用于在未经授权的频带中发送数据的方法和装置与流程

本发明涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于在无线通信系统中使用未经授权的频带进行数据传输的方法和装置。

背景技术：

随着近年来移动数据业务的爆发性增长，服务提供商已经利用无线局域网(wlan)来分配数据业务。由于wlan使用了未经授权的频带，因此服务提供商可以在不以额外频率为代价的情况下应对大量数据的需求。然而，存在的问题是，由于提供商之间竞争性的wlan安装，导致干扰现象变得严重，当存在许多用户时，不能够保证服务质量(qos)，并且移动性不能够得到支持。作为对此进行补偿的方法之一，出现了未经授权的频带中的长期演进(lte)服务。

未获得授权频谱(lte-u)或使用lte(laa)的授权辅助接入中的lte是使用lte授权频带作为锚点以通过使用载波聚合(ca)将经授权的频带和未经授权的频带组合的技术。用户设备(ue)首先接入经授权的频带中的网络。基站(bs)可以通过根据情形将经授权的频带和未经授权的频带组合来将经授权的频带的业务卸载到未经授权的频带。

lte-u可以将lte的优点扩展到未经授权的频带，以提供改进的移动性、安全性和通信质量，并且可以增加吞吐量，因为lte具有比传统无线电接入技术高的频率效率。

与保证了排他性利用的经授权的频带不同，未经授权的频带被诸如wlan这样的各种无线电接入技术共享。因此，各通信节点以基于竞争的方式来获取要在未经授权的频带中使用的信道，并且这被称为载波侦听多址接入与冲突避免(csma/ca)。各通信节点必须在传输信号之前执行信道侦听以确认信道是否空闲，并且这被称为空闲信道评估(cca)。

由于各种无线接入技术在未经授权的频带中执行cca，因此需要能够减少干扰的方法。

技术实现要素：

技术问题

本发明提供了使用未经授权的频带进行数据传输的方法和设备。

技术方案

在一方面，一种用于在无线通信系统中发送数据的方法包括以下步骤：无线装置在未经授权的频带中创建连接；以及所述无线装置在所述未经授权的频带中发送用于在静默持续时间期间占用无线电信道的扩展信号。

所述静默持续时间可以位于时分双工(tdd)的特殊(s)子帧的下一个子帧之前。

所述静默持续时间可以位于tdd的s子帧的下行链路导频时隙(dwpts)之后。

如果在当前传输时间间隔(tti)的前一个tti中不进行传输，则所述静默持续时间可以位于所述当前tti之前。

如果在当前tti的下一个tti中不进行传输，则所述静默持续时间可以位于所述当前tti之后。

在另一方面，一种用于在无线通信系统中发送数据的装置包括：射频(rf)单元，该rf单元被配置为发送和接收无线电信号；以及处理器，该处理器在操作上联接到所述rf单元。所述处理器被配置为：控制所述rf单元在未经授权的频带中创建连接；并且控制所述rf单元在所述未经授权的频带中发送用于在静默持续时间期间占用无线电信道的扩展信号。

有益效果

能够在未经授权的频带中同时存在各种通信协议的环境中减少干扰。

附图说明

图1示出时分双工(tdd)的第三代合作伙伴计划(3gpp)长期演进(lte)中的下行链路无线电帧的结构。

图2示出使用未经授权的频带的lte服务的示例。

图3示出使用ltetdd的特殊(s)子帧进行的干扰控制。

图4示出根据本发明的一个实施方式的数据传输。

图5示出根据本发明的另一个实施方式的数据传输。

图6示出多个用户设备(ue)执行的传输中的静默(silent)持续时间的示例。

图7示出根据本发明的另一个实施方式的数据传输。

图8示出静默持续时间的示例。

图9示出3gpplte中的小区专用参考信号(crs)传输的示例。

图10示出根据本发明的实施方式的扩展信号的传输。

图11是示出根据本发明的实施方式的无线通信系统的框图。

具体实施方式

无线装置可以是固定的或移动的，并且可以被称为诸如用户设备(ue)、移动站(ms)、移动终端(mt)、用户终端(ut)、订户站(ss)、个人数字助理(pda)、无线调制解调器、手持装置等这样的另外的术语。另选地，无线装置可以是诸如机器型通信(mtc)装置这样的支持数据通信的装置。

