一种非授权频谱资源分配方法及装置与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种非授权频谱资源分配方法及装置。

背景技术：

随着移动设备和多种移动应用的爆发式增长，无线运营商面临着移动数据流量快速增长带来的对系统容量和保证用户服务质量的严峻考验。为了应对海量数据的巨大挑战，运营商需要获取更多的频谱资源。然而，频谱作为一种珍贵资源，授权频段常常十分昂贵。随着载波聚合技术的发展，运营商将目标放在了免费的非授权频段，即LTE Unlicensed(LTE-U)技术。作为LTE Release13中的一部分，LTE-U可以在统一的LTE网络下允许用户同时接入授权和非授权频段。

虽然LTE-U技术可以带来更高的数据速率、无缝的服务一致性以及可靠的移动性，但同样面临着许多挑战。首要面临的挑战就是LTE-U系统和免授权频段上已存在的系统(例如Wi-Fi系统)存在相互干扰的问题。由于Wi-Fi系统采用了基于竞争机制的媒体访问控制(Medium Access Control，MAC)协议，而LTE-U系统采用集中控制的资源调度策略。因而，LTE-U会对Wi-Fi系统带来持续的干扰，从而使Wi-Fi系统的性能急剧恶化。同时，为了保证公平性，在LTE Release 13中已经确定了采用LBT(Listen Before Talk，先听后讲)机制。该机制通过让LTE-U基站在发送前对信道进行监听来避免对Wi-Fi系统的干扰并限定了最大信道占用时间。但该机制在LTE-U密集部署的情况下会造成信道利用率低，不仅降低了LTE-U系统的容量，同时使Wi-Fi系统的性能严重恶化。

综上，亟需一种非授权频谱资源分配方法，可以保证LTE-U系统与其他移动通信系统公平占用信道资源，相互不发生干扰的前提下，又能够提高信道利用率，进而提高LTE-U系统容量的目的。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种非授权频谱资源分配方法及装置，用以实现在保证LTE-U系统与其他移动通信系统公平占用信道资源，相互不发生干扰的前提下，又能够提高信道利用率，进而提高LTE-U系统容量的目的。

本发明方法包括一种非授权频谱资源分配方法，该方法包括：

将LTE-U网络中的LTE-U基站划分为N个集合，其中，同一集合的LTE-U基站网络覆盖区域连续，N为正整数；

确定各个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段，以使各个集合内的LTE-U基站在对应的时间段为接入的UE分配非授权频谱资源，其中，每个集合的时间段均小于所述周期T，N个集合的时间段的并集等于所述周期T。

基于同样的发明构思，本发明实施例进一步地提供非授权频谱资源分配装置，该装置包括：

划分单元，用以将LTE-U网络中的LTE-U基站划分为N个集合，其中，同一集合的LTE-U基站网络覆盖区域连续，N为正整数；

分配单元，用以确定各个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段，以使各个集合内的LTE-U基站在对应的时间段为接入的UE分配非授权频谱资源，其中，每个集合的时间段均小于所述周期T，N个集合的时间段的并集等于所述周期T。

本发明实施例中网络侧配置不同区域的LTE-U基站交替占用非授权频谱资源，即网络侧预先将LTE-U网络中的LTE-U基站划分为若干个集合，然后配置不同的集合分别在每个周期的不同的时间段占用非授权频谱资源，也就是说将时域资源进行划分，使得LTE-U网络中的不同LTE-U基站周期性地可以在不同时间段占有非授权频谱资源，这样，当LTE-U基站占用非授权频谱资源时，接入LTE-U系统的LTE终端可以接入非授权频段进行通信，当LTE-U基站不占用非授权频谱资源时，接入附近的Wi-Fi基站的Wi-Fi终端就可以接入非授权频段进行通信，从而实现LTE-U与Wi-Fi的友好共存，同时因为始终都有LTE-U基站在占用非授权频谱资源，实现LTE-U在非授权频段内提供连续的服务，达到了提高LTE-U系统容量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种LTE-U系统和Wi-Fi系统共存的场景示意图；

