CN109039374A - 非授权频段上实现LTE-LAA系统与WiFi系统共存的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非授权频段上实现LTE‑LAA系统与WiFi系统共存的方法。该方法主要包括：在非授权频段上，WiFi系统正常发送数据，LTE‑LAA系统根据需要发送的数据的QoS和先验知识设计跳频算法，利用所述跳频算法在可使用的信道集上使用跳频的方式发送数据。本发明通过将跳频技术应用于LTE‑LAA系统中，提供了一种基于跳频技术的频率分配方案，通过设计合理的跳频算法，实现了两种系统的和谐共存，而不必使用LBT技术，避免了传输时延同时增强了系统的频谱效率。

Description

非授权频段上实现LTE-LAA系统与WiFi系统共存的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种非授权频段上实现LTE-LAA系统与WiFi系统共存的方法。

背景技术

随着移动设备的增长和移动应用的多样化，无线运营商正经历着爆炸式数据流量的增长。据业内报道，从2010年到2020年全球的移动数据流量将会增长超过1000倍，用户的需求日益提高并更加注重体验，特别是移动通信的可靠性和业务连续性。以前的电信网络都是以授权频段为承载，但由于网络业务的快速发展，授权频段的资源也快消耗殆尽，尤其是利用价值较高的低频段资源，被不断增长的用户群迅速消耗，于是移动运营商和设备商都在寻求使用非授权频段资源以提升系统容量和吞吐量的方法。

为了解决日益增长的移动数据流量与稀缺的频谱资源之间的矛盾，将LTE(LongTerm Evolution，长期演进)技术拓展到非授权频段已经成为5G通信标准的研究热点。LTE技术有着大带宽、广覆盖等诸多优点，也持续受到工业界和学术界的广泛关注。在非授权频段部署应用的场景有很多，如医疗监护、对讲机和无线局域网等，这些应用给生产生活带来了极大的便利。美国联邦通讯委员会(FCC)开放了大量的非授权频段，包括2.4GHz的工业、科学、医疗(ISM)频段，5GHz的信息基础设施(U-NII)频段以及60GHz的毫米波(mmWave)频段等。在2004年，FCC在5GHz频段先后开放了100MHz和195MHz的非授权频段以满足不断增长的业务需求，这不仅促进了非授权频段Wi-Fi网络的发展，同时也吸引了网络运营商对非授权频段的关注。目前，2.4GHz频段应用广泛，部署的网络技术有ZigBee，BlueTooth和Wi-Fi等。相比较于2.4GHz，5GHz频段有着更丰富的频谱资源，应用空间大，目前部署在5GHz频段的技术主要有IEEE802.11。近年来，越来越多的无线运营商和技术厂商开始关注高频载波通信。28-60GHz毫米波频段目前作为非授权频段被用于本地多点分布服务。60GHz频段也有着更多的频谱资源，可以提供高带宽的多媒体服务。

频段的选取是在非授权频段部署LTE系统首先要考虑的问题。相比较授权频段而言，非授权频段还拥有相当一部分的可用频谱，如5GHz频段的500MHz能够满足相关频谱规定直接被使用。目前LTE-U技术主要的部署频段应尽量低于6GHz，以确保较小的路径损耗，2.4GHz附近已经被Wi-Fi与蓝牙等技术所占用，5GHz频段附近也被Wi-Fi技术占用，因此，当前最适合用来部署LTE系统的非授权频段是5～6GHz之间，尤其是接近6GHz的频段。

高通、华为、爱立信、Verizon、中国移动和其他倡导者在2013年12月召开的3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)无线电接入网络标会议上，正式提出了“LTE-Unlicensed”，即LTE-U(Long Term Evolution in the UnlicensedSpectrum，将LTE技术拓展至非授权频段)，利用非授权频段来承载通信业务和数据流量，以此作为授权频段的补充来提升LTE的系统容量。另外，将移动通信技术从非授权频段拓展到非授权频段有利于5G技术的发展，5G技术可以以LTE-U技术作为基础，构建传输速率更高、时延低且耗电量小的网络，来适应下一代移动通信海量设备的连接需求。虽然5G技术主要部署在授权频段，但在5GHz附近及1GHz以下的频段仍有大量的非授权频谱可供5G技术使用，可以极大地扩展下一代通信系统的系统容量。

