[发明专利]异构网络下LTE-U与Wi-Fi在非授权频段公平共存的方法

说明书

本发明请求保护一种异构网络下LTE‑U与Wi‑Fi在非授权频段公平共存的方法，属于无线通信领域。本发明提出一种时域小区间干扰协调技术中‑‑基于自适应ABS的动态配置方案，来确保LTE‑U和Wi‑Fi之间的公平共存。由于不同小区的负载不同，且同一小区的负载也是实时变化的，基于自适应ABS配置的动态方案是通过判断LTE‑U负载和Wi‑Fi负载，来确定不确定性子帧是ABS还是non‑ABS，通过为每个小区配置最合理的ABS比例来分别满足LTE‑U用户和Wi‑Fi用户的业务需求，并因此而提升了不同技术之间的公平性。本发明以较小的系统吞吐量损失为代价，换取了边缘用户性能的大幅改善。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种异构网络下LTE-U(Long TermEvolution in Unlicensed Bands)与Wi-Fi在非授权频段公平共存的方法。

背景技术

随着无线通信技术不断发展，无线频谱资源匮乏的问题日益显现。随着LTE在非授权频段的部署变为可能，如LTE-U。考察LTE-U系统以及Wi-Fi系统的频率使用模式，在LTE-U的发展中，最大的问题是与Wi-Fi在5GHz频段上，这两种通信系统可能存在干扰处理问题，研究如何应对这种干扰问题变得非常重要。仿真图1所示，我们可观察到共存模式下LTE-U系统受到Wi-Fi传输的影响较小，其中在4个AP(Access Point,接入点)和10个STA(Ststion，工作站)的情况下，LTE-U用户吞吐量减少得最高，约为4％。然而，这种共存对于Wi-Fi系统的性能造成了明显的下降，在影响最小的情况下(4个AP和25个STA)，Wi-Fi系统的用户吞吐量就已经降低了70％左右，在10个AP和25个STA的分布情况下，Wi-Fi系统的用户吞吐量甚至降低了98％。在二者共存时，如果不加限制，就会造成Wi-Fi节点受到了LTE-U在一段时间内的几乎恒定的强烈的干扰，使得Wi-Fi节点感知到信道忙而长期处于监听状态，显著影响了用户的吞吐量。这是因为Wi-Fi采用的是“先听后说”的LBT(listen-before-talk)的机制，Wi-Fi节点(AP(Access Point)或者设备)在某个信道进行传输前先“监听”，只有当一个信道被认为是“空着”(也就是探测到干扰水平低于某一门限值)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。而LTE-U使用OFDM信道接入技术，一般不进行载波感知探测(因为该技术认为许可频段的独家使用权)，根据控制和管理信令安排最佳信道。并且，Wi-Fi和LTE-U异构，二者缺少沟通渠道。那么在这种情况下，如果不指定LTE和Wi-Fi的共存标准，只简单将LTE-U作为LTE的“新频段”而没有共存机制，很可能导致LTE-U挤走Wi-Fi，将存在“公地悲剧”的风险。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种以较小的系统吞吐量损失为代价，换取了边缘用户性能的大幅改善、提升了不同技术之间的公平性的异构网络下LTE-U与Wi-Fi在非授权频段公平共存的方法。本发明的技术方案如下：

一种异构网络下LTE-U与Wi-Fi在非授权频段公平共存的方法，其包括以下步骤：

首先通过将异构网络的公平性指数(Jain公平性指标作为评价指标之一，已被广泛应用于无线通信的公平性评价中。本专利引入Jain公平性指标来评估LTE-U用户和Wi-Fi用户之间的公平性)与预设的阈值进行比较，从而判断是否需要对ABS(几乎空白子帧)比例进行调整；其次，当需要调整时，通过将LTE-U用户吞吐量和Wi-Fi用户吞吐量的加权和与预设的阈值进行比较，建立自适应ABS配置模型，所述自适应ABS配置模型使得空白子帧和普通子帧是自适应的；再次，在自适应ABS配置模型基础上提出了基于自适应ABS的动态配置算法，通过不同小区内的负载情况，判断不同小区的LTE-U用户和Wi-Fi用户的服务质量的优先级，为各个小区提供合适的ABS比例。