CN108093412B - 用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法 - Google Patents
用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108093412B CN108093412B CN201810049054.5A CN201810049054A CN108093412B CN 108093412 B CN108093412 B CN 108093412B CN 201810049054 A CN201810049054 A CN 201810049054A CN 108093412 B CN108093412 B CN 108093412B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lte
- wifi
- frequency band
- transmission
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
- H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及用于多运营商场景下基于LAT的LTE‑U与WiFi共存方法,属于无线通信技术领域。该方法在保证WiFi网络传输性能的前提下,优化网络资源分配,提高LTE‑U的网络吞吐量。为在保护WiFi性能的同时最大化LTE‑U网络吞吐量,提出一种基于LAT不完美感知的功率调整方案。本发明中LTE‑U通过LAT对WiFi用户进行感知并在检测到WiFi传输后合理调节其传输功率。从而在不影响WiFi传输性能前提下,最大化LTE‑U的吞吐量。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域,涉及用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法。
背景技术
近年来,随着频段资源的日益紧缺以及无线数据前所未有的增长,无线运营商急切地需要更多的频段以提供更高的系统容量和更好的服务质量,非授权频段逐渐走入了人们的视野。2015年,3GPP在LTE Release 13中提出关于LTE在非授权频段(LTE-unlicensed,LTE-U)的标准化技术,该技术在非授权频段部署LTE系统以提供授权频段的协助接入(licensed assisted access,LAA)。载波聚合(carrier aggregation,CA)技术的普及使得LTE同时接入授权与非授权频段成为可能。LTE-U能提供更好的覆盖、更大的容量、更高的频谱效率以及允许在授权和非授权频段之间无缝的数据传输。面对LTE-U带来的更高频段利用率以及更加优越的用户体验,越来越多的运营商开始着手考虑在非授权频段上部署LTE-U网络。但是,部署LTE-U技术到非授权频段,面临两大问题:
(1)非授权频段已经被现有无线网络占用,如WiFi网络(2.4GHz、5GHz)。所以,把LTE-U系统扩展到非授权频段需要考虑到LTE-U用户与非授权频段现有用户的和谐共存,即实现LTE-U在非授权频段的高容量增益,同时避免对非授权频段现有用户造成极大的性能损害。
(2)当多个LTE-U基站部署在同一区域,其在非授权频段上的干扰是不可预测的,这会严重影响LTE-U用户的性能。
所以,有效地管理LTE-U与现存用户的干扰以及LTE-U之间的干扰是极其重要的。
目前,非授权频段主要有三段,即用于工业、科学和医用(ISM)2.4GHz频段、非授权国际信息设施(UNII)5GHz频段,以及最新提出的28GHz-60GHz毫米波频段。考虑到目前2.4GHz频段过于拥挤,非授权共存研究倾向于在5GHz频段上展开。5GHz非授权频段的数据传输应满足三点要求:i)传输能量限制。ii)雷达信号保护。对于服务机场和进行天气预测的雷达设备,应采用动态频率选择机制去避开其占用的非授权频段;iii)信道接入机制。LTE基于现有的资源调度机制能实现很高的抗干扰能力,而非授权频段的WiFi系统采用MAC层竞争接入机制,如果不对LTE-U和WiFi的接入方式进行管理,那么LTE-U在非授权频段传输会对WiFi系统产生持续的干扰,这样会造成WiFi系统性能严重下降。为保护WiFi系统性能,LTE-U接入信道前会采用先听后发(listen before talk,LBT)机制对信道进行空闲信道评估(clear channel assessment,CCA),即对信道进行能量检测。检测能量值小于预设阈值,即可判定信道空闲,便接入信道传输。