然而在非授权频段部署LTE技术给蜂窝移动通信系统带来机遇的同时，也带来了诸多挑战，其中与现有的Wi-Fi系统共存是最大压力。二者的承载频段相互重合，难免就会发生干扰。因此，研究异系统间的干扰协调和管理显得十分重要，尤其要保证LTE系统与Wi-Fi系统共享信道下资源分配的公平性。

为了缓解日益稀缺的频谱资源问题与满足不断增长的移动宽带的业务需求，3GPP在2014年启动了对LTE-U技术的标准化工作，并在3GPP Release 13中将LTE-U作为下一代移动通信的增强型技术，LTE-U技术旨在提高非授权频段的频谱效率，增大系统容量等。现如今，将LTE拓展到非授权频段已经成为5G(5th Generation)通信标准的研究热点之一。然而考虑到非授权频段已经部署了其他通信系统，如Wi-Fi，ZigBee、BlueTooth等，因此，将LTE系统应用在非授权频段上要解决的首要问题就是LTE系统与其他已部署在该频段的系统共存的问题，对于5GHz频段而言，首先要考虑的就是LTE系统与Wi-Fi系统共存的问题。

在非授权频段信道共享的核心机制为LBT(Listen Before Talk，先听后說)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(ETSIEN301893)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 Channel Assessment)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：

OptionA(指数回退窗)：LBE设备在发送数据前，需要利用基于能量的CCA进行信道侦听，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。

OptionB(固定回退窗)：LBE设备在发送数据前，需要利用基于能量的CCA进行信道侦听，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。

跳频(FH)是一种无线通信中最常用的扩频方式。工作原理是收发双方传输信号的载波频率按照预定规律(一组伪随机码PN，Pseudo-Noise)进行离散变化，通信中使用的载波频率受伪随机码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，跳频是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式；从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的信号。因此，跳频通信在某一特定频点上仍为普通调制技术。跳频系统根据频率变化的快慢，通常分为快跳频和慢跳频。目前在军事领域广泛应用了快跳频通信技术。随着电子对抗的加剧，在快跳频的基础上，产生了自适应跳频，进一步提高抗截获和抗干扰目的。慢跳频则主要应用于民用领域。跳频技术既是实现扩频通信的一种方式，又可以是避免碰撞和协调干扰的一种技术。

通过以上描述我们看到，尽管现有方法可以从一定程度上避免碰撞，实现LTE系统与Wi-Fi系统的和谐共存，但是也存在着增大了系统时延以及频谱利用率低的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种非授权频段上实现LTE与WiFi系统基于跳频共存的方法，以克服现有技术的缺点。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种非授权频段上实现LTE-LAA系统与WiFi系统共存的方法，包括：

在非授权频段上，WiFi系统正常发送数据，LTE-LAA系统根据需要发送的数据的QoS和先验知识设计跳频算法，利用所述跳频算法在可使用的信道集上使用跳频的方式发送数据。

进一步地，所述需要发送的数据的QoS包括数据发送速率和时延的要求。

进一步地，所述的LTE-LAA系统根据需要发送的数据的QoS和先验知识设计跳频算法，利用所述跳频算法在可使用的信道集上使用跳频的方式发送数据，包括：

在非授权频段上，LTE-LAA系统中的eNB进行信道侦听，把侦听到的能够使用的信道放在信道集里，并且侦听到WiFi系统使用的信道，所述eNB根据UE的优先级、QoS需求、信道质量和/分组给所述UE设置用户标识UID；

所述eNB根据所述WiFi系统使用的信道、需要发送的数据的QoS、LTE-LAA系统中需要激活的UE数量采用伪随机跳频方式设计所述信道集的跳频算法，在所述跳频算法中UE的所跳信道索引编号由时钟信号UCLK和该UE的UID决定。

进一步地，所述LTE系统的跳频子信道小于WiFi系统的带宽。

进一步地，所述eNB按照UE的优先级或者数据速率的要求将UE进行分组，把优先级最高或者数据速率要求最高的UE分到一组，给这组UE配备信道质量最好的信道集来实施跳频算法。

