LTE-U与WiFi系统在非授权频段共存机制研究

部署长期演进(long-term evolution,LTE)系统到非授权频段,已经被视为一种缓解目前频谱资源短缺的有效方法.当前的主要挑战是LTE与WiFi系统如何在非授权频段和谐共存.为降低系统总冲突概率,提升非授权频谱利用率并保障WiFi系统的传输性能,提出2种接入机制:基于先听后发(listen before talk,LBT)的随机接入机制(LBT-based random access mechanism,LBT-RA)和基于边听边发(listen and talk,LAT)的冲突避免接入机制(LAT-based collisions avoid access mechanism,LAT-CA).LBT-RA机制基于LBT检测发送方式在传输前对信道进行空闲信道评估(clear channel assessment,CCA),如果检测信道空闲,便随机接入可用的非授权频段.LAT-CA机制基于全双工技术的LAT检测发送方式,能实现频谱检测与数据传输的同时进行,降低用户间的冲突概率.仿真结果表明,提出的LBT-RA和LAT-CA机制能有效提升非授权频谱的利用率,并确保非授权频段LTE(LTE-unlicensed,LTE-U)与WiFi系统的和谐共存.     

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...     

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。     

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.     

基于调和平均分形盒维数的无线通信信号调制识别算法

为了能够在低信噪比下快速有效地实现对免授权频段频谱共存条件下调制信号的识别,基于分形理论,通过构造峰度调和函数,提出了一种基于调和平均分形盒维数的新型无线通信信号调制识别方法.对接收到的信号通过希尔伯特变换进行预处理,然后提取其盒维数以及峰度调和参数,并将这两个参数进行调和平均,构成调和平均分形盒维数这一特征参数,并采用决策树理论进行分类识别.采用WiFi(802.11a)等4种常用无线通信信号,运用Matlab进行了仿真.结果表明:所提出的算法在-5 dB低信噪比下对WiFi(802.11a)等无线通信信号的识别率高达80%,远高于传统算法;新算法具有较低的复杂度和特征稳健性,易于工程应用.     

感知无线电改进WiMAX性能研究

为提高WiMAX系统频谱利用率,减小与其他系统之间的干扰,实现共存,利用感知无线电的周期图频谱检测和频谱池技术,对WiMAX性能加以改进。采用WiMAX系统802.16e基带链路,信道模型选用M.1225中规定的VA车载信道。在频谱感知模块中,频谱模型在由频点相互独立的256个瑞利衰落正弦信号叠加构成。每帧数据传输开始时,二级用户利用周期图频谱检测技术对信道频段进行检测,获得频谱空洞,然后采用频谱池技术在频谱空洞上传输数据。仿真结果表明,WiMAX系统中采用感知无线电技术,可在减小对二级用户干扰的同时,避免对一级用户的影响,从而提高了频谱利用率,使系统性能得到很大提高。     

基于OFDM的认知无线网络资源分配

无线频谱资源的稀缺是限制无线业务持续发展的瓶颈.认知无线电作为一种新兴的技术,改变了传统的授权使用无线电频谱的方式.它通过允许非授权用户伺机接入授权用户的频谱,来提高频谱利用效率,被认为是解决无线频谱资源短缺问题的一种有前途的方法.而正交频分复用技术(OFDM)由于能够自适应调整子载波和功率分配参数,实现动态资源分配,进而成为了认知无线网络中可行的空中接口.本文基于OFDM的认知网络中的资源分配问题,给出了多用户认知网络基本的优化模型,引入了认知无线系统中频谱有效和能量有效的资源分配问题,并通过分析问题的数学结构,设计出快速算法进行求解.     

在WiFi干扰下的ZigBee网络可靠性研究

WiFi系统和ZigBee无线传感器网络系统均主要工作在2.4GHz的ISM频段.同一区域同时部署两种网络的场景越来越多,如何有效地避免干扰,是目前亟待解决的问题.从理论上讲,当两者共存时,都会对彼此产生一定程度的干扰.主要研究WiFi网络对ZigBee网络的干扰.通过对两者共存时的同频干扰问题进行详细地分析,搭建反映ZigBee和WiFi共存的网络仿真模型,提出了一种在强干扰下的基于改进的频率捷变的干扰避免方法,该方法检测到干扰之后,自适应地将节点切换到安全信道上来避免WiFi干扰.ZigBee网络在WiFi干扰下的网络性能根据误比特率BER和误包率PER来进行评估.仿真结果表明所设计的方案能够有效地减轻WiFi干扰的影响,进而能够提高ZigBee网络的性能.     