基站(bs)通常是与无线装置通信的固定站，并且可以被称为诸如演进的节点b(enb)、基站收发机系统(bts)、接入点等这样的另外的术语。

下文中要描述的是，本发明是基于以3gpp技术规范(ts)为基础的第三代合作伙伴计划(3gpp)长期演进(lte)来应用的。这只是出于示例性目的，并且本发明还适用于各种无线通信系统。

无线装置可以由多个服务小区在载波聚合(ca)或双连接下提供服务。各服务小区可以由下行链路(dl)分量载波(cc)或者一对dlcc和上行链路(ul)cc限定。

服务小区可以被分为主小区和辅小区。主小区在主频率下进行操作，执行初始连接创建过程，启动连接重新创建过程或者被指定为切换期间的主小区。主小区可以被称为参考小区。辅小区在辅频率下进行操作并且在创建无线电资源控制(rrc)连接之后进行配置。辅小区用于提供额外的无线电资源。至少一个主小区一直被配置，但是可以通过上层信令(例如，rrc消息)来添加/修改/释放辅小区。

主小区的小区索引(ci)可以是固定的。例如，最低ci可以被设置为主小区的ci。下文中，主小区的ci被设置成零，并且可以随后从1开始指派辅小区的ci。

在通信系统中，存在两种双工方案：时分双工(tdd)和频分双工(fdd)。在tdd中，上行链路通信和下行链路通信使用同一频带。在fdd中，上行链路通信和下行链路通信使用不同的频带。

图1示出了3gppltetdd中的下行链路无线电帧的结构。3gppts36.211v10.2.0(2011-06)“evolveduniversalterrestrialradioaccess(e-utra)；physicalchannelsandmodulation(release10)”的部分4可以通过引用方式被并入本文中。

子帧是用于在3gpplte中进行调度的单元。例如，一个子帧可以具有1毫秒(ms)的长度，该长度被称为传输时间间隔(tti)。一个无线电帧包括10个子帧并且一个子帧包括2个连续时隙。一个子帧可以包括多个正交频分复用(ofdm)符号。由于3gpplte在下行链路(dl)中使用正交频分多址(ofdma)，因此ofdm符号仅仅用于表达时域中的一个符号时段，并且在多址方案或术语中没有限制。例如，ofdm符号还可以被称为诸如单载波频分多址(sc-fdma)符号、符号时段等这样的另外的术语。根据3gpplte，在正常循环前缀(cp)的情况下，一个子帧包括14个ofdm符号，并且在扩展cp的情况下，一个子帧包括12个ofdm符号。

具有索引#1和#6的子帧被称为特殊(s)子帧。s子帧可以包括下行链路导频时隙(dwpts)、保护时段(gp)和上行链路导频时隙(uppts)。dwpts可以用于初始小区搜索、同步和信道估计。uppts可以用于bs处的信道估计、无线装置处的上行链路同步。也被称为间隙的gp可以是减轻由于下行链路和上行链路之间的下行链路信号的多路延迟而导致的上行链路干扰的持续时间。

在tdd中，子帧可以是dl子帧或ul子帧。表1示出无线电帧配置的示例。

表1

[表1]

“d”表示dl子帧，“u”表示ul子帧并且“s”表示s子帧。当从bs接收到ul-dl配置时，无线装置可以根据ul-dl配置得知哪个子帧是dl子帧或dl子帧。

dl子帧在时域中被分类为控制区域和数据区域。控制区域包括子帧中的第一时隙的多达前四个ofdm符号。然而，控制区域中包括的ofdm符号的数目可以不同。物理下行链路控制信道(pdcch)和其它控制信道被分配到控制区域，并且物理下行链路共享信道(pdsch)被分配到数据区域。

