[发明专利]一种LTE-U系统和WiFi系统在未授权频段的共存方法

说明书

本发明涉及一种LTE‑U系统和WiFi系统在未授权频段的共存方法，属于无线通信技术领域。该方法基于shortened TTI技术，引入增强型Q‑learning算法动态分配空白子帧和TTI，不仅能动态分配空白子帧，同时能够降低LTE的传输时延，显著提高LTE‑U系统和WiFi系统之间的公平性，同时能降低LTE‑U的传输时延，从而提高未授权频段的频谱利用率。本发明不仅能提高系统的总体频谱效用，还能同时检测LTE‑U系统的频谱效用和WiFi系统的频谱效用的优劣；不仅能提高频谱利用率，还能有效的降低LTE‑U的时延；不仅能以LTE‑U系统和WiFi系统相同的侧重分配LTE‑U帧，还能以不同的侧重分配LTE‑U帧，对提高未授权频段的整体频谱利用率具有重要作用。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种LTE-U系统和WiFi系统在未授权频段的共存方法。

背景技术

近几年，由于移动通信设备和智能终端的快速增多，对无线数据传输的需求也指数倍增加。同时，人们对于数据传输质量的要求也在不断提高，这些给本就有限的授权频谱带来巨大压力。为了解决频谱资源短缺的问题，很多技术被提出来，如大规模MIMO，认识无线电，小蜂窝和全双工通信等。为了解决LTE用户的频谱资源短缺问题，5GHz未授权频段包含的500M无线频谱进入了很多公司和标准化组织的视野。继而，LTE-U的概念被提出，即LTE系统利用载波聚合技术(Carrier Aggregation,CA)在5GHz未授权频段上使用。然而，目前5GHz未授权频段最常见的无线接入方式是WiFi(Wireless-Fidelity,无线局域网)。由于两者使用不同的技术且各自独立发展了很多年，因此，解决LTE-U和WiFi用户的和谐共存问题将面对不少挑战。

LTE和WiFi的主要不同是在物理层和介质访问控制层(Medium Access Control，MAC)。首先，他们使用不同的信道接入机制。对于LTE来说，它在授权频段传输，并且有一个集中控制器对下行/上行链路进行分配控制，使它可以保持可靠的传输。对于WiFi来说，它没有一个集中控制装置而是用载波监听多路访问以及避免碰撞(Carrier Sense MultipleAccess with Collision Detection,CSMA/CA)的方式接入信道。CSMA/CA机制是每个WiFi用户在接入信道传输数据之前，先检测信道是否空闲；如果信道空闲，并且监听DIFS(Distributed Inter-frame Spacing，分布式帧间间隙)时间，如果监听时间内，信道一直是空闲的，则发送数据；反之，则在竞争窗口范围内随机选择一个回退计数，直到回退计数的值减到0，则重新检测信道，直到监听到信道空闲，开始传输数据。这样可以减小WiFi用户间的冲突概率。当有许多无线用户竞争使用频段时，WiFi的冲突避免机制使频谱使用率并不高。

其次，LTE和WiFi都使用正交频分多址接入(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，OFDMA)来进行上下行的数据传输。LTE系统将资源划分为若干帧，每个帧包含十个时长为1ms的子帧。相对于WiFi系统，LTE系统频谱效率能达到更高。此外，当LTE系统和WiFi系统使用相同的频段时，LTE系统会连续的传输数据，而WiFi系统由于冲突避免机制无法使用信道，因此会严重影响WiFi系统的传输性能。因此，在5GHz未授权频段上LTE-U系统和WiFi系统的公平共存问题是亟待解决的问题。

3GPP无线接入网技术规范工作组在2016年5月发布的TR-36.881的技术汇报Studyon lagency reduction techniques for LTE中，明确提出了shortened TTI andprocessing delay技术。该技术为了实现更短时延的传输，提出从物理层面设计更短的数据传输间隔，即采用更短的子帧长度来传输数据。TTI是传输时间间隔，在3GPP LTE标准中，一般认为其时间跨度为1ms，它代表着无限链路上独立解码的传输长度，是资源调度，资源管理所管辖时长的基本单位。在3GPP发布的技术汇报中，以14OS(OFDM Symbol)TTI为基准，新提出了三种TTI，即7OS，3/4OS，2OS。