一种LTE-U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的办法制造技术

本发明专利技术涉及一种LTE‑U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的方法和系统，所述方法包括提供LTE‑U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，所述LTE‑U网络系统和所述WiFi网络系统共享使用未授权频段，所述LTE‑U网络系统与所述WiFi网络系统采用相同的MAC协议。WiFi用户设备采用全双工模式，使得WiFi用户设备在传输数据的同时还对信道状态进行感知，从而在LTE‑U信号到达时立即做出退避，避免WiFi与LTE‑U信号的碰撞。本发明专利技术能够使得LTE‑U与WiFi网络系统在未授权频段正常传输，并且避免了数据传输碰撞。

【技术实现步骤摘要】
一种LTE-U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的办法
本专利技术涉及5G技术中频谱扩展的方法，具体涉及在LTE-U与WiFi共同使用未授权频段时避免传输碰撞的方法，属于通信

技术介绍
随着移动通信业务的迅速增长，授权频谱资源的匮乏问题是无线通信面临的巨大挑战。越来越多的运营商期望扩展频谱资源。我们将LTE的运营扩展到未授权频段(LTE-U)，这就面临着在未授权频段与其他网络系统(例如WiFi系统)共享资源的问题。在共享资源时，共享资源的两个网络系统LTE-U/WiFi需要竞争资源，因此需要我们解决两个网络系统如何进行频段资源分配，着重考虑LTE-U/WiFi共同使用未授权频段时的传输碰撞问题。当LTE-U与WiFi在同一频段进行传输时，由于介质访问控制(MAC)协议的不同，两个网络用户的传输过程无法协调，极有可能出现同时空闲或同时忙碌的现象发生。当两个网络用户都处于空闲时段，信道资源会被浪费，而当两个网络用户都需要传输时，可能会争用信道，从而数据包碰撞而导致传输失败，这样不仅极大的影响了两个网络系统的传输质量，而且浪费了信道资源。为了使LTE-U与WiFi网络系统在未授权频段正常传输，需要设计一种适用于两者共存的MAC协议。
技术实现思路
为解决上述传输不同步而引起的碰撞问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于LTE-U与WiFi两种网络共享信道资源时可以避免碰撞的方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种LTE-U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的方法，提供LTE-U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，LTE-U网络系统和WiFi网络系统共享使用未授权频段，LTE-U网络系统与WiFi网络系统采用相同的MAC协议。LTE-U网络系统包含一个基站和M个用户设备，WiFi网络系统包含一个基站和N个用户设备，未授权频段包括L个子信道。所述MAC协议是基于载波侦听的MAC协议。LTE-U设备包含活跃、静默、侦听信道三个阶段。WiFi设备包括感知、传输期，其中传输期包括退避、传输数据包阶段。当LTE-U设备和WiFi设备同时处于传输期时，LTE-U设备优先使用信道资源，WiFi设备进入退避阶段。WiFi端设备采用全双工模式，使得WiFi设备在传输数据的同时还对信道状态进行感知，从而在LTE-U信号到达时立即做出退避，避免WiFi与LTE-U信号的碰撞。WiFi端设备采用了全双工模式，实现了同步传输与感知。所述用户设备选自如下设备中的一个或多个：移动终端、PDA或平板电脑。一种LTE-U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的系统，所述避免碰撞的系统包括LTE-U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，LTE-U网络系统和WiFi网络系统共享使用未授权频段，LTE-U网络系统与WiFi网络系统采用相同的MAC协议。本专利技术的有益之处在于：1、对LTE-U网络系统采用载波侦听协议使其与WiFi系统可以共享未授权频谱的信道资源且减少对WiFi性能的影响；2、对WiFi设备采用全双工模式，可以有效减小LTE-U与WiFi传输阶段的碰撞概率，进而有效地提升了通信的频谱效率，使频谱效率更高；3、因为频谱效率更高，所以使得系统的吞吐量有所提升。附图说明图1是本专利技术的LTE-U/WiFi网络共存的系统模型图；图2是WiFi端设备采用的全双工模式图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。首先，我们建立一个LTE-U与WiFi共存的系统模型，参见图1所示的系统模型图，该系统模型包括LTE-U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，其中LTE-U网络系统包含一个基站和M个用户设备，WiFi网络系统包含一个基站和N个用户设备，假设未授权频段包括L个子信道，所有信道资源(即所有L个子信道)由LTE-U网络系统与WiFi网络系统这两个网络系统共享使用，即LTE-U网络系统中的基站与用户设备之间传输数据时使用所述L个子信道，WiFi网络系统中的基站与用户设备之间传输数据时也使用所述L个子信道，为了LTE-U网络系统与WiFi网络系统这两种网络共享信道资源，LTE-U用户设备采用与WiFi系统相同类型MAC协议，即基于载波侦听的MAC协议，LTE-U采用载波侦听的方案与WiFi共同竞争信道。