3gpplte的物理信道可以被分类为dl物理信道和ul物理信道。dl物理信道包括物理下行链路控制信道(pdcch)、物理控制格式指示符信道(pcfich)、物理混合arq指示符信道(phich)和物理下行共享信道(pdsch)。ul物理信道包括物理上行链路控制信道(pucch)和物理上行链路共享信道(pusch)。

图2示出了使用未经授权的频带的lte服务的示例。

无线装置130与第一个bs110创建连接，并且通过经授权的频带来接收服务。为了进行业务卸载，无线装置130可以通过针对第二个bs120的未经授权的频带来接收服务。

第一个bs110是支持lte系统的bs，而除了lte之外，第二个bs120还可以支持诸如无线局域网(wlan)这样的其它通信协议。第一个bs110和第二个bs120可以与载波聚合(ca)环境关联，并且第一个bs110的特定小区可以是主小区。另选地，第一个bs110和第二个bs120可以与双连接环境关联，并且第一个bs110的特定小区可以是主小区。通常，具有主小区的第一个bs110具有比第二个bs120宽的范围。第一个bs110可以被称为宏小区。第二个bs120可以被称为小小区、毫微微小区、或微小区。第一个bs110可以对主小区和零个或更多个辅小区进行操作。第二个bs120可以对一个或更多个辅小区进行操作。可以通过主小区的指示来激活/停用辅小区。

以上描述只是出于示例性目的。第一个bs110可以与主小区对应，并且第二个bs120可以与辅小区对应，使得小区能够由一个bs管理。

经授权的频带是对于特定通信协议或特定提供商而言保证了排他性使用的频带。

未经授权的频带是各种通信协议共存并且保证了共享使用的频带。在未经授权的频带中，假定基本上通过相应通信节点之间的竞争来占用信道。因此，在未经授权的频带中的通信中，需要通过执行信道侦听来确认信号传输不是通过其它通信节点来实现的。这被称为空闲信道评估(cca)。未经授权的频带可以包括wlan中所使用的2.4ghz和/或5ghz频带。

为了使lte系统的bs或无线装置接入未经授权的频带中的信道，必须优先地依次执行cca。另外，当lte系统的bs或无线装置传输信号时，会出现干扰问题，因为诸如wlan等这样的其它通信节点也执行lbt。例如，在wlan中，cca阈值被定义为关于非wlan信号的-62dbm并且被定义为关于wlan信号的-82dbm。这意味着当接收到功率小于或等于-62dbm的lte信号时，由于其它wlan无线装置而导致在该lte信号中可能出现干扰。

下文中，lte和wlan被例如描述为在未经授权的频带中使用的通信协议。这仅出于示例性目的，因此还也可以称为，在未经授权的频带中使用第一通信协议和第二通信协议。基站(bs)支持lte。ue是支持lte的装置。

图3示出了使用ltetdd的特殊(s)子帧的干扰控制。

dlsf是dl子帧，并且ulsf是ul子帧。为了方便起见，省略uppts。

s子帧是出现dl-ul切换的持续时间，并且用于避免当在gp期间出现bs-ue传播延迟(用“tg”指示)时dl信号和ul信号之间有冲突。

从bs的角度来看，在tg期间没有发送/接收信号。从ue的角度来看，在间隙1期间没有发送/接收信号。为了方便起见，此持续时间被称为静默持续时间。

如果静默持续时间比诸如wlan这样的另一个系统的通信节点或者在cca的情况下进行操作的lte系统的通信节点宣告cca所需的持续时间长，则这些节点可以开始传输信号。这是因为静默持续时间的cca级别低于cca阈值。因此，另一个通信节点的信道会对bs的dl信号或ue的ul信号造成干扰。

