非授權(quán)頻譜中LTE系統(tǒng)的調(diào)度方法

張遠(yuǎn)見　京信通信技術(shù)（廣州）有限公司

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非授權(quán)頻譜中LTE系統(tǒng)的調(diào)度方法

張遠(yuǎn)見京信通信技術(shù)（廣州）有限公司

目前業(yè)界提及的LTE非授權(quán)頻譜的共享機(jī)制，皆采用頻譜分時復(fù)用機(jī)制，導(dǎo)致LTE系統(tǒng)無法滿時間片使用非授權(quán)頻段，影響用戶體驗(yàn)。因此，本文提出了一種非授權(quán)頻譜中的調(diào)度方法：基帶單元根據(jù)設(shè)定的非授權(quán)頻段調(diào)度策略，確定出待調(diào)度的終端分組，然后根據(jù)終端的分組情況以及非授權(quán)頻段調(diào)度策略，在每個時間片內(nèi)調(diào)度待調(diào)度的終端分組。采用本文的調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)了滿時間片地運(yùn)行本小區(qū)的頻譜，達(dá)到頻譜應(yīng)有的理論速率。由于在非授權(quán)頻段僅調(diào)度待調(diào)度的終端分組，從而使得未調(diào)度的終端分組處于未調(diào)度狀態(tài)，其他小區(qū)或者系統(tǒng)可以在該時間片內(nèi)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)頻譜共享。

LTE；非授權(quán)頻譜；調(diào)度

1　引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，高帶寬無線業(yè)務(wù)需求與頻譜資源稀缺之間的矛盾日益尖銳，如何有效利用非授權(quán)頻段成為業(yè)界探討用以克服頻譜資源稀缺的熱點(diǎn)話題。目前，在3GPPR13版本中，開始探討在LTE中，采用非授權(quán)頻段。然而，由于LTE系統(tǒng)是頻譜

IP流量及內(nèi)容監(jiān)控技術(shù)包括流量監(jiān)測技術(shù)、流量控制技術(shù)和內(nèi)容監(jiān)控技術(shù)。其中，流量監(jiān)測技術(shù)包括xFlow、包分析、SNMP等技術(shù)；流量控制技術(shù)包括ACL、黑洞路由、流量清洗、干擾限制和阻斷等技術(shù)。

這些技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，常見的IP網(wǎng)絡(luò)流量及內(nèi)容監(jiān)控系統(tǒng)包括流量流向監(jiān)測系統(tǒng)、異常流量監(jiān)測系統(tǒng)、應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)、內(nèi)容監(jiān)控系統(tǒng)、流量清洗系統(tǒng)等。系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用環(huán)境和系統(tǒng)架構(gòu)各不相同，但同時有一定的相關(guān)性。因此，系統(tǒng)的部署應(yīng)該統(tǒng)一規(guī)劃、獨(dú)占式系統(tǒng)，在現(xiàn)有的LTE機(jī)制下使用非授權(quán)頻段，會由于LTE長時間占有非授權(quán)頻段，而對Wi-Fi等帶LBT機(jī)制的現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)生致命影響，甚至逼停該類系統(tǒng)，容易遭受投訴而影響商用。因此，LTE采用非授權(quán)頻譜進(jìn)行通信后，需要解決非授權(quán)頻譜共享問題。

目前，業(yè)界提及的LTE非授權(quán)頻譜的共享機(jī)制，皆采用頻譜分時復(fù)用機(jī)制，導(dǎo)致LTE系統(tǒng)無法滿時間片使用非授權(quán)頻段，最終小區(qū)的總速率下降，影響用戶體驗(yàn)。

綜上，目前急需一種有效的調(diào)度方法，以實(shí)現(xiàn)LTE系統(tǒng)可以滿時間片使用頻譜。

2　非授權(quán)頻譜中LTE系統(tǒng)調(diào)度方法

2.1LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，LTE系統(tǒng)包含一個基帶單元，N個射頻單元，其中射頻單元個數(shù)N要根據(jù)基站覆蓋范圍及每個射頻單元的覆蓋范圍確定。

圖1　LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2LTE系統(tǒng)終端分組

終端分組是指LTE基帶單元根據(jù)終端歸屬的射頻單元對終端進(jìn)行分組。具體終端分組方法為：基帶單元確定出其所對應(yīng)的N個射頻單元，并將N個射頻單元劃分為第一至第M單元分組；其中，一個單元分組包括一個或多個射頻單元；N、M均為正整數(shù)，N≥M；基帶單元將歸屬于一個單元分組內(nèi)的射頻單元的終端確定為一個終端分組，依次得到第一至第M單元分組對應(yīng)的第一至第M終端分組。例如，如圖2所示，基站包含8個射頻單元，且將8個射頻單元劃分為3個單元分組，則每個單元分組內(nèi)的射頻單元下的終端為一個終端分組，如單元分組1下包含射頻單元1和射頻單元2，則射頻單元1和射頻單元2下的終端為一個終端分組，依次類推可以得到其他單元分組。