另外,LTE-U和WiFi的共存问题可以参考认知无线电技术中的次用户与主用户的共存方式,以重叠(underlay)、交织(interweave)和覆盖(overlay)的方式实现共存。重叠模式中,如果次用户对主用户的干扰低于干扰门限,则允许次用户与主用户同时传输信息。覆盖模式中,使用不同的信号处理和编码技术来区分主用户和次用户信号,当主用户占用信道时,次用户能接入信道而不产生干扰。故LTE系统可以采用重叠和覆盖模式进行传输,和WiFi系统同时使用非授权频段。
多运营商共存场景中,不同运营商之间须着重解决其各自基站协调接入非授权频段的问题。基于半双工模式的LBT机制,其存在两个主要缺陷:i)牺牲一部分频谱时隙用来检测信道状态,造成间断性的数据传输;ii)用户在传输过程中不能监听信道状态,多运营商之间很可能出现同时接入非授权频段而碰撞的情况,对潜在的用户间冲突问题无法处理。随着自干扰技术和硬件设计的提升,全双工(full duplex,FD)技术能够支持用户同时进行数据的传输和信道状态的检测。此外,目前有部分地区对LTE-U是否必须使用LBT接入非授权频段并未做明确要求。这使得运营商之间的资源分配以及LTE-U与WiFi之间的共存问题更加复杂。因此针对一些无法使用LBT来避免干扰且多运营商共存的地区,运营商之间的资源分配以及减少LTE-U对WiFi网络的干扰是实现多运营商LTE-U与WiFi共存亟需解决的问题。
综上所述,本发明为解决多运营商场景下LTE-U与WiFi网络共存问题,提出一种基于LAT的LTE-U动态接入非授权频段机制;多运营商场景中运营商之间彼此竞争信道与WiFi共存。为了避免频段资源浪费且保护WiFi传输性能,本发明提出一种多运营商基于全双工LAT不完美感知的动态功率调整方法。该方法根据WiFi网络的接入概率,能够得出LTE-U的最优回退窗口和最优传输功率,在保证WiFi传输性能的同时最大化LTE-U网络的有效吞吐量。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种多运营商场景下基于全双工LAT的LTE-U动态接入非授权频段方法;本发明的目的之二是提出一种基于全双工LAT不完美感知的功率调整方法。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
用于多运营商场景下基于LAT(Listen And Talk,全双工技术的边听边发)的LTE-U与WiFi共存方法,包括以下步骤:
S1:LTE-U根据边听边发LAT信道检测机制判断有无LTE-U接入非授权频段;
S2:根据LAT信道检测结果,判定非授权频段上无LTE-U用户,则无回退窗口数的LTE-U随机选择一个回退窗口进行回退,以及已有回退窗口数的LTE-U继续原有的回退窗口进行回退,同时保持对非授权频段持续监听;
S3:若判定非授权频段上有LTE-U用户,则LTE-U暂停窗口的回退并保持对非授权频段持续监听;
S4:回退窗口最先归0的LTE-U用户接入非授权频段进行传输,同时保持对非授权频段持续监听;
S5:LTE-U根据边听边发LAT信道检测机制判断有无WiFi接入非授权频段;
S6:根据LAT信道检测结果,判定非授权频段上有WiFi用户,则LTE-U在传输时调整其发射功率以保护WiFi网络的传输性能;判定非授权频段上无WiFi用户,则LTE-U在传输时以较大发射功率进行传输。
进一步,所述LTE-U与WiFi为两个不同的系统,其在非授权频段接入和传输模式不同,需保证WiFi网络传输性能:
WiFi占用非授权频段时,LTE-U以较小发射功率接入非授权频段进行传输;
WiFi未占用非授权频段时,LTE-U以较大发射功率接入非授权频段进行传输;
其中LTE-U根据边听边发LAT信道检测机制判断有无LTE-U接入非授权频段,利用的是信道能量检测方式,包括:判定存在LTE-U接入非授权频段和判定不存在LTE-U接入非授权频段,判定存在WiFi接入非授权频段和判定不存在WiFi接入非授权频段;
采用基于全双工技术的边听边发LAT机制,用户能够同时进行信道的检测和数据的发送,包括:
LTE-U基站和LTE-U用户均配备有两个全双工天线Ant1和Ant2;
天线Ant1持续监测信道状态,当检测信道空闲时,天线Ant2发送数据,并且无论天线Ant2是否发送数据,天线Ant1均持续检测信道状态;
在每一个检测时隙slot的最后,LTE-U将根据检测结果判断下一时隙slot是否发送数据;
LAT机制基于不完美的信道检测,更能体现真实信道中复杂的信道状态;
残余自干扰RSI会影响LTE-U用户的信道检测精度,造成不完美检测;
LTE-U用户检测信道会发生虚警,虚警概率为Pf;LTE-U用户检测信道会发生漏检,漏检概率为Pm;