进一步地，所述的方法还包括：

所述LTE-LAA系统的上行通信时的实施步骤为：

步骤1：在随机接入阶段，在PDSCH信道上eNB向UE发送关于小区ID、UE本身的ID以及时钟信号信息；

步骤2：UE发送参考信号，LTE系统进行正常的上行信道估计，把侦听到的能够使用的信道放在信道集里，并将所述信道集告诉UE；

步骤3：当UE有数据发送时，在PUCCH信道上UE向eNB发送调度请求信息，在所述调度请求信息中携带UE需要的buffer缓冲区大小及QoS需要；

步骤4：eNB根据接收到的信息设计跳频算法，将选择出的UE的所跳信道索引编号在PDCCH信道发送给UE；

步骤5：eNB和UE分别根据UE的所跳信道索引编号计算出跳频图样；

步骤6：在相应的频率上，eNB和UE按照双方都知道的跳频图样进行数据的发送和接收。

进一步地，所述的方法还包括：

所述LTE-LAA系统的下行通信时的实施步骤为：

步骤1：在随机接入阶段，在PDSCH信道上eNB向UE发送关于小区ID、UE本身的ID以及时钟信号信息；

步骤2：UE发送参考信号，LTE系统进行正常的上行信道估计，把侦听到的能够使用的信道放在信道集里，并将所述信道集告诉UE；

步骤3：当eNB有数据发送时，eNB根据系统要支持的用户数、需要发送的数据量、数据速率条件选择出所需的跳频算法；

步骤4：eNB基于所述跳频算法选择出UE的所跳信道索引编号，将选择出的所跳信道索引编号在PDCCH信道发送给UE；

步骤5：eNB和UE分别根据UE的所跳信道索引编号计算出跳频图样；

步骤6：在相应的频率上，eNB和UE按照双方都知道的跳频图样进行数据的发送和接收。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将跳频技术应用于LTE-LAA系统中，提供了一种基于跳频技术的频率分配方案，通过设计合理的跳频算法，实现了两种系统的和谐共存，而不必使用LBT技术，避免了传输时延同时增强了系统的频谱效率。本发明实施例的方法既适合于上行传输也适合于下行传输，这样可以兼容R13和R14版本。同时，由于方案中涉及到的需要的信息都是现有LTE系统也需要提供的，因此对现有系统的影响非常小，具有后向兼容性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种的基于跳频算法的LTE系统与Wi-Fi系统共存实例示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于跳频技术的LTE系统与Wi-Fi系统共存机制下行传输信令流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于跳频技术的LTE系统与Wi-Fi系统共存机制上行传输信令流程图；

图4为本发明实施例提供的一种UID的bitmap结构；

图5为本发明实施例提供的一种跳频算法示意图；

图6为本发明实施例提供的一种Perm5操作示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

为了解决两系统共存问题，本发明实施例提出了基于跳频技术的解决方案。具体而言就是，WiFi系统正常发送数据，LTE-LAA(Licensed Assisted Access，许可频谱辅助接入)系统并不使用LBT机制进行侦听和退避，而是使用跳频的方式发送数据。LTE-LAA系统先进行信道侦听，把能够进行发送的信道放到一个信道集里，根据发送的数据的QoS(Qualityof Service，服务质量)以及一些先验知识设计合理的跳频算法，上述发送的数据的QoS主要是考虑数据发送速率以及时延的要求，上述先验知识包括WiFi系统常常使用的信道，LTE-LAA里需要激活的用户数等。

跳频算法除了具备一般跳频算法需要具备的均匀性和随机性的特点以外，还具有能够尽量避开WiFi的常用信道，并且适应LTE-LAA系统的QoS及容量的要求的特点。这样可以在最大程度上避开LTE-LAA与WiFi的碰撞同时保持这两个系统的数据传输。即使与WiFi系统碰撞了，但是考虑到跳频算法的特点，与WiFi系统的碰撞时间内如果使得这两个系统的平均SNR(信噪比)在能够正确译码和解调的门限值之上，这两个系统都能实现正确的数据传输，而不必求助于LBT机制使用时分的方式进行传输。

本发明实施例的方法从本质上讲是一种频率资源的分配方式，因此其流程完全可以使用现有的LTE的信令流程完成，而无需对现有LTE系统进行较大改进。本方案也同时适用于上行及下行通信系统。

本发明实施例提供的一种非授权频段异构通信系统的模型为一个物理小区，含有一个eNB和若干UE。本发明实施例提供的一种非授权频段上实现LTE与WiFi系统基于跳频共存的方法的处理过程如下：

