提升LAA上行傳輸性能的方法以及系統與流程

2023-05-28 06:43:26 2

本發明涉及移動通信領域，尤其涉及一種提升LAA上行傳輸性能的方法以及系統。

背景技術：

移動網際網路的飛速發展和智能終端的大範圍普及，數據流量的暴增使得現有網絡容量壓力倍增。為了解決行動網路容量的問題，一方面需要通過技術創新提升現有頻譜的利用率，另一方面需要尋求更多的頻譜資源。

目前3GPP在Release 13中重點研究的LAA(License Assisted Access,授權輔助接入)技術即為利用非授權頻譜解決LTE網絡擴容問題的關鍵技術之一，該技術可以實現在授權頻譜的協助下，通過載波聚合的方式將LTE部署於非授權頻段，充分利用5GHz頻段大量的可用非授權頻譜資源。

LAA與CA(Carrier Aggregation，CA)不同的是：CA為授權頻段無需考慮載波可用性問題，由基站進行多個載波上下行調度。LAA利用非授權頻譜進行上下行傳輸，為了與其他系統友好共存(如Wi-Fi、雷達以及其他LAA系統等)，需要在傳輸前對信道狀態進行檢測。

一些國家和地區規定了需要在傳輸數據之前進行LBT(Listen Before Talk)先聽後說操作，即在數據傳輸之前進行CCA(Clear Channel Assessment，空閒信道評估)以確定信道可用狀態，避免對其他系統產生幹擾。現有技術中，RAN1正在對LAA部署場景和各種LBT技術方案進行評估討論。目前3GPP研究階段評估中將LBT方案分成四類：1、不做LBT；2、基於FBE(Frame Based Equipment)的LBT；3、基於固定競爭窗口的LBE(Load Based Equipment)；4、基於可變 競爭窗口的LBE(Load Based Equipment)。但是現有技術中對於上行由基站還是終端進行LBT，採用哪種LBT方案均未明確。

因此，有必要提出一種上行CCA方法以明確終端如何進行LBT，同時減少本小區終端間CCA檢測衝突、保證上行調度資源的充分利用，以提高上行傳輸性能。

技術實現要素：

本發明要解決的一個技術問題是如何提供一種上行CCA方法，減少本小區終端間CCA檢測衝突，保證上行調度資源的充分利用，實現友好共存。

本發明提供一種提升LAA上行傳輸性能的方法，包括：用戶終端在進行上行傳輸時，向基站發送上行調度請求以及緩存狀態報告；基站根據用戶終端發送的緩存狀態報告、當前所有載波負載情況以及非授權載波幹擾情況，選擇相應的非授權載波，並向用戶終端發送上行調度授權UL grant消息，UL grant消息中包含用戶終端上行傳輸使用的非授權載波指示信息和上行傳輸資源分配信息；用戶終端收到UL grant消息後，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；若UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用，則用戶終端在指定時刻，在UL grant消息指示的非授權載波的上行傳輸資源上進行上行傳輸。

進一步地，基站向用戶終端發送上行調度授權UL grant消息的步驟包括：基站在第n個子幀發送UL grant消息。

進一步地，用戶終端對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估的步驟包括：用戶終端在第n+3個子幀的指定符號位置上，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；所述指定時刻為第n+4個子幀的第一個符號。

進一步地，用戶終端收到UL grant消息後，在UL grant消息指示的非授權載波上進行空閒信道評估的步驟包括：在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端 對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估；若第一用戶終端確定UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用，則上行發送本小區專用的預留信號RS以佔用信道，其它用戶終端在檢測到本小區專用的RS後停止進行空閒信道評估。

進一步地，用戶終端收到UL grant消息後，在UL grant消息指示的非授權載波上進行空閒信道評估的步驟包括：在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估，其中每個用戶終端具有相同的競爭窗和回退計數器參數，以便每個用戶的最大空閒信道評估時間相同。

進一步地，每個用戶終端在空閒信道評估失敗時，若未到最大空閒信道評估時間，則繼續執行擴展的空閒信道評估，以便繼續對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。

