一种非授权载波上传输资源的抢占方法及设备与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种非授权载波上传输资源的抢占方法及设备。

背景技术：

随着移动数据业务量的不断增长，频谱资源越来越紧张，仅使用授权频谱资源进行网络部署和业务传输可能已经不能满足业务量需求，因此长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统可以考虑在非授权频谱资源上部署传输，可以称这种LTE系统为非授权LTE(Unlicensed LTE，简称为U-LTE或者LTE-U)系统，以提高用户体验和扩展覆盖。但是，目前LTE系统如何在非授权频谱资源上工作还没有明确的方案。

非授权频谱上的先听后说(listen Before Talk，LBT)原理介绍如下：

非授权频谱没有规划具体的应用系统，可以为多种无线通信系统如蓝牙、WiFi等共享，多种系统间通过抢占资源的方式使用共享的非授权频谱资源。故不同运营商部署的LTE-U之间及LTE-U与WiFi等无线通信系统的共存性是研究的一个重点与难点。3GPP要求保证LTE-U与WiFi等无线通信系统的公平共存，非授权频段作为辅载波由授权频段的主载波辅助实现。通话前监听(listen Before Talk，LBT)作为LTE-U竞争接入的基本手段，得到几乎所有公司的赞同。

LBT技术的本质仍然是802.11系统采用载波监听/冲突避免(CSMA/CA)机制，WiFi系统在非授权频谱上的抢占资源方式包括：首先，对信道进行监听，当信道空闲时间达到帧间分布距离(Distributed Inter-Frame Space，DIFS)，便判断当前信道为空闲信道，然后各个等待接入的信道的站点，便进入一个随机 回退阶段，用于避免多个站点在相同的资源发生碰撞。此外，为了保证公平性，还规定每个站点不能长期占用频谱资源，到达一定时间或数据传输量上限时，需要释放资源，以供其他WiFi或LTE系统抢占资源。

LTE系统在非授权频段的载波上工作时，为了保证与其他设备或系统公平共享频谱资源，LTE基站与终端也需要采用LBT机制竞争资源。

欧洲标准中关于在非授权频谱上的LBT的两种方法介绍如下：

欧洲的ETSI规范了5GHz的非授权频段的LBT的两种方式：基于帧的设备(Frame based Equipment)方式与基于负载的设备(Load based Equipment)方式。

参见图1，基于帧的设备方式中有固定的帧占用时长，其中包含信号传输时长与空闲时段，其中空闲时段不小于信号传输时长的5％。在固定的帧后，包含一个检测信道是否为空闲的空闲信道评估(Clear Channel Assessment，CCA)检测时段(至少为20us)。非授权设备在CCA检测时段中采用能量检测的方式判断信道为空闲才可以使用信道，例如在CCA时段上对该信道上接收到信号的功率进行测量，若测量到信道上的接收信号功率大于第一功率门限，则确定信道为忙，否则确定信道为空闲。

参见图2，对于基于负载的设备方式，信号传输的时长是可变的。设备在非授权信道上进行信号传输之前，设备需要对信道采用能量检测的方式执行一次CCA检测。若确定信道为闲，设备可以在信道上传输信号，否则，若确定信道为忙，非授权设备需采用扩展的CCA方式检测信道，扩展的CCA检测中设备需要检测N个信道为空闲的CCA时段才确定信道为空闲状态，设备才可以占用信道。数值N是在1～q之间随机产生的数值，q属于范围[4,32]。

目前，LTE系统如何在非授权频谱上工作还没有明确方案，对于非授权载波，归属同一运营商的LTE基站或终端设备如何竞争资源还没有明确方案。一种可能的方法是应用以上基于帧的设备方式或基于负载的设备方式。但这两种方式均有明显的缺点，例如基于帧的设备方式，预设的该设备在信道上的每次 传输信号所允许占用的最大时长前仅有一次信道检测的CCA窗口机会(20us)，其中，所述最大时长，例如：根据欧洲现有规范，设备在非授权载波上的每一次抢占信道后最大传输时长为10ms；另外，根据日本现有规范，每一次最大传输时长为4ms。