上行通信时的实施步骤为：

步骤1：在随机接入阶段，在PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道)信道上eNB向UE发送关于小区ID、UE本身的ID以及时钟信号等信息，这些信息将用于后续跳频算法的设计；

步骤2：LTE系统进行正常的上行信道估计，UE发送参考信号，eNB进行信道估计，把可以进行传输的信道挑选出来，放到一个信道集中，并将这些消息告诉UE；

注1：eNB可以按照UE的优先级或者数据速率的要求，将UE进行分组。把优先级高或者数据速率要求高的UE分到一组，给这组UE配备最好的信道集来实施跳频算法。

注2：eNB可以通过提前侦听信道，获得一些先验知识，比如WiFi系统使用最多的频率资源信息，这样就说明该LTE的UE距离该WiFi设备较近，则跳频时的频率选择就应该尽量避免选择这样的被该WiFi设备频繁使用的发送数据的信道。

注3：eNB设计跳频算法的时候，也要尽量避免WiFi设备经常使用的用于发送控制信令的信道，以避免干扰WiFi设备的控制信号。

这样经过注1，2和3，eNB就能根据LTE的情况和WiFi的情况，根据LTE-LAA UE的QoS需求和优先级建立适合于跳频的频率集，对应着不同的UE设备组。

注4：跳频算法在设计的时候要考虑多种因素，如跳频的频率以及其中每个跳频的子信道带宽。其中，考虑到跳频算法良好的均匀性，为了保证尽可能少的时间(频率)内干扰WiFi系统，应设计LTE系统的跳频子信道小于WiFi系统带宽(即小于20MHz)。

注5：如果一定要在WiFi经常使用的信道上安排跳频传输，则在这个信道上采用更低的发送功率传输。

步骤3：当UE有数据发送时，在PUCCH信道上UE向eNB发送调度请求信息SR，表明自己需要的buffer(缓冲区)大小及QoS需要(包括时延需要及数据速率)。

步骤4：eNB计算得到需要使用的跳频算法，eNB将选择出的UE的所跳信道索引编号在PDCCH信道发送给UE。计算跳频图样的过程是具体的算法设计，可以根据不同系统进行不同的设计。

步骤5：eNB和UE分别计算出跳频图样。

跳频图样就是跳频时的选择频率的方法。比如，在第1个时隙选择f2传输，第2个时隙选择f4传输，第3个时隙选择f7传输，这里的2,4,7就是跳频图样，由设计的具体算法计算得到。f2，f4，f7表示3种不同的频率。

步骤6：在相应的频率上，eNB和UE按照双方都知道的跳频图样进行数据的发送和接收。

下行通信时的实施步骤为：

步骤1：在随机接入阶段，在PDSCH信道上eNB向UE发送关于小区ID、UE本身的ID以及时钟信号等信息，这些信息将用于后续跳频算法的设计；

步骤2：LTE系统进行正常的上行信道估计，UE发送参考信号，eNB进行信道估计，把可以进行传输的信道挑选出来，放到一个信道集中，并将这些消息告诉UE；

注1：eNB可以按照UE的优先级或者数据速率的要求，将UE进行分组。把优先级高或者数据速率要求高的UE分到一组，给这组UE配备最好的信道集来实施跳频算法。

注2：eNB可以通过提前侦听信道，获得一些先验知识，比如WiFi系统使用最多的频率资源信息，这样就说明该LTE的UE距离该WiFi设备较近，则跳频时的频率选择就应该尽量避免选择这样的被该WiFi设备频繁使用的发送数据的信道。

注3：eNB设计跳频算法的时候，也要尽量避免WiFi设备经常使用的用于发送控制信令的信道，以避免干扰WiFi设备的控制信号。

这样经过注1,2和3，eNB就能根据LTE的情况和WiFi的情况，根据LTE-LAA UE的QoS需求和优先级建立适合于跳频的频率集，对应着不同的UE设备组。

注4：跳频算法在设计的时候要考虑多种因素，如跳频的频率以及其中每个跳频的子信道带宽。其中，考虑到跳频算法良好的均匀性，为了保证尽可能少的时间(频率)内干扰WiFi系统，应设计LTE系统的跳频子信道小于WiFi系统带宽(即小于20MHz)。