图2为本发明实施例提供的一种非授权频谱资源分配方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种划分网络覆盖区域内的LTE-U基站的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种周期性地为不同集合划分时间片段的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种非授权频谱资源分配装置架构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中结合终端和/或基站来描述各种方面。终端，指向用户提供语音和/或数据连通性的设备(device)，包括无线终端或有线终端。无线终端可以是具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备，经无线接入网与一个或多个核心网进行通信的移动终端。例如，无线终端可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机。又如，无线终端也可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。再如，无线终端可以为移动站(英文为：Mobile Station)、接入点(英文为：Access Point)、或用户设备(英文为：User Equipment，简称UE)的一部分。

图1示出了现有技术中同一区域中LTE-U系统和Wi-Fi系统共存的情形，其中，在LTE基站100部署环境中有以LTE终端201为代表的LTE用户。LTE基站100覆盖范围内有Wi-Fi基站101和对应的Wi-Fi终端202，以及Wi-Fi基站102和对应的Wi-Fi终端203。其中Wi-Fi基站101对LTE基站100干扰强，Wi-Fi基站102对LTE基站100干扰弱，即意味着基站端能够通过频谱能量检测等简单技术发现Wi-Fi基站101，但是无法通过频谱能量检测等简单技术发现Wi-Fi基站102。此外Wi-Fi基站101和102都能对LTE终端201产生强干扰；LTE基站100对LTE系统服务范围内所有非LTE系统的接收和发送设备都会产生强干扰。

当不采用本发明实施例提供的LTE-U系统与Wi-Fi系统公平共存的方法时，LTE和Wi-Fi系统工作情况如下：

情形1、当LTE系统不工作时，各Wi-Fi系统按照802.11的规定采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波侦听多路访问/冲突避免)机制共享信道的时频资源；

情形2、当LTE系统进行工作时，LTE基站完成控制信令的传输后，无条件占用全部可用的时频资源进行数据传输；由于LTE基站对LTE系统服务范围内该频段上的系统均有强干扰，各Wi-Fi系统基于CSMA/CA机制，进行无限退避，直到LTE系统不工作，转入情形1。

基于LTE-U系统与Wi-Fi系统的工作原理，本发明实施例提供一种非授权频谱资源分配方法，该方法由网络侧设备执行，主要是由网络侧配置不同LTE-U基站占用非授权频谱资源的时间，从而达到LTE-U基站与Wi-Fi基站公平占用非授权频段信道资源进行数据传输的目的。具体地，参见图2所示，该实现方法包括：

步骤S101，将LTE-U网络中的LTE-U基站划分为N个集合，其中，同一集合的LTE-U基站网络覆盖区域连续，N为正整数。

步骤S102，确定各个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段，以使各个集合内的LTE-U基站在对应的时间段为接入的UE分配非授权频谱资源，其中，每个集合的时间段均小于所述周期T，N个集合的时间段的并集等于所述周期T。

在执行步骤S101时，通常按照LTE-U基站空间位置关系，将LTE-U基站依次从0开始编号，相邻近的LTE-U基站的编号是连续的，然后将编号之后的LTE-U基站分组，其中，属于同一分组的LTE-U基站覆盖区域连续，不同分组的LTE-U基站覆盖区域不同。假设如图3所示，将设定区域内的LTE-U基站划分为如图3所示的三个集合，每个集合包含位置临近的多个LTE-U基站，这样，网络侧设备就可以周期性地在将非授权频谱资源划分给不同的时间段对应的集合，比如说，一个周期T被划分为3个时间段T1、T2、T3，其中在时间段T1，集合1内的LTE-U基站可以使用非授权频谱资源，在时间段T2，集合2内的LTE-U基站可以使用非授权频谱资源，在时间段T3，集合3内的LTE-U基站可以使用非授权频谱资源，可见，集合1内的LTE-U基站只会在时间段T1内占用LTE-U非授权频谱资源，在T1时间段内，LTE基站完成控制信令的传输后，无条件占用全部可用的时频资源进行数据传输；由于LTE-U基站对LTE系统服务范围内该频段上的系统均有强干扰，各Wi-Fi系统基于CSMA/CA机制，进行无限退避，直到LTE系统不工作，在T1时间段之外，集合1中的各Wi-Fi基站就可以按照802.11的规定采用CSMA/CA机制共享信道的时频资源。