图4示出了根据本发明的一个实施方式的数据传输。

在s子帧和下一个子帧之间传输扩展信号。例如，假定s子帧的下一个子帧是ulsf1。在开始ulsf1之前，传输扩展信号。另选地，即使传输扩展信号不是在ulsf开始之前，也可以在开始诸如uppts等这样的ul数据传输之前传输扩展信号。

扩展信号的长度te可以等于通过从s子帧的gp中减去宣告的cca所需的时间而得到的长度或者比该长度长。因为扩展信号由于dl-ul切换而在静默持续时间中传输，所以能够防止wlan装置在静默持续时间期间执行cca并且接入信道。也就是说，由于扩展信号而导致静默持续时间的cca级别按cca阈值增加，因此wlan装置或另一个lte装置识别出信道是忙碌的。

ue可以忽略在与ue在实现从bs接收的dwpts持续时间期间发送扩展信号的持续时间交叠的部分内的接收。

扩展信号可以是dwpts的扩展、dwpts的重复、uppts的扩展、uppts的重复、循环前缀(cp)的扩展或预定序列。

可以由bs向ue报告信道占用的扩展信号的长度和/或是否传输扩展信号。可以通过无线电资源控制(rrc)信令以半静态方式来确定信息，或者可以通过诸如pdcch等这样的物理层信号来动态地指示该信息。

图5示出了根据本发明的另一个实施方式的数据传输。

与图4的实施方式相比，在s子帧的dwpts之后立即传输扩展信号。当通过进一步扩展dwpts持续时间的信号来执行传输时，能够预料到传输扩展信号的效果。

扩展信号的长度te可以等于通过从s子帧的gp持续时间中或对应的小区覆盖范围中的最大往返延迟中减去宣告cca所需的时间而得到的时间长度或者比该时间长度长。

图6示出了由多个ue执行的传输中的静默持续时间的示例。该示例表明，由于tdd系统中的不同的传播延迟，导致从ue传输的角度来看，由具有不同的tti边界的ue在连续子帧中执行上行链路传输。

由于ue2结束ul传输的时间和ue1开始ul传输的时间之间的不同的tti边界，导致出现静默持续时间(用“间隙2”指示)。与图4和图5中示出的s子帧类似，由于另一个通信节点的cca宣告，导致会发生干扰。静默持续时间可以不仅在tdd系统中而且在fdd系统中出现。

图7示出了根据本发明的另一个实施方式的数据传输。

当在一个tti上传输ul信号(例如，pusch/pucch等)时，如果在紧接的前一个tti中没有进行传输，则ue1可以在tti之前首先发送扩展信号710。

另选地，当在一个tti中传输ul信号时，如果在紧接的下一个tti中没有进行传输，则ue2可以在tti之后发送扩展信号720。

可以由bs向ue报告信道占用的扩展信号的长度和/或是否传输扩展信号。可以通过无线电资源控制(rrc)信令以半静态方式来确定信息，或者可以通过诸如pdcch等这样的物理层信号来动态地指示该信息。

扩展信号的长度te可以等于通过从s子帧的gp持续时间中或对应的小区覆盖范围中的最大往返延迟中减去宣告cca所需的时间而得到的时间长度或者比该时间长度长。

图8示出了静默持续时间的示例。

假定bs和ue之间的距离是“d”。假定ue1位于非常靠近bs，并且ue2位于最远离bs。ue2与bs分隔达dmax。在ue1的情况下，d可以是0。

假定往返延迟是td。ue2的定时提前(ta)ta,max可以被设置成td,max的两倍。与此相比，ue1的ta可以是几乎为零。

假定ue2在第一子帧811中发送ul信号，并且ue2在作为第一子帧811的下一个子帧的第二子帧812中发送ul信号。在这种情况下，ue2结束发送的时间和ue1开始发送的时间之间的持续时间可以被视为没有进行发送/接收的静默持续时间。也就是说，静默持续时间可以是与ue1和ue2之间的差异等同的持续时间。