進一步地，用戶終端在UL grant消息指示的非授權載波的上行傳輸資源上進行上行傳輸的步驟包括：若用戶終端佔用連續子幀進行傳輸，則在連續子幀之間不對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。

本發明還提供一種提升LAA上行傳輸性能的系統，包括：用戶終端，用於在進行上行傳輸時，向基站發送上行調度請求以及緩存狀態報告；在收到基站發送的UL grant消息後，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；若UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用，則在指定時刻，在UL grant消息指示的非授權載波的上行傳輸資源上進行上行傳輸；基站，用於根據用戶終端發送的緩存狀態報告、當前所有載波負載情況以及非授權載波幹擾情況，選擇相應的非授權載波，並向用戶終端發送上行調度授權UL grant消息，UL grant消息中包含用戶終端上行傳輸使用的非授權載波指示信息和上行傳輸資源分配信息。

進一步地，基站具體在第n個子幀發送UL grant消息；用戶終端具體在第n+3個子幀的指定符號位置上，對UL grant消息指示的 非授權載波進行空閒信道評估；其中所述指定時刻為第n+4個子幀的第一個符號。

進一步地，在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估；其中第一用戶終端在確定UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用時，上行發送本小區專用的預留信號RS以佔用信道，其它用戶終端在檢測到本小區專用的RS後停止進行空閒信道評估。

進一步地，在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估，其中每個用戶終端具有相同的競爭窗和回退計數器參數，以便每個用戶的最大空閒信道評估時間相同。

進一步地，每個用戶終端還用於在空閒信道評估失敗時，若未到最大空閒信道評估時間，則繼續執行擴展的空閒信道評估，以便繼續對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。

進一步地，用戶終端還用於在佔用連續子幀進行傳輸時，在連續子幀之間不對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。

本發明提供的提升LAA上行傳輸性能的方法以及系統，終端利用非授權頻譜進行上行傳輸，給出LBT與上行數據傳輸定時關係以及上行數據傳輸過程，上行空閒信道評估的方法，在提升終端上行接入概率的同時，減少本小區終端間CCA檢測衝突，保證上行調度資源的充分利用，實現友好共存。

附圖說明

圖1示出本發明一個實施例的提升LAA上行傳輸性能的方法的流程圖。

圖2為用於描述隱藏節點問題的示意圖。

圖3示出本發明一個實施例的終端和基站場景示意圖。

圖4示出本發明一個實施例LBT和上行數據傳輸時序示意圖。

圖5示出本發明一個實施例採用固定競爭窗和回退計數器數據傳輸時序示意圖。

圖6示出本發明一個實施例的一種提升LAA上行傳輸性能的系統，

具體實施方式

下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。

圖1示出本發明一個實施例的提升LAA上行傳輸性能的方法的流程圖，如圖1所示，該方法主要包括：

步驟100，用戶終端在進行上行傳輸時，向基站發送上行調度請求(SR)以及緩存狀態報告(BSR)。

步驟102，基站根據用戶終端發送的緩存狀態報告、當前所有載波負載情況以及非授權載波幹擾情況，選擇相應的非授權載波，並向用戶終端發送UL grant(上行調度授權)消息，UL grant消息中包含用戶終端上行傳輸使用的非授權載波指示信息和上行傳輸資源分配信息。

步驟104，用戶終端收到UL grant消息後，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；

步驟106，若UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用，則用戶終端在指定時刻，在UL grant消息指示的非授權載波的上行傳輸資源上進行上行傳輸。

在一個實施例中，基站在第n個子幀發送UL grant消息；用戶終端在第n+3個子幀的指定符號位置上，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；所述指定時刻為第n+4個子幀的第一個符號。

在一個實施例中，用戶終端收到UL grant消息後，在UL grant消息指示的非授權載波上進行空閒信道評估的步驟包括：在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估；若第一用戶終端確定UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用，則上行發送本小區專用的預留信號RS以佔用信道，其它用戶終端在檢測到本小區專用的RS後停止進行空閒信道評估。這樣，同一子幀調度，第一終端在判斷信道空閒可用時發送RS，以便其它終端停止評估。