LTE-Advanced下行链路载波聚合

载波聚合技术是LTE-Advanced系统的关键技术之一,它能有效地解决LTE-A系统带宽扩展问题.该文对载波聚合的应用场景和聚合方法进行了介绍,同时给出了LTE-A下行链路载波聚合的方案;然后从不同邻信道干扰下单路信号的BER性能、不同保护带宽下单个小区的BER性能和多载波聚合与直接宽带聚合的比较3个方面对载波聚合技术的性能进行了仿真.仿真表明,保护带宽的增加可以提高系统性能,而且直接宽带聚合模式性能优于多载波聚合模式.     

基于超模博弈的认知无线Ad hoc网络分布式功率控制技术

考虑一种交织(Interweave)模式下的单跳认知无线Ad hoc网络(CRAHN)应用场景,针对次用户(SU)组成的Ad hoc网络提出一种分布式功率控制技术,以最大化提高次网络容量.SU网络通过频谱感知来探测主用户(PU)所在授权频段的使用情况.一旦授权频段空闲,次网络中的SU将利用授权频谱进行并发通信,目标是通过优化各SU的发射功率,以达到次网络频谱效率最大化.首先根据应用场景给出了网络容量优化近似模型,为了解决该非凸问题,将网络容量优化模型建立为等效博弈模型,并在不同的SINR条件下证明了Nash均衡的存在性和唯一性,最终提出基于Gradient Play的分布式功率控制算法来实现资源最优分配.仿真结果表明,该算法可在保证收敛性的同时、支持一定的并发通信用户数、提高该网络系统的频谱效率.     

傅里叶变换在4G/5G移动通信系统中的应用

以《信号与系统》中核心内容傅里叶变换在最前沿的移动通信系统中的应用为切入点,用《信号与系统》中最基础的常用信号的傅里叶变换,傅里叶变换的频移性、调制定理、抽样定理、滤波器组等知识,对4G/5G移动通信系统中的关键技术OFDM技术和FBMC技术的原理进行了分析,得出了FBMC系统各滤波器频谱之间的干扰远小于OFDM系统的结论。     

稀疏码分多址技术发展及前景

提升频谱资源利用率是未来移动通信亟待解决的一项重要目标。其中,稀疏码分多址技术具备频谱利用率高、抗干扰性能力强、系统兼容性好等优点,已成为一种非常有前景的非正交多址方案。为了在未来移动通信中进一步发展稀疏码分多址技术,本文综述了现有稀疏码分多址技术的研究成果,对其研究现状进行了总结分析。其中,分析了现有的码本设计方案,指出了其设计特点以及目前尚存的问题,并给出相应的解决方案;在解码算法方面,给出了目前两种常见的解码算法,简述了其基本原理,并介绍了一些新兴的解码算法;就SCMA与其他技术结合而言,从三个方面总结了目前SCMA技术的研究成果,并探讨了SCMA技术在应用层面潜在的发展的方向。最后,本文总结了稀疏码分多址技术的发展挑战和趋势。     

Femtocell关键技术研究及前景分析

对于移动通信网络来说，增加系统容量最可靠的方法是使发射器和接收器彼此靠近，这样可建立更高质量的无线链路，也更利于应用空间分集技术。在商用系统中使用类似方法将不可避免地涉及到部署更多的网络基础设施，类似方案包括微蜂窝、Wi-Fi、分布式天线或中继。Femtocell，即毫微小区或家庭基站，是一种更加物美价廉的替代方案。Femtocell一般由用户在家庭环境中安装使用，以获得更好的室内网络覆盖。该文对Femtocell网络技术的基本技术特点、国际标准化情况及运营商商用部署的挑战等问题进行了综合的分析，并对Femtocell未来的研究方向进行了分析建议。     