若多于两个用户发生冲突,其在天线Ant1端的接收信号必然远大于自干扰,则漏检仅发生于两个用户发生冲突的情况;
LAT机制基于全双工技术的优越性实现数据传输与信道检测同时进行,如果LTE-U用户和WiFi用户间发生冲突,LTE-U能够及时检测并立即降低其传输功率,进而保障WiFi网络的传输性能。
进一步,所述LTE-U用户的信道检测和业务流量传输以时隙slot为基本单位:
LTE-U用户通过综合整个slot时隙内的信道能量检测结果,在一个slot时隙的最后做出信道状态判定;
LTE-U根据前一slot时隙的检测结果,进行下一slot时隙的数据传输。
进一步,所述LTE-U的竞争窗口长度以时隙slot为基本单位:
LTE-U竞争窗口数随机的从{1,2,…,W-1}中选取;
每判定一个slot时隙空闲,LTE-U竞争窗口数回退减1;
LTE-U竞争窗口数回退归0后,将重新随机的从{1,2,…,W-1}中选取;
保证每个LTE-U用户都能从所选取的窗口数退回至0并接入信道,从而保障系统内用户间的接入公平性。
进一步,在所述非授权频段上,传输时间划分为多个长度为A+T的传输周期:
周期A和周期T均由若干时隙组成;
A为WiFi网络检测接入时间,T为WiFi和LTE-U用户传输时间;
WiFi在每个接入周期A进行监听,并根据接入概率Pwifi接入信道进行传输;
LTE-U在传输周期T内根据LAT机制竞争接入非授权频段。
进一步,所述LTE-U的频段利用率Ttr为LTE-U在传输周期T内的传输时间,Twa为LTE-U在传输周期T内由于等待和碰撞所导致的浪费时间;对于Ttr而言,LTE-U在下一时隙能够成功传输必须满足:LTE-U回退窗口最小,LTE-U在WiFi接入时不发生漏检,且在WiFi静默时不发生虚警这三个条件。
进一步,所述LTE-U在不发生漏检和虚警情况下的吞吐量为:
进一步,当所述WiFi使用非授权频段时,LTE-U为保证WiFi传输性能将以较小发射功率ps进行传输;根据3GPP规定,WiFi网络和LTE-U共存时,LTE-U用户对WiFi网络的影响不大于WiFi网络增加同等数量的WiFi用户后对WiFi网络造成的影响,这一约束条件为:
进一步,所述最大化LTE-U的吞吐量,包括以下步骤:
本发明的有益效果在于:
针对多运营商场景提出一种基于全双工LAT的LTE-U动态接入非授权频段方法,能够有效解决多运营商场景下,各运营商协调其LTE-U用户接入并共享非授权频段资源的问题;
针对LTE-U与WiFi网络的和谐共存提出一种基于全双工LAT不完美感知的功率调整方法,通过实时的监听信道,检测WiFi用户是否占用信道,能够及时的避免对WiFi用户产生持续的干扰,进而保证了WiFi网络的传输性能;
针对LTE-U在非授权频段上的回退窗口进行优化,得到LTE-U网络在非授权频段上的最优频段利用率;其次根据WiFi接入非授权频段的概率对LTE-U在非授权频段上的传输功率进行优化,从而在保证WiFi网络传输性能的前提下,实现LTE-U网络吞吐量的最大化。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1为本发明基于LAT的多运营商LTE-U与WiFi共存方法的流程示意图;
图2为本发明多运营商LTE-U与WiFi共存场景示意图;
图3为本发明基于全双工LAT的LTE-U非授权频段接入方案示意图;
图4为本发明中实施例的流程示意图;
图5为本发明性能对比示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示,本发明提供的基于LAT的多运营商LTE-U与WiFi共存方法,包括以下步骤:
步骤100,LTE-U用户利用LAT检测机制判断有无其他LTE-U用户接入信道,其信道检测判定是基于信道的能量检测技术。
步骤101,根据LAT信道检测机制的判定结果,如果信道上没有其他LTE-U用户,那么无回退窗口的LTE-U用户将从一系列竞争窗口数中随机选择一个窗口数进行回退,以及已有回退窗口的LTE-U继续原有的回退窗口进行回退,同时保持对非授权信道进行LAT信道监听,回退窗口最先归0的LTE-U用户接入非授权信道进行数据传输;如果判定已经有LTE-U用户占用了非授权信道,则LTE-U用户将暂停窗口数的回退并保持对非授权信道监听。
步骤102,LTE-U用户利用LAT检测机制判断有无WiFi用户接入信道。
步骤103,根据LAT信道检测机制的判定结果,如果非授权信道上存在WiFi用户,那么LTE-U调整其功率以较小的发射功率ps进行传输;如果非授权信道上不存在WiFi用户,那么LTE-U在传输时以较大的发射功率pb进行传输。
