独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法，包括：(1)基站对用户反馈的CSI进行接收和反馈时延的计算；(2)基站根据用户上报的CSI和反馈时延通过优化目标模型决策选择给哪些用户下发授权信令反馈CSI。本发明专利技术考虑了在LTE‑U独立系统与Wi‑Fi系统共存时授权用户反馈CSI资源受限的前提，系统可依据该资源的多少做出授权反馈CSI用户数的自适应调整；同时考虑了每个用户自己可能不同的效用需求，当吞吐量相关指标为优化目标时，可根据用户已反馈的CSI和反馈时延来优化选择授权反馈CSI的用户来有效提升LTE‑U独立系统吞吐量性能。

【技术实现步骤摘要】
独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法
本专利技术属于移动通信
，具体涉及一种独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法。
技术介绍
独立的免许可频段的长期演进(Longtermevolutioninunlicensedband，LTE-U)是一种在没有许可频段辅助的将传统的LTE部署于免许可频段的技术，可用于提升蜂窝网络容量和缓解许可频段流量增长带来的压力。为了获得较高的频谱利用率，LTE-U独立系统可仍然沿用LTE系统信道状态信息(Channelstateinformation，CSI)的上报方式：基站先选择授权用户反馈CSI；接收到该授权信令的用户在指定的位置测量信道，再把获得的CSI在上行子帧中指定的位置反馈给基站；基站接收到用户反馈的CSI并推算出该CSI的反馈时延，然后在下行子帧中依据CSI和其时延进行数据传输。在这个过程中，由于数据和信令都是在免许可频段中传输的，这将使其面临多个挑战：挑战一：为了与Wi-Fi等系统公平地共存，国际标准化组织第三代合作伙伴计划(3rdgenerationpartnershipproject，3GPP)规定LTE-U独立系统采用类似于Wi-Fi系统的载波侦听LBT(Listenbeforetalk)的信道竞争方式接入免许可频段的信道。同时，3GPP还规定每次接入免许可频段信道的时长不能超过规定时长，由此，LTE-U独立系统的信令交互和数据传输过程需要多次信道接入才能完成。与LTE系统相比，这使LTE-U独立系统每次信道接入时刻是不确定的且反馈时延较大。区别于LTE系统固定的反馈时延，LTE-U独立系统中用户反馈CSI的时延具有随机性，进而影响到基站选择授权用户反馈CSI的决策。挑战二：为了兼容LTE系统时分双工(TimeDivisionDuplexing，TDD)的特性，LTE-U独立系统每次信道接入后应在子帧对齐时刻传输信令/数据。因采用LBT的信道接入方式，LTE-U独立系统接入信道时刻不一定恰好子帧对齐，从该时刻到子帧对齐时刻，很可能Wi-Fi等系统会接入信道，造成LTE-U独立系统和其他系统间信令/数据传输冲突，冲突的子帧会使LTE-U独立系统的基站下发的信令和用户反馈的CSI都可能被冲突而无法成功接收。在蜂窝系统中，专利PCT/US2013/03283公开了一种用户参考信号和信道状态信息反馈的系统和方法，为无线通信用信号通知参考信号和CSI反馈提供系统和方法实施例。专利PCT/US2016/015464公开了一种用于免许可频段中的LTE的上行链路操作，即使无线发射/接收单元(Wirelesstransmit/receiveunit，WTRU)从辅助小区中接收配置信息，以在上行子帧执行相应操作。专利WO2016/191091A1公开了一种适用于LTE-U系统控制域的系统、方法和装置，包括传输时间间隔的控制域处理、增强型物理控制信道、非周期CSI上报和非连续接收等操作，且这些操作可以拓展到LTE-U独立系统中使用。然而，由于LTE-U独立系统的信令在免许可频段中传输且需要与Wi-Fi共享信道，相比于独占信道的LTE系统，LTE-U独立系统接入信道的时频资源相对较少，从而使得本来就比较稀缺的控制资源进一步减少。上述专利虽然针对蜂窝系统提出了各种CSI反馈方案，但没有考虑在授权用户反馈CSI消耗的资源受限的前提下对反馈CSI用户的选择做出设计。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术提供了一种独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法，可以明显提升LTE-U独立系统的吞吐量。一种独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法，包括如下步骤：(1)LTE-U独立系统中的基站接收用户已反馈的CSI并在基站接入信道进行下行传输时推算出各用户CSI的反馈时延，进而构建得到CSI矩阵以及反馈时延矩阵；(2)建立选择授权用户反馈CSI的模型，LTE-U独立系统的基站通过优化求解该模型决策选择出下一次授权反馈CSI的用户，从而生成授权信令并发送给各用户；(3)用户对接收到的授权信令进行解析，对于被选择授权的用户则根据授权信令中相应的时频位置在信道内检测参考信号并获得CSI，进而通过上行子帧将CSI反馈给基站。进一步地，所述步骤(1)中关于各用户CSI反馈时延的推算是根据授权信令中指定的信道测量时刻与基站给用户实际传输数据时刻的差值进行计算的。进一步地，所述CSI矩阵的大小为K×S，反馈时延矩阵的大小为K×N，K为当前接入基站的用户数量，S为信道中的子带数量，N为基站最近一次占用信道的子帧数量，CSI矩阵中的元素值为对应用户最近一次反馈信道增益时在对应子带上的CSI，反馈时延矩阵中的元素值为从对应用户最近一次测量获得CSI的时刻至基站最近一次占用信道内对应子帧开始时刻的时延。进一步地，所述授权信令包含了检测参考信号和反馈CSI两者行为在信道内的时频位置以及基站选择下一次授权反馈CSI的用户名单。进一步地，所述步骤(2)中建立选择授权用户反馈CSI的模型，具体过程如下：2.1基站通过侦听Wi-Fi节点的控制帧和数据帧帧头信息，统计当前Wi-Fi节点数量Nw并计算出各Wi-Fi节点的发包概率τw；2.2基站根据LTE-U独立系统的MAC(Mediumaccesscontrol，媒体接入控制)层参数以及步骤2.1中得到的Nw和τw，计算出LTE-U独立系统信道竞争时延的概率分布；2.3根据LTE-U独立系统信道竞争时延的概率分布，通过计算获得基站下一次接入信道开始各个子帧被Wi-Fi冲突的概率；2.4确定基站下一次授权反馈CSI的用户数上限；2.5根据LTE-U独立系统信道竞争时延的概率分布、CSI矩阵以及反馈时延矩阵，评估出各用户在被授权和未被授权反馈CSI两种情况下在基站下一次接入信道开始各子帧中各子带上期望的数据传输速率；2.6基于上述获得的数据，建立以下模型用于基站选择授权用户反馈CSI；其中：表示当自变量为情况下第k个用户的资源分配效用函数，Ik为基站选择授权第k个用户反馈CSI的指示变量且Ik＝0或1，Ik＝1则表示第k个用户被授权反馈CSI，Ik＝0则表示第k个用户未被授权反馈CSI，Nsel为基站下一次授权反馈CSI的用户数上限，为基站下一次接入信道开始第α个子帧的第s个子带预分配给第k个用户的指示变量且或1，则表示基站下一次接入信道开始第α个子帧的第s个子带被分配给第k个用户，则表示基站下一次接入信道开始第α个子帧的第s个子带未被分配给第k个用户，为对应指示变量Ik情况下第k个用户在基站下一次接入信道时通过时频资源预分配期望获得的吞吐量，K为当前接入基站的用户数量，α和s均为自然数且1≤α≤Nd，1≤s≤S，S为信道中的子带数量，Nd为基站下一次占用信道的子帧数量。进一步地，所述步骤2.1通过以下表达式计算各Wi-Fi节点的发包概率τw：进一步地，所述吞吐量的计算表达式如下：其中：B为信道带宽，pc,α表示基站下一次接入信道开始第α个子帧被Wi-Fi冲突的概率，为对应指示变量Ik情况下第k个用户在基站下一次接入信道开始第α个子帧中第s个子带上期望的数据传输速率。基于上述技术方案，本专利技术具有以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法，包括如下步骤：(1)LTE‑U独立系统中的基站接收用户已反馈的CSI并在基站接入信道进行下行传输时推算出各用户CSI的反馈时延，进而构建得到CSI矩阵以及反馈时延矩阵；(2)建立选择授权用户反馈CSI的模型，LTE‑U独立系统的基站通过优化求解该模型决策选择出下一次授权反馈CSI的用户，从而生成授权信令并发送给各用户；(3)用户对接收到的授权信令进行解析，对于被选择授权的用户则根据授权信令中相应的时频位置在信道内检测参考信号并获得CSI，进而通过上行子帧将CSI反馈给基站。