在一個實施例中，用戶終端收到UL grant消息後，在UL grant消息指示的非授權載波上進行空閒信道評估的步驟包括：在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估，其中每個用戶終端具有相同的競爭窗和回退計數器參數，以便每個用戶的最大空閒信道評估時間相同。同一子幀調度用戶的評估同時完成。

在一個實施例中，每個用戶終端在空閒信道評估失敗時，若未到最大空閒信道評估時間，則繼續執行擴展的空閒信道評估，以便繼續對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。這樣，用戶在評估失敗時，若最大時間未到，可繼續進行評估。

在一個實施例中，用戶終端在UL grant消息指示的非授權載波的上行傳輸資源上進行上行傳輸的步驟包括：若用戶終端佔用連續子幀進行傳輸，則在連續子幀之間不對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。在佔用連續子幀時，僅在使用前進行一次評估，連續子幀之間不進行評估，可以節約評估時間。

本發明實施例提供的提升LAA上行傳輸性能的方法，給出一種採用非授權頻段進行上行傳輸時進行空閒信道評估的方法，並給出LBT與上行數據傳輸定時關係，以及上行數據傳輸過程，可以提高LAA上行傳輸性能，並可以提升終端上行接入概率，減少本小區終端間CCA檢測衝突，保證上行調度資源的充分利用，實現與其他系統的友好共存。相對現有技術而言，基於對現有LBT方案的改動， 實現上複雜度較低可有效避免同一子幀上行調度的用戶間LBT和數據傳輸過程相互幹擾，實現友好共存，提升資源利用率，滿足上行MU-MIMO和頻分復用的系統要求。

現有技術中，若由基站進行LBT，由於覆蓋範圍有限，可能無法發現某些節點，這些節點被稱之為隱藏節點，如圖2所示，由eNB1進行LBT，可以覆蓋UE，但是由於覆蓋範圍有限，因此不能覆蓋到eNB2、WIFI AP、WIFI STA。因此，上行由終端進行LBT檢測結果最為可靠，此外歐洲的監管政策規定，每個發送節點在非授權載波發射必須進行LBT，因此由基站進行LBT的方案在歐洲不可行。

現有技術中，UL LBT採用以下方式：Cat1：基站做DL LBT，發送UL Grant給UE，基站可以通過Reserved signal對信道進行佔用，UE在相應的子幀直接進行上行傳輸，不做LBT，這種方法簡單但歐洲監管政策不允許；Cat2：終端完成Frame Based LBT，終端在Idle period進行CCA，若發現信道可用在Channel Occupancy Time進行數據傳輸；若檢測信道不可用，則在Channel Occupancy Time不進行傳輸，等待下一個檢測周期。這種方式幀定時固定，終端檢測同步，相對簡單，但接入概率低，同時如果CCA結果為信道忙，在整個Fixed Frame Period不傳數據，導致信道利用率低；Cat3&Cat4：終端完成Load Based LBT，可以是固定競爭窗或者可變競爭窗，當終端發現信道可用時，立即進行數據發送，這種方式雖然可根據系統負載靈活變化，但是幀長不固定，終端接入概率高，相對複雜。

LAA上行基站統一調度終端進行LBT後，評估信道可用後才進行上行傳輸。因為存在基站調度了用戶，但用戶評估後發現信道不可用，無法進行上行傳輸的情況，所以有必要將上行數據需要在固定定時發送，以免基站不清楚終端是否進行了上行傳輸。現有技術中Cat3&4LBT方案發現信道空閒後立即傳輸，由於ECCA競爭窗口和backoff counter不同，上行發送時刻不固定，窗口和計數器小的 用戶最先捕獲信道可用狀態後進行上行傳輸，會影響到本小區相同子幀調度的其他用戶的ECCA過程。具體的說，某一用戶先判斷信道可用後立即進行上行數據傳輸，會導致其他用戶進行ECCA時，判定信道不可用，從而浪費非授權頻段此時刻可用資源。

