免许可频段下信令与数据的收发方法技术

本发明专利技术公开了一种免许可频段下信令与数据的收发方法该方法，包括：(1)基于LBT的信道接入；(2)基于子帧对齐的信令/数据传输；(3)计数器确定有规定时序要求的信令/数据收发的时刻或有ARQ要求的数据的反馈时间窗。应用本发明专利技术技术方案可使控制信令有序发出，有规定时序要求的信令收发时序不因信道接入时刻的不确定而改变，用户能够完成同步、寻呼、随机接入等过程；有规定时序要求的信令或数据不因信道接入结束而无法传输；有ARQ要求的数据避免不必要的重传；本发明专利技术支持基于子帧对齐的信令/数据传输方式，与包括传统LTE系统在内的现有各种蜂窝移动通信系统兼容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信
，具体涉及一种免许可频段下信令与数据的收发方法。
技术介绍
免许可频段的长期演进(Long Term Evolution in Unlicensed band，LTE-U)技术是为了提升蜂窝移动通信系统容量、缓解许可频段流量压力在2013年12月由高通等公司提出的，已经被国际标准化组织第三代合作伙伴计划(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)采纳。不同于传统LTE/LTE-A系统工作在许可频段因而通信时间有保障、采用独占许可频段的中心控制方式传输信令/数据因而发送前无需进行载波侦听，LTE-U系统工作在免许可频段因而面临多个技术难题。一是要满足免许可频段的法规约束，如单次信道接入时长不能超过规定值、发射功率必须低于门限。二是要与无线局域网(Wireless Local AreaNetwork，WLAN)等采用载波侦听、指数退避接入方式的系统共存，LTE-U系统不能独占免许可频段，以免妨碍WLAN等其它系统的接入和传输、削弱其它系统的性能。因而，LTE-U系统不能直接沿用传统LTE系统的标准和技术。作为LTE-U系统三种使用模式之一，独立(Standalone，SA)模式所面临的技术挑战更为严峻。不同于补充下行链路(Supplement Downlink，SDL)模式和载波聚合(Carrier Aggregation，CA)模式下控制信令在许可频段传输，LTE-U在SA模式下信令和上/下行数据都要在免许可频段上传输，这使得信令可能会因信道接入时刻无法保证而不能按时发送。免许可频段LTE-U SA系统(即采用SA模式的LTE-U系统)遇到的挑战如下：挑战之一：为了与WLAN等系统公平地共存，3GPP规定LTE-U每次占用信道的时长不能超过规定长度(如10毫秒)，这使得LTE-U SA系统的信令交互、数据传输过程需要多次接入才能完成。3GPP又规定LTE-U系统采用类似于
WLAN系统载波侦听接入方式的LBT(Listen Before Talk)接入方式，即只在发现信道空闲时才可能接入，但信道的繁忙/空闲状态取决于共存的多个系统中的设备。这就使得LTE-U SA系统再次接入的时刻是随机的、不确定的，使得LTE-USA系统的信令交互、数据传输不能在规定时刻或规定时间窗内进行。具体表现如下：(1)有规定时序要求的信令(如同步、广播、寻呼等)无法按时发送，难以有序完成用户同步、小区搜索、随机接入、驻留等重要过程。这里的“规定时序”指的是信令发送时刻之间的时间间隔是固定的。例如，在传统LTE等蜂窝移动通信系统中同步信号和广播消息的发送是周期性的，时间间隔是固定的。用户根据同步信号的接收时刻计算广播消息的接收时刻，再根据接到的广播消息中解析得到的随机接入配置等信息完成随机接入、驻留等过程；而LTE-U SA系统基站在规定的广播消息发送时刻可能因信道繁忙而无法发送广播消息，则用户在接收到同步信号后规定时间间隔处收不到广播消息，从而无法完成小区搜索、随机接入、驻留等过程。(2)有规定时序要求的信令或数据不一定能在规定时刻发出。比如：LTE-U SA系统中用户收到了基站发送的上行调度许可，但在规定发送的时刻发现信道繁忙，因而无法完成上行数据传输，造成信令失效、数据传输中断。