根据上述步骤,如图2所示,本发明中多运营商网络下行传输场景包含N个LTE-U运营商,J个用户以及M个WiFi接入点WAP。场景中,运营商代表LTE-U运营商,用户代表LTE-U用户。LTE-U采用基于全双工的LAT非授权频段接入方案,当多运营商采用相同的回退窗口时,借助LAT技术,运营商可在传输时立即发现信道中还有其他运营商传输,从而及时终止自身的传输,避免了LBT模式下的长时间碰撞。此时,各运营商将重新选择各自回退窗口进行下一轮的回退过程。基于全双工的LAT方案可以保证仅有一个LTE-U运营商接入非授权频段,且LAT可同时检测WiFi用户是否传输。若检测到WiFi用户传输,则LTE-U调整其传输功率,从而在保证WiFi网络传输性能的同时实现二者的公平共存;若WiFi用户保持静默,则LTE-U保持其原有传输功率传输。
本发明中WiFi用户对非授权频段的占用,是基于其数据传输需求的,是随机的,以及LAT机制感知的不完美性,LTE-U用户在检测信道时将出现虚警和漏检的情况。因此,根据多运营商场景下的LTE-U动态接入非授权频段方法,会出现如下七种非授权频段的占用情况:
情况一,WiFi和LTE-U共用非授权频段,LTE-U正确检测(即E1≤E<E2),LTE-U发射功率为ps;
情况二,WiFi和LTE-U共用非授权频段,LTE-U错误检测(即E<E1),LTE-U发射功率为pb;
情况三,WiFi未占用非授权频段,LTE-U正确检测(即E<E1),LTE-U发射功率为pb;
情况四,WiFi未占用非授权频段,LTE-U错误检测(即E1≤E<E2),LTE-U发射功率为ps;
情况五,WiFi未占用非授权频段,但是已有其他LTE-U占用了非授权频段,LTE-U错误检测(即E1≤E<E2),LTE-U发射功率为ps;
情况六,WiFi未占用非授权频段,但是已有其他LTE-U占用非授权频段,LTE-U正确检测(即E≥E2),此LTE-U未接入非授权频段,其他LTE-U正常传输;
情况七,WiFi未占用非授权频段,同时也无其他LTE-U占用非授权频段,LTE-U错误检测(即E≥E2),LTE-U未接入非授权频段,此时造成非授权频段频谱浪费;
以上七种情况中,情况一、情况三和情况六是由于LTE-U正确检测,没有冲突发生;情况二、情况四和情况五是由于LTE-U错误检测,冲突发生;情况七造成频谱资源浪费。
据此,LTE-U在不发生漏检和虚警情况下的吞吐量,其表达式可写为:
其中Ttr为LTE-U在传输周期T内的传输时间,Twa为LTE-U在传输周期T内由于等待和碰撞所导致的浪费时间。对于Ttr而言,LTE-U在下一时隙能够成功传输必须满足:LTE-U回退窗口最小,LTE-U在WiFi接入时不发生漏检,且在WiFi静默时不发生虚警这三个条件。下面依次对Ttr和Twa求解。
LTE-U回退窗口最小的概率为:
其中W-1为最长回退窗口长度。LTE-U不发生漏检和虚警的概率为:
Pde=(1-Pwifi)(1-Pf)+Pwifi(1-Pm) (5)
根据式(4)和式(5),可得LTE-U的平均传输时间Ttr为:
其中i为传输时隙序号。至此LTE-U平均传输时间Ttr分析结束。
对于Twa而言,浪费时长为LTE-U网络用于回退和冲突以及LTE-U对WiFi网络漏检和虚警导致的浪费。由于LTE-U对WiFi网络漏检和虚警导致的浪费会在计算中合并,最终Twa即为LTE-U网络平均浪费时长的表达式为:
其中Tw_s为LTE-U成功传输之前的平均等待时长;Tw_c为两个或两个以上LTE-U选择同等回退窗口情况下的平均等待和冲突时长Tcol。LTE-U成功传输之前的平均等待时长Tw_s为:
根据式(9),Tw_c为:
为在保证WiFi传输性能的同时最大化LTE-U的有效吞吐量,LTE-U的传输功率必须得到有效控制。考虑到非授权频段的开放性,当LTE-U以较大的传输功率传输时,为对其他非授权频段用户进行保护,如雷达等公共设施。应满足:
其中Plim为最大发射功率。
此外,当WiFi使用非授权频段时,LTE-U为保证WiFi传输性能将以传输功率ps进行传输。根据3GPP规定,WiFi网络和LTE-U共存时,LTE-U用户对WiFi网络的影响不大于WiFi网络增加同等数量的WiFi用户后对WiFi网络造成的影响,这一约束条件可写为:
其中为LTE-U不发生漏检时WiFi网络的有效吞吐量,Pwifi,n+1为WiFi网络中有n+1个WiFi用户时的接入概率。考虑到WiFi网络接入信道后将受到LTE-U的干扰,其吞吐量与LTE-U的发射功率有关,故WiFi网络吞吐量的表达式为:
本发明规定优化目标为在多运营商LTE-U与WiFi共存场景下,通过合理调节LTE-U的传输功率和回退窗口大小,从而在保证WiFi网络传输性能的同时最大化LTE-U的有效吞吐量。该优化问题可表示为优化问题P1:
其中(a1)-(a3)为LTE-U发射功率约束;(b1)表示LTE-U频段利用率约束。
为最大化LTE-U的有效吞吐量,需对LTE-U的频段利用率以及LTE-U在不同WiFi接入场景下的传输功率进行求解。由于频段利用率与吞吐量优化是相互独立的,故可将原优化问题P1分解为优化回退窗口W以及优化功率分配子问题进行求解。首先在给定的传输功率下,对LTE-U在非授权频段上的回退窗口进行优化并计算出LTE-U在非授权频段上最优频段利用率其次,结合LTE-U在非授权频段上频段利用率的优化结果,对LTE-U在非授权频段上的传输功率进行优化,从而得到优化问题P1的最优解。
本实施例具体技术方案如下:
步骤400,初始化窗口数W=0,最优窗口数W*=0,以及最大窗口数Wmax,拉格朗日乘子β,γ,迭代长度Δβ,Δγ。
对LTE-U在非授权频段上的频段利用率进行优化。优化目标为LTE-U的频段利用率,优化变量为LTE-U的回退窗口大小W,约束条件为的LTE-U频段利用率约束,故LTE-U在非授权频段上的频段利用率子优化问题P2为:
由于回退窗口大小W为整数且取值范围有限,可采用穷举法求解最优回退窗口。先任意选取回退窗口W并根据式(3)计算结果,在回退窗口的取值区间[0,Wmax-1]内逐步减少或增加W直到式(3)的结果最大。此时对应的W为LTE-U的最优回退窗口W*。
步骤403,根据步骤402得到的最优窗口数W*,代入如下式子中得到对应的为LTE-U最优频段利用率至此,LTE-U在非权频段上的频段利用率优化完毕。步骤403中,LTE-U在非授权频段上的频段利用率计算如下:
步骤404,根据LAT信道检测机制判断WiFi用户是否占用非授权频段。
步骤405,根据上述步骤,原优化问题P1仅与LTE-U在非授权频段上的传输功率有关。本步骤对LTE-U在非授权频段上的传输功率进行优化,由自然对数函数特点可知,优化问题P1的目标函数随与增大而增大。因此在约束条件(a3)中当时,优化问题P1能取得最优解。故和满足关系:
根据式(21),LTE-U在非授权频段的功率分配子优化问题P3可表示为:
其中β和γ为非负拉格朗日乘子。式(25)的结果可通过次梯度法得出。首先对β和γ进行初始化,并根据式(26)计算h(β)和h(γ)的结果。
进而根据式(26)计算h(β)和h(γ)。若式(26)中h(β)和h(γ)值大于0,则继续增加β和γ,否则减少β和γ直到式(26)的结果为0,此时对应的β和γ即为式(25)的解,从而得到最优发射功率和
图3为本发明基于全双工LAT的LTE-U非授权频段接入方案示意图;图4为本发明中实施例的流程示意图;图5图示了根据本发明方法提出的动态功率调整算法,其在LTE-U与WiFi网络吞吐量方面与其他方法进行性能对比的一个实施例。其中动态功率调整算法、占空比算法以及随机算法均采用各自最优的LTE-U频段利用率。具体实施对比包括:
不同方法下LTE-U网络吞吐量从高到低依次为:动态功率调整算法、占空比算法和随机算法。这是因为动态功率调整算法通过对功率进行合理的分配,使得LTE-U网络吞吐量最大。占空比算法中LTE-U在WiFi传输时停止传输,故LTE-U吞吐量低于动态功率调整算法下的LTE-U的吞吐量。随机算法由于不考虑LTE-U吞吐量优化问题,故LTE-U吞吐量最低。
在WiFi吞吐量方面,占空比算法下WiFi吞吐量最高,其次为随机算法和动态功率调整算法。这是因为在占空比算法下WiFi传输时不受到LTE-U干扰,故WiFi吞吐量最高。随机算法下LTE-U对WiFi的干扰小于动态功率调整算法下的情况,故随机算法下WiFi的吞吐量高于动态功率调整算法下的吞吐量。
在平均吞吐量方面,动态功率调整算法表现最优,其次为占空比算法和随机算法。这是因为LTE-U吞吐量变化幅度高于WiFi吞吐量变化幅度。故LTE-U吞吐量高低决定了平均吞吐量的情况。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (1)
1.一种用于多运营商场景下基于全双工技术的边听边发LAT的LTE-U与WiFi共存方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
S1:LTE-U根据边听边发LAT信道检测机制判断有无LTE-U接入非授权频段;
S2:根据LAT信道检测结果,判定非授权频段上无LTE-U用户,则无回退窗口数的LTE-U随机选择一个回退窗口进行回退,以及已有回退窗口数的LTE-U继续原有的回退窗口进行回退,同时保持对非授权频段持续监听;
S3:若判定非授权频段上有LTE-U用户,则LTE-U暂停窗口的回退并保持对非授权频段持续监听;