其中，所述确定各个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段，包括：

对N个集合从零开始进行编号，得到每个集合的集合标识，按照公式一计算在周期T内每个集合开始占用非授权频谱资源的初始时间；

T_{on_i}＝floor(T/N)×i………………………公式[1]

其中，floor代表向下取整，N为集合总数，i为编号，T为时间周期，T_{on_i}为集合标识为i的集合占用非授权频谱资源的初始时间。

因此，根据每个集合开始占用非授权频谱资源的初始时间和预设的每个集合占用非授权频段频谱资源的时间长度，确定每个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段。

如图4所示，每个集合的LTE-U基站的非授权频谱资源占用持续时间，记为To_n；集合1中的LTE-U基站从T_on_₁开始占用非授权频谱资源，占用了T_on之后停止占用，然后，集合2中的LTE-U基站从T_on_₂开始占用非授权频谱资源，占用了T_on之后停止占用，直至集合n中的LTE-U基站从T_on__n开始占用非授权频谱资源，占用了T_on之后停止占用。所述基站的非授权频段载波占用持续时间T_on，取值不大于周期T。从图4可见，属于同一集合的LTE-U基站，其非授权频段载波开启的开始时间相同，不同集合的非授权频谱资源开始占用资源的初始时间不同，在周期T内的任意时刻总有LTE-U基站占用非授权频谱资源。使得在周期T内，在任意时刻，总有基站的非授权频段载波开启，LTE系统资源可以一直得以充分利用，同时其中当部分集合不占用非授权频谱资源时，该集合周围的Wi-Fi基站就可以占用非授权频谱资源，实现LTE-U与Wi-Fi系统之间共享信道的公平使用，同时，保证LTE-U网络在非授权频段能一直持续提供服务。

虽然目前现有技术中也存在交替地配置非授权频谱资源给LTE-U系统，但是现有技术主要是，全网采用相同的开启/关闭时间，即设定区域内的所有LTE-U基站在设定时间段内全部占用非授权频谱资源，占用了该设定时间段之后，又在后续的设定时间段内全部停止占用非授权频谱资源。在LTE-U系统停止占用非授权频谱资源时，LTE-U系统在非授权频段提供的服务中断，势必会给接入非授权频段载波的LTE终端产生影响，严重时甚至会导致LTE终端掉话，降低了用户体验，网络的整体性能也受到影响。若各基站自行进行确定及调整非授权频谱资源占用时间，考虑到影响某一Wi-Fi基站的LTE-U基站可能存在多个，若这些基站的非授权频段载波占用时间不一致，会严重影响Wi-Fi系统的传输。而本发明实施例通过将设定区域内的LTE-U基站划分为不同的集合，分区域地占用非授权频谱资源，就可以保证影响某一Wi-Fi基站的LTE-U基站只在同一时间段会占用非授权频谱资源，在该时间段之外就不会再占用，所以Wi-Fi基站就可以在该时间段之外接入非授权频谱资源。这样，就可以保证LTE-U在非授权频段内提供连续的服务，且能满足LTE-U与Wi-Fi双方的数据传输时间需求。

进一步地，针对所述N个集合中的任意一个集合，所述集合网络覆盖区域内的UE被配置之后的DRX(Discontinuous Reception，非连续接收)激活期与所述集合对应的时间段一致。

