实现LTE与Wi-Fi在非授权频段上公平共存的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信技术领域，特别涉及一种实现LTE ( Long TermEvolut1n)和W1-Fi在非授权频段公平共存的方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着低频段的频谱资源被迅速消耗，无线通信运营商们把视线投到了5GHz的免许可频段上。2013年底，3GPP无线接入网标准会议上，许多公司提出了 LTE-Unlicensed(LTE-U)的概念。即将LTE的业务扩展到非授权的免执照频段上去。现行LTE系统下行物理资源被划分为如图1所示的时频资源块(参考文件:3GPP TS 36.211Vers1nl2.6.0，Releasel2(2015年7月))；相应的，各国为满足802.1 Iac的W1-Fi系统分配带宽不同，如美国分配600MHz频宽，并且单次传输系统带宽为20、40、80或160MHz不等。
[0003]考察LTE系统以及W1-Fi系统的频率使用模式，可以发现在LTE-U的发展中，最大的问题就是与W1-Fi在5GHz频段上可能存在的公地悲剧，S卩W1-Fi和LTE-U作为两种通信系统，存在干扰处理问题。
[0004]W1-Fi在免许可频段上采用载波感知多址接入和冲突避免信道接入方式(CSMA/CA);当W1-Fi节点希望在某个物理资源上进行传输前，首先进行探测，只有当一个信道被认为是“空着”(也就是探测到的干扰水平低于某一门槛值)的时候，节点才会被允许进行信号传输;如果信道被监测到“被占用”状态，则节点将推迟一段时间(随机)再进行信号传输以免冲突。
[0005]但是LTE为授权频段而设计，所以不采用侦测等信道接入方式。如果LTE和W1-Fi采用同一个频段传输，前者会对后者产生影响，并且如果LTE传输密度较大，后者很可能没有机会使用物理资源进行传输。显然，对于非授权频段上的两种无线通信业务来说，上述共存场景是不公平的。
[0006]公开号为103906184的中国专利申请“LTE终端热点覆盖时W1-Fi信道的选择方法及选择系统”，在2014年7月2日公开了一种LTE终端热点覆盖时W1-Fi信道的选择方法及选择系统，它首先获取LTE小区占用的频带，然后以一定间隔选取W1-Fi可用频段。这种方法以LTE业务为主体，即首先满足了LTE的业务需求;但是一旦LTE业务繁忙，需要占用整段免许可频带，则W1-Fi业务将完全无法接入。即这种方法无法实现W1-Fi和LTE的公平接入。
[0007]公开号为104185187的中国专利申请在2014年12月3日公开了 “一种LTE与W1-Fi共存的控制方法及终端设备”。该技术方案中:根据获取到的长期演进LTE的频率信息，判断所述LTE的频率与预存的无线保真技术W1-Fi的频率的差值是否在预设的频率差值范围内，并根据判断结果选择有LTE带宽亏损的LTE通道设置为所述LTE的射频通道或者选择有W1-Fi带宽亏损的W1-Fi通道设置为所述W1-Fi的射频通道。该种方法无法在LTE与W1-Fi频带完全重合之时实现，并且因为该方法在两种业务的射频端实现，会严重影响两种业务的准确率和速率。
[0008]此外公开号为104640157的中国专利在2015年5月20日公开“一种异构网络融合的方法及系统”、公开号为102668665的中国专利在2012年9月12日公开“异构网络中的频谱解读”以及公开号为103650626的中国专利在2014年3月19日公开“用于多RAT接入模式操作的方法和设备”，都着眼于异构接入网接入方式，但是均着眼于采用不同的数据隧道进行数据传输，即要求终端有多种接入能力，而不能对互不相关的LTE和W1-Fi业务进行协调共存。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于实现LTE和W1-Fi两种业务在非授权频段上的公平共存，以解决现有共存技术中两者的不公平接入情况。为解决上述技术问题，本发明提出一种实现LTE和W1-Fi两种业务在非授权频段上的公平共存的方法和系统。
[0010]本发明提供一种实现LTE和W1-Fi两种业务在非授权频段上的公平共存的系统，包括:
[0011]频带占用检测模块，用于检测W1-Fi系统是否占用信道；
[0012]可用频谱计算模块，用于计算在W1-Fi系统部分或全部占用信道频段之时，LTE系统可用的时频资源块;所述的频谱计算模块根据设定的阈值来判断W1-Fi频带占用负荷高低，当W1-Fi频带占用负荷低时，LTE与W1-Fi按频率复用；当W1-Fi频带占用负荷高时，LTE与W1-Fi按时间复用;所述的频谱计算模块保证LTE系统和所有W1-Fi系统在单位最长连续传输间隔内占据的时频资源一致；
[0013]MAC层可用物理资源设置模块，用于限制LTE基站端和LTE用户终端MAC层可调度的时频资源。