【技术特征摘要】
1.一种独立免许可频段蜂窝移动通信系统选择授权用户反馈CSI的方法，包括如下步骤：(1)LTE-U独立系统中的基站接收用户已反馈的CSI并在基站接入信道进行下行传输时推算出各用户CSI的反馈时延，进而构建得到CSI矩阵以及反馈时延矩阵；(2)建立选择授权用户反馈CSI的模型，LTE-U独立系统的基站通过优化求解该模型决策选择出下一次授权反馈CSI的用户，从而生成授权信令并发送给各用户；(3)用户对接收到的授权信令进行解析，对于被选择授权的用户则根据授权信令中相应的时频位置在信道内检测参考信号并获得CSI，进而通过上行子帧将CSI反馈给基站。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中关于各用户CSI反馈时延的推算是根据授权信令中指定的信道测量时刻与基站给用户实际传输数据时刻的差值进行计算的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述CSI矩阵的大小为K×S，反馈时延矩阵的大小为K×N，K为当前接入基站的用户数量，S为信道中的子带数量，N为基站最近一次占用信道的子帧数量，CSI矩阵中的元素值为对应用户最近一次反馈信道增益时在对应子带上的CSI，反馈时延矩阵中的元素值为从对应用户最近一次测量获得CSI的时刻至基站最近一次占用信道内对应子帧开始时刻的时延。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述授权信令包含了检测参考信号和反馈CSI两者行为在信道内的时频位置以及基站选择下一次授权反馈CSI的用户名单。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中建立选择授权用户反馈CSI的模型，具体过程如下：2.1基站通过侦听Wi-Fi节点的控制帧和数据帧帧头信息，统计当前Wi-Fi节点数量Nw并计算出各Wi-Fi节点的发包概率τw；2.2基站根据LTE-U独立系统的MAC层参数以及步骤2.1中得到的Nw和...

【专利技术属性】
技术研发人员：单杭冠，覃涛杰，余官定，黄爱苹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33