基于包的数据流通常是突发性的，在一段时间内有数据传输，但在接下来的一段较长时间内没有数据传输。在没有数据传输的时候，可以通过停止接收PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)(此时会停止PDCCH盲检)来降低功耗，从而提升电池使用时间。这就是DRX的由来。DRX的基本机制是为处于RRC_CONNECTED态的UE配置一个DRX周期。DRX周期由“On Duration(激活期)”和“Opportunity for DRX(休眠期)”组成：在“On Duration”时间内，UE监听并接收PDCCH；在“Opportunity for DRX”时间内，UE不接收PDCCH以减少功耗。考虑到终端在数据接收具有上述特点，因此集合网络覆盖区域内的UE被配置之后的DRX激活期与所述集合对应的时间段一致，即在T1时间段，集合1内的LTE终端的DRX激活期也是T1时间段，这样就可以保证LTE-U系统下数据的传输，进一步提高频谱资源的利用率。

进一步地，上述步骤中每个集合占用非授权频段频谱资源的时间长度可以自适应地进行调整，调整方法为：针对每个集合，获取每个集合的LTE-U基站在指定时间段内检测到的非授权频段频谱内的信号能量值，所述指定时间段是指每个周期T中除了所述集合占用非授权频谱资源对应的时间段之外的时间；

计算信号能量值大于预设能量门限的检测带宽与非授权载波带宽的比例，得到带宽比例值，所述检测带宽的取值不大于LTE-U基站的非授权频段载波的使用带宽，并且所述检测带宽能够整除LTE-U基站的非授权频段载波的使用带宽；

根据所述信号能量值和带宽比例值，调整所述集合对应的时间段的时长。

也就是说，针对任意一个集合，例如集合1，统计集合1内的LTE-U基站在T1时间段之外周期T的剩余时间段内的非授权频段频谱内的信号能量值，并且，在该剩余时间段内还检测非授权频谱资源内的信号能量。对于信号能量的检测，以检测带宽为单位进行检测，获取至少一个信号能量值。所述检测带宽，取值不大于基站的非授权频段载波的使用带宽，并可整除非授权频段载波的使用带宽。

其中，检测非授权频谱资源内的信号能量进行处理，具体地对获取的信号能量值求和，得到信号能量总值；

若所述信号能量总值大于第一阈值，且所述带宽比例值大于第二阈值时，则所述集合禁用非授权频谱资源M个周期T，M取值为正整数；

若所述信号能量总值大于第一阈值，且所述带宽比例值不大于第二阈值时，则将所述集合对应的时间段调短；

若所述信号能量总值和所述带宽比例值均小于第三阈值，则将所述集合对应的时间段调长，其中，第三阈值小于所述第一阈值，且调整后的所述集合对应的时间段的长度小于周期T。

也就是说对获取的至少一个信号能量值求和，得到基站非授权频段载波带宽内的信号能量值；同时，统计获取的至少一个信号能量值中大于预设信号强度门限的检测带宽范围，计算统计得到的检测带宽范围占基站非授权频段载波的配置带宽的比例，得到信号强度较大的带宽比例。

其中，网络侧设备预设调整周期，调整周期到期时，调整每个集合占用非授权频点载波的持续时间T_on，其中，调整周期，取值不小于N个周期T的时间，N为正整数。当获得了信号能量总值和检测带宽之后，判断若所述信号能量总值大于第一阈值，且所述带宽比例值大于第二阈值时，说明该集合周围接入Wi-Fi基站的UE较多，Wi-Fi系统正在占用非授权频谱资源进行数据传输，所以可以暂时调整后续一段时间该集合不再占用非授权频谱资源。若所述信号能量总值大于第一阈值，且所述带宽比例值不大于第二阈值时，说明该集合周围有部分接入Wi-Fi基站的UE正在进行数据传输，因此适当地以减小步长△T_down减小T_on，反之，则就可以适当地以增加△T_up步长增加T_on，调整后的T_on不能超过周期T的时间设置。LTE-U基站根据非授权频段带宽内的信号能量检测处理结果调整非授权频段载波开启的持续时间，从而能自适应调整非授权频段载波的开启/关闭状态，达到在非授权频段范围内，LTE-U基站与Wi-Fi分时占用共享信道进行数据传输的目的，且能权衡满足双方的数据传输时间需求，实现信道的公平分配。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种非授权频谱资源分配装置，该装置可执行上述方法实施例。本发明实施例提供的装置如图4所示，包括：划分单元401、分配单元402，其中：