若恰巧在CCA窗口机会中有其他非授权载波的设备在发射信号，会导致当前设备无法竞争得到信道，进而只能等到下一次CCA窗口才可以再次参与信道竞争。因此，基于帧的设备方式在非授权频段上信道接入能力受限。对于基于负荷的设备方式，由于每一个设备的CCA检测位置是独立确定，且所需的信道为空闲的CCA时段数值N均为独立随机产生。

因此，即便是多个设备归属于同一个运营商，也可能会因为设备间的相互竞争导致仅有部分的设备可以接入信道。而LTE系统的一个明显优势是可以做到多小区组网时频率复用因子为1，即多个相邻小区可以同时在相同频段上传输信号。

综上所述，现有技术中没有给出LTE工作于非授权载波时竞争信道资源的合理方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种非授权载波上传输资源的抢占方法及设备，用以实现更优的非授权载波时竞争信道资源的技术方案，使得频谱利用率更高。

本发明实施例提供的一种非授权载波上传输资源的抢占方法，包括：

设备判断预设的空闲信道评估CCA检测时间点是否到达，其中所述CCA检测时间点是周期性到达的，且到达周期小于预设的该设备在抢占信道后每次传输信号所允许占用的最大时长；

当CCA检测时间点到达时，所述设备进行CCA检测。

通过该方法，设备可以周期性地进行CCA检测，并且检测周期小于预设的该设备在信道上规范允许的每次传输信号所占用的最大时长，因此，与现有 技术中提出的基于帧的设备方式，由于缩短了CCA检测的周期，提供了更多的信道接入机会，同时保持了基于帧的设备方式的多设备可以同时通过CCA检测进而达到频率复用因子为1的目的，因此可以提升非授权频段上的频谱利用效率；与现有技术中提出的采用扩展CCA的方式，由于进行CCA检测的窗口时间周期性固定，有利于多个LTE基站同时取得信道检测成功进而达到频率复用因子为1的目的，进而也提升了频谱利用效率。

较佳地，当CCA检测时间点到达时，所述设备进行CCA检测，具体包括：

当CCA检测时间点到达时，所述设备判断当前是否正在进行信号传输，如果是，则放弃本次的CCA检测，继续等待下一CCA检测时间点的到达；否则，所述设备进行本次的CCA检测。

较佳地，每次CCA检测所占用的时长为预设时长，或者为预设范围内的任意正整数个CCA检测时隙所对应的时长。

较佳地，所述CCA检测时间点是CCA检测的起始时刻或终止时刻。

较佳地，所述设备进行CCA检测后，该方法还包括：

当CCA检测成功时，在CCA检测成功的信道进行信号传输，其中，传输信号所占用的时长最长不超过所述最大时长，或者，传输信号的结束时刻最晚不超过在本次CCA检测时间点加上所述最大时长后出现的第一个CCA检测时间点。

较佳地，所述设备进行CCA检测，包括：

所述设备检测到N个时隙空闲，则确定CCA检测成功，其中N为正整数，并且多个设备共享所述N。

较佳地，所述N的取值是由主控设备通知给所述多个设备的。

本发明实施例提供的一种非授权载波上传输资源的抢占设备，包括：

第一单元，用于判断该设备预设的空闲信道评估CCA检测时间点是否到达，其中所述CCA检测时间点是周期性到达的，且到达周期小于预设的该设备在抢占信道后每次传输信号所允许占用的最大时长；

第二单元，用于当CCA检测时间点到达时，进行CCA检测。

较佳地，第二单元，具体用于：

当CCA检测时间点到达时，判断当前是否正在进行信号传输，如果是，则放弃本次的CCA检测，继续等待下一CCA检测时间点的到达；否则，进行本次的CCA检测。

较佳地，每次CCA检测所占用的时长为预设时长，或者为预设范围内的任意正整数个CCA检测时隙所对应的时长。

较佳地，所述CCA检测时间点是CCA检测的起始时刻或终止时刻。

较佳地，所述第二单元进行CCA检测后，还用于：

当CCA检测成功时，在CCA检测成功的信道进行信号传输，其中，传输信号所占用的时长最长不超过所述最大时长，或者，传输信号的结束时刻最晚不超过在本次CCA检测时间点加上所述最大时长后出现的第一个CCA检测时间点。

