频谱接入方法及装置制造方法及图纸

在尊重多信道无线网路以时域分离方式来达到基本通信共存的条件下，本发明专利技术公开一种频谱接入方法，包括从多信道无线网络中的所有的LTE‑U用户中选取待与802.11用户协同工作的LTE‑U用户Celli；计算与LTE‑U用户Celli处于不同信道的(m‑1)组802.11用户分别接入第i条无线信道时，(m‑1)组802.11用户分别获得的吞吐量以及分别对LTE‑U用户Celli造成的吞吐量衰减量；选择其中一组802.11用户，在LTE‑U时间周期内接入第i条无线信道。相应地，本发明专利技术还公开一种频谱接入装置。本发明专利技术可达到802.11用户与LTE‑U用户共存时，提升802.11用户与全局网络的吞吐量的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，具体地，涉及一种频谱接入方法及装置。
技术介绍
LTE(LongTermEvolution，长期演进)是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统)技术标准的长期演进。在世界范围内，由于对现有的LTE服务需求量的急剧增加以及可用频谱资源的短缺，现今多家信息与通信技术公司及运营商已经开始尝试探索并评估使用非授权频段的可行性。其中三段位于5GHz附近的U-NII频段：U-NII-1(5150-5250MHz),U-NII-2(5250-5725MHz)及U-NII-3(5725-5850MHz)被认为是十分适合未来提供给LTE新服务的频谱资源。而对于提议在该频段运行的LTE服务，我们称其为LTE-U或居于非授权频段的LTE服务(LAA)。一些信息与通信技术公司及运营商也已经对使用该频段做了评估，并认为这种扩展到非授权频段而使用的LTE服务将很大程度上缓解以往在授权频段上因需求量过大而导致的用户体验问题，以及频谱使用效率的问题等。例如在3GPP中的Release13标准中提出了使用载波聚合技术而扩展至5GHz频段的下行LTE信号传输服务。不过相比如今使用在授权频段上的LTE服务，LTE-U将会同时与现今的许多非授权频段的服务工作于相同的信道，进而产生相互的信号干扰以及冲突问题。如今工作于非授权频段上的无线局域网服务中，最普遍并大量使用的就是802.11家族，也就是我们通常提到的路由器或Wi-Fi服务。而由于未来LTE-U的基站将很有可能布置于家居或室内公共环境中，从而增加了Wi-Fi发送端与LTE-U下行传输发送端共存于相同局域网中的可能性。因此，LTE-U与802.11家族设备间的合理共存问题将是当今与未来一个亟待解决的焦点。LTE-U为未来的授权频谱服务，而802.11设备大多则是工作于ISM频段上的无授权频谱服务，因此二者最本质的一个区别便是LTE-U系列的用户服务将会首先被保护，而802.11的服务仅能在保证不对授权频谱用户造成过严重影响下才能进行。二者另一个明显区别则在于自身为维护并改善服务质量而采用的控制及保护平面。LTE-U将继承大部分原先3GPP中LTE服务的控制平面，十分高效有序地管理其用户数据流的每次频谱接入或数据传输。而802.11低成本服务的特点也影响到它的控制平面部分，其主要以CSMA/CA机制或能量侦测的方法来控制频谱的接入与空闲。因此当LTE-U与802.11设备共存于有限的局域网络中时，802.11设备将由于其为非授权频谱用户的特点而主动避让正在使用该频谱的LTE-U服务。同时正因为802.11设备简易的频谱接入协议，在多个LTE-U用户同时竞争一个相同的信道时，802.11的服务甚至会趋于终止，在这种情况下，将会对802.11用户的用户体验产生很严重的负面影响。虽然LTE-U的服务需要被授权保护，但是802.11这一技术已经十分成熟并广泛分布于我们生活当中，并已成为我们访问互联网时一种十分高效方便的途径。因此如何在保证LTE-U的用户体验情况下，最大化802.11的传输吞吐量将成为两者共存问题当中一个至关重要的研究主题。在现有的解决办法中，主要以CSAT(CarrierSensingAdaptiveTransmission,载波侦听自适应传输协议)与LBT(Listen-before-Talk，传输前帧听协议)两种方法来调控LTE-U与802.11设备间的传输与频谱接入。CSAT的基本想法即通过设定一特定长度的循环区间与占用时间比来达到让LTE-U与802.11之间的共存。本质上是一种时域管理的方法。这一方法可以直接避免LTE-U与802.11设备之间因为共用频谱而导致的信号干扰问题。尽管CSAT用最直接的方式隔离开了两种信号，从而避免了两者之间的冲突，但是这既是这种方法的优点也同样是它的缺点。