一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制，包括上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计，其中：对于上下行突发结构的设计，UE或eNB每次可以仅在上行或下行突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输，具体由接入信道的时刻、需传输的数据量大小及允许发送的最大子帧数确定；对于CCA检测时间窗设计，下行和上行采用不同的检测时间窗；对于信道预留信号设计，仅用于下行，以CRS为基础基于OFDM符号周期进行设计；对于信道接入流程设计，对于下行，采用带有自适应回退的信道接入流程，对于上行，采用无回退的信道接入流程。本发明专利技术方案可以适应各种TDD帧结构，并能与WIFI系统在非授权频段友好共存，同时能获得较高的信道利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线接入系统的研究领域，特别涉及一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制。
技术介绍
LAA(Licensed-AssistedAccess)系统是一种基于授权频段辅助的用于接入非授权频段的LTE系统，典型情况下工作于5GHz非授权频段。LAA通过将LTE接入到非授权频段，可以有效解决LTE系统在授权频段的频谱紧张问题，尤其是在业务量较大的热点地区，通过将LTE接入到非授权频段，可以有效的将LTE业务分流到非授权频段，大大提高了LTE运营商提供业务的能力。LTE接入到非授权频段需要解决的一个重要问题是与工作于非授权频段的WIFI及其它无线系统的公平有效共存，尤其是与WIFI系统的共存。在非授权频段信道共享的核心机制为LBT(ListenBeforeTalk)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(FrameBasedEquipment，FBE)的接入机制和基于负荷的设备(LoadBasedEquipment，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(ClearChannelAssessment)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进行信道检测，其中，CCA时间不低于20us，当检测到信道能量(ReceivedSignalStrengthIndication,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进行信道检测，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。美国电气电子工程师协会(IEEE)制定的无线局域网接入协议(IEEE802.11)规定，WIFI的信道接入机制为带有冲突避免的载波侦听多址接入(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMA/CA),包括分布协调DCF(DistributedCoordinationFunction)和点协调PCF(PointCoordinationFunction)两种方法，下面主要介绍DCF。A)基本接入过程：当发送端有数据帧需要发送时，首先需要进行信道检测，当检测到信道空闲时间大于DIFS(DCFInterFrameSpace)时，立即发送该数据帧，当接收端收到该数据帧后，经过SIFS(ShortInterFrameSpace)时间，立即发送ACK确认帧，只有当发送端收到ACK帧之后，才表示该数据帧正常传输，若未收到ACK帧，则表示该帧丢失，需要重传。B)带RTS/CTS(RequestToSend/ClearToSend)的接入过程：基本接入过程中，可能存在隐藏终端问题，为了解决该问题，引入了RTS/CTS握手信号，该握手信号中包含有发送端拟占用信道的时间长度信息(NAV,NetworkAllocationVector)，该信息可以支持虚拟载波侦听。带RTS/CTS的接入过程如下：当发送端有数据帧需要发送时，首先需要进行信道检测，当检测到信道空闲时间大于DIFS时，先发送RTS帧(包含NAV信息)，接收端收到RTS帧后，经过SIFS时间，立即发送CTS帧(包含新的NAV信息)，发送端收到CTS帧后，经过SIFS时间，立即发送该数据帧，当接收端收到该数据帧后，经过SIFS时间，立即发送ACK帧，只有当发送端收到ACK帧之后，才表示该数据帧正常传输，若未收到ACK帧，则表示该帧丢失，需要重传。