本發明實施例提出的一種LAA的網絡架構中終端利用非授權頻譜進行上行傳輸，對上行空閒信道進行評估的方法，並給出LBT與上行數據傳輸定時關係，以及上行數據傳輸過程，提升終端上行接入概率的同時，減少本小區終端間CCA檢測衝突，保證上行調度資源的充分利用，實現友好共存。為了實現與其他系統的友好共存，在進行上行數據傳輸之前，需要對信道狀態進行檢測，即執行CCA過程，防止在其他系統佔用信道時對其產生幹擾。本發明提出的方法為終端進行CCA，當終端檢測到信道為空閒狀態時才進行上行傳輸。具體的過程為：需要進行上行傳輸的終端在授權載波向基站發送調度請求(SR)和緩存狀態信息(BSR)，基站在進行非授權載波選擇後，在基站的下行載波，可以是授權頻段也可以是非授權頻段向需要進行上行傳輸的終端發送上行調度授權(UL grant)，之後在相應的時間終端進行CCA，若檢測的結果為信道空閒，則在規定時間進行上行數據傳輸，否則不進行數據傳輸。

上述過程中主要涉及三個關鍵問題，即：空閒信道檢測方法、LBT與上行傳輸時序關係、上行數據傳輸過程。針對上述問題，本發明實施例給出以下解決方案：

1、空閒信道檢測方法：由終端進行基於LBE的UL LBT。當終端檢測信道可用時，進行上行數據傳輸，否則不進行上行數據傳輸。具體檢測方法可以採用：(1)同一子幀上行調度的用戶同時進行基於競爭窗的LBE。當某一用戶發現信道可用後，立即發送預留信號(reserved signal,RS)佔用信道。RS為小區相關的專用信號，本小區其他用戶識別到本小區reserved signal時，不再進行CCA，直接在規定時刻開始上行數據傳輸；(2)設置同一子幀調度用戶的競爭窗和回退計數器參數相同，參數設置需要高層信令通知，以保證用 戶同時完成LBT過程。具體地，當ICCA(Initial CCA)檢測發現信道佔用無法傳輸時，會啟動ECCA(Extended CCA),ECCA包含兩個參數，競爭窗口(Contention Window)Q和回退計數器(backoff counter)N。在進行ECCA時，終端基於競爭窗口值，隨機選擇一個回退計數器N，N的值與CW設置相關，N大於等於0小於等於q-1。如果信道空閒則計數器減1，直到N＝0，信道空閒進行上行數據發送。從這個過程可以看出，對於不同用戶如果Q和N的值設置不同，所需要的信道檢測時間肯定不同。通過對Q和N的合理設置使得用戶可以同時完成信道檢測過程。

2、LBT與上行傳輸時序關係：終端發送SR之後，基站在下行載波(可為授權或非授權載波)子幀#n發送UL Grant，終端在子幀#n+3的最後1～2個符號(視競爭窗大小而定)進行CCA，在子幀#n+4第一個符號開始上行數據傳輸。

3、上行數據傳輸：若終端佔用連續子幀傳輸，只在第一次傳輸前做LBT；若連續子幀資源分配給不同用戶，前一子幀數據傳輸需要預留最後1～2個符號為空(可以在UL grant中指示)，以免幹擾下一子幀調度用戶UL LBT過程。

圖3示出本發明一個實施例的終端和基站場景示意圖，如圖3所示該場景中包括UE1、UE2、UE3和eNodeB。為了體現技術方案的主要內容，將場景簡化為僅包含終端和基站，終端UE1、UE2、UE3為需要利用非授權頻譜進行上行傳輸的終端，位於基站eNodeB的覆蓋範圍之內，eNodeB通過下行授權頻譜對UE1、UE2、UE3進行調度，