(3)有自动重传请求(Automatic Repeat reQuest，ARQ)要求的数据可能反复重传。这是因为“数据传输-等待反馈”的握手过程跨两次/多次接入，可能导致接收到数据的基站/用户因信道接入结束而无法及时发出数据接收正确的确认(Acknowledge，ACK)反馈或数据接收不正确的确认(Non-ACK，NACK)反馈，发送数据的用户/基站在规定长度的时间窗内未收到对方的ACK反馈或者NACK反馈(以下统称“反馈”)则认为之前传输的数据丢失而重传数据。在上述情况下，因信道接入结束导致的重传信令/数据不仅没有必要，而且会造成信道资源浪费、减少LTE-U SA系统的有效传输机会。挑战之二：为兼容包括传统LTE在内的各种蜂窝移动通信系统，LTE-U SA系统基站每次信道接入后应在子帧对齐的时刻传输信令/数据。因采用LBT的信道接入方式，LTE-U SA系统侦听发现信道空闲的时刻不一定恰好是一个子帧开始(简称为子帧对齐)时刻，从该时刻到子帧对齐期间，很可能有WLAN等系统使用信道，造成该LTE-U SA系统和其它系统间信令/数据传输冲突。申请号为20150049712 A1和20150049741 A1美国专利针对在免许可频段上
工作的传统LTE系统，将作为主要信令之一的同步信号仍采用周期性发送，只是将传统LTE协议规定的5毫秒发送周期改为80、160和240毫秒等。这样保证用户可以在较长的时间间隔上周期性地读取到同步信号，完成同步过程，又给共存的其它系统(如WLAN等)留出较多接入机会。但在固定时刻发送同步信号而不进行LBT，会干扰WLAN等其它系统正在进行的传输。此外，该专利中不涉及与同步信号有规定时序要求的其它信令的发送，不涉及有规定时序要求的信令与数据的传输。另有申请号为2015013623 A2的WIPO专利给出了工作在免许可频段时传统LTE系统基站下发寻呼消息(一种信令)的方法。该方案将传统LTE系统中基站在固定时刻下发的寻呼消息改为在一个寻呼窗内下发，从而增加了寻呼消息发送成功的概率。寻呼窗的起始位置和寻呼窗长等信息由基站通过广播消息通知用户。但是，在固定时刻开始的固定长度的时间窗内信道不一定可用，因而寻呼消息不一定能成功发送。此外，该专利中不涉及与寻呼消息有规定时序要求的其它信令的发送，不涉及有规定时序要求的信令与数据的传输。
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种免许可频段下信令与数据的收发方法，使得LTE-U SA系统中在每次信道接入后基站有序发出信令，有规定时序要求的信令收发时刻不因再次信道接入时刻的不确定而改变，用户能够完成同步、寻呼、随机接入等过程，使得有规定时序要求的信令或数据不因信道接入结束而不能传输，使得有ARQ要求的数据避免不必要重传，且支持基于子帧对齐的信令/数据传输方式，与包括传统LTE系统在内的现有各种蜂窝移动通信系统兼容。一种免许可频段下信令与数据的收发方法，包括：在采用SA模式的LTE-U系统中，首先使基站接入免许可频段信道并避免该信道在子帧对齐前被其他系统抢占；在基站和用户分别维持三种计数器J1～J3，利用计数器J1由初值N逐子帧倒计数来确定本次接入的剩余传输子帧数，N为本次接入的传输子帧总数；对于基站与用户之间有规定时序要求的信令或数据收发：利用计数器J2进
行计数直至达到规定时序要求对应的子帧个数时，使用户或基站利用下一子帧向对方发送信令或数据；在该过程中当出现免许可频段信道接入结束情况，则通过冻结计数器J2的方式避免计数器J2到达终值的时刻(由时序规定的信令/数据的发送/接收时刻)落在两次信道接入之间的信道不可用时段，从而保证有规定时序要求的信令/数据的发送/接收成功；对于基站与用户之间具有ARQ要求的数据收发：利用计数器J3进行计数直至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免许可频段下信令与数据的收发方法，包括：在采用SA模式的LTE‑U系统中，首先使基站接入免许可