较佳地，所述第二单元进行CCA检测时，具体用于：

检测到N个时隙空闲，则确定CCA检测成功，其中N为正整数，并且多个设备共享所述N。

较佳地，所述N的取值是由主控设备通知给所述多个设备的。

附图说明

图1为现有基于帧的设备方式的LBT方案示意图；

图2为现有基于负载的设备方式的LBT方案示意图；

图3为本发明实施例提供的一种非授权载波上传输资源的抢占方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种CCA检测及信号传输的时间占用示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种CCA检测及信号传输的时间占用示意图；

图6为本发明实施例提供的一种非授权载波上传输资源的抢占设备的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种非授权载波上传输资源的抢占设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种非授权载波上传输资源的抢占方法及设备，用以实现更优的非授权载波时竞争信道资源的技术方案，使得频谱利用率更高。

参见图3，本发明实施例提供的一种非授权载波上传输资源的抢占方法，包括步骤：

S101、设备判断预设的空闲信道评估CCA检测时间点是否到达，其中所述CCA检测时间点是周期性到达的，且到达周期小于预设的该设备在抢占信道后每次传输信号所允许占用的最大时长；

其中，所述CCA检测时间点是周期性到达的，即每相邻两次CCA检测的起始时间点或者终止时间点之间间隔的时长相同。

例如，非授权设备以时间周期M对信道进行CCA检测，预设的该设备在信道上规范允许的每次传输信号所占用的最大时长为P，则M<P。

S102、当CCA检测时间点到达时，所述设备进行CCA检测。

需要说明的是，本发明实施例中所述设备，可以是网络侧的基站设备，也可以是终端侧的用户设备(User Equipment，UE)。

通过该方法，设备可以周期性地进行CCA检测，并且检测周期小于预设的该设备在信道上规范允许的每次传输信号所占用的最大时长，因此，与现有技术中提出的基于帧的设备方式，由于缩短了CCA检测的周期，提供了更多的信道接入机会，同时保持了基于帧的设备方式的多设备可以同时通过CCA检测进而达到频率复用因子为1的目的，因此可以提升非授权频段上的频谱利用效率；与现有技术中提出的采用扩展CCA的方式，由于进行CCA检测的窗 口时间周期性固定，有利于多个LTE基站同时取得信道检测成功进而达到频率复用因子为1的目的，进而也提升了频谱利用效率。

较佳地，当CCA检测时间点到达时，所述设备进行CCA检测，具体包括：

当CCA检测时间点到达时，所述设备判断当前是否正在进行信号传输，如果是，则放弃本次的CCA检测，继续等待下一CCA检测时间点的到达；否则，所述设备进行本次的CCA检测。

也就是说，当设备进行信号传输的时候，若赶上CCA检测时间点到达，则跳过，不进行CCA检测，而是继续等待下一CCA检测时间点到达，直到下一CCA检测时间点到达时没有进行信号传输才继续进行CCA检测。

较佳地，每次CCA检测所占用的时长为预设时长，或者为预设范围内的任意正整数个CCA检测时隙所对应的时长。

也就是说，CCA检测可以是固定时长的CCA检测，也可以扩展CCA检测。

较佳地，所述CCA检测时间点是CCA检测的起始时刻或终止时刻。

较佳地，所述设备进行CCA检测后，该方法还包括：

当CCA检测成功时，在CCA检测成功的信道进行信号传输，其中，传输信号所占用的时长最长不超过所述最大时长，或者，传输信号的结束时刻最晚不超过在本次CCA检测时间点加上所述最大时长后出现的第一个CCA检测时间点。

例如，当前CCA检测时间点为时刻0，则若本次CCA检测成功，则开始进行信号传输，该次信号传输最长持续占用的时间不能超过P，或者，该次传输信号的结束时刻最晚不超过时刻0加上P后出现的第一个CCA检测时间点。

其中，所述CCA检测成功，例如可以是在CCA检测窗口内在N个时隙检测到信道空闲。

较佳地，所述设备进行CCA检测，包括：

所述设备检测到N个时隙空闲，则确定CCA检测成功，其中N为正整数， 并且多个设备共享所述N。例如，归属于同一运营商的LTE基站采用相同的扩展CCA参数，即N的取值相同。