注5：如果一定要在WiFi经常使用的信道上安排跳频传输，则在这个信道上采用更低的发送功率传输。

步骤3：当eNB有数据发送时，eNB根据系统要支持的用户数、需要发送的数据量、数据速率等条件，选择出所需的跳频算法。

步骤4：eNB将选择出的所跳信道索引编号在PDCCH信道发送给UE。

步骤5：eNB和UE分别计算出跳频图样。

步骤6：在相应的频率上，eNB和UE分别按照双方都知道的跳频图样进行数据的发送和接收。

图1为本发明实施例提供的一种的基于跳频算法的LTE系统与Wi-Fi系统共存实例示意图，图2为该实例中的LTE系统与Wi-Fi系统共存机制下行传输信令流程图，图3为该实例中的LTE系统与Wi-Fi系统共存机制上行传输信令流程图。

从图1中可以看到，首先WiFi系统和LTE系统都使用20MHz的带宽；但是LTE系统是分成4个时间段，使用跳频的方式，每次只使用5MHz带宽。这样，它对于WiFi系统的干扰只有WiFi传输时间的25％。因此，在不使用LBT等机制的情况下，LTE和WiFi两系统可以同时传输数据，而且保证了两系统的时延和数据传输速率的QoS需求。

实施例二

为了验证本发明实施例提出的方案，在蓝牙中现有跳频技术的基础上，提出了一个改进的跳频算法，其特点包括：

1：为了支持LTE中更多的用户，以及适应更宽的带宽，将蓝牙中79个信道扩充为99个；

2：带宽也不限于1MHz，而是适应于LTE系统从1.4MHz到20MHz的多种带宽；

3：采用与现有蓝牙系统近似的跳频生成算法，保持了获得的算法具有随机性和均匀性。

具体细节如下：

信道定义

可以在5GHz、2.4GHz以及900MHz等非授权频段进行定义，总共有99个数据信道，带宽根据具体的系统容量来定义。以下以5GHz频段带宽为5MHz，设计了99个信道；2.4GHz频段带宽为1MHz及900MHz频段带宽为1MHz为例，共有99个信道。

5GHz频段信道中心频率如下(单位：MHz)：

f＝5195+5k(k＝1，2，3，...，99)

2.4GHz频段及900MHz频段信道中心频率如下(单位：MHz)：

f＝2400+k(k＝1，2，3，...，80)

f＝825+k(k＝81，82，...，99)

用户ID(UID)的确定

在跳频算法中，需要利用用户ID(UID)和定时的信号UCLK来计算跳频图样。在本方案中，设计UID为12bits，分别包括：

UID(11-10)：索引同一小区内的簇，即由UE的优先级和QoS需求所分成的簇，同一簇内的UE具有相同的QoS需求因而具有相同的优先级；

UID(9-7)：把信道估计结果中具有相同信道集的用户分在一组，其中000和111预留；

UID(6-0)：表示用户索引，基于不同组用户索引最大值可以达到128。

注：以上的bitmap可以根据具体情况进行动态调整。如增加某区段的bit数以增加小区索引号或者组索引号，或者减小用户数。

由于该系统采用时分方式，UID在一定程度上反映了用户的优先级，eNB基于UID动态调度UE的通信时隙。图4为本发明实施例提出的一种UID的bitmap结构。

UCLK即为LTE系统里的定时信息，可以使用时间提前量TA，或者另外定义一个时钟信号，定义其为20bits。

跳频算法设计

跳频通信系统采用伪随机跳频，假设每1ms跳一次，所跳信道索引编号由时钟信号UCLK(20bits)和UID(12bits)决定，本发明实施例提供的一种跳频算法如图5所示。

x＝(UID_4∶0xor UCLK_4∶0+UID_8∶4)mod 32

P＝(UCLK_19∶15+512×(UCLK_9∶5xor UCLK_14∶10)+UID)mod 2¹⁴

y＝(16×UCLK_19∶6)mod 99

图5中，Perm5是一个由五位输入X以及控制X置换的14位控制信号P组成的置换功能块，每一次置换运算由P的1bit位控制，如果该位为1则进行置换，该位为0则不发生置换。

E.g.Input＝[10]，P＝1→[01]，P＝0→[10]

综上所述，本发明实施例通过将跳频技术应用于LTE-LAA系统中，提供了一种基于跳频技术的频率分配方案，通过设计合理的跳频算法，实现了两种系统的和谐共存，而不必使用LBT技术，避免了传输时延同时增强了系统的频谱效率。

