CN110121177A - LTE与WiFi共存网络的退避窗口分布式调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，其中，LTE基站和WiFi节点共用非授权频带，WiFi节点包含WiFi无线访问接入点和WiFi用户节点，WiFi节点使用CSMA/CA协议接入信道，LTE基站使用LBT和退避机制接入信道，LTE基站和WiFi节点根据各自观察得到的信息分布式调节各自的初始退避窗口大小以满足3GPP公平限制条件下最大化LTE和WiFi共存网络的吞吐量。

Description

LTE与WiFi共存网络的退避窗口分布式调整方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法。

背景技术

目前，6GHz以下频段的授权频谱日益紧张，但是另一方面，非授权频段并没有被完全利用，因此，将授权频段的数据流量卸载到非授权频段日益受到产业界的关注。在过去数十年中，移动运营商已经将部分数据流量由蜂窝网络转移到基于WiFi无线访问接入点的非授权频带中以降低蜂窝网络的负载。然而，这样就要求移动运营商解决两个独立网络(即LTE网络和WiFi网络)之间复杂的交互。最近，借助LTE的载波聚合技术，业界提出了非授权LTE技术以同时处理授权频带和非授权频带。

但是由于LTE通信的特征是在授权频谱中连续同步独占式接入，LTE 在非授权频带的出现不可避免的会影响WiFi网络的性能。因此，必须对利用非授权频段传输数据的LTE通信进行修改以降低对WiFi网络的影响。为此，3GPP在release 13中提出了一种名为LAA的标准以提供一种符合各地法律法规的全球性解决方案框架。特别地，LAA标准包括LBT规则、信道占用时间要求以及传输功率谱密度。当应用LBT规则时，LTE基站在非授权频带中传输数据前需首先侦听信道。目前，3GPP组织已经定义了4 中关于LBT的信道接入机制，第一类无LBT机制，第二类为固定帧长度的无随机退避LBT，第三类为固定长度退避窗口的随机退避LBT，第四类为非固定长度退避窗口的随机退避LBT。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种LTE和 WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，LTE基站和WiFi节点共用非授权频带，其中，WiFi节点包含WiFi 无线访问接入点和WiFi用户节点，WiFi节点使用CSMA/CA协议接入信道，LTE基站使用LBT和退避机制接入信道，LTE基站和WiFi节点根据各自观察得到的信息分布式调节各自的初始退避窗口大小以满足3GPP公平限制条件下最大化LTE和WiFi共存网络的吞吐量，所述的分布式调整方法包括如下步骤：

S1、LTE基站和WiFi节点共享非授权频带传输数据；

S2、WiFi无线访问接入点侦听信道忙的时间间隔，测量出LTE基站在成功发送数据包的情况下占用的信道时间并依据3GPP公平性限制条件和与WiFi无线访问接入点通信的WiFi用户节点的数量计算出WiFi 节点的最优初始退避窗口大小W^(W)；然后，WiFi无线访问接入点将计算出的最优初始退避窗口大小W^(W)广播至网络中；

S3、每个WiFi节点接收到WiFi无线访问接入点广播的最优初始退避窗口大小W^(W)后独立调整各自初始退避窗口大小；

S4、LTE基站侦听当LTE基站未发送数据时信道忙的时间间隔，并依此计算出WiFi节点在成功发送数据包的情况下占用的信道时间

S5、LTE基站基于侦听到的WiFi节点在发送数据时的数据有效传输时间及网络的已知参数依据3GPP公平性限制条件独立计算并调整本地初始退避窗口大小W^(L)；

S6、当WiFi无线访问接入点检测到WiFi网络中节点数量发生变化时重复步骤S2至步骤S5。

进一步地，所述的步骤S1中，对于WiFi网络，WiFi用户节点和WiFi 无线访问接入点分别利用非授权频带进行上行数据传输和下行数据传输， WiFi节点采用载波侦听机制，若WiFi节点侦听到信道中有LTE基站或其他WiFi节点发送数据，则停止信道接入；对于LTE网络，只考虑LTE基站利用非授权频带进行下行数据传输，LTE基站在传输数据时采用LBT机制，即如果侦听到非授权频带中有WiFi节点在发送数据则不尝试接入信道。

进一步地，所述的步骤S1中，假设网络处于饱和状态，即WiFi节点和LTE基站一直有数据包等待发送，并且假设WiFi节点和LTE基站能互相侦听到对方的数据传输；

对于WiFi网络，所有WiFi节点使用RTS/CTS机制进行信道接入，即需要传输数据时，WiFi节点首先发送RTS帧，并根据是否能收到其他WiFi 节点发送的CTS帧判断信道是否空闲，当WiFi节点侦听到信道忙时不会尝试接入信道，该CTS帧能被LTE基站接收，LTE基站据此判断信道是否空闲，当LTE基站侦听到网络中有WiFi节点发送数据时不会尝试接入信道；

假设在传输数据前，LTE基站向WiFi无线访问接入点发送RTS帧，若信道空闲，则WiFi无线访问接入点广播CTS帧，据此WiFi节点判断信道是否空闲；

对于WiFi节点，若发送失败，使用IEEE 802.11DCF协议规定的基于窗口退避机制，对于新的数据包，WiFi节点首先在{0,...,W^(W)}中随机选择一个值并且每经过一个空闲时隙将选定的值减1，直至减至0后请求发送，若有两个或两个以上节点同时尝试接入，则接入失败，在经过i次失败后， WiFi节点的退避窗口大小变为W_i ^(W)；

对于LTE网络，根据3GPP规定的LBT机制，在第i次传输失败后，在{0,...,W_i ^(L)}中随机选择一个值延迟数据包发送请求，W_i ^(L)为LTE基站第i 次发送请求失败后的退避窗口大小。

进一步地，LTE基站和WiFi节点的初始退避窗口大小W^(L)和W^(W)可设为任意值，在第i次传输失败后，LTE基站和WiFi节点的回退窗口的大小分别变为W_i ^(L)和W_i ^(W)，W_i ^(L)和W_i ^(W)分别根据(1)式和(2)式得到，

W_i ^(L)＝W^(L)·ζ(i) (1)

W_i ^(W)＝W^(W)·ω(i) (2)

其中，ζ(i)和ω(i)均为关于i的初值为1的单调非减函数，即ζ(0)＝1，ζ(i)≥ζ(i-1)；ω(0)＝1，ω(i)≥ω(i-1)。当i≥K^(L)时，ζ(i)＝ζ(K^(L))；当i≥K^(W)时，ω(i)＝ω(K^(W))，其中K^(L)和K^(W)为截止阈值。

进一步地，所述的步骤S2中，3GPP公平性限制条件是指由于LTE 网络共享原本用于WiFi网络的频带，为保护WiFi网络，规定LTE网络对现有WiFi网络的影响不应大于新增一个WiFi网络对于现有WiFi网络的影响，假设和分别表示在LTE与WiFi共存网络中LTE网络和WiFi网络的吞吐量，和分别表示在将LTE网络更换成WiFi网络后原WiFi网络和新增WiFi网络的吞吐量，将原WiFi网络记为WiFi网络1，新增WiFi网络记为WiFi网络2，

所述的3GPP公平性限制条件的数学表达式表示为

为保证一直满足(3)式，则共存网络中WiFi网络吞吐量需满足

其中为将LTE网络更换成WiFi网络后WiFi网络1的最大吞吐量，当使用相同接入参数时，WiFi网络1和WiFi网络2中个节点吞吐量相同，因此

其中，_η表示WiFi网络1和WiFi网络2中节点数量的比值，即 n和n₂分别为WiFi网络1中所有节点的数量和WiFi网络2中总的节点数量，表示将LTE网络更换成WiFi网络后WiFi网络1和WiFi网络2的总最大吞吐量，即

表示为

τ_F为WiFi节点或LTE基站接入失败时的时间间隔，接入失败原因在于多个节点同时发送RTS帧，因此，τ_F决定于RTS帧的长度，W₀(·)为Lambert W函数的主要分支；

所述的3GPP公平性限制条件表示为

进一步地，所述的步骤S2中，WiFi无线访问接入点侦听WiFi信道忙的时间间隔时，其得到的时间间隔有三种数值：1)其他WiFi节点接入成功，此时信道忙的时间间隔为2)LTE基站接入成功，此时信道忙的时间间隔为3)其他WiFi节点或LTE基站接入失败，此时信道忙的时间间隔均为τ_F；

由于且并且对于WiFi无线访问接入点来说，是已知的，因此WiFi无线访问接入点选择较大的两个数值中和不同的一个数值作为的值，此外，WiFi无线访问接入点还应记录WiFi网络节点数量n并根据(8)式计算采用3GPP公平限制条件时WiFi节点的最优初始退避窗口大小W^3GPP,(W)，

其中p^γ,(W)，p^γ,(L)和γ由(9)(10)(11)式联立求解得到，

为(12)式的唯一解，

其中p^γ＝η,(W)，p^γ＝η,(L)是将γ＝η带入(10)和(11)式得到。

p^*可由(13)式得到，

进一步地，所述的步骤S3中，当LTE基站未发送数据时，其侦听信道忙的时间间隔，其得到的时间间隔有两种数值：1)WiFi节点接入成功，此时信道忙的时间间隔为2)WiFi节点接入失败，此时信道忙的时间间隔为τ_F，由于数据包长度远远大于RTS帧的长度，即因此LTE 基站选择长的时间间隔作为的值。

进一步地，所述的步骤S4中，LTE基站根据(14)式调整采用3GPP 公平限制条件时LTE基站最优初始退避窗口参数W^3GPP,(L)，

为其他WiFi节点接入成功时信道忙的时间间隔，为LTE基站接入成功时信道忙的时间间隔，为(12)式的唯一解。

进一步地，所述的步骤S2和步骤S5中，在3GPP公平性限制条件下， LTE基站和WiFi节点最优初始退避窗口大小是(15)式中最优化问题的解。

其中，和分别表示在LTE和WiFi共存网络中WiFi网络和LTE网络的吞吐量，表示独立的WiFi网络的最大吞吐量。

进一步地，所述的步骤S2和步骤S5中，WiFi无线访问接入点和LTE 基站仅仅需要通过观测信道忙的时间间隔得到对方在成功发送数据包的情况下占用的信道时间，WiFi无线访问接入点和LTE基站的最优初始退避窗口大小是分布式地确定的，不需要WiFi网络和LTE网络之间的信息交互。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

目前随着6GHz以下频谱的资源的日益枯竭，将LTE网络应用于非授权频谱显得日益紧迫，但是当LTE网络和WiFi网络共存时会对WiFi网络的性能造成巨大的影响。亟待解决如何在保证公平性条件下最优化LTE和 WiFi共存网络的吞吐量问题。

在本发明中提出了一种基于3GPP公平限制条件的LTE与WiFi共存网络的退避窗口分布式调整方法。结果表明，通过调整LTE基站和WiFi节点的初始退避参数，LTE与WiFi共存网络的总吞吐量能够在满足3GPP公平限制条件的前提下达到最大值。相比于其他方法，本方法的优点是能够同时实现：1)LTE网络和WiFi网络的吞吐量能够满足3GPP规定的公平限制条件；2)LTE网络和WiFi网络的总吞吐量能够达到最优值。

附图说明

图1是本发明实例中使用的LTE/WiFi共存网络通信模型图；

图2是本发明实例中3GPP公平限制条件示意图；

图3是本发明实施例中公开的LTE与WiFi共存网络的退避窗口分布式调整方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

随着频谱资源的日益紧缺，LTE和WiFi共享非授权频带因其能够有效缓解频谱短缺而越来越受到人们的重视。本实施例提出一种LTE和WiFi 共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，从而在满足3GPP 公平限制条件下最大化LTE和WiFi共存网络的吞吐量。

图1是本发明实施例中使用的LTE/WiFi共存网络通信模型图，如图1 所示，本发明适用于“LTE网络+WiFi网络”的机器通信网络场景，该类型通信网络场景具有的特点包括：

1、LTE网络和WiFi网络公用非授权频带。

2、节点在网络中随机分布，LTE基站和LTE用户节点单向通信，WiFi 节点包括WiFi用户节点和WiFi无线访问接入点，WiFi无线访问接入点和 WiFi用户节点双向通信。

3、WiFi节点使用CSMA协议通信，LTE基站使用LBT机制进行通信。

本发明实例中，适用于LTE和WiFi网络共用非授权频段的最优初始退避参数分布式调整方法包括多个步骤。如图3所示，一种LTE和WiFi 网络共用非授权频段的最优初始退避参数分布式调整方法的具体实施过程有如下步骤：

第一步、LTE基站和WiFi节点(包括WiFi用户节点和WiFi无线访问接入点)共享非授权频带传输数据。

第二步、WiFi无线访问接入点侦听信道忙的时间间隔，测量出LTE基站在成功发送数据包的情况下占用的信道时间并依据3GPP公平性限制条件和与WiFi无线访问接入点通信的WiFi用户节点的数量计算出WiFi 节点的最优初始退避窗口大小W^(W)。然后，WiFi无线访问接入点将计算出的最优初始退避窗口大小W^(W)广播至网络中。

第三步、每个WiFi节点接收到WiFi无线访问接入点广播的最优初始退避窗口大小W^(W)后独立调整各自初始退避窗口大小。

第四步、LTE基站侦听当LTE基站未发送数据时信道忙的时间间隔，并依此计算出WiFi节点在成功发送数据包的情况下占用的信道时间

第五步、LTE基站基于侦听到的WiFi节点在发送数据时的数据有效传输时间及网络的已知参数依据3GPP公平性限制条件独立计算并调整本地初始退避窗口大小W^(L)。

第六步、当WiFi无线访问接入点检测到WiFi网络中节点数量发生变化时重复步骤二至步骤五。

本发明中LTE基站和WiFi节点基于由3GPP组织提出的LTE和WiFi 共存网络公平限制条件及各自已知参数分布式独立调整初始退避窗口参数W^(L)和W^(W)。

在第一步中，对于WiFi网络，WiFi用户节点和WiFi无线访问接入点分别利用非授权频带进行上行数据传输和下行数据传输。对于LTE网络， LTE网络的上行数据传输使用授权频段，因此只考虑LTE基站利用非授权频带进行下行数据传输。

为保护非授权频带中WiFi节点的数据传输，LTE基站在传输数据时采用LBT机制，即如果侦听到非授权频带中有WiFi节点在发送数据则不尝试接入信道。对于WiFi节点，采用载波侦听机制，类似地，若WiFi节点侦听到信道中有LTE基站或其他WiFi节点发送数据，则停止信道接入。

在本发明实施例中，假设网络处于饱和状态，即WiFi节点和LTE基站一直有数据包等待发送，并且假设WiFi节点和LTE基站能互相侦听到对方的数据传输。在实际网络中会出现隐藏节点问题。为避免这个问题，对于WiFi网络，所有WiFi节点使用RTS/CTS机制进行信道接入，即需要传输数据时，WiFi节点首先发送RTS帧，并根据是否能收到其他WiFi节点发送的CTS帧判断信道是否空闲，当WiFi节点侦听到信道忙时不会尝试接入信道。该CTS帧同样能被LTE基站接收，因此LTE基站也能据此判断信道是否空闲，当LTE基站侦听到网络中有WiFi节点发送数据时不会尝试接入信道。为避免WiFi节点不能侦听到LTE数据传输，本发明假设在传输数据前，LTE基站同样需要向WiFi无线访问接入点发送RTS帧，若信道空闲，则WiFi无线访问接入点广播CTS帧，据此WiFi节点可以准确判断信道是否空闲。

对于WiFi节点，若发送失败，使用IEEE 802.11DCF协议规定的基于窗口退避机制。对于新的数据包，WiFi节点首先在{0,...,W^(W)}中随机选择一个值并且每经过一个空闲时隙将选定的值减1，直至减至0后请求发送。 W^(W)为WiFi节点的初始退避窗口大小。若有两个或两个以上节点同时尝试接入，则接入失败，在经过i次失败后(即未收到CTS帧)，WiFi节点的退避窗口大小变为W_i ^(W)。对于LTE网络，根据3GPP规定的LBT机制，和 WiFi节点类似，在第i次传输失败后，在{0,...,W_i ^(L)}中随机选择一个值延迟数据包发送请求。W_i ^(L)为LTE基站第i次发送请求失败后的退避窗口大小。

LTE基站和WiFi节点的初始退避窗口大小W^(L)和W^(W)可以设为任意值，在第i次传输失败后，LTE基站和WiFi节点的回退窗口的大小分别变为W_i ^(L)和W_i ^(W)。W_i ^(L)和W_i ^(W)分别根据(1)式和(2)式得到，

W_i ^(L)＝W^(L)·ζ(i) (1)

W_i ^(W)＝W^(W)·ω(i) (2)

其中，ζ(i)和ω(i)均为关于i的初值为1的单调非减函数，即ζ(0)＝1，ζ(i)≥ζ(i-1)；ω(0)＝1，ω(i)≥ω(i-1)。当i≥K^(L)时，ζ(i)＝ζ(K^(L))；当i≥K^(W)时，ω(i)＝ω(K^(W))，其中K^(L)和K^(W)为截止阈值。

在第二步中，3GPP公平性限制条件是指由于LTE网络共享了原本用于WiFi网络的频带，为了保护WiFi网络，规定LTE网络对现有WiFi网络的影响不应大于新增一个WiFi网络对于现有WiFi网络的影响。如图2 所示，和分别表示在LTE与WiFi共存网络中LTE网络和 WiFi网络的吞吐量，和分别表示在将LTE网络更换成 WiFi网络后原WiFi网络(即WiFi网络1)和新增WiFi网络(即WiFi网络2)的吞吐量。3GPP公平性限制条件的数学表达式可表示为

为保证一直满足(3)式，则共存网络中WiFi网络吞吐量需满足

其中为将LTE网络更换成WiFi网络后WiFi网络1的最大吞吐量。当使用相同接入参数时，WiFi网络1和WiFi网络2中个节点吞吐量相同。因此

其中，_η表示WiFi网络1和WiFi网络2中节点数量的比值，即 n和n₂分别为WiFi网络1中所有节点的数量(包含WiFi无线访问接入点和WiFi用户节点)和WiFi网络2中总的节点数量。表示将LTE 网络更换成WiFi网络后WiFi网络1和2的总最大吞吐量，即

可以表示为

τ_F为WiFi节点或LTE基站接入失败时的时间间隔，接入失败原因在于多个节点同时发送RTS帧，因此，τ_F决定于RTS帧的长度。W₀(·)为Lambert W函数的主要分支。

那么3GPP公平性限制条件可以表示为

在LTE和WiFi共存网络中η决定于实际的吞吐量要求，是LTE基站和WiFi接入点给定的参数。例如当η＝1时，根据(7)式可知，3GPP公平性限制条件要求在LTE和WiFi共存网络中WiFi网络的吞吐量不应小于 WiFi独立网络总吞吐量的一半。

WiFi无线访问接入点侦听WiFi信道忙的时间间隔时，其得到的时间间隔有三种数值：1)其他WiFi节点接入成功，此时信道忙的时间间隔为2)LTE基站接入成功，此时信道忙的时间间隔为3)其他WiFi 节点或LTE基站接入失败，此时信道忙的时间间隔均为τ_F。由于且并且对于WiFi无线访问接入点来说，是已知的，因此WiFi无线访问接入点选择较大的两个数值中和不同的一个数值作为的值。此外，WiFi无线访问接入点还应记录WiFi网络节点数量n并根据(8)式计算在3GPP公平限制条件下WiFi节点的最优初始退避窗口大小W^(W)。

其中p^γ,(W)，p^γ,(L)和γ由(9)(10)(11)式联立求解得到，

为(12)式的唯一解，

p^*可由(13)式得到，

在第三步中，各WiFi节点根据WiFi无线访问接入点广播的最优初始退避参数调整各自的初始退避窗口大小W^(W)。

在第四步中，当LTE基站未发送数据时，其侦听信道忙的时间间隔，其得到的时间间隔有两种数值：1)WiFi节点接入成功，此时信道忙的时间间隔为2)WiFi节点接入失败，此时信道忙的时间间隔为τ_F。由于数据包长度远远大于RTS帧的长度，即因此LTE基站选择长的时间间隔作为的值。

在第五步中，LTE基站根据(14)式调整在3GPP公平限制条件下最优初始退避窗口参数，

在第六步中，间隔一段时间后，各WiFi节点和LTE基站重复步骤二到步骤五。

在第二步和第五步中，在3GPP公平性限制条件下，LTE基站和WiFi 节点最优初始退避窗口大小是(15)式中最优化问题的解。

其中，和分别表示在LTE和WiFi共存网络中WiFi网络和LTE网络的吞吐量，表示独立的WiFi网络的最大吞吐量。

在第二步和第五步中，WiFi无线访问接入点和LTE基站仅仅需要通过观测信道忙的时间间隔得到对方在成功发送数据包的情况下占用的信道时间。WiFi无线访问接入点和LTE基站的最优初始退避窗口大小是分布式地确定的，不需要WiFi网络和LTE网络之间的信息交互。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，LTE基站和WiFi节点共用非授权频带，其中，WiFi节点包含WiFi无线访问接入点和WiFi用户节点，WiFi节点使用CSMA/CA协议接入信道，LTE基站使用LBT和退避机制接入信道，LTE基站和WiFi节点根据各自观察得到的信息分布式调节各自的初始退避窗口大小以满足3GPP公平限制条件下最大化LTE和WiFi共存网络的吞吐量，其特征在于，所述的分布式调整方法包括如下步骤：

S1、LTE基站和WiFi节点共享非授权频带传输数据；

S2、WiFi无线访问接入点侦听信道忙的时间间隔，测量出LTE基站在成功发送数据包的情况下占用的信道时间并依据3GPP公平性限制条件和与WiFi无线访问接入点通信的WiFi用户节点的数量计算出WiFi节点的最优初始退避窗口大小W^(W)；然后，WiFi无线访问接入点将计算出的最优初始退避窗口大小W^(W)广播至网络中；

S3、每个WiFi节点接收到WiFi无线访问接入点广播的最优初始退避窗口大小W^(W)后独立调整各自初始退避窗口大小；

S4、LTE基站侦听当LTE基站未发送数据时信道忙的时间间隔，并依此计算出WiFi节点在成功发送数据包的情况下占用的信道时间

S5、LTE基站基于侦听到的WiFi节点在发送数据时的数据有效传输时间及网络的已知参数依据3GPP公平性限制条件独立计算并调整本地初始退避窗口大小W^(L)；

S6、当WiFi无线访问接入点检测到WiFi网络中节点数量发生变化时重复步骤S2至步骤S5。

2.根据权利要求1所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S1中，对于WiFi网络，WiFi用户节点和WiFi无线访问接入点分别利用非授权频带进行上行数据传输和下行数据传输，WiFi节点采用载波侦听机制，若WiFi节点侦听到信道中有LTE基站或其他WiFi节点发送数据，则停止信道接入；对于LTE网络，只考虑LTE基站利用非授权频带进行下行数据传输，LTE基站在传输数据时采用LBT机制，即如果侦听到非授权频带中有WiFi节点在发送数据则不尝试接入信道。

3.根据权利要求1所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S1中，假设网络处于饱和状态，即WiFi节点和LTE基站一直有数据包等待发送，并且假设WiFi节点和LTE基站能互相侦听到对方的数据传输；

对于WiFi网络，所有WiFi节点使用RTS/CTS机制进行信道接入，即需要传输数据时，WiFi节点首先发送RTS帧，并根据是否能收到其他WiFi节点发送的CTS帧判断信道是否空闲，当WiFi节点侦听到信道忙时不会尝试接入信道，该CTS帧能被LTE基站接收，LTE基站据此判断信道是否空闲，当LTE基站侦听到网络中有WiFi节点发送数据时不会尝试接入信道；

假设在传输数据前，LTE基站向WiFi无线访问接入点发送RTS帧，若信道空闲，则WiFi无线访问接入点广播CTS帧，据此WiFi节点判断信道是否空闲；

对于WiFi节点，若发送失败，使用IEEE 802.11 DCF协议规定的基于窗口退避机制，对于新的数据包，WiFi节点首先在{0,...,W^(W)}中随机选择一个值并且每经过一个空闲时隙将选定的值减1，直至减至0后请求发送，若有两个或两个以上节点同时尝试接入，则接入失败，在经过i次失败后，WiFi节点的退避窗口大小变为W_i ^(W)；

对于LTE网络，根据3GPP规定的LBT机制，在第i次传输失败后，在{0,...,W_i ^(L)}中随机选择一个值延迟数据包发送请求，W_i ^(L)为LTE基站第i次发送请求失败后的退避窗口大小。

4.根据权利要求3所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，LTE基站和WiFi节点的初始退避窗口大小W^(L)和W^(W)可设为任意值，在第i次传输失败后，LTE基站和WiFi节点的回退窗口的大小分别变为W_i ^(L)和W_i ^(W)，W_i ^(L)和W_i ^(W)分别根据(1)式和(2)式得到，

W_i ^(L)＝W^(L)·ζ(i) (1)

W_i ^(W)＝W^(W)·ω(i) (2)

其中，ζ(i)和ω(i)均为关于i的初值为1的单调非减函数，即ζ(0)＝1，ζ(i)≥ζ(i-1)；ω(0)＝1，ω(i)≥ω(i-1)。当i≥K^(L)时，ζ(i)＝ζ(K^(L))；当i≥K^(W)时，ω(i)＝ω(K^(W))，其中K^(L)和K^(W)为截止阈值。

5.根据权利要求1所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S2中，3GPP公平性限制条件是指由于LTE网络共享原本用于WiFi网络的频带，为保护WiFi网络，规定LTE网络对现有WiFi网络的影响不应大于新增一个WiFi网络对于现有WiFi网络的影响，假设和分别表示在LTE与WiFi共存网络中LTE网络和WiFi网络的吞吐量，和分别表示在将LTE网络更换成WiFi网络后原WiFi网络和新增WiFi网络的吞吐量，将原WiFi网络记为WiFi网络1，新增WiFi网络记为WiFi网络2，

所述的3GPP公平性限制条件的数学表达式表示为

为保证一直满足(3)式，则共存网络中WiFi网络吞吐量需满足

其中为将LTE网络更换成WiFi网络后WiFi网络1的最大吞吐量，当使用相同接入参数时，WiFi网络1和WiFi网络2中个节点吞吐量相同，因此

其中，η表示WiFi网络1和WiFi网络2中节点数量的比值，即n和n₂分别为WiFi网络1中所有节点的数量和WiFi网络2中总的节点数量，表示将LTE网络更换成WiFi网络后WiFi网络1和WiFi网络2的总最大吞吐量，即

表示为

τ_F为WiFi节点或LTE基站接入失败时的时间间隔，接入失败原因在于多个节点同时发送RTS帧，因此，τ_F决定于RTS帧的长度，W₀(·)为Lambert W函数的主要分支；

所述的3GPP公平性限制条件表示为

6.根据权利要求1所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S2中，WiFi无线访问接入点侦听WiFi信道忙的时间间隔时，其得到的时间间隔有三种数值：1)其他WiFi节点接入成功，此时信道忙的时间间隔为2)LTE基站接入成功，此时信道忙的时间间隔为3)其他WiFi节点或LTE基站接入失败，此时信道忙的时间间隔均为τ_F；

由于且并且对于WiFi无线访问接入点来说，是已知的，因此WiFi无线访问接入点选择较大的两个数值中和不同的一个数值作为的值，此外，WiFi无线访问接入点还应记录WiFi网络节点数量n并根据(8)式计算采用3GPP公平限制条件时WiFi节点的最优初始退避窗口大小W^3GPP,(W)，

其中p^γ,(W)，p^γ,(L)和γ由(9)(10)(11)式联立求解得到，

为(12)式的唯一解，

其中p^γ＝η,(W)，p^γ＝η,(L)是将γ＝η带入(10)和(11)式得到。

p^*可由(13)式得到，

7.根据权利要求1所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S3中，当LTE基站未发送数据时，其侦听信道忙的时间间隔，其得到的时间间隔有两种数值：1)WiFi节点接入成功，此时信道忙的时间间隔为2)WiFi节点接入失败，此时信道忙的时间间隔为τ_F，由于数据包长度远远大于RTS帧的长度，即因此LTE基站选择长的时间间隔作为的值。

8.根据权利要求6所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S4中，LTE基站根据(14)式调整采用3GPP公平限制条件时LTE基站最优初始退避窗口参数W^3GPP,(L)，

为其他WiFi节点接入成功时信道忙的时间间隔，为LTE基站接入成功时信道忙的时间间隔，为(12)式的唯一解。

9.根据权利要求5所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S2和步骤S5中，在3GPP公平性限制条件下，LTE基站和WiFi节点最优初始退避窗口大小是(15)式中最优化问题的解。

其中，和分别表示在LTE和WiFi共存网络中WiFi网络和LTE网络的吞吐量，表示独立的WiFi网络的最大吞吐量。

10.根据权利要求1所述的LTE和WiFi共享非授权频带时节点初始退避窗口的分布式调整方法，所述的步骤S2和步骤S5中，WiFi无线访问接入点和LTE基站仅仅需要通过观测信道忙的时间间隔得到对方在成功发送数据包的情况下占用的信道时间，WiFi无线访问接入点和LTE基站的最优初始退避窗口大小是分布式地确定的，不需要WiFi网络和LTE网络之间的信息交互。