较佳地，所述N的取值是由主控设备通知给所述多个设备的。

所述的主控设备可以是多个基站中的主控LTE基站，也可以是基站上一层的集中控制节点，当主控设备是基站时，所述的多个设备即受控设备，可以是基站，也可以是UE。

下面给出两个具体实施例的举例说明。

实施例1：应用于基于帧的设备方式。

如图4所示，LTE设备周期性(例如周期为1ms或2ms)地进行固定时长(例如20us)的CCA检测。在第K个CCA检测窗口，LTE基站(BS)1与LTE BS3有信号要传输，因此进行CCA检测，但由于WIFI节点(node)1的信号传输，在第K个CCA检测窗口，LTE BS1与LTE BS3均检测到信道为忙，即CCA检测失败。到第K+1个CCA检测窗口时，WIFI node1信号传输完毕，因此在第K+1个CCA检测窗口，LTE BS1与LTE BS3均检测到信道为空闲，即CCA检测成功，两个设备LTE BS1与LTE BS3依据非授权设备规范要求(一次最大传输时长P可以是10ms(目前欧洲规范)或4ms(目前日本规范))开始传输信号。在允许的最大传输时长P期间，不需要执行CCA检测，例如LTE BS1与LTE BS3在CCA检测窗口K+2内不需要执行CCA检测。在CCA检测窗口K+2，基站LTE BS2有信号传输，但在CCA检测窗口K+2的CCA结果为忙，这是因为附近的基站设备LTE BS1与LTE BS3在发送信号，但到了CCA检测窗口K+3时，LTE BS1与LTE BS3到达前一次传输机会的最大传输时长，因此需要重新进行CCA检测，这时，三个基站LTE BS1、LTE BS2与LTE BS3均成功通过CCA检测判断信道为空闲，开启下一次传输机会。

由上述过程可以看出，由于缩短了CCA检测的周期(M<P)，因此相比现有的基于帧的设备方式提供了更多的信道接入机会，同时保持了基于帧的设备方式的多设备可以同时通过CCA检测进而达到频率复用因子为1的目的，因 此该方法可以提升非授权频段上的频谱利用效率。

实施例2：应用于基于扩展CCA的竞争接入。

基于扩展CCA接入方式的也可以采用本发明实施例提供的方法，如图5所示，与实施例1的区别在于，实施例1中的周期性的CCA检测中，每一次CCA检测所占用的时长为固定检测时长，例如20us，而本实施例结合扩展CCA方式后，LTE基站在周期到达的CCA检测时间点开始CCA检测，例如，参见图2，当CCA检测窗口的起始时间点到达时，非授权设备需采用扩展的CCA方式检测信道时，非授权设备需要检测该CCA检测窗口内在N个CCA检测时段都检测到信道为空闲才确定信道为空闲状态，设备才可以占用该信道。N是在1～q之间随机产生的数值，q属于范围[4,32]。

对于扩展CCA检测而言，本实施例界定了每次CCA检测的起点，即每次CCA检测的起始时刻是周期出现的，而每次CCA检测的时间终点取决于具体的信道情况以及设备随机产生的CCA检测空闲时隙数N，因此本实施例并不界定每次CCA检测的终点，但该终点均处于CCA检测窗口内。设备每一次CCA检测成功后，一种方式是依据规范要求的最大传输时长P进行传输((一次最大传输时长可以是10ms(目前欧洲规范)或4ms(目前日本规范))，另一种方式是：至多传输至本次CCA检测窗口的起点加上最大传输时长P后出现的第一个CCA检测窗口的起点。

进一步地，为了使归属于同一个运营商的多个LTE基站可以同步传输信号，而不因为相互之间的信号干扰而导致仅有部分基站传输信号，一种优化方式是，多个LTE基站采用相同的扩展CCA参数，例如，本发明实施例已经限定了CCA检测窗口的起始时间点，若多个基站可以采用相同的CCA检测的空闲时隙数目N，则多数情况下，多个相邻基站可以得到相同的CCA检测结果，即同时取得CCA检测成功，这样，多个基站会同时发起信号传输从而避免相互之间的信号干扰。多个基站采用的相同参数N，例如可以由一个主控基站随机产生后通过网络接口分发给多个基站。

