免授权频段辅助下的设备的连接方法

本发明涉及无线通信，特别涉及一种免授权频段辅助下的设备的连接方法。

背景技术：

1、在城市的蜂窝网络中，在授权频谱的稀缺性成为了提高网络速率的主要瓶颈，然而在wi-fi下的免授权信道由于缺少高效的资源管理系统导致频谱效率低，相比之下新空口(new radio，nr)具有更加高效的资源管理效率。因此，考虑使用的免授权频段(nr-u)是解决频谱资源短缺的主要方法。为了缓解授权频谱资源的短缺，引入了授权辅助接入，以允许基站用户与wi-fi用户共享未授权信道。

2、然而，在基站用户使用免授权的频段时，还应考虑对wi-fi用户的影响。直观地看，基站用户使用的免授权信道越多，免授权信道上的频谱效率就越高。然而，这将导致wi-fi用户的性能下降。因此，在nr-u系统中，频谱效率和对wi-fi用户的影响之间存在内在的权衡。即基站用户在使用免授权频段时，可能会与wi-fi用户发生“碰撞”，而且容易影响信道的传输速率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种免授权频段辅助下的设备的连接方法。本发明可以降低基站用户与wi-fi用户传输的数据包发生碰撞概率，还能够保证免授权信道的传输速率，提高传输质量。

2、本发明的技术方案：免授权频段辅助下的设备的连接方法，包括以下步骤：

3、s1：检测各免授权信道的使用状态；

4、s2：将当前时刻空闲的免授权信道分配给基站用户，并估算免授权信道的可用时间；

5、s3：对基站用户进行筛选，得到最终进行传输数据的基站用户；

6、s4：对筛选出的基站用户进行能耗优化，从而提高基站用户的连接传输质量。

7、前述的免授权频段辅助下的设备的连接方法中，对基站用户进行筛选的方法为二分法，包括以下步骤：

8、s31.1：估算每个基站用户的信道增益；

9、s31.2：根据信道增益对基站用户进行从高到低排序，生成用户序列；

10、s31.3：设定可行性条件；

11、s31.4：在用户序列中进行循环筛选，筛选出所有满足可行性条件的基站用户。

12、前述的免授权频段辅助下的设备的连接方法中，所述循环筛选包括以下步骤：

13、s31.4.1：设能够连接的用户为取出用户序列总数中的中间数量的用户，判断中间数量的用户是否满足可行性条件：若用户序列的前一半用户满足可行性条件，则用户数最大值不变，将一半的用户数作为用户最小值，生成新的用户序列；若中间数量的用户不满足可行性条件，则用户数最小值不变，将用户的中间数转变为用户数最大值，生成新的用户序列；

14、s31.4.2：在新的用户序列中重复s31.4.1，直至最终生成的用户序列中最大值和最小值相差小于等于1时，判断其中间数量的基站用户是否满足可行性条件，若满足，则在s31.2的用户序列中，以该用户数量取出前面序列靠前的所有基站用户，若不满足，则在s31.2的用户序列中，以该用户数量减1为终点取出前面所有基站用户。

15、前述的免授权频段辅助下的设备的连接方法中，对基站用户进行筛选的方法为遗传算法，包括以下步骤：

16、s32.1：设定可行性条件；

17、s32.2：随机初始化连接的基站用户数量，并判断在当前连接数量下是否满足可行性条件，若满足则将该连接数量作为一种连接的可能性；

18、s32.3：重复s32.2，列举出所有连接的可能性并分别计算每种可能性所对应的适应值；

19、s32.4：根据适应值的大小对所有可能性进行排序，获得可行解集合；

20、s32.5：在可行解集合中进行交叉处理或者变异处理，产生新的可行解集合并计算新的可行解集合中所有可能性的适应值；

21、s32.6：按照适应值对新的可行解集合中所有可能性进行排序，在新的可行解集合中循环重复s32.5，并记录循环次数；

22、s32.7：当循环次数达到预设的循环次数值时停止循环，得到最终的可行解集合。

23、前述的免授权频段辅助下的设备的连接方法中，所述交叉处理为：

24、在可行解集合中随机选取两组可能性在同一位置截成两段，并将两组可能性的片段进行交换，形成新的可行解集合。

25、前述的免授权频段辅助下的设备的连接方法中，所述变异处理为：

26、在可行解集合中将每一组可能性中用户的连接状态取反，生成一个新的可行解集合。

27、前述的免授权频段辅助下的设备的连接方法中，所述能耗优化的方法包括拉格朗日乘子法。

28、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

29、本发明中，在分配免授权信道之前，检测各免授权信道的使用状态，将空闲的免授权信道分配给基站用户，从而降低基站用户与wi-fi用户传输的数据包发生碰撞的概率。在分配好免授权信道之后，需要对基站用户进行筛选，从而实现可连接基站用户数量最大化，然后对基站用户进行能耗优化，从而降低免授权信道的能耗，提高免授权信道的传输速率。综上，本发明能够合理分配用户在授权信道和免授权信道上的功率，实现在频谱资源和功率约束以及在与wi-fi用户共存的基础上保证每个用户能够到达基本的传输速率，提高用户的传输质量，保证了用户在系统中的公平性。

技术特征：

1.免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：对基站用户进行筛选的方法为二分法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：所述循环筛选包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：对基站用户进行筛选的方法为遗传算法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：所述交叉处理为：

6.根据权利要求4所述的免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：所述变异处理为：

7.根据权利要求1所述的免授权频段辅助下的设备的连接方法，其特征在于：所述能耗优化的方法包括拉格朗日乘子法。

技术总结
本发明公开了免授权频段辅助下的设备的连接方法，包括以下步骤：检测各免授权信道的使用状态；将当前时刻空闲的免授权信道分配给基站用户，并估算免授权信道的可用时间；对基站用户进行筛选，得到最终进行传输数据的基站用户；对筛选出的基站用户进行能耗优化，从而提高基站用户的连接传输质量。本发明可以合理分配用户在授权信道和免授权信道上的功率，实现在频谱资源和功率约束以及在与Wi‑Fi用户共存的基础上保证每个用户能够到达基本的传输速率，提高用户的传输质量，保证了用户在系统中的公平性。

技术研发人员：殷锐,饶文斌,袁建涛,应小宇,丁智,周猛,方春燕,孙鹿阳,王晨阳
受保护的技术使用者：浙大城市学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15