S4:回退窗口最先归0的LTE-U用户接入非授权频段进行传输,同时保持对非授权频段持续监听;
S5:LTE-U根据边听边发LAT信道检测机制判断有无WiFi接入非授权频段;
S6:根据LAT信道检测结果,判定非授权频段上有WiFi用户,则LTE-U在传输时调整其发射功率以保护WiFi网络的传输性能;判定非授权频段上无WiFi用户,则LTE-U在传输时以较大发射功率进行传输;
所述LTE-U与WiFi为两个不同的系统,其在非授权频段接入和传输模式不同,需保证WiFi网络传输性能:
WiFi占用非授权频段时,LTE-U以较小发射功率接入非授权频段进行传输;
WiFi未占用非授权频段时,LTE-U以较大发射功率接入非授权频段进行传输;
其中LTE-U根据边听边发LAT信道检测机制判断有无LTE-U接入非授权频段,利用的是信道能量检测方式,包括:判定存在LTE-U接入非授权频段和判定不存在LTE-U接入非授权频段,判定存在WiFi接入非授权频段和判定不存在WiFi接入非授权频段;
采用基于全双工技术的边听边发LAT机制,用户能够同时进行信道的检测和数据的发送,包括:
LTE-U基站和LTE-U用户均配备有两个全双工天线Ant1和Ant2;
天线Ant1持续监测信道状态,当检测信道空闲时,天线Ant2发送数据,并且无论天线Ant2是否发送数据,天线Ant1均持续检测信道状态;
在每一个检测时隙slot的最后,LTE-U将根据检测结果判断下一时隙slot是否发送数据;
LAT机制基于不完美的信道检测,更能体现真实信道中复杂的信道状态;
残余自干扰RSI会影响LTE-U用户的信道检测精度,造成不完美检测;
LTE-U用户检测信道会发生虚警,虚警概率为Pf;LTE-U用户检测信道会发生漏检,漏检概率为Pm;
若多于两个用户发生冲突,其在天线Ant1端的接收信号必然远大于自干扰,则漏检仅发生于两个用户发生冲突的情况;
LAT机制基于全双工技术的优越性实现数据传输与信道检测同时进行,如果LTE-U用户和WiFi用户间发生冲突,LTE-U能够及时检测并立即降低其传输功率,进而保障WiFi网络的传输性能;
所述LTE-U用户的信道检测和业务流量传输以时隙slot为基本单位:
LTE-U用户通过综合整个slot时隙内的信道能量检测结果,在一个slot时隙的最后做出信道状态判定;
LTE-U根据前一slot时隙的检测结果,进行下一slot时隙的数据传输;
所述LTE-U的竞争窗口长度以时隙slot为基本单位:
LTE-U竞争窗口数随机的从{1,2,…,W-1}中选取;
每判定一个slot时隙空闲,LTE-U竞争窗口数回退减1;
LTE-U竞争窗口数回退归0后,将重新随机的从{1,2,…,W-1}中选取;
保证每个LTE-U用户都能从所选取的窗口数退回至0并接入信道,从而保障系统内用户间的接入公平性;
在所述非授权频段上,传输时间划分为多个长度为A+T的传输周期:
周期A和周期T均由若干时隙组成;
A为WiFi网络检测接入时间,T为WiFi和LTE-U用户传输时间;
WiFi在每个接入周期A进行监听,并根据接入概率Pwifi接入信道进行传输;
LTE-U在传输周期T内根据LAT机制竞争接入非授权频段;
所述LTE-U的频段利用率Ttr为LTE-U在传输周期T内的传输时间,Twa为LTE-U在传输周期T内由于等待和碰撞所导致的浪费时间;对于Ttr而言,LTE-U在下一时隙能够成功传输必须满足:LTE-U回退窗口最小,LTE-U在WiFi接入时不发生漏检,且在WiFi静默时不发生虚警这三个条件;
所述LTE-U在不发生漏检和虚警情况下的吞吐量为:
其中Jn表示第n个LTE-U运营商的用户数,表示WiFi接入非授权频段时,LTE-U在发射功率为时的吞吐量,表示WiFi静默时,LTE-U在发射功率为时的吞吐量;为LTE-U在WiFi接入非授权频段时的发射功率;为LTE-U在WiFi静默时的发射功率;
当所述WiFi使用非授权频段时,LTE-U为保证WiFi传输性能将以发射功率ps进行传输;WiFi网络和LTE-U共存时,LTE-U用户对WiFi网络的影响不大于WiFi网络增加同等数量的WiFi用户后对WiFi网络造成的影响,这一约束条件为:
Pwifi为WiFi接入非授权频段的概率;
Pm为LTE-U发生漏检的概率;
Cwifi为WiFi用户的吞吐量;
Pwifi,n+1为WiFi网络中有n+1个WiFi用户时的接入概率;
Cwifi,n+1为n+1个WiFi用户的吞吐量;