缺点在于，当我们设置了特定的循环区间长度以及两种信号所占用的时间比，LTE-U的区间将完全隔离802.11的任何服务，这从时域上很大程度地降低了802.11的吞吐量。另有评估结果显示，当LTE-U接入其循环工作周期时，不会像802.11设备一样先进行信道检测，而是会直接接入信道，这种方式会使仍在工作的802.11服务受到干扰，从而引起吞吐量的下降。不仅如此，在固定的循环区间长度情况下，随着LTE-U占用循环区间时间比的增加，802.11用户的吞吐量也将大幅下降。LBT机制是指在LTE-U与802.11在占用频谱进行传输前，先对该频谱进行检测并判断该信道是否处于空闲。若信道处于空闲，则两者之一可以声明该信道将被使用，从而避免两者同时进行传输而产生的干扰问题。相比CSAT，LBT的机制较为“文明”，因为LTE-U与802.11在接入频谱前，都会先对其将要使用的频谱进行检测并声明。但是802.11的LBT机制还包括随机避退(RandomBackoff)与指数避退(ExponentialBackoff)。两种避退方式的基本思想就是在接入频谱前再添加一段时间来检测是否的确在这段时间内也没有其他用户使用该频谱。这种等待将会很大程度提高LTE-U的接入可能性，从而导致802.11的传输长时间处于等待状态，最终吞吐量大幅度下降。现有技术中的LTE-U与802.11共存的方案，802.11用户的吞吐量受到了很大的影响，并不能提升802.11用户的吞吐量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种频谱接入方法，解决当多个LTE-U用户与多个802.11用户分别共存于多个信道时，如何尽可能地同时提升802.11用户与全局网络的吞吐量的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种频谱接入方法，包括：按照载波侦听自适应传输协议为多信道无线网络中的每一条无线信道设定循环时间区间；其中，所述多信道无线网络包含m条无线信道，每一条所述无线信道均被一组LTE-U用户和一组802.11用户占用；分配每一条所述无线信道中的LTE-U时间周期以及802.11时间周期；其中，所述LTE-U时间周期为所述无线信道的LTE-U用户在所述循环时间区间内占用的时间区域，所述802.11时间周期为所述无线信道的802.11用户在所述循环时间区间内占用的时间区域；从所述多信道无线网络中的所有所述LTE-U用户中选取一组LTE-U用户，作为待与802.11用户协同工作的LTE-U用户Celli；计算与所述LTE-U用户Celli处于不同信道的(m-1)组802.11用户分别在所述LTE-U时间周期内接入所述LTE-U用户Celli所在的第i条无线信道时，所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量；根据所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量，选择其中一组802.11用户，在所述LTE-U时间周期内接入所述第i条无线信道。实施本专利技术，具有如下有益效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频谱接入方法，其特征在于，包括：按照载波侦听自适应传输协议为多信道无线网络中的每一条无线信道设定循环时间区间；其中，所述多信道无线网络包含m条无线信道，每一条所述无线信道均被一组LTE‑U用户和一组802.11用户占用；分配每一条所述无线信道中的LTE‑U时间周期以及802.11时间周期；其中，所述LTE‑U时间周期为所述无线信道的LTE‑U用户在所述循环时间区间内占用的时间区域，所述802.11时间周期为所述无线信道的802.11用户在所述循环时间区间内占用的时间区域；从所述多信道无线网络中的所有所述LTE‑U用户中选取一组LTE‑U用户，作为待与802.11用户协同工作的LTE‑U用户Celli；计算与所述LTE‑U用户Celli处于不同信道的(m‑1)组802.11用户分别在所述LTE‑U时间周期内接入所述LTE‑U用户Celli所在的第i条无线信道时，所述(m‑1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m‑1)组802.11用户分别对所述LTE‑U用户Celli造成的吞吐量衰减量；根据所述(m‑1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m‑1)组802.11用户分别对所述LTE‑U用户Celli造成的吞吐量衰减量，选择其中一组802.11用户，在所述LTE‑U时间周期内接入所述第i条无线信道。...