圖2　終端分組

基帶單元可以根據(jù)終端的定位結(jié)果，確定出終端所歸屬的射頻單元；其中，終端所歸屬的射頻單元是指終端最佳質(zhì)量收發(fā)射頻單元，即終端從該射頻單元獲得最佳的接收質(zhì)量，且終端所發(fā)送的信號該射頻單元接收質(zhì)量最佳。

2.3LTE系統(tǒng)調(diào)度方法

（1）調(diào)度原理

基帶單元根據(jù)終端的分組情況以及非授權(quán)頻段調(diào)度策略，在每個時間片內(nèi)調(diào)度待調(diào)度的終端分組，從而實(shí)現(xiàn)滿時間片地運(yùn)行本小區(qū)的頻譜，達(dá)到頻譜應(yīng)有的理論速率。由于在非授權(quán)頻段僅調(diào)度待調(diào)度的終端分組，從而使得未調(diào)度的終端分組處于未調(diào)度狀態(tài)，此時，其他小區(qū)或者系統(tǒng)可以在該時間片內(nèi)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)頻譜共享。采用該調(diào)度方法，不僅有效實(shí)現(xiàn)了LTE系統(tǒng)滿時間片使用頻譜，而且與其他小區(qū)或系統(tǒng)達(dá)成頻譜共享的目標(biāo)，大大提升系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)。

基帶單元可以在第K至第K+M時間片內(nèi)按照調(diào)度順序依次調(diào)度第一至第M終端分組內(nèi)的終端，或者也可以在一個時間片內(nèi)隨機(jī)調(diào)度任意一個終端分組內(nèi)的終端。

其中，時間片由至少一個傳輸時間間隔構(gòu)成，不同時間片的時間長度可以是定長的，也可以是不定長的。

（2）未被調(diào)度的終端分組對應(yīng)的射頻單元是否發(fā)送信號，有以下兩種方法：

●若基帶單元在第K+i時間片內(nèi)調(diào)度第P終端分組內(nèi)的終端，此時沒被調(diào)度的終端分組所對應(yīng)的單元分組內(nèi)的射頻單元，即除與第P終端分組對應(yīng)的第P單元分組以外的單元分組內(nèi)的射頻單元，可以關(guān)閉射頻，不發(fā)射任何信號，從而保證在第P終端分組內(nèi)的終端被調(diào)度時，其他終端分組內(nèi)的終端處于空閑狀態(tài)，處于空閑狀態(tài)的終端分組對應(yīng)的射頻單元關(guān)閉發(fā)射信號。因此，其他小區(qū)或者系統(tǒng)檢測到當(dāng)前頻段是空閑頻段，可以在該時間片內(nèi)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)頻譜共享。

●若基帶單元在第K+i時間片內(nèi)調(diào)度第P終端分組內(nèi)的終端，此時沒被調(diào)度的終端分組所對應(yīng)的射頻單元內(nèi)的射頻單元也可以只發(fā)送廣播信道、同步信道、尋呼信道。由于處于空閑狀態(tài)的單元分組內(nèi)的射頻單元所發(fā)射的廣播信道、同步信道、尋呼信道等的發(fā)射頻度低，因此其他小區(qū)及其他系統(tǒng)所檢測到的處于空閑狀態(tài)的單元分組對應(yīng)的射頻單元所發(fā)射的信號平均強(qiáng)度較小，頻譜依然可以共享使用。

（3）采用上述調(diào)度方法時，若有待接入終端發(fā)起隨機(jī)接入，則有以下3種處理方法：

●基帶單元根據(jù)隨機(jī)接入過程的上行信令，在當(dāng)前調(diào)度的終端分組（即第P終端分組）對應(yīng)的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令。采用這種方式，基帶單元僅在當(dāng)前調(diào)度的終端分組對應(yīng)的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令，而不在未調(diào)度的終端分組對應(yīng)的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令，從而避免對在該時間片內(nèi)使用非授權(quán)頻段的其它小區(qū)或系統(tǒng)造成干擾，更好地實(shí)現(xiàn)了頻譜共享。

●基帶單元根據(jù)隨機(jī)接入過程的上行信令，在各個所述終端分組對應(yīng)的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令。采用這種方式，基帶單元在各個所述終端分組對應(yīng)的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令，從而大大提高了待接入終端成功接收到下行信令的可能性，便于待接入終端成功接入。

●基帶單元接收到隨機(jī)接入過程的上行信令后，確定所述待接入終端歸屬的射頻單元，并在所述待接入終端歸屬的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令。采用這種方式，基帶單元僅在待接入終端歸屬的射頻單元中發(fā)送所述隨機(jī)接入過程的下行信令，從而既保證了頻譜共享，又能提高待接入終端成功接收到下行信令的可能性，便于待接入終端成功接入。