在一个时隙中，WiFi设备通常分为感知时隙(SP)和传输时段(TP)；而LTE-U设备可处于活跃(ON)、静默(OFF)、侦听信道状态(L)；如图1所示，在时隙1开始，WiFi设备开始感知侦听后进入传输时段，此时LTE-U设备处于活跃(ON)，此时两个网络系统开始竞争资源，如果两个网络系统的信道使用优先级相同，那么会导致LTE-U设备和WiFi设备均进入退避阶段或同时进入数据传输，从而导致了信道资源浪费或数据传输碰撞而数据传输失败的问题，为了解决该问题，设置LTE-U设备的信道使用优先级高于WiFi设备的信道使用优先级，如图1中的时隙1，当两者均处于传输期时，由于LTE-U设备优先级高于WiFi设备，LTE-U设备优先使用信道，而WiFi设备进入退避阶段(Back-off)，因此避免了两者同时进入退避阶段，提高了信道资源利用率。当LTE-U设备使用信道完毕后，WiFi设备开始传输数据。进入时隙2后，WiFi设备首先进入感知阶段，此时由于LTE-U设备处于静默(OFF)阶段，因此WiFi设备可使用信道，然后进入数据传输阶段，接着LTE-U设备侦听信道(L)，此时WiFi设备占用了信道，因此LTE-U设备接着进入静默阶段。进入时隙3后，WiFi设备设备首先进入感知阶段，此时由于LTE-U设备处于静默(OFF)阶段，因此WiFi设备可使用信道，其接着进入传输数据阶段。在该系统模型中，由于LTE-U具有较高的优先级，所以它可以随时接入空闲信道并占用该信道。但由于两个网络系统不同步，WiFi网络系统只能在LTE-U用户传输开始时感知到其信号。如果WiFi在当前信道传输时，此时LTE-U想要占用信道，会通过侦听发现信道处于忙碌状态，从而会发生碰撞或进入退避阶段。因为WiFi的传输阶段所用时间远大于感知阶段，所以LTE-U会在很长时间内感知到信道忙碌。此时LTE-U就会陷入重启失败的问题。针对该问题，本专利技术提出在WiFi端设备采用全双工模式，使得WiFi设备在传输数据的同时还对信道状态进行感知，从而在LTE-U信号到达时立即做出退避，避免WiFi与LTE-U信号的碰撞。WiFi设备的全双工模式如图2所示，WiFi设备在退避和传输数据的同时，一直对信道状态进行感知，并在感知到LTE-U设备信号时，立即进入退避状态，从而使得LTE-U设备抢占信道，避免了LTE-U陷入重启失败的问题。由此可知，LTE-U网络系统与WiFi网络系统共用未授权频段的方法流程如下所述：提供LTE-U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，LTE-U网络系统与WiFi网络系统采用相同的MAC协议；当LTE-U设备静默时，WiFi设备感知到信道空闲，接着进入数据传输阶段；当LTE-U网络系统、WiFi网络系统均处于传输期时，LTE-U网络系统优先使用信道资源，此时WiFi设备进入退避阶段；WiFi设备在退避和传输数据的同时，一直对信道状态进行感知，并在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LTE‑U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的方法，其特征在于，提供LTE‑U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，所述LTE‑U网络系统和所述WiFi网络系统共享使用未授权频段，所述LTE‑U网络系统与所述WiFi网络系统采用相同的MAC协议。

【技术特征摘要】
1.一种LTE-U/WiFi共用未授权频段避免碰撞的方法，其特征在于，提供LTE-U网络系统、WiFi网络系统以及未授权频段，所述LTE-U网络系统和所述WiFi网络系统共享使用未授权频段，所述LTE-U网络系统与所述WiFi网络系统采用相同的MAC协议。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LTE-U网络系统包含一个基站和M个用户设备，所述WiFi网络系统包含一个基站和N个用户设备，未授权频段包括L个子信道。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MAC协议是基于载波侦听的MAC协议。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，LTE-U用户设备包含活跃、静默、侦听信道阶段。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，WiFi用户设备包括感知、传输期，其中传输期包括退避、传输数据包阶段。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当LTE-U用户设备和WiFi用户设备同时处于传输期时，LTE-U用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文驰，姚卓蕙，张海林，任智源，秦凡，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61