划分单元401，用以将LTE-U网络中的LTE-U基站划分为N个集合，其中，同一集合的LTE-U基站网络覆盖区域连续，N为正整数；

分配单元402，用以确定各个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段，以使各个集合内的LTE-U基站在对应的时间段为接入的UE分配非授权频谱资源，其中，每个集合的时间段均小于所述周期T，N个集合的时间段的并集等于所述周期T。

其中，针对所述N个集合中的任意一个集合，所述集合网络覆盖区域内的UE被配置之后的DRX激活期与所述集合对应的时间段一致。

进一步地，所述分配单元402具体用于：对N个集合从零开始进行编号，得到每个集合的集合标识，按照公式一计算在周期T内每个集合开始占用非授权频谱资源的初始时间；

所述公式一为：

T_{on_i}＝floor(T/N)×i

其中，floor代表向下取整，N为集合总数，i为编号，T为时间周期，T_{on_i}为集合标识为i的集合占用非授权频谱资源的初始时间；

根据每个集合开始占用非授权频谱资源的初始时间和预设的每个集合占用非授权频段频谱资源的时间长度，确定每个集合在同一周期T内占用非授权频谱资源的不同的时间段。

进一步地，所述装置，还包括：获取单元403，用于针对每个集合，获取每个集合的LTE-U基站在指定时间段内检测到的非授权频段频谱内的信号能量值，所述指定时间段是指每个周期T中除了所述集合占用非授权频谱资源对应的时间段之外的时间；

计算单元404，用于计算信号能量值大于预设能量门限的检测带宽与非授权载波带宽的比例，得到带宽比例值，所述检测带宽的取值不大于LTE-U基站的非授权频段载波的使用带宽，并且所述检测带宽能够整除LTE-U基站的非授权频段载波的使用带宽；

调整单元405，用于根据所述信号能量值和带宽比例值，调整所述集合对应的时间段的时长。

进一步地，所述调整单元405具体用于：对所述获取单元获取的信号能量值求和，得到信号能量总值；

若所述信号能量总值大于第一阈值，且所述带宽比例值大于第二阈值时，则所述集合禁用非授权频谱资源M个周期T，M取值为正整数；

若所述信号能量总值大于第一阈值，且所述带宽比例值不大于第二阈值时，则将所述集合对应的时间段调短；

若所述信号能量总值和所述带宽比例值均小于第三阈值，则将所述集合对应的时间段调长，其中，第三阈值小于所述第一阈值，且调整后的所述集合对应的时间段的长度小于周期T。

综上所述，本发明实施例中网络侧配置不同区域的LTE-U基站交替占用非授权频谱资源，即网络侧预先将LTE-U网络中的LTE-U基站划分为若干个集合，然后配置不同的集合分别在每个周期的不同的时间段占用非授权频谱资源，也就是说将时域资源进行划分，使得LTE-U网络中的不同LTE-U基站周期性地可以在不同时间段占有非授权频谱资源，这样，当LTE-U基站占用非授权频谱资源时，接入LTE-U系统的UE可以接入非授权频段进行通信，当LTE-U基站不占用非授权频谱资源时，接入附近的Wi-Fi基站的UE就可以接入非授权频段进行通信，从而实现LTE-U与Wi-Fi的友好共存，同时因为始终都有LTE-U基站在占用非授权频谱资源，实现LTE-U在非授权频段内提供连续的服务，达到了提高LTE-U系统容量的目的。

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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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。