入信道,而要进行若干次扩展CCA检测后才接入信道。对于上行,采用基于帧结构的无回退的LBT机制,只要UE在检测窗内检测到信道空闲,则可以在当前上行子帧接入到信道。
下面结合本实施例的实际情况,具体对上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计进行阐述:
(1)上下行突发结构的设计:
下行突发由若干个下行子帧组成,上行突发由若干个上行子帧组成。构成上下行突发的最大子帧数可以根据各地区的无线规范以及TDD上下行子帧配置等因素确定,而每次上下行传输的每个突发具体由几个子帧组成,则主要根据竞争到信道的时刻以及上下行负荷大小确定。比如,对于欧洲地区,要求每个突发最大不超过10ms,则每个突发最大子帧数不超过10个子帧,对于日本地区,要求每个突发最大不超过4ms,则每个突发最大子帧数不超过4个子帧,对于其它无特殊要求的地区,建议每个突发最大不超过10个子帧。
需要注意的是,对于下行突发,每个下行子帧的前面若干OFDM符号通常用于发送PDCCH信号,若LAA采用跨载波调度,则这几个符号中不会发送 PDCCH信号,eNB需要在这几个OFDM符号中发送信道预留信号以避免其它系统接入信道中。
(2)上下行CCA检测时间窗设计:
由于LAA只能在下行子帧或上行子帧进行数据传输,因此,可以进行CCA 检测的时隙位置通常只能位于上下行突发的前面或内部的某些特殊位置,而不能像WIFI一样,可以从任意位置开始进行CCA检测。
对于下行CCA检测,为了保证eNB竞争到信道后,至少能传输一个子帧,以及为了保证信道预留信号不超过一个子帧(减小信道预留信号的开销),设置下行CCA检测时间窗位于下行突发的前一个子帧至下行突发的倒数第二个子帧。
对于上行CCA检测,考虑到上行突发是基于调度的(即由基站控制),只有获得调度的UE才能在相应的上行子帧进行发送,而且,上行调度信令与上行子帧之间具有一定时序要求,比如TDD系统中至少间隔四个子帧,因此,不能通过发送信道预留信号来预留信道。UE在接入信道前需要进行CCA检测,考虑到LTE系统支持多个UE可以通过频分复用共享上行信道,本LAA小区内的 UE之间无需通过CCA检测竞争信道,因为UE在LAA小区内是随机分布的,UE进行CCA检测的目的主要是检查信道是否被WIFI系统或其它LAA系统占用。为了实现以上功能,将上行突发中每个上行子帧的第一个OFDM符号作为 CCA检测时间窗,只有UE在该检测时间窗检测到信道空闲,才能在当前上行子帧发送数据。
当上下行子帧配置为Config 3时,上下行突发结构及上下行CCA检测时间窗如图2所示,图中,下行CCA(DCCA)检测时间窗位于下行突发的前一个子帧(即上行突发的最后一个上行子帧)至下行突发内的倒数第二个子帧,上行CCA(UCCA)检测时间窗位于上行突发中每个上行子帧的第一个OFDM符号。
在前面所述的上下行突发结构及CCA时隙配置下,一种LAA与WIFI的信道接入情况示意图如图3所示,图中,信道开始由WIFI系统接入,当WIFI传输结束后,LAA系统的eNB基站检测到信道空闲,并且刚好在下行突发的第二个下行子帧中间位置其回退值减小到零,此时不能立即接入信道,需要发送信道预留信号,直到下一个子帧的边缘(图中为第3个下行子帧)开始才能接入信道,一共传输了3个子帧数据后传输结束,之后再次由WIFI系统接入,此次WIFI传输在上行突发的第一个上行子帧中间传输结束。在上行突发的第二个子帧的第一个OFDM符号中,LAA系统中的UE检测到系统空闲,立即接入了信道,并连续发送了两个子帧的数据,之后信道再次由WIFI系统接入。
一种两个LAA系统与WIFI系统的信道接入情况示意图如图4所示,图中,信道开始由WIFI系统接入,当WIFI传输结束后,LAA1和LAA2系统的eNB 基站同时检测到信道空闲,由于LAA1系统的eNB基站的回退值先于LAA2系统的eNB基站在下行突发的第一个下行子帧的中间位置减小到零,但此时不能立即接入信道,LAA1系统的eNB基站通过发送信道预留信号,在下行突发的第二个子帧边界开始接入信道,传输两个子帧的数据后传输结束,之后LAA2 系统的eNB基站检测到信道空闲,其回退值刚好在一个下行子帧(下行突发的第四个子帧)的中间位置减小到零,也不能立即接入信道,需要发送信道预留信号,等到下一个子帧(下行突发的第五个子帧)的边缘才能接入信道,传输了一个子帧的数据后传输结束。LAA1和LAA2系统的UE接入过程也类似,这里不累述。
