[發(fā)明專利]一種基于Lyapunov的多運(yùn)營商LTE-U雙頻段資源配置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810182353.6
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108495367B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃曉舸;李揚(yáng)揚(yáng);湯涉;陳前斌
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于Lyapunov的多運(yùn)營商LTE?U雙頻段資源配置方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。為保障WiFi網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能，本發(fā)明采用先聽后發(fā)機(jī)制檢測WiFi信號。同時為協(xié)調(diào)各運(yùn)營商基站，本發(fā)明提出一種競價拍賣機(jī)制保證多運(yùn)營商基站有效接入非授權(quán)頻段。基于全雙工傳輸模式下，同一資源塊能同時用于上下行鏈路，但同時會受到自干擾的影響。基于半雙工傳輸模式下，同一資源塊不會受到自干擾影響，但是只能用于上行或下行單一鏈路。本發(fā)明基于用戶緩存區(qū)累計的數(shù)據(jù)包數(shù)量，采用Lyapunov優(yōu)化方法，保證其隊列穩(wěn)定性，同時最大化利用非授權(quán)頻段的系統(tǒng)增益，提升整個網(wǎng)絡(luò)的總效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于Lyapunov的多運(yùn)營商LTE-U雙頻段資源配置方法。

背景技術(shù)

隨著無線數(shù)據(jù)前所未有的增長，無線運(yùn)營商急切的需要更多的頻段資源去提供更高的數(shù)據(jù)速率，以及更好的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)。面對快要到來的1000倍的移動數(shù)據(jù)量的挑戰(zhàn)，由3GPP組織提出的將長期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)技術(shù)擴(kuò)展到非授權(quán)頻段不失為一種有效的解決方法，即LTE-U。然而LTE-U的發(fā)展卻面臨兩個難題：

(1)非授權(quán)頻段已經(jīng)被許多現(xiàn)存無線網(wǎng)絡(luò)占用，如WiFi網(wǎng)絡(luò)。所以最基本的問題是確保LTE-U與現(xiàn)存非授權(quán)用戶和諧共存，即避免對現(xiàn)存非授權(quán)用戶產(chǎn)生嚴(yán)重的性能干擾，同時使LTE-U獲得較大的性能增益。

(2)多個LTE-U接入非授權(quán)頻段，其受到的干擾是不可預(yù)測的，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p害LTE-U用戶的性能。因此，有效的管理多LTE-U間的干擾是十分重要的。

對于問題(1)，WiFi用戶采用載波感知多路訪問(Carrier Sensing MultipleAccess，CAMA)機(jī)制競爭接入非授權(quán)頻段，而LTE采用的是集中式的信道接入控制機(jī)制。這樣，LTE將一直占用信道，導(dǎo)致WiFi總是感知信道忙碌而不能接入非授權(quán)信道。為了保證現(xiàn)有非授權(quán)頻段用戶的系統(tǒng)性能，歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定在非授權(quán)頻段使用空閑信道評估(ClearChannel Assessment，CCA)和LBT機(jī)制，即用戶在接入信道傳輸之前先執(zhí)行CCA。

對于問題(2)，當(dāng)多個運(yùn)營商LTE-U基站部署在同一區(qū)域，由于跨運(yùn)營商間的干擾，極有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的性能損耗。對此，存在兩種解決方法：(i)各運(yùn)營商達(dá)成協(xié)議，進(jìn)行非授權(quán)頻段的分配；(ii)各運(yùn)營商基于機(jī)會主義的方式接入非授權(quán)頻段。第一種方法，在大多數(shù)國家由于運(yùn)營商之間的商業(yè)競爭關(guān)系以及缺乏對非授權(quán)頻段的管理規(guī)定，其實(shí)施起來不太現(xiàn)實(shí)。而第二種方法則具有很好的實(shí)現(xiàn)前途。

在未來5G超密集網(wǎng)絡(luò)部署中，必定會出現(xiàn)同一區(qū)域部署多運(yùn)營商LTE-U基站的情況，其能夠通過增加頻率復(fù)用，提升網(wǎng)絡(luò)的整體容量，同時也帶來了嚴(yán)重的干擾問題，抑制了LTE-U邊緣用戶的吞吐量。對于任意LTE-U而言，能夠提升用戶的QoS取決于兩點(diǎn)：(i)LTE-U基站與用戶可用的資源塊數(shù)量；(ii)LTE-U基站與用戶利用的資源塊的頻譜效率。其中頻譜效率不僅取決于用戶的信道質(zhì)量，更取決于其傳輸?shù)哪Ｊ健６噙\(yùn)營商LTE-U基站間干擾管理的目的不僅僅是為了提升LTE-U邊緣用戶的吞吐量，也是為了提升基站整體容量，為用戶提供更高速、更可靠的服務(wù)。

最近結(jié)合RF干擾消除、數(shù)字基帶干擾消除以及天線消除等自干擾消除技術(shù)，全雙工FD傳輸能有效消除其自干擾，從而能夠潛在的增大無線傳輸鏈路的系統(tǒng)容量。但由于不完美的自干擾消除，仍然存在殘余自干擾，導(dǎo)致全雙工FD傳輸鏈路較小的信干噪比，從而削弱全雙工FD模式的性能。再加之，自然界中仍普遍存在高斯白噪聲，所以相比半雙工HD傳輸模式，全雙工FD傳輸模式不一定總能提供優(yōu)越的系統(tǒng)性能。多運(yùn)營商LTE-U基站混合部署場景中，合理的選擇全雙工FD傳輸模式與半雙工HD傳輸模式至關(guān)重要。