所述最大化LTE-U的吞吐量,包括以下步骤:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810049054.5A CN108093412B (zh) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | 用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810049054.5A CN108093412B (zh) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | 用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108093412A CN108093412A (zh) | 2018-05-29 |
CN108093412B true CN108093412B (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=62181765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810049054.5A Active CN108093412B (zh) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | 用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108093412B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109041068B (zh) * | 2018-08-16 | 2022-11-15 | 温州大学苍南研究院 | 基于p-LAA与WIFI共存网络性能优化的方法 |
CN109257828A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-22 | 西安中兴新软件有限责任公司 | 一种数据传输方法及装置、计算机可读存储介质 |
CN109890077B (zh) * | 2019-02-21 | 2020-10-20 | 浙江大学 | 一种lte-u系统自适应接入免许可频段的控制方法 |
CN109862570B (zh) * | 2019-03-12 | 2021-05-28 | 西安交通大学 | 一种laa与wlan热点共站部署的资源分配方法 |
CN109951864B (zh) * | 2019-03-28 | 2022-02-01 | 重庆邮电大学 | 基于LAA不完美频谱探测与WiFi共存的系统性能分析方法 |
CN111246502B (zh) * | 2020-01-09 | 2022-04-29 | 重庆邮电大学 | 一种基于q学习的能量阈值动态优化方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106332094A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-01-11 | 重庆邮电大学 | 非授权频段LTE‑U和WiFi系统基于Q算法的动态占空比共存方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10015761B2 (en) * | 2014-09-30 | 2018-07-03 | Nokia Technologies Oy | Apparatus and method for channel access for long term evolution nodes in unlicensed band |
-
2018
- 2018-01-18 CN CN201810049054.5A patent/CN108093412B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106332094A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-01-11 | 重庆邮电大学 | 非授权频段LTE‑U和WiFi系统基于Q算法的动态占空比共存方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
LTE-U与WiFi系统在非授权频段共存机制研究;黄晓舸等;《重庆邮电大学学报(自然科学版)第29卷第5期》;20170915;第2-8页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108093412A (zh) | 2018-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108093412B (zh) | 用于多运营商场景下基于LAT的LTE-U与WiFi共存方法 | |