本发明实施例的方法既适合于上行传输也适合于下行传输，这样可以兼容R13和R14版本。同时，由于方案中涉及到的需要的信息都是现有LTE系统也需要提供的，因此对现有系统的影响非常小，具有后向兼容性。

本方案采用伪随机跳频，跳频信道具有均匀性和随机性，可有效避免干扰并能够和其他非授权频段系统共存，提高系统容量。

本发明实施例的方案通信过程中进行了UID和UCLK的信息交互，发送端和接收端跳频计算时使用相同UID和UCLK，实现跳频同步。同一组设备跳频图案相同，采用时分，不同组设备跳频图案不同，可同时通信。

本发明实施例的方案中不同组用户输入UID和UCLK差别较大，可有效降低不同组用户的碰撞概率。

本发明实施例的方案中eNB基于业务类型优先级分配UE的资源，通过分组过程实现，优先级高的UE被分到信道条件好的组，从而提高系统效率，频谱利用率。UID的设计具有动态特性，可根据网络实际情况进行调节，从而增大或者减小小组数，或者组内UE数。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种非授权频段上实现LTE-LAA系统与WiFi系统共存的方法，其特征在于，包括：

在非授权频段上，WiFi系统正常发送数据，LTE-LAA系统根据需要发送的数据的QoS和先验知识设计跳频算法，利用所述跳频算法在可使用的信道集上使用跳频的方式发送数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述需要发送的数据的QoS包括数据发送速率和时延的要求。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的LTE-LAA系统根据需要发送的数据的QoS和先验知识设计跳频算法，利用所述跳频算法在可使用的信道集上使用跳频的方式发送数据，包括：

在非授权频段上，LTE-LAA系统中的eNB进行信道侦听，把侦听到的能够使用的信道放在信道集里，并且侦听到WiFi系统使用的信道，所述eNB根据UE的优先级、QoS需求、信道质量和/分组给所述UE设置用户标识UID；

所述eNB根据所述WiFi系统使用的信道、需要发送的数据的QoS、LTE-LAA系统中需要激活的UE数量采用伪随机跳频方式设计所述信道集的跳频算法，在所述跳频算法中UE的所跳信道索引编号由时钟信号UCLK和该UE的UID决定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述LTE系统的跳频子信道小于WiFi系统的带宽。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述eNB按照UE的优先级或者数据速率的要求将UE进行分组，把优先级最高或者数据速率要求最高的UE分到一组，给这组UE配备信道质量最好的信道集来实施跳频算法。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

所述LTE-LAA系统的上行通信时的实施步骤为：

步骤1：在随机接入阶段，在PDSCH信道上eNB向UE发送关于小区ID、UE本身的ID以及时钟信号信息；

步骤2：UE发送参考信号，LTE系统进行正常的上行信道估计，把侦听到的能够使用的信道放在信道集里，并将所述信道集告诉UE；

步骤3：当UE有数据发送时，在PUCCH信道上UE向eNB发送调度请求信息，在所述调度请求信息中携带UE需要的buffer缓冲区大小及QoS需要；

步骤4：eNB根据接收到的信息设计跳频算法，将选择出的UE的所跳信道索引编号在PDCCH信道发送给UE；

步骤5：eNB和UE分别根据UE的所跳信道索引编号计算出跳频图样；

步骤6：在相应的频率上，eNB和UE按照双方都知道的跳频图样进行数据的发送和接收。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

所述LTE-LAA系统的下行通信时的实施步骤为：

步骤1：在随机接入阶段，在PDSCH信道上eNB向UE发送关于小区ID、UE本身的ID以及时钟信号信息；

步骤2：UE发送参考信号，LTE系统进行正常的上行信道估计，把侦听到的能够使用的信道放在信道集里，并将所述信道集告诉UE；

步骤3：当eNB有数据发送时，eNB根据系统要支持的用户数、需要发送的数据量、数据速率条件选择出所需的跳频算法；

步骤4：eNB基于所述跳频算法选择出UE的所跳信道索引编号，将选择出的所跳信道索引编号在PDCCH信道发送给UE；

步骤5：eNB和UE分别根据UE的所跳信道索引编号计算出跳频图样；

步骤6：在相应的频率上，eNB和UE按照双方都知道的跳频图样进行数据的发送和接收。