[0014]本发明所述系统设置于LTE基站eNodeB内，或者设置于LTE用户终端内。
[0015]可选的，频带占用检测模块可以是LTE基站端射频系统及配套高层模块。
[0016]可选的，频带占用检测模块可以是LTE系统用户终端射频系统及配套高层模块。
[0017]本发明提供的实现LTE和W1-Fi在非授权频段上的公平共存的方法，实现步骤如下:
[0018]S10.检索非授权频段上的信号，并由LTE基站端获取W1-Fi信号占用的频段信息；
[0019]S20.根据W1-Fi系统所占用的频段，以及LTE对物理资源块的限制，由LTE基站端计算LTE系统下行和上行可用的物理资源块，并发送给LTE用户终端；
[0020]S30.为LTE基站端MAC层虚拟资源块到物理资源块的映射，添加可用资源块限制；LTE基站端通过控制信令传输MAC层虚拟资源块到物理资源块的映射给LTE终端。
[0021]可选的，SlO中检索非授权频段上的信号，可由LTE基站端射频系统实现；
[0022]可选的，SlO中检索非授权频段上的信号，可以通过在LTE基站端添加额外的射频检测模块实现，射频检测模块进行射频接收并将接收的射频电流转换成等效低通信号；
[0023]可选的，SlO中检索非授权频段上的信号，可以通过检测RTS(请求发送信号)或者扩展的RTS获取频谱占用信息；
[0024]可选的，SlO中检索非授权频段上的信号，可以由LTE用户终端射频系统检测实现，并通过LTE的低频段控制信道上报给LTE基站端；
[0025]可选的，SlO中每次检索非授权频段上的信号前，可以暂停LTE基站的下行服务至少最短空闲间隔时长，来等待W1-Fi系统的传送。
[0026]可选的，S20中计算LTE系统上行和下行可用的物理资源块，可以首先对频域资源进行划分，然后对时域资源进行划分。
[0027]S20中计算LTE系统上行和下行可用的物理资源块，实现步骤包括S21?S25:
[0028]S21.根据SlO检测结果，判断非授权频段上是否有占用，若无，跳转到S22;若有，跳转到S23;
[0029]S22.LTE系统按照所有可用资源块进行物理资源分配；
[0030]S23.根据检测结果与设定的判断W1-Fi频带占用负荷高低的阈值，判断W1-Fi频带占用负荷高低，若低，跳转到S24;若高，跳转到S25;
[0031]S24.LTE与W1-Fi按频率复用，根据检测结果以及LTE系统对可用频率的限制，计算LTE系统可用的频域资源，该资源分配结果有效时间为T;
[0032]S25.LTE与W1-Fi按时间复用，根据检测结果，以及LTE系统对时域资源分配的限制，计算LTE系统可用的时域资源，该资源分配结果有效时间为T;
[0033]其中，S24和S25中，LTE系统和所有W1-Fi系统在单位最长连续传输间隔内占据的时频资源是一致的。
[0034]本发明的优点和积极效果在于:
[0035](I)本发明方法可以通过改变时频资源分配的模式，实现LTE系统和W1-Fi系统在非授权频段的公平共存，也亦适用于W1-Fi基站对LTE基站不可见，但对LTE用户终端可见的情况；
[0036](2)本发明系统实现简单，只需要在LTE系统中加入简单的共存模块就能实现与W1-Fi系统的共存，与现有LTE接入网的业务模式兼容。
【附图说明】
[0037]图1是LTE系统典型物理资源配置图；
[0038]图2是本发明实现LTE与W1-Fi公平共存的系统的一种典型部署图；
[0039]图3是无本机制时W1-Fi和LTE共存情况时序图；
[0040]图4是本发明实现LTE和W1-Fi公平共存系统的模块组成示意图；
[0041 ]图5是本发明实现LTE与W1-Fi公平共存方法的状态转换图；
[0042]图6是本发明实现LTE与W1-Fi公平共存方法在eNodeB中运行的典型时序图；
[0043]图7是考虑W1-Fi基站对LTE基站不可见，但对用户可见时采用的公平共存方法在eNodeB中运行的典型时序图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0045]本发明实施例的描述基于图2所示的LTE和W1-Fi共存场景，约定近5GHz有120MHz频谱可用，其中LTE系统可以完全使用120MHz进行传输，也可以灵活地采用更少的频谱进行传输;而W1-Fi系统一次传输必须使用80MHz频段，80MHz可以任4个连续的20MHz为单位组合
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[0046]注意到本发明的主要使用场景是在5Hz周围频段的LTE下行业务和W1-Fi共存场景，对于LTE系统来说，用户的接入和管理、控制信令传输等均可以在LTE专用的较低频段完成，故本实施例不考虑上述信号的传输，而主要考虑数据传输。但是任何在本领域有相关技术背景的人在本发明所述的方