圖4示出本發明一個實施例LBT和上行數據傳輸時序示意圖，如圖4所示：

步驟401，在子幀#n：eNodeB向UE1和UE2發送UL grant。

步驟402，在子幀#n+1：eNodeB向UE1和UE3發送UL grant。

步驟403，在子幀#n+3的最後1～2個符號UE1和UE2同時進 行CCA，檢測信道狀態。其中，子幀#n+3的最後1～2個符號為大致位置，可以根據競爭窗和回退計時器設定而改變。

信道檢測可以有兩種方案：a)UE2經過初始CCA發現信道可用，立刻發送小區專用的reservation signal佔用信道，UE1初始CCA失敗，進行ECCA，發現本小區專用的reservation signal後，判斷信道可用，停止信道檢測；b)系統對UE1和UE2設定相同的競爭窗和回退計數器，如q＝4，N＝3，這樣UE1和UE2完成CCA的所需的最大時間相同。圖5示出本發明一個實施例採用固定競爭窗和回退計數器數據傳輸時序示意圖，如圖5所示，UE1在第一次CCA後即判斷信道可用，但由於上行發送時刻未到，仍不能進行數據發送；UE2在第一次CCA後失敗，繼續進行ECCA過程，經過三次ECCA發現信道可用。

步驟404，在子幀#n+4第一個OFDM符號，UE1、UE2開始上行傳輸。其中UE2隻佔用一個上行子幀，下一個子幀#n+5該非授權載波將分配給UE3上行傳輸，因此在子幀#n+4的最後一個OFDM符號，UE2停止傳輸數據。UE1因為將在子幀#n+5繼續佔用此非授權頻段，無需進行LBT，因此在子幀#n+4的最後一個或兩個OFDM符號保持數據傳輸。

步驟405，在子幀#n+4最後1個OFDM符號，UE3開始上行CCA，發現信道可用後發送RS佔用信道；

步驟406，在子幀#n+5第一個OFDM符號，UE1、UE3開始上行傳輸。

圖6示出本發明一個實施例的一種提升LAA上行傳輸性能的系統，如圖6所示，該系統包括：用戶終端601，用於在進行上行傳輸時，向基站發送上行調度請求以及緩存狀態報告；在收到基站602發送的UL grant消息後，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；若UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用，則在指定時刻，在UL grant消息指示的非授權載波的上行傳輸資源上進行上行傳輸；基站602，用於根據用戶終端601發送的緩存狀態報 告、當前所有載波負載情況以及非授權載波幹擾情況，選擇相應的非授權載波，並向用戶終端601發送上行調度授權UL grant消息，UL grant消息中包含用戶終端601上行傳輸使用的非授權載波指示信息和上行傳輸資源分配信息。

在一個實施例中，基站602具體在第n個子幀發送UL grant消息；用戶終端601具體在第n+3個子幀的指定符號位置上，對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估；其中所述指定時刻為第n+4個子幀的第一個符號。

在一個實施例中，在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端601對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估；其中第一用戶終端601在確定UL grant消息指示的非授權載波信道空閒可用時，上行發送本小區專用的預留信號RS以佔用信道，其它用戶終端601在檢測到本小區專用的RS後停止進行空閒信道評估。

在一個實施例中，在收到UL grant消息後，在同一子幀進行上行調度的相同小區內每個用戶終端601對UL grant消息指示的非授權載波同時進行基於競爭窗的空閒信道評估，其中每個用戶終端601具有相同的競爭窗和回退計數器參數，以便每個用戶的最大空閒信道評估時間相同。

在一個實施例中，每個用戶終端601還用於在空閒信道評估失敗時，若未到最大空閒信道評估時間，則繼續執行擴展的空閒信道評估，以便繼續對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。

在一個實施例中，用戶終端601還用於在佔用連續子幀進行傳輸時，在連續子幀之間不對UL grant消息指示的非授權載波進行空閒信道評估。

本發明實施例提供的LAA的網絡架構系統，終端利用非授權頻譜進行上行傳輸，並給出LBT與上行數據傳輸定時關係，以及上行數據傳輸過程，上行空閒信道評估的方法，提升終端上行接入概率的同時， 減少本小區終端間CCA檢測衝突，保證上行調度資源的充分利用，實現友好共存。

本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。