为了避免当另一个通信节点在静默持续时间中执行cca时导致的信道接入，提出了扩展信号的传输。

扩展信号可以是前一信号的扩展或重复、下一数据的扩展或重复、循环前缀(cp)的扩展、或者预定序列。

可以由bs向ue报告扩展信号的长度和/或是否存在扩展信号。

图9示出了3gpplte中的小区专用参考信号(crs)传输的示例。

在lte系统中，bs通过dl子帧的一些ofdm符号来发送天线端口0至3的crs。在该图中，r0、r1、r2、r3表示对应天线端口的crs，并且l表示时隙中的ofdm符号索引。由于在正常cp中一个dl子帧包括14个ofdm符号，因此l＝0,…,6。

可以如下地定义针对crs的参考信号(rs)序列。

式1

[式1]

本文中，m＝0,1,...,2nbb-1，并且nbb表示用于传输crs的带宽。可以通过gold序列如下地定义伪随机序列c(i)。

式2

[式2]

c(n)＝(x1(n+nc)+x2(n+nc))mod2

x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2

x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2

本文中，nc是整数，n＝0,...,n-1，n表示序列长度，并且“mod”表示模运算。第一m序列被初始化成x1(0)＝1、x1(n)＝0，m＝1,2,...,30。第二m序列可以被初始化成2¹⁰(7(ns+1)+l+1)(2ni+1)+2ni+ncp。ns是无线电帧中的时隙编号，并且ni是小区id。ncp在正常cp情况下为1，并且在扩展cp情况下为0。

如果当bs在未经授权的频带中执行dl传输时在特殊子帧中没有传输除了crs以外的信号，则没有传输crs的ofdm符号(例如，l＝2,3时的ofdm符号)是静默持续时间。因此，在该静默持续时间期间，另一个通信节点可以宣告cca并且开始信号传输。

因此，提出了通过在没有传输crs的ofdm符号上传输扩展信号来防止另一个通信节点宣告cca的方法。

图10示出了根据本发明的实施方式的扩展信号的传输。

在没有传输crs的ofdm符号上传输用于避免cca的扩展信号(用“rx”指示)。为了避免接收的混淆，在传输扩展信号中没有使用在传统crs传输中使用的资源元素(re)。

这指示当传输天线端口0的crs时进行扩展信号的传输。如果添加了天线端口2的crs，则在传输了天线端口2的crs的ofdm符号上可以不传输扩展信号。在这种情况下，在假定扩展信号通过与天线端口0的crs相同的天线端口来传输或者经历与天线端口0相同的无线电信道特性的情况下，ue能够通过使用dl信道估计中的扩展信号连同天线端口0的crs一起来提高信道估计性能。

可以在不传输任何dl信号的ofdm符号上传输扩展信号。例如，可以不在用于传输crs、urs(ue专用参考信号)、csi-rs(信道状态信息-参考信号)、prs(定位参考信号)、pss(主同步信号)、sss(辅同步信号)、pbch等的ofdm符号上传输扩展信号。

可以通过使用cri-rs、prs或urs传输中所使用的re或者移位的re来传输扩展信号。

可以通过使用crs、csi-rs、prs或urs传输中所使用的序列来生成扩展信号。可以通过在使用式1的序列的同时使用从bs给出的特定值来对扩展信号进行初始化。

为了避免由于扩展信号的传输而导致的数据吞吐量减少，可以在要传输的pdcch或pdsch的re映射和编码位生成中不考虑用于传输扩展信号的区域。可以在pdsch或pdcch编码中不考虑用于传输扩展信号的区域。可以对pdsch或pdcch传输中所使用的re进行打孔(puncture)，以用于传输扩展信号。

可以由bs向ue报告是否要传输扩展信号。

用于在任何子帧中接收pdsch的ue可以假定不在ue在对应子帧中接收pdsch的区域中发送扩展信号。

现在，提出了用于满足带宽调节的dl/ul传输。

为了利于与特定区域的未经授权的频带中的另一个无线装置共存的操作，在通信规则的条款中强制执行的是通过等于或高于与全系统带宽成比例的特定带宽的带宽来传输信号。下文中，无线装置被强制执行以传输信号所用的宽带被称为“已占用的带宽”。

