LTE-U与WiFi在非授权频段的共存方案研究

无线数据业务的快速增长给有限的频谱资源带来新的挑战.在当前的各种提高频谱效率方案中,LTE-U(LTE in unlicensed spectrum,LTE-U)通信系统获得了全球运营商的广泛认可.作为5G关键技术之一,LTE-U运用载波聚合技术(carrier aggregation,CA)借助于非授权频段对数据业务进行分流,以达到提高网络数据传输速率、频谱利用率和增强用户移动性的目的.然而,由于LTE-U和WiFi系统接入技术的不同,如何解决两个系统之间的和谐共存成为LTE-U系统能否在非授权频段上使用的关键.对LTE-U的相关背景知识、工作模式、载波聚合技术、LTE-U设计要点进行介绍.指出当前LTE-U和WiFi在共存问题上面临的挑战,并对当前LTE-U和WiFi系统在非授权频段上共存的解决方案进行阐述分析和对比.对未来LTE-U和WiFi系统共存的研究方向进行了展望.     

未授权频段LTE-LAA与WiFi共存系统性能分析

为分析在未授权频段授权辅助接入(LAA)框架与无线局域网802.11系列标准(Wi Fi)共存的系统公平性问题,基于当前LAA框架的类型B(type B),建立了LAA系统与Wi Fi系统的共存模型.使用二维离散马尔可夫(Markov)模型对type B接入过程的‘说之前听’类型3(LBT Cat3)进行建模分析,进而建立共存模型.通过更改共存的设备数量和LAA设备的LBT Cat3参数,分析LAA设备与Wi Fi设备在共存场景中的性能.根据分析模型创建相应仿真场景,以验证分析模型性能.分析计算结果与仿真计算结果表明,提出的分析模型在不同LAA与Wi Fi设备数量比和不同LBT Cat3参数情况下均能有效预测共存的LAA与Wi Fi设备成功占用信道比率.LAA系统适当调整LBT Cat3参数可以实现与Wi Fi系统公平共存和最大化信道利用率.     

基于损失制轮询调度的频谱接入机制研究

动态频谱接入技术在确保授权用户权利的同时,允许认知用户暂"借"空闲频谱,可有效解决频谱资源匮乏问题.针对认知无线电网络,只有一个信道但有多种数据需要发送的情况,提出基于损失制的多优先级轮询动态频谱接入机制.通过运用马尔可夫排队论理论,求解平衡状态下系统平均排队队长、平均排队时间等重要参数结果.数值分析和仿真实验结果表明,该机制提高了认知无线电网络系统的排队性能,可有效减少频谱空洞.     

基于隐马尔可夫模型的联合概率信道预测动态认知无线电频谱接入

在基于固定检测周期的认知无线电频谱接入技术中,为了在降低认知用户对授权用户干扰的同时,尽可能地提高认知用户的频谱利用率,提出一种基于隐马尔可夫模型(hidden Markov model,HMM)的联合概率信道预测(joint probability channel prediction,JPCP)的动态认知无线电频谱接入技术.该技术以固定检测周期(fixed sensing period,FSP)为基础,若认知用户已占用授权频段,则利用JPCP值与设定阈值的比较来确定是否提前退出信道的机制,以降低认知用户对授权用户的干扰;若认知用户未能占用授权频段,则利用在二次固定检测周期中增加临时的频谱空穴检测机制来提高认知用户的频谱利用率.仿真结果显示,与传统的固定检测周期技术相比,该技术方案能在降低认知用户对授权用户干扰的同时,有效提高认知用户的频谱利用率.     

基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略

针对固定频谱感知信道接入机制授权信道分配效率低的问题,提出一种多用户场景下基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略.该策略根据认知用户接入请求等级与空闲频谱发现概率为认知用户动态分配感知信道数量,首先分析了认知用户的最佳感知频谱分配数量,在此基础上通过建立认知用户信道接入模型和授权信道可用度更新机制,设计了一种动态感知频谱分配策略,并采用短视策略对网络吞吐量进行了分析.仿真结果表明,所提信道接入策略要比现有认知无线网络信道接入策略提高了网络吞吐量和认知用户接入的公平性,降低了认知用户的平均接入时延.     

基于用户公平性的抗干扰频谱接入方法

针对共存式频谱接入方法中存在干扰的问题和多认知用户无线通信系统中认知用户之间的系统资源分配不公平的现象,提出了一种基于用户公平性的抗干扰频谱接入方法.在该方法中,如果认知用户能够帮助授权用户达到目标速率,就能够获得机会接入授权用户的频谱,认知系统根据认知用户的信道条件和吞吐量选择出一个认知用户接入授权用户的频谱.认知用户接入授权用户的频谱后,利用一部分带宽转发授权用户的信息帮助其达到目标速率,然后利用剩余的带宽发送自己的信息.由于认知用户使用不同的带宽分别发送授权用户和自己的信息,所以授权用户和认知用户之间不会产生干扰.研究了认知用户如何进行带宽分配,使得在保证授权用户达到目标速率的条件下,最大化认知用户的速率,以及如何进行认知用户选择,保证认知用户频谱接入的公平性仿真结果验证了该频谱接入方法的有效性和公平性.     