C)考虑退避时的接入过程：当发送端需要发送数据帧时，若检测到信道忙，或者空闲时间小于DIFS，则继续监听该帧直到传输结束，继续检测该信道，当空闲时间大于DIFS后，进入竞争窗口，根据该竞争窗口(竞争窗口大小随重传次数的增加成倍数增大，直到达到最大值)大小，随机产生回退时间，保存到回退时间计数器，当该回退时间计数器递减到0时(将竞争窗口划分成若干时隙，每经过一个时隙，信道保持空闲，则回退时间计数器减1)，立即发送该数据帧。若回退计数器递减到0之前，信道被其它站点占用，则暂停回退时间计数器，等到下次进入竞争窗口才继续递减。由于现有的非授权频段的信道接入机制是一种基于竞争的信道接入方式，而LT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制，其特征在于，包括上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接入流程设计，其中：对于上下行突发结构的设计，上下行突发结构分别由若干个上行子帧或下行子帧组成，具体受TDD帧结构的限制，UE或eNB每次可以仅在上行或下行突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输，具体由接入信道的时刻、需传输的数据量大小及允许发送的最大子帧数确定；对于CCA检测时间窗设计，下行和上行采用不同的检测时间窗，其中，下行CCA检测时间窗位于下行突发前及下行突发内的前面若干子帧，上行CCA检测时间窗则位于上行突发的每个上行子帧的第一个OFDM符号中；对于信道预留信号设计，仅用于下行，eNB通过LBT机制竞争到信道接入权的时刻不一定刚好在下行子帧的边界，需等到下行子帧边界之后才能发送数据，在此之间，需要发送信道预留信号以避免其他WIFI系统或LAA系统接入信道；另外，以OFDM符号为周期，在一个RB中每个OFDM符号上可以配置通过多个RE发送信道预留信号；对于信道接入流程设计，对于下行，采用带有自适应回退的信道接入流程，解决LAA与WIFI及其它LAA系统之间的信道共享问题，考虑到下行CCA只能在特定的CCA检测时间窗进行检测，为了减小LAA系统之间出现冲突的概率，在进行初始CCA检测信道空闲时，不立即接入信道，而要进行若干次扩展CCA检测后才接入信道；对于上行，采用基于帧结构的无回退的信道接入流程，当被调度的UE在上行CCA检测时间窗检测到信道空闲时，可以立即在当前这个上行子帧中接入信道。...

【技术特征摘要】
1.一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机制，其特征在于，包括
上下行突发结构的设计、CCA检测时间窗设计、信道预留信号设计以及信道接
入流程设计，其中：
对于上下行突发结构的设计，上下行突发结构分别由若干个上行子帧或下
行子帧组成，具体受TDD帧结构的限制，UE或eNB每次可以仅在上行或下行
突发中的某个或某几个子帧中进行数据传输，具体由接入信道的时刻、需传输
的数据量大小及允许发送的最大子帧数确定；
对于CCA检测时间窗设计，下行和上行采用不同的检测时间窗，其中，下
行CCA检测时间窗位于下行突发前及下行突发内的前面若干子帧，上行CCA
检测时间窗则位于上行突发的每个上行子帧的第一个OFDM符号中；
对于信道预留信号设计，仅用于下行，eNB通过LBT机制竞争到信道接入
权的时刻不一定刚好在下行子帧的边界，需等到下行子帧边界之后才能发送数
据，在此之间，需要发送信道预留信号以避免其他WIFI系统或LAA系统接入
信道；另外，以OFDM符号为周期，在一个RB中每个OFDM符号上可以配置
通过多个RE发送信道预留信号；
对于信道接入流程设计，对于下行，采用带有自适应回退的信道接入流程，
解决LAA与WIFI及其它LAA系统之间的信道共享问题，考虑到下行CCA只
能在特定的CCA检测时间窗进行检测，为了减小LAA系统之间出现冲突的概
率，在进行初始CCA检测信道空闲时，不立即接入信道，而要进行若干次扩展
CCA检测后才接入信道；对于上行，采用基于帧结构的无回退的信道接入流程，
当被调度的UE在上行CCA检测时间窗检测到信道空闲时，可以立即在当前这
个上行子帧中接入信道。
2.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的LBT机
制，其特征在于，在上下行突发结构的设计中，下行突发由若干个下行子帧组
成，上行突发由若干个上行子帧组成，构成上下行突发的最大子帧数可根据各
地区的无线规范以及TDD上下行子帧配置等因素确定，而每次上下行传输的每
个突发具体由几个子帧组成，则主要根据竞争到信道的时刻以及上下行负荷大
小确定。
3.根据权利要求1所述的一种LAA系统中同时考虑上下行链路的L...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘圣海，吴汉光，温庆超，
申请(专利权)人：山东闻远通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37