[发明专利]一种在许可和免许可频段工作的蜂窝网络接入控制方法

权利要求书

1.一种在许可和免许可频段工作的蜂窝网络接入控制方法，包括如下步骤：

(1)建立免许可频段的信道可用性预测模型，LTE-U小基站利用该模型对免许可频段的信道可用性参数进行评估计算，进而上报给LTE宏基站；

(2)LTE宏基站根据各LTE-U小基站汇报的信息、网络中业务的到达率以及近期的频谱效率，利用马尔科夫决策过程计算出不同负载情况下的用户关联及接入控制策略，进而生成一张入口为负载情况，出口为用户关联及接入控制策略的决策表，并存储于LTE宏基站本地；

(3)当用户向LTE宏基站发起数据传输请求时，LTE宏基站根据当前网络的负载情况查询决策表，为该用户选择合适的基站，使其确定发起接入请求的目标基站。

2.根据权利要求1所述的蜂窝网络接入控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中建立信道可用性预测模型的方法为：LTE-U小基站用LBT方式对免许可频段进行感知以及占用，基于以下两个广泛应用的模型，该感知、占用过程可以建模成一个马尔科夫链，LTE-U小基站不断地积累对于信道状态的知识，从而自适应学习获得该马尔科夫链完整的状态转移概率；

a.任意时刻开始的一定长度时间段内LTE-U小基站在每个时隙检测到信道由空闲到忙碌转变的过程是各态历经的平稳随机过程，即此固定长度时间段内检测到该转变的概率p₁是稳定不变的；

b.一定长度时间段内除LTE-U小基站和用户以外的其他设备单次占用免许可频段信道的时间长度服从参数为μ的指数分布。

3.根据权利要求2所述的蜂窝网络接入控制方法，其特征在于：所述概率p₁和参数μ的计算式如下：

4.根据权利要求3所述的蜂窝网络接入控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中评估计算的信道可用性参数包括LTE-U小基站免许可频段信道占用时间比例T_U以及用户在时延容忍门限内成功接入信道概率p_S。

5.根据权利要求4所述的蜂窝网络接入控制方法，其特征在于：所述LTE-U小基站免许可频段信道占用时间比例T_U和用户在时延容忍门限内成功接入信道概率p_S的评估计算如下：

首先，根据LTE-U小基站信道接入方案建立马尔科夫状态转移图，在该马尔科夫状态转移图中，状态被定义为(h,c)，其中c＝0、1或2，c＝0时表示免许可频段信道处于空闲状态，c＝1时表示免许可频段信道正在被非LTE-U系统占用，c＝2时表示免许可频段信道正在被LTE-U小基站占用；当c＝0或1时，h表示LTE-U小基站退避计数器的值；当c＝2时，h表示距离信道占用结束还剩的时隙数；依据该马尔科夫状态转移图以及概率p₁和参数μ得到状态转移概率矩阵P_LBT；

然后，通过以下方程组求解出稳态概率分布向量π_LBT：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\π}}_{LBT}{P}_{LBT}={\mathrm{\π}}_{LBT}\\ {\mathrm{\π}}_{LBT}\hat{1}=1\end{array}\right.$

其中：表示元素值全为1的列向量，稳态概率分布向量π_LBT为行向量且其中的每个元素值分别为描述LTE-U小基站LBT过程的马尔科夫链中各状态的稳态概率；

最后，通过以下公式计算出LTE-U小基站免许可频段信道占用时间比例T_U和用户在时延容忍门限内成功接入信道概率p_S：

$\begin{array}{cc}{T}_U=\underset{c=2}{\Σ}{\mathrm{\π}}_{h,c}& p_S=\underset{h,c}{\Σ}{\mathrm{\π}}_{h,c}{p}_{h,c}\end{array}$

其中：π_h,c为稳态概率分布向量π_LBT中对应状态(h,c)的稳态概率，p_h,c为用户在LTE-U小基站处于状态(h,c)下尝试接入免许可频段信道且能在时延容忍门限内接入的概率。

6.根据权利要求1所述的蜂窝网络接入控制方法，其特征在于：所述步骤(3)的具体工作流程为：当需要传输新业务数据的用户到达时，首先在许可频段上向LTE宏基站发起请求，LTE宏基站根据当前网络的业务负载情况查询决策表：

a.若当前网络中LTE宏基站以及LTE-U小基站的资源都比较匮乏导致决策表显示无法接入该用户，则LTE宏基站不反馈任何信息；

b.若决策表显示将该用户接入至LTE宏基站，则LTE宏基站直接向该用户发送接入应答信息，告诉其已成功被LTE宏基站接入；用户接入后开始数据传输；

c.若决策表显示将该用户关联至LTE-U小基站，则LTE宏基站在许可频段上告诉用户需要在许可频段或者免许可频段上向相应的LTE-U小基站发起接入请求，同时LTE宏基站通过LTE的X2接口或其他回程链路通知相应LTE-U小基站有新的用户请求即将被重定向到该LTE-U小基站；LTE-U小基站在自己的许可频段信道或免许可频段信道上检测该用户的接入请求，在接收到用户的接入请求后给出应答信息，同时通过X2接口或其他回程链路通知LTE宏基站该重定向操作完成；接入后的用户在免许可频段信道上进行数据传输。