授权雷达和非授权TD-LTE系统频谱共享下行功率分配算法

针对在2.4～2.5 GHz频段上工作的授权雷达系统和非授权TD-LTE(TD-SCDMA long term evolution)系统的频谱共享问题,提出一种具体、有效的下行功率分配方法。建立了一个混合频谱共享系统模型,授权雷达系统和非授权TD-LTE系统以overlay和underlay的混合方式共存,并引入参数子载波空闲(忙碌)概率以简化模型。文中基于最优化理论,针对该问题建立相应的非凸优化模型。本模型的求解以注水算法为基础,借助蒙特卡洛法求解系统的遍历容量。最后,仿真结果证明此混合频谱共享系统模型能够很好地解决当前场景下的下行链路功率分配问题,并且验证了子载波空闲(忙碌)概率比信道增益对功率分配方案的影响更大。     

认知异构无线网络中可信频谱切换机制

在认知异构无线网络中,针对频谱切换过程中次用户发生自私或恶意行为,导致网络性能下降的问题,提出一种基于信誉系统的频谱切换机制。通过提取用户行为特征信息,评估次用户接入信道后的行为,并依据次用户的行为确定其信誉值,在认知基站建立信誉系统。根据次用户的信誉状况来对次用户进行分级,并根据分级情况,为次用户分配授权信道或共享频段的信道。在可信次用户接入授权频谱的过程中,当满足用户等待时延要求时,信誉值高的次用户有更高的接入优先权。可疑次用户可以在共享频段中进行传输。仿真结果表明,算法能够有效地提升系统吞吐量,降低切换及中断概率,减少低信誉次用户接入授权频谱的机会,提升了系统的安全性。     

非授权频段上Wi-Fi和5G NR共存优化研究

针对授权频谱资源短缺问题,提出了Wi-Fi和5G新空口在非授权频段共存优化方案.首先,分别分析了Wi-Fi系统、非授权频段新空口系统和二者共存系统吞吐量,并调整了非授权频段新空口帧结构.然后,考虑通过部分带宽技术灵活切换分配频谱资源,并利用用户碰撞概率来动态调整其频谱切换计时器长度.最后,考虑共存网络中新空口用户吞吐量...     

一种减小非授权频段混合自动重传请求进程时延的方案

针对利用非授权频段发送上行或者下行数据时某些混合自动重传请求(HARQ)进程总是在重传时刻没有占用到信道资源而导致时延过大的问题,提出了一种基于HARQ进程优先级分配信道资源的上下行重传方案。根据每个HARQ进程错过传输的次数和时延进行优先级判定,在竞争到信道使用权后按照优先级分配资源,使得各个HARQ进程以一种较为公平的方式使用有限的信道资源。在LTE系统仿真平台上建立非授权频段下的HARQ模型;并结合增量冗余(IR)和Chase合并技术进行性能验证。仿真结果表明所提方案的上下行HARQ进程平均时延有明显的降低,系统平均吞吐量得到一定程度的改善。     

基于步进拍卖的认知无线网络动态频谱分配

动态频谱分配是认知无线电网络的关键技术之一,主要关心频谱拥有者如何将其空闲频谱动态地分配给二级用户.提出了一种基于拍卖理论的动态频谱分配模型--多卖家步进拍卖模型,其中频谱拥有者作为拍卖人,二级用户作为竞买人,其基本过程为:每个拍卖人从底价逐步抬高自己的频谱价格,每个竞买人决定是否购买频谱以及购买哪个拍卖人的频谱.所提方法的特点是:①分布式执行,复杂度很低;②频谱拥有者之间不需要信息交互,二级用户之间也不需要信息交互,节省信令开销;③最终的频谱分配结果近似于全局最优.     