在lte中，固定频带信号被设计成只在特定带宽中传输。例如，dl信号的示例包括pss、sss、rs、pbch等，并且ul信号的示例包括pucch、srs等。固定频带信号的传输可以不满足对应的规则。另外，其传输带宽根据诸如pdsch/pusch这样的数据调度而不同的信号的传输可以不满足对应的规则。

因此，当bs或ue发送固定频带信号时，可以通过除了现有特定带宽以外的额外带宽来发送占用信号，使得已占用的带宽得以满足。可以通过已占用的带宽中的没有传输固定频带信号的一个或更多个子载波来发送占用信号。

更具体地，可以通过使用以下方法或其组合来配置占用信号。

1.用等于或高于特定水平的功率来传输信号

2.用各子载波的任何位来对调制符号(例如，bpsk/qpsk/m-qam)进行调制

3.通过使用bs和ue之间共享的种子值(例如，小区id、ueid、子帧索引、无线电帧索引等)而生成的位来对调制符号进行调制

4.重新使用dlcrs/dm-rs/csi-rs/prs序列

5.为每个ofdm符号选择序列(恒幅零自相关(cazac)序列等)

7.通过使用在bs和ue之间共享的种子值(例如，小区id、ueid、子帧索引、无线电帧索引等)来为每个ofdm符号选择序列

8.重新使用ulrs/srs序列

在以上方法中，占用信号可以通过整个已占用的带宽来传输，或者可以通过已占用的带宽的一部分来传输。可以通过针对每个ofdm符号的不同频带(或不同子载波)来传输占用信号。

在特定时间段期间，占用信号可以在该时间段的一部分内传输。占用信号可以在与固定频带信号相同的ofdm符号中传输，或者可以在另一个ofdm符号中传输。占用信号可以在该时间段中内在除了被固定频带信号占用的频带以外的频带中传输。

图11是示出根据本发明的实施方式的无线通信系统的框图。

无线装置130包括处理器131、存储器132和射频(rf)单元133。存储器132联接到处理器131，并且存储由处理器131执行的各种指令。rf单元133联接到处理器131，并且发送和/或接收无线电信号。处理器131实现所提出的功能、过程和/或方法。在以上提到的实施方式中，可以由处理器131来实现无线装置的操作。当用软件指令来实现以上提到的实施方式时，指令可以被存储在存储器132中，并且可以由处理器131执行以执行以上提到的操作。

bs120包括处理器121、存储器122和rf单元123。bs120可以在未经授权的频带中进行操作。存储器122联接到处理器121，并且存储由处理器121执行的各种指令。rf单元123联接到处理器121，并且发送和/或接收无线电信号。处理器121实现了所提出的功能、过程和/或方法。在以上提到的实施方式中，可以由处理器121来实现bs的操作。

处理器可以包括专用集成电路(asic)、其它芯片集、逻辑电路和/或数据处理器。存储器可以包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存存储器、存储卡、存储介质和/或其它存储装置。rf单元可以包括用于处理无线电信号的基带电路。当用软件实现上述实施方式时，可以使用执行以上功能的模块(程序或函数)来实现上述方案。所述模块可以被存储在存储器中并且由处理器来执行。存储器可以被设置在处理器的内部或外部并且使用各种熟知手段连接到处理器。

在以上的示例性系统中，虽然已经基于使用一系列步骤或块的流程图描述了这些方法，但是本发明不限于这些步骤的顺序，并且这些步骤中的一些可以按照与剩余的步骤不同的顺序来执行，或者可以与剩余的步骤同时执行。此外，本领域的技术人员应该理解的是，流程图中示出的步骤不是排他性的并且可以包括其它步骤，或者可以在不影响本发明的范围的情况下删除流程图的一个或更多个步骤。