Sensorless Sensing with WiFi

Can WiFi signals be used for sensing purpose? The growing PHY layer capabilities of WiFi has made it possible to reuse WiFi signals for both communication and sensing. Sensing via WiFi would enable remote sensing without wearable sensors, simultaneous perception and data transmission without extra communication infrastructure, and contactless sensing in privacy-preserving mode. Due to the popularity of WiFi devices and the ubiquitous deployment of WiFi networks, WiFi-based sensing networks, if fully connected, would potentially rank as one of the world's largest wireless sensor networks. Yet the concept of wireless and sensorless sensing is not the simple combination of WiFi and radar. It seeks breakthroughs from dedicated radar systems, and aims to balance between low cost and high accuracy, to meet the rising demand for pervasive environment perception in everyday life. Despite increasing research interest, wireless sensing is still in its infancy. Through introductions on basic principles and working prototypes, we review the feasibilities and limitations of wireless, sensorless, and contactless sensing via WiFi. We envision this article as a brief primer on wireless sensing for interested readers to explore this open and largely unexplored field and create next-generation wireless and mobile computing applications.     

未来无线移动通信前瞻

随着移动通信技术的发展,世界正在变的越来越小,信息的交流也变的更为顺畅,同时人们对无线移动通信的要求也越来越高。目前4G技术已逐步在世界范围内开始部署,这也激励了科技工作者们继续探索未来无线移动通信的技术。未来无线通信的发展必将面临着非常高的移动终端密度和如何提高频谱利用率等一系列问题,如何克服这些问题,将会是未来移动通信的重点。要解决上述问题,文章尝试着从以下几种相互关联的技术中给出答案：小基站技术、设备与设备互联技术、云端无线接入网络技术和无线网络最优接入技术。     

第四代移动通信系统的研究

文章首先描述了第四代移动通信系统的产生背景、概念和特点,然后介绍了第四代移动通信系统的网络架构及其关键技术,最后讨论了发展第四代移动通信所面临的问题。面对日益增长的移动数据传输需求,支持高速大容量移动数据传输服务的第四代移动通信技术将会有很大的发展前景。     

互联网时代的弄潮儿——可穿戴医疗设备

 随着移动医疗的强势兴起、智能传感等新技术的发展以及个性化健康观念的普及,智能可穿戴设备近年来发展迅速,其中与健康医疗相关的可穿戴设备已成为最有前景的领域之一。本文从可穿戴医疗设备涉及的新型材料技术、智能传感技术、无线数据传输技术、低功耗电路设计技术、能源采集与存储技术和大数据分析技术等方面,综述了可穿戴医疗设备关键技术的最新进展,并分析了该领域未来的趋势和面临的挑战。     

基于前导训练序列的MB-OFDM信道估计

超宽带技术已逐渐成为无线通信领域研究、开发的一个热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一.UWB无线通信可以分成两种:无载波UWB、载波调制UWB.载波调制UWB有多种实现方案,主要有DS-CDMA UWB和MB-OFDM UWB.MB-OFDM作为UWB的一个重要候选方案,在频谱利用率、与其他窄带系统共存、抗干扰等方面有着出色的表现,而信道估计是无线通信领域的关键技术之一,是进行相关检测、解调、均衡的基础.文中在介绍MB-OFDM系统的构成、MB-OFDM系统信号结构以及超宽带信道模型的基础上,提出了一种基于前导训练系列的信道估计算法,对UWB信道条件下采用前导训练序列的LS估计和MMSE估计的性能进行了深入的分析和比较,最后给出了相关仿真结果.实验结果表明,利用前导训练系列的信道估计可以获得良好的性能.     

认知无线网络中频谱预测技术研究进展

随着无线网络业务的迅猛增长,稀缺的无线频谱资源成为制约无线通信技术发展的瓶颈。认知无线电技术通过对授权频谱进行二次利用的方法为缓解频谱资源匮乏与日益增长的无线业务需求之间的矛盾提供了一种十分有效的技术解决方案。频谱预测技术作为认知无线电的关键技术之一,其在降低系统能量消耗,提高系统灵敏度,降低频谱冲突及提高系统容量等方面发挥重要作用。为此,对认知无线网络中频谱预测技术的研究现状及最新进展进行较为全面和深入的研究,从频谱感知,频谱决策,频谱迁移及频谱共享等4个方面对频谱预测技术及其在认知无线网络中的应用进行了分析,并指出频谱预测技术未来的发展趋势及存在的挑战。