[發明專利]基于波束傳輸的非授權頻譜共存系統中ED閾值設計方法

有效

• 申請號: 202010709570.3
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111866915B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 曾鳴;王文欣;費澤松
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06;H04W74/08
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發明涉及基于波束傳輸的非授權頻譜共存系統中ED閾值設計方法，屬于頻譜共存技術領域。包括：1)求出每個MT與每個BS間的路徑損耗，再求信號功率；2)計算所有“BS?MT對”的可達數據速率；3)建立異構網絡吞吐量優化模型，基于二進制接入決策變量優化吞吐量求出最大的異構網絡吞吐量；4)將異構網絡吞吐量優化模型轉化為等價凸優化模型，并優化至模型收斂，得到收斂解；5)將收斂解連續值映射到二進制值；6)遍歷映射的二進制值，求出所有MT處的信號能量強度，獲得最佳接收機ED閾值。本方法基于異構網絡部署密度設計最佳接收機ED閾值，使得異構網絡吞吐量最大化，且異構網絡部署的越密集，吞吐量提升效果越明顯。

技術領域

本發明涉及基于波束傳輸的非授權頻譜共存系統中ED閾值設計方法，屬于頻譜共存技術領域。

背景技術

近年來，智能終端數量的快速增長，使得頻譜資源的競爭更加激烈。為了滿足通信量爆炸式增長的需求，利用非授權頻譜是提高通信系統容量的一個很有前途的解決方案，已成為蜂窩網絡研究領域的一個熱點問題。主要的非授權頻段約為2.4GHz、5GHz和60GHz。在2.4GHz左右，非授權頻段帶寬為90MHz；在5GHz左右，非授權頻段帶寬為900MHz；在60GHz左右，由于大部分頻譜尚未分配，帶寬巨大。然而，已經有一些通信系統在這些頻帶中工作，例如802.11b/g/n工作在2.4GHz，802.11n/ac工作在5GHz，802.11ad/ay(也稱為WiGig)工作在60GHz。因此，為了使蜂窩網絡利用這些非授權頻帶，學界提出了占空比機制和LBT(Listen-Before-Talk)機制來解決共存問題。

然而，5G網絡使用的是非授權頻譜NR-U(New Radio-Unlicensed)，無法基于所提出的LBT技術工作，這是因為用于傳輸的定向波束引入了更嚴重的隱藏節點問題，可能無法檢測到附近正在進行的傳輸，隱藏的節點可能會造成干擾。全向LBT是為了解決NR-U系統中的隱藏節點問題而提出的。然而，全向LBT會引起另一個問題，即暴露節點問題，即使從可能不會對預期傳輸造成有害干擾的方向檢測到信號時，也會阻止節點傳輸。

前述可知，在基于波束的傳輸情況下，發射機處監聽信道可能無法檢測到接收機附近的活動，載波感知也就無法再檢測到干擾情況。因此，接收機輔助LBT被認為是更好地評估現有干擾的潛在機制。

在現有的接收機輔助LBT機制設計中，通常將接收機側ED(Energy Detection)閾值設定為固定值。然而，這是不合適的，因為如果閾值設置得太低，頻譜復用將受到抑制，異構網絡吞吐量也無法顯著提高。另一方面，如果閾值設置得太高，不同通信系統間的干擾會增強，同樣無法顯著提高異構網絡吞吐量。因此，尋找一個非授權頻譜共存系統中最優的接收機ED閾值，以提高頻譜復用效率和異構網絡吞吐量，具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的接收機輔助LBT機制中將接收機側ED閾值設定為固定值，無法實現最優異構網絡吞吐量的問題，提出了基于波束傳輸的非授權頻譜共存系統中ED閾值設計方法，提高頻譜復用效率，從而實現異構網絡最優吞吐量。

本發明所述的方案如下：

所述非授權頻譜共存系統中ED閾值設計方法，依托的異構通信網絡基于5GNR和WiGig共存場景，位于60GHz毫米波非授權頻段，該網絡中的K個“BS-MT對”在非授權頻段接入通信，其中，每個“BS-MT對”中的發射基站BS只與對應的接收終端MT通信。

其中，發射基站BS，即Base Station，接收終端MT，即Mobile Terminals；

基于非授權頻譜共存系統中ED閾值設計方法，包括以下步驟：

步驟1：遍歷BS和MT，先求出每個MT與每個BS之間的路徑損耗，再基于該路徑損耗求信號功率；

步驟1.1遍歷k,j通過公式(1)計算第k個MT與第j個BS間的路徑損耗L_k,j：