采用本实施例的方法后，基站进行CCA检测的窗口时间周期性固定，有利于多个LTE基站同时取得信道检测成功进而达到频率复用因子为1的目的，进而提升频谱利用效率。

另外，需要说明是，前述实施例一和实施例二均以基站作为CCA检测设备举例阐述本发明实施例提供的技术方案，实质上本发明实施例提供的技术方案也可以应用于在非授权载波上工作的终端设备。特别是，本发明实施例提供的技术方案结合扩展CCA方式时，多个终端设备也可以采用相同的扩展CCA参数N，例如该扩展CCA参数可以由基站产生后通知给多个终端设备，例如在上行调度时通过物理控制信道PDCCH通知给终端设备。

与上述方法相对应地，参见图6，本发明实施例提供的一种非授权载波上传输资源的抢占设备，包括：

第一单元11，用于判断该设备预设的空闲信道评估CCA检测时间点是否到达，其中所述CCA检测时间点是周期性到达的，且到达周期小于预设的该设备在抢占信道后每次传输信号所允许占用的最大时长；

第二单元12，用于当CCA检测时间点到达时，进行CCA检测。

较佳地，第二单元，具体用于：

当CCA检测时间点到达时，判断当前是否正在进行信号传输，如果是，则放弃本次的CCA检测，继续等待下一CCA检测时间点的到达；否则，进行本次的CCA检测。

较佳地，每次CCA检测所占用的时长为预设时长，或者为预设范围内的任意正整数个CCA检测时隙所对应的时长。

较佳地，所述CCA检测时间点是CCA检测的起始时刻或终止时刻。

较佳地，所述第二单元进行CCA检测后，还用于：

当CCA检测成功时，在CCA检测成功的信道进行信号传输，其中，传输信号所占用的时长最长不超过所述最大时长，或者，传输信号的结束时刻最晚不超过在本次CCA检测时间点加上所述最大时长后出现的第一个CCA检测时 间点。

较佳地，所述第二单元进行CCA检测时，具体用于：

检测到N个时隙空闲，则确定CCA检测成功，其中N为正整数，并且多个设备共享所述N。

较佳地，所述N的取值是由主控设备通知给所述多个设备的。

参见图7，本发明实施例提供的另一种非授权载波上传输资源的抢占设备，包括：

处理器500，用于读取存储器520中的程序，执行下列过程：

判断该设备预设的空闲信道评估CCA检测时间点是否到达，其中所述CCA检测时间点是周期性到达的，且到达周期小于预设的该设备在抢占信道后每次传输信号所允许占用的最大时长；

当CCA检测时间点到达时，进行CCA检测。

较佳地，处理器500当CCA检测时间点到达时，判断当前是否正在进行信号传输，如果是，则放弃本次的CCA检测，继续等待下一CCA检测时间点的到达；否则，进行本次的CCA检测。

较佳地，每次CCA检测所占用的时长为预设时长，或者为预设范围内的任意正整数个CCA检测时隙所对应的时长。

较佳地，所述CCA检测时间点是CCA检测的起始时刻或终止时刻。

较佳地，处理器500进行CCA检测后，还用于：

当CCA检测成功时，在CCA检测成功的信道控制收发机510进行信号传输，其中，传输信号所占用的时长最长不超过所述最大时长，或者，传输信号的结束时刻最晚不超过在本次CCA检测时间点加上所述最大时长后出现的第一个CCA检测时间点。

较佳地，处理器500进行CCA检测时，具体用于：

检测到N个时隙空闲，则确定CCA检测成功，其中N为正整数，并且多个设备共享所述N。

较佳地，所述N的取值是由主控设备通知给所述多个设备的。

收发机510，用于在处理器500的控制下接收和发送信号。

其中，在图7中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器500代表的一个或多个处理器和存储器520代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机510可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器500负责管理总线架构和通常的处理，存储器520可以存储处理器500在执行操作时所使用的信号。

综上所述，本发明实施例提出了一种LTE在非授权频段工作时，LTE设备采用LBT方式竞争资源方案。采用本发明实施例的技术方案，对于基于帧的设备方式，由于缩短了CCA检测的周期，因此相比现有的基于帧的设备方式提供了更多的信道接入机会，同时保持了基于帧的设备方式的多设备可以同时通过CCA检测进而达到频率复用因子为1的目的，因此该方法可以提升非授权频段上的频谱利用效率。对于采用扩展CCA的方式，基站进行CCA检测的窗口时间周期性固定，有利于多个LTE基站同时取得信道检测成功进而达到频率复用因子为1的目的，进而提升频谱利用效率，最终提升系统工作效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。