KR101571904B1 (ko) | 이동통신 시스템에서 마이크로 단말에게 주파수 자원을 할당하기 위한 장치 및 방법 | |
CN105472753B (zh) | 一种基于lte的认知小蜂窝双重资源分配和干扰管理方法 | |
US9031017B2 (en) | Power control for LTE deployment in unlicensed band | |
US9860874B2 (en) | Method and apparatus for operating resource in wireless communication system | |
US8675623B2 (en) | Distributed prioritized contention for spectrum sharing | |
US10470211B2 (en) | Apparatus and method for band sharing in wireless communication system | |
CN108886816B (zh) | 数据发送方法和用户设备 | |
CN107580327B (zh) | 基于最佳频段选择的认知无线网络吞吐量优化方法 | |
CN107205211A (zh) | 在非授权频段与WiFi共存的D2D通信中的信道分配方法 | |
EP2104391B1 (en) | A transceiver apparatus and a method for transceiving data packets in a mobile communication network | |
Saha | Coexistence of cellular and IEEE 802.11 technologies in unlicensed spectrum bands-a survey | |
Yang et al. | On the capacity of wi-fi system in tv white space with aggregate interference constraint | |
Yano et al. | Achievable throughput of multiband wireless LAN using simultaneous transmission over multiple primary channels assisted by idle length prediction based on PNN | |
Zhang et al. | Cognitive radio MAC protocol for WLAN | |
CN114365579B (zh) | 用于缓解激进介质预留的设备、系统和方法 | |
Zuo et al. | Optimal resource allocation for hybrid interweave-underlay cognitive SatCom uplink | |
Faruk et al. | Performance analysis of hybrid MAC protocol for cognitive radio networks | |
CN103888952B (zh) | 一种认知无线电系统中竞争频谱的方法和系统 | |
CN112821969B (zh) | 一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法及装置 | |
CN109890077B (zh) | 一种lte-u系统自适应接入免许可频段的控制方法 | |
CN110313191A (zh) | 先说后听过程的重新配置 | |
KR20120071756A (ko) | 인지 무선 통신 시스템에서의 프레임 전송방법 및 장치 | |
Gan et al. | A Survey on Technologies and Challenges of LTE-U. | |
Jalaeian et al. | Location Aware CR-MAC: A multi-channel cross layered PHY-MAC protocol for cognitive radio ad hoc networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |