[發明專利]一種基于Lyapunov的多運營商LTE-U雙頻段資源配置方法

有效

• 申請號: 201810182353.6
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108495367B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 黃曉舸;李揚揚;湯涉;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/12;H04W72/14
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于Lyapunov的多運營商LTE-U雙頻段資源配置方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：各運營商LTE-U基站根據先聽后發LBT機制檢測判斷WiFi是否占用非授權頻段；

若檢測存在WiFi占用非授權頻段，則不接入并繼續檢測；

若檢測不存在WiFi占用非授權頻段，則進入競價拍賣階段；各LTE-U基站的競價拍賣階段開始于LBT機制之后；

S2：各LTE-U基站評估空閑的非授權頻段的信道價值；

S3：各LTE-U基站根據其評估的信道價值進行出價；

S4：各LTE-U基站的出價提交給決策中心進行競價，并決策出競價的贏家，即競價勝出的LTE-U基站；

S5：競價勝出的LTE-U基站接入非授權頻段，利用載波聚合技術同時使用授權和非授權頻段資源；

S6：根據用戶緩存區實時的數據包隊列情況，判斷數據隊列是否違反時延要求，對于違反時延要求的進行丟包；

S7：根據資源塊RB的信道狀態，以及用戶選擇全雙工FD與半雙工HD模式的傳輸性能，利用資源調度方法為用戶進行資源配置；

在所述步驟S1中，若非授權頻段已經被WiFi網絡占用，多運營商間協調有效共享非授權頻段資源，就要保證WiFi網絡的系統性能，提出使用空閑信道評估CCA和LBT機制，即在接入非授權頻段之前先進行CCA，其信道檢測至少為20μs；

各LTE-U基站根據LBT機制檢測判斷WiFi是否占用非授權頻段，其檢測判定依據為信道能量檢測，若檢測的信道能量大于預設的閾值，則判定WiFi占用非授權頻段；反之，則判定WiFi未占用非授權頻段；

若檢測WiFi沒有占用非授權頻段，則進入競價拍賣階段，各LTE-U基站的競價拍賣階段開始于LBT機制之后，根據LBT機制對非授權頻段進行信道評估CCA之后，若信道空閑，為防止多運營商之間的干擾，各LTE-U基站不能立即接入信道傳輸；

根據競價拍賣機制，在CCA時隙之后設置一個競價窗口，在競價窗口內所有參與競價的LTE-U基站開始競價，競價勝出的LTE-U基站接入信道傳輸；

所述步驟S2具體為：

LTE-U基站根據其所服務用戶當時的隊列狀態，以及非授權頻段的信道質量，計算得出其接入信道后所能得到的系統增益，并得到其評估的信道價值；

所述步驟S3具體為：

對于運營商LTE-U基站混合部署場景，均致力于競價勝出后接入非授權頻段，存在某些LTE-U基站不真實出價的情況，提出一種真實競價防護策略，以保證所有參與競價的LTE-U基站均如實出價，出價代表LTE-U基站接入非授權頻段后能夠獲得的性能增益，在保證WiFi網絡傳輸性能的前提下，最大化整個網絡的總效益；

所述步驟S4具體為：

在競價拍賣開始前，最先出價的LTE-U基站為拍賣發起人，其他參與競價的LTE-U也隨拍賣發起人在競價窗口內出價；

最先出價的LTE-U基站與其他參與競價的LTE-U基站組成拍賣委員會，若無其他LTE-U基站參與競價，則最先出價的LTE-U基站自己為拍賣委員會；

拍賣委員會由最先出價的LTE-U基站啟動，即出現競價的LTE-U基站，便形成拍賣委員會；

拍賣委員會中的所有LTE-U基站均參與同一非授權頻段的競價，同一拍賣委員會僅產生一名LTE-U基站贏家；

對于多個非授權頻段，同時會存在多個拍賣委員會，即一個非授權頻段對應一個拍賣委員會；

在競價拍賣機制中，所有的拍賣委員會組成一個決策中心，決策中心負責處理多個運營商LTE-U基站針對多個非授權頻段的競價，并給出能最大化優化目標的LTE-U基站贏家；

所述步驟S6具體為：

考慮用戶數據包發送為先到先服務模式，為滿足用戶在時延方面的QoS要求，用戶緩存區的數據包有兩種處理：發送和丟棄；

若有足夠的資源塊，數據包便能夠成功的發送出去；若沒有足夠的資源塊，排隊的數據包違反時延要求，將對其進行丟棄；

所述步驟S7具體為：

全雙工FD傳輸模式：一個資源塊RB同時用于單一用戶的上下行鏈路；半雙工HD傳輸模式：一個資源塊RB只能用于單一用戶的單個鏈路；

用戶根據其隊列狀態、信道質量，選擇合適的傳輸模式；

若干個資源塊RB組成一個資源池供LTE-U基站和其服務的用戶使用；

對于競價勝出的LTE-U基站及其用戶，使用由載波聚合了授權和非授權頻段資源塊RB的資源池；

對于未競價勝出的LTE-U基站及其用戶，僅使用授權頻段組成的資源池。

2.根據權利要求1所述的一種基于Lyapunov的多運營商LTE-U雙頻段資源配置方法，其特征在于：所述最大化整個網絡的總效益為：

根據用戶的實時數據包隊列狀態，采用Lyapunov優化方法，通過調整引入的控制參數，通過選擇FD和HD傳輸模式以及進行合理的資源調度，確保用戶在時延和丟包之間進行有效的權衡，在保證系統穩定性的同時，利用競價拍賣機制選擇出最優的LTE-U基站贏家，從而提升整個多運營商LTE-U基站混合部署網絡的性能。