一种减小非授权频段HARQ进程时延的方案

针对利用非授权频段发送上行或者下行数据时某些HARQ进程总是在重传时刻没有占用到信道资源而导致时延过大的问题,提出了一种基于HARQ进程优先级分配信道资源的上下行重传方案。根据每个HARQ进程错过传输的次数和时延进行优先级判定,在竞争到信道使用权后按照优先级分配资源,使得各个HARQ进程以一种较为公平的方式使用有限的信道资源。在LTE系统仿真平台上建立非授权频段下的HARQ模型,并结合增量冗余（IR）和Chase合并技术进行性能验证。仿真结果表明所提方案的上下行HARQ进程平均时延有明显的降低,系统平均吞吐量得到一定程度的改善。     

3GPP LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现

针对3GPP最新发布的LTE(long term evolution)Release 8标准,研究了LTE空中接口协议栈无线链路控制(radio link control,RLC)的子层确认(acknowledged mode,AM)传输模式的设计与实现机制。主要介绍了LTE无线接入网空中接口协议栈的结构,详细阐述了空中接口协议栈中RLC的AM数据传输模式的运行原理,最后根据协议设计了一种具体在协议栈软件中实现AM传输模式的方法。     

基于数据分类和最小时延的LWA网络流量控制算法

无线异构网络已经成为未来无线通信网络演进的关键路径之一,多种无线网络互相融合亦是大势所趋.长期演进(longterm evolution,LET)与WLAN网络融合系统(LTE-WLAN aggregation,LWA)在改善系统频谱效率与能量效率以及提升网络系统容量与数据传输速率方面发挥着重要的作用.单一性地将LWA...     

基于Zigbee-WiFi的异构无线传感网实时数据融合机制研究

研究了IEEE 802.15.4 Zigbee协议及IEEE 802.11b WiFi协议,基于Zigbee-WiFi的媒体接入控制层(MAC),设计了一种具有Zigbee与WiFi协议转换的网桥,同时引入数据重组转发的概念,实现了Zigbee无线传感网与WiFi传输通信的异构融合.仿真结果表明,融合的网络的服务质量相对于非异构网络有很大提高.     

On design of physical random access channel in high-speed railway LTE systems

For the uplink in the long-term evolution （LTE） systems, the physical random access channel （PRACH） adopts Zadoff-Chu （ZC） sequences as preamble sequences, and each user can choose a unique cyclic shift for user identification. In high-mobility scenario, the Doppler fre- quency shift raises up the false alarm probability by inducing the correlation peak offsetting at the receiver side. Traditional detection method utilizes multiple search win- dows for searching the potential uplink users. When the Doppler frequency shift is larger than the subcarrier spac- ing, the energy of correlation peak leaks outside the search window and increases the false alarm probability. In this paper, we present a novel design for PRACH preamble sequence for high-speed railway scenario. Through numerical observation, we find out that the offset of the correlation peaks only depends on the initial root sequence number and the length of ZC sequences. Therefore, the root number of ZC sequences should be carefully designed to generate a preamble sequence to fight against the Doppler frequency shift. Consequently, those offsets of the corre- lation peaks are concentrated within a single search win- dow, resulting in lower complexity of detection and lower probability of false alarm for random access in LTE uplink.     

自适应 TD-LTE 公网集群系统竞争 Preamble 序列配置方案

集群通信系统凭借其组网简单的优势,在应急通信中得到了广泛的应用,但现有的基于TD-LTE的宽带集群通信系统所采用的随机序列的利用率和发送成功率都不高.针对此问题,在对现有TD-LTE系统的随机接入Preamble序列配置现状展开研究的基础上,结合公网集群通信系统支持资源共用但不相互干扰的性能要求,提出一种适用于公网集群通信系统的竞争Preamble序列配置方案.该方案提出在低接入负载的环境中采用共用模式,用户根据系统的分配,选择适当的Preamble序列完成接入;而在高接入负载的环境中采用分类模式,将集群用户分为4个集合,根据用户分类的不同选取不同的Preamble序列完成接入.仿真结果证明,该方案提高了Preamble序列的利用率和发送成功率,避免了混合接入碰撞,提高了网络的运行效率.     

Wireless location technology and its application

Wireless location technology is used to locate,track and monitor the location of given target using devices such as the radio frequency identification(RFID) based on WiFi technology and the sensors. And such applications as long term evolution(LTE) ,wireless local area networks(WLAN) ,RFID and location based service(LBS) are essential in today’s wireless communications industry. In this paper,both wireless location technology and its application are proposed,where our experimental research results and theoretical innovation are included.     

移动通信技术的发展现状分析

当前,移动通信的技术特点体现为传输宽带化、业务多样化、体制并存化和网络泛在化。分析了宽带无线移动技术的现状及其发展,讨论了3G技术的后续演进LTE及AIE的主要特点和宽带无线移动接入技术WLAN、WiMAX及McWiLL的发展趋势;比较了宽带无线移动技术与接入技术,指出二者之间的互补关系;最后,讨论了商业运营的技术演进路线,给出了多种无线移动技术的比较和演进关系,分析讨论了网络融合、技术融合以及接入综合技术,指出移动通信技术、无线接入技术与固定的宽带接入在技术上的融合是通信技术发展的必然。