圖3　一種分布式系統(tǒng)覆蓋示意圖

2.4試驗(yàn)分析

如圖3所示，基帶單元與射頻單元采用星形連接方式，在本小區(qū)，一個基帶單元對應(yīng)6個射頻單元，分別為射頻單元0、射頻單元1、射頻單元2、射頻單元3、射頻單元4、射頻單元5。基帶單元將射頻單元0、射頻單元1劃分為一個單元分組，將射頻單元2、射頻單元3劃分為一個單元分組，將射頻單元4、射頻單元5劃分為一個單元分組。

其中，射頻單元0、射頻單元1協(xié)同完成樓棟1、樓棟2的覆蓋；射頻單元2、射頻單元3協(xié)同完成樓棟3、樓棟4的覆蓋；射頻單元4、射頻單元5協(xié)同完成樓棟5、樓棟6的覆蓋。根據(jù)終端的定位結(jié)果可知：終端0、終端1、…、終端9歸屬于射頻單元0；終端10、終端11、…、終端19歸屬于射頻單元1；終端20、終端21、…、終端29歸屬于射頻單元2；終端30、終端31、…、終端39歸屬于射頻單元3；終端40、終端41、…、終端49歸屬于射頻單元4；終端50、終端51、…、終端59歸屬于射頻單元5。

基帶單元將歸屬于一個單元分組內(nèi)的射頻單元的終端確定為一個終端分組，具體地，將歸屬于射頻單元0、射頻單元1的終端劃分為第0終端分組，即終端0、終端1、…、終端18、終端19屬于第0終端分組；將歸屬于射頻單元2、射頻單元3的終端劃分為第1終端分組，即終端20、終端21、…、終端38、終端39屬于第1終端分組；把位置歸屬于射頻單元4、射頻單元5的終端劃分為第2終端分組，即終端40、終端41、…、終端58、終端59屬于第2終端分組。

基帶單元基于上述終端分組的結(jié)果，依次循環(huán)地完成三個終端分組內(nèi)的終端的調(diào)度。具體地，在第一個時間片內(nèi)，先調(diào)度第0終端分組，此時，沒有被調(diào)度的第1終端分組對應(yīng)的射頻單元2、射頻單元3，以及沒有被調(diào)度的第2終端分組對應(yīng)的射頻單元4、射頻單元5均不發(fā)射任何信號；在第二個時間片，調(diào)度第1終端分組，此時，沒有被調(diào)度的第0終端分組對應(yīng)的射頻單元0、射頻單元1，以及沒有被調(diào)度的第2終端分組對應(yīng)的射頻單元4、射頻單元5均不發(fā)射任何信號；在第三個時間片，調(diào)度第2終端分組，此時，沒有被調(diào)度的第0終端分組對應(yīng)的射頻單元0、射頻單元1，以及沒有被調(diào)度的第1終端分組對應(yīng)的射頻單元2、射頻單元3均不發(fā)射任何信號。后續(xù)的調(diào)度過程依次類推。

3　結(jié)束語

本文給出一種非授權(quán)頻譜中的調(diào)度方法：基帶單元根據(jù)設(shè)定的非授權(quán)頻段調(diào)度策略，確定出待調(diào)度的終端分組，然后根據(jù)終端的分組情況以及非授權(quán)頻段調(diào)度策略，在每個時間片內(nèi)調(diào)度待調(diào)度的終端分組；其中，終端分組是根據(jù)終端歸屬的射頻單元對終端進(jìn)行分組得到的；非授權(quán)頻段調(diào)度策略用于指示每個時間片內(nèi)使用非授權(quán)頻段的終端分組。采用本文的調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)了滿時間片地運(yùn)行本小區(qū)的頻譜，達(dá)到頻譜應(yīng)有的理論速率。由于在非授權(quán)頻段僅調(diào)度待調(diào)度的終端分組，從而使得未調(diào)度的終端分組處于未調(diào)度狀態(tài)，其他小區(qū)或者系統(tǒng)可以在該時間片內(nèi)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)頻譜共享。

Scheduling method for LTE system in non authorized spectrum

ZHANG Yuanjian

at present， the industry mentioned the LTE non authorized spectrum sharing mechanism are using the spectrum time division multiplexing mechanism， which leads to LTE system can’t filled with non authorized frequency band and affects the user experience. Therefore， this paper proposed a scheduling method in the non authorized spectrum: the baseband unit according to the set of non authorized spectrum scheduling strategy determine terminal group， and according to the terminal group and non authorized frequency band scheduling strategy， schedules the terminal group to be scheduled in each time. By using the scheduling method this paper proposed achieve the spectrum of full time， and achieve the theoretical speed of the spectrum. And because in unlicensed frequency band only scheduling to be scheduled terminal block， which makes non scheduling packet in no scheduling state， and other areas or systems can be communication in this time， realizes the sharing of spectrum.

LTE；non authorized spectrum； scheduling（

2016-07-20）