(3)信道预留信号设计
信道预留信号仅用于下行,eNB通过LBT机制竞争到信道接入权的时刻不一定刚好在下行子帧的边界,因此,需要等到下行子帧边界之后才能发送数据,在此之间,需要发送信道预留信号以避免其他WIFI系统或LAA系统接入信道。
考虑到LAA系统采用了LTE帧结构,发送的信号在时域上以OFDM符号为单位,另外,为了便于终端通过信道预留信号进行信道测量、AGC设置、时频同步,信道预留信号设计以CRS为基础,具体与采用的天线端口数及在一个子帧的OFDM符号位置有关,采用不同的天线端口时,在一个RB的不同OFDM 符号位置上,通过多个特殊位置的RE发送CRS信号作为信道预留信号。
其中,一种每个OFDM符号位置上设置4个RE发送CRS作为信道预留信号的设计实例如图5(a)-图5(c)所示,具体如下:
1)单天线端口时,每个OFDM符号位置上设置4个RE用于发送信道预留信号,4个RE在频域的位置以及信号的值与每个时隙的第0或4个CRS相同;
2)双天线端口时,
端口0和1,第0和4个OFDM符号位置的信道预留信号为原来的CRS信号,第1,2,3个OFDM符号位置的信道预留信号与第0个OFDM符号位置的CRS 信号相同,第5,6个OFDM符号位置的信道预留信号与第4个OFDM符号位置的CRS信号相同;
3)四天线端口时,
端口0和1,第0和4个OFDM符号位置的信道预留信号为原来的CRS信号,第1,2,3个OFDM符号位置不发送信道预留信号,第5,6个OFDM符号位置的信道预留信号与第4个OFDM符号位置的CRS信号相同;
端口2和3,第0,4,5,6个OFDM符号位置不发送信道预留信号,第1个OFDM 符号位置的信道预留信号为原来的CRS信号,第2,3个OFDM符号位置的信道预留信号与第1个OFDM符号位置的CRS信号相同;
4)LBT方案
按照TR36.889技术规范,可以考虑多种LBT机制,包括无回退窗的LBT 机制、带固定回退窗或自适应回退窗的LBT机制。
对于下行,更适合采用基于负载(LBE)的自适应回退窗的LBT机制 (category 4),考虑到本LBT方案中对下行CCA检测设置了时间窗,即所有 LAA基站都只能在同一个CCA检测时间窗内进行CCA检测,为了使LAA基站之间能更友好共存,每个LAA基站必须经过一定的回退时间才能接入信道。对于回退窗,设置其最小值为CWmin,最大值为CWmax,当一次数据传输过程中(可能包含若干下行子帧),如果有数据传输不成功(比如UE反馈HARQ NACK),则回退窗加倍,若达到最大值,则重新设置为最小值,如果所有数据均传输成功,则将回退窗设置为最小值。而回退窗的最小值CWmin与最大值 CWmax可根据ECCA时隙周期设置,若ECCA时隙周期为9us,则CWmin=16, CWmax=1024,若ECCA时隙周期为一个OFDM符号周期(约72us),则CWmin =4,CWmax=128。
一种典型的LBT流程示意图如图6所示,该典型LBT流程说明如下:
1)若LAA基站有数据需要发送,则首先根据回退窗生成随机数N,回退窗初始值设为CWmin;
2)等待CCA检测时间窗到来,当进入CCA检测时间窗后,先进行初始 CCA检测(ICCA),检测周期为T1,比如,可以取34us(与WIFI的DIFS相同),若初始CCA检测到信道空闲,则跳到下一步,否则,继续进行ICCA检测;
3)进行扩展CCA检测(ECCA),检测周期为T2,比如,可以取9us(与WIFI的CCA时隙相同),若扩展CCA检测到信道空闲,则跳到下一步,否则,返回步骤2);
4)将N减1,若N减小到0,则跳到下一步,否则,返回步骤3);
5)判断是否为下行子帧边缘,若不是,则发送信道预留信号,等到下行子帧边缘才开始发送数据,若是,则可以立即发送数据。
6)根据UE反馈的HARQ ACK信息更新回退窗的大小。
如果初始CCA和扩展CCA时隙周期均设置为一个OFDM符号周期,则可以将初始CCA和扩展CCA进行合并,合并后的LBT流程示意图如图7所示。
对于上行,更适合采用基于帧结构(FBE)的无回退窗的LBT机制(category 2),将每个上行子帧的第一个OFDM符号为上行CCA检测时间窗,当被调度的UE在该时间窗内检测到信道空闲时,则可在当前子帧接入信道。需要说明的是,对于不同UE,由于其与基站之间的距离有差异,可能有不同的TA值,因此,每个UE进行上行CCA检测的时隙位置受TA影响会略有差异。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,包括上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计,其中:
对于上下行突发结构的设计,上下行突发结构分别由若干个上行子帧或下行子帧组成,具体受TDD帧结构的限制,UE或eNB每次可以仅在上行或下行突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输,具体由接入信道的时刻、需传输的数据量大小及允许发送的最大子帧数确定;
对于CCA检测时间窗设计,下行和上行采用不同的检测时间窗,其中,下行CCA检测时间窗位于下行突发前及下行突发内的前面若干子帧,上行CCA检测时间窗则位于上行突发的每个上行子帧的第一个OFDM符号中;
对于信道预留信号设计,仅用于下行,eNB通过LBT方法竞争到信道接入权的时刻不一定刚好在下行子帧的边界,需等到下行子帧边界之后才能发送数据,在此之间,需要发送信道预留信号以避免其他WIFI系统或LAA系统接入信道;另外,以OFDM符号为周期,在一个RB中每个OFDM符号上可以配置通过多个RE发送信道预留信号;
对于信道接入流程设计,对于下行,采用带有自适应回退的信道接入流程,解决LAA与WIFI及其它LAA系统之间的信道共享问题,考虑到下行CCA只能在特定的CCA检测时间窗进行检测,为了减小LAA系统之间出现冲突的概率,在进行初始CCA检测信道空闲时,不立即接入信道,而要进行若干次扩展CCA检测后才接入信道;对于上行,采用基于帧结构的无回退的信道接入流程,当被调度的UE在上行CCA检测时间窗检测到信道空闲时,可以立即在当前这个上行子帧中接入信道。
2.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,在上下行突发结构的设计中,下行突发由若干个下行子帧组成,上行突发由若干个上行子帧组成,构成上下行突发的最大子帧数可根据各地区的无线规范以及TDD上下行子帧配置确定,而每次上下行传输的每个突发具体由几个子帧组成,则根据竞争到信道的时刻以及上下行负荷大小确定。
3.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,在上下行突发结构的设计中,对于下行突发,每个下行子帧的前面若干OFDM符号通常用于发送PDCCH信号,若LAA采用跨载波调度,则这几个符号中不会发送PDCCH信号,eNB需要在这几个OFDM符号中发送信道预留信号以避免其它系统接入信道中。
4.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,在CCA检测时间窗设计中,
对于下行CCA检测,为了保证eNB竞争到信道后,至少能传输一个子帧,以及为了保证信道预留信号不超过一个子帧,下行CCA检测时间窗位于下行突发的前一个子帧至下行突发的倒数第二个子帧。
5.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,在CCA检测时间窗设计中,
对于上行CCA检测,将上行突发中每个上行子帧的第一个OFDM符号作为CCA检测时间窗,只有被调度的UE在该检测时间窗检测到信道空闲,才能在当前的上行子帧发送数据。
6.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,在信道预留信号设计中,
考虑到LAA系统采用了LTE帧结构,发送的信号在时域上以OFDM符号为单位,另外,为了便于终端通过信道预留信号进行信道测量、AGC设置、时频同步,信道预留信号设计以CRS为基础,具体与采用的天线端口数及在一个子帧的OFDM符号位置有关,采用不同的天线端口时,在一个RB的不同OFDM符号位置上,通过多个特殊位置的RE发送CRS信号作为信道预留信号。
7.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法,其特征在于,在信道接入流程设计中,
对于下行,采用自适应回退的信道接入流程,其中,初始CCA及扩展CCA的时隙长度可以配置,可设置成与WIFI或欧洲标准一致,也可以配置成一个OFDM符号周期;对于上行,采用基于帧结构的无回退的信道接入流程,只要UE在检测窗内检测到信道空闲,则可以在当前子帧接入到信道。
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