频段信道并避免该信道在子帧对齐前被其他系统抢占；在基站和用户分别维护三种计数器J1～J3，利用计数器J1由初值N逐子帧倒计数来确定本次接入的剩余传输子帧数，N为本次接入的传输子帧总数；对于基站与用户之间有规定时序要求的信令或数据收发：利用计数器J2进行计数直至达到规定时序要求对应的子帧个数后，使用户或基站利用下一子帧向对方发送信令或数据；在该过程中当出现免许可频段信道占用结束情况，则通过冻结计数器J2的方式避免计数器J2到达终值的时刻落在两次信道接入之间的信道不可用时段，从而保证有规定时序要求的信令或数据收发成功；对于基站与用户之间具有ARQ要求的数据收发：利用计数器J3进行计数直至达到反馈时间窗对应的子帧个数，若用户或基站未收到对方的反馈，则利用下一子帧向对方重传数据；在该过程中当出现免许可频段信道接入结束情况，则通过冻结计数器J3的方式避免跨两次或多次接入的数据传输‑等待反馈握手过程中计数器J3在信道不可用时段加到终值导致的不必要重传。

【技术特征摘要】
1.一种免许可频段下信令与数据的收发方法，包括：在采用SA模式的LTE-U系统中，首先使基站接入免许可频段信道并避免该信道在子帧对齐前被其他系统抢占；在基站和用户分别维护三种计数器J1～J3，利用计数器J1由初值N逐子帧倒计数来确定本次接入的剩余传输子帧数，N为本次接入的传输子帧总数；对于基站与用户之间有规定时序要求的信令或数据收发：利用计数器J2进行计数直至达到规定时序要求对应的子帧个数后，使用户或基站利用下一子帧向对方发送信令或数据；在该过程中当出现免许可频段信道占用结束情况，则通过冻结计数器J2的方式避免计数器J2到达终值的时刻落在两次信道接入之间的信道不可用时段，从而保证有规定时序要求的信令或数据收发成功；对于基站与用户之间具有ARQ要求的数据收发：利用计数器J3进行计数直至达到反馈时间窗对应的子帧个数，若用户或基站未收到对方的反馈，则利用下一子帧向对方重传数据；在该过程中当出现免许可频段信道接入结束情况，则通过冻结计数器J3的方式避免跨两次或多次接入的数据传输-等待反馈握手过程中计数器J3在信道不可用时段加到终值导致的不必要重传。2.根据权利要求1所述的收发方法，其特征在于：所述的基站采用FBE方案或LBE方案接入免许可频段信道。3.根据权利要求2所述的收发方法，其特征在于：当采用LBE方案时，则基站接入免许可频段信道后发送Busy tone信号和/或Discovery信号给所有用户以及其他系统直至首个子帧对齐时刻。4.根据权利要求3所述的收发方法，其特征在于：所述的首个子帧对齐时刻即基站接入免许可频段信道后的首个子帧的起始时刻。5.根据权利要求1所述的收发方法，其特征在于：所述传输子帧总数N的计算式如下：其中：表示向下取整。6.根据权利要求1所述的收发方法，其特征在于：对于基站与用户之间有规定时序要求的信令或数据收发，其具体收发过程如下：(1)由基站在接入免许可频段信道后的首个子帧上向所有用户广播包含本次接入的传输子帧总数N的消息，并在该子帧结束时刻将本地计数器J1的计数值置为N且在之后每一子帧的结束时刻将本地计数器J1的计数值减1；同样，用户在收到该广播消息所在子帧的结束时刻将本地计数器J1的计数值置为N且在之后每一子帧的结束时刻将本地计数器J1的计数值减1；(2)对于当前子帧，用户判断该子帧上是否有规定时序要求的信令：若否，则继续等待下一子帧并判断；若有，则在当前子帧结束时刻将本地计数器J2的计数值置为1且在之后每一子帧的结束时刻将本地计数器J2的计数值加1；同样，基站在发出该信令所在子帧的结束时刻将本地计数器J2的计数值置为1且在之后每一子帧的结束时刻将本地计数器J2的计数值加1；(3)当本地计数器J2的计数值达到规定时序要求对应的子帧个数且本地计数器J1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄爱苹，袁建涛，单杭冠，赵超慧，李加敏，余官定，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33