【技术特征摘要】
1.一种频谱接入方法，其特征在于，包括：按照载波侦听自适应传输协议为多信道无线网络中的每一条无线信道设定循环时间区间；其中，所述多信道无线网络包含m条无线信道，每一条所述无线信道均被一组LTE-U用户和一组802.11用户占用；分配每一条所述无线信道中的LTE-U时间周期以及802.11时间周期；其中，所述LTE-U时间周期为所述无线信道的LTE-U用户在所述循环时间区间内占用的时间区域，所述802.11时间周期为所述无线信道的802.11用户在所述循环时间区间内占用的时间区域；从所述多信道无线网络中的所有所述LTE-U用户中选取一组LTE-U用户，作为待与802.11用户协同工作的LTE-U用户Celli；计算与所述LTE-U用户Celli处于不同信道的(m-1)组802.11用户分别在所述LTE-U时间周期内接入所述LTE-U用户Celli所在的第i条无线信道时，所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量；根据所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量，选择其中一组802.11用户，在所述LTE-U时间周期内接入所述第i条无线信道。2.如权利要求1所述的频谱接入方法，其特征在于，所述从所述多信道无线网络中的所有所述LTE-U用户中选取一组LTE-U用户，作为待与802.11用户协同工作的LTE-U用户Celli，具体包括：比较所述多信道无线网络中的每一组所述LTE-U用户的带宽大小；选择带宽最小的LTE-U用户作为待与802.11用户协同工作的LTE-U用户Celli。3.如权利要求1或2所述的频谱接入方法，其特征在于，所述计算与所述LTE-U用户Celli处于不同信道的(m-1)组802.11用户分别在所述LTE-U时间周期内接入所述LTE-U用户Celli所在的第i条无线信道时，所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量，具体包括：提取与所述LTE-U用户Celli处于不同信道的(m-1)组802.11用户WLAN1～WLANm-1；从所述(m-1)组802.11用户WLAN1～WLANm-1中依次选取一组802.11用户在所述LTE-U时间周期内接入所述LTE-U用户Celli所在的第i条无线信道，计算吞吐量Tij，以及吞吐量衰减量Dij；其中，所述吞吐量Tij为选取第j组802.11用户WLANj在所述LTE-U时间周期内接入所述LTE-U用户Celli所在的第i条无线信道时，802.11用户WLANj获得的吞吐量；所述吞吐量衰减量Dij为选取第j组802.11用户WLANj在所述LTE-U时间周期内接入所述LTE-U用户Celli所在的第i条无线信道时，802.11用户WLANj对LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量；1≤j≤m-1。4.如权利要求3所述的频谱接入方法，其特征在于，所述根据所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量，选择其中一组802.11用户，在所述LTE-U时间周期内接入所述第i条无线信道，具体包括：计算与所述(m-1)组802.11用户一一对应的(m-1)个平衡变量值K1～Km-1；其中，Kj＝Tij/Dij；比较所述(m-1)个平衡变量值K1～Km-1，将平衡变量值最大的一组802.11用户设为可接入第i条无线信道的802.11用户WLANx；设定所述802.11用户WLANx在所述LTE-U时间周期内接入所述第i条无线信道。5.如权利要求3所述的频谱接入方法，其特征在于，所述根据所述(m-1)组802.11用户分别获得的吞吐量，以及所述(m-1)组802.11用户分别对所述LTE-U用户Celli造成的吞吐量衰减量，选择其中一组802.11用户，在所述LTE-U时间周期内接入所述第i条无线信道，具体包括：计算与所述(m-1)组802.11用户一一对应的(m-1)个平衡变量值K1～Km-1；其中，Kj＝Tij/Dij；选取所述吞吐量衰减量小...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳悦，倪明选，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44