LTE-U與WiFi公平共存技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，移動數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)指數(shù)級的增長，人類對于移動通信技術(shù)越來越高的需求和越來越緊缺的頻譜資源產(chǎn)生了矛盾。在這樣一種背景下， LTE-U(LTE Advanced in Unlicensed Spectrum)，即將LTE-Advanced應用于非授權(quán)頻段的技術(shù)應運而生。與現(xiàn)有非授權(quán)頻段的主要使用者——WiFi技術(shù)相比，LTE-U技術(shù)憑借其集中式的資源管理策略，不僅能有效提高非授權(quán)頻段的頻譜利用率，又能顯著提升蜂窩網(wǎng)絡(luò)

2、的容量。但另一方面，考慮到 LTE-U技術(shù)獨享式的信道占用方式，如何合理的與WiFi共享非授權(quán)頻段的資源便成為了LTE-U部署面臨的重要問題。由于LTE-U的研究剛剛開始，現(xiàn)有的一些共存策略僅僅探索了共存的方法，卻缺乏對資源利用公平性的考量。而只有公平的資源分配才能真正給雙方帶來共贏，因此，本文在總結(jié)描述現(xiàn)有LTE-U技術(shù)的研究基礎(chǔ)之上，對LTE-U和WiFi的共存問題做了深入研究，且重點討論了二者時域共存的公平性問題。本文具體的研究內(nèi)

3、容及成果如下：
　　1、分析了LTE-U技術(shù)和WiFi技術(shù)的差異性，以及這些差異對兩者在非授權(quán)頻段共存可能產(chǎn)生的影響；歸納總結(jié)了現(xiàn)有的LTE-U與WiFi共存策略，分析了各自的優(yōu)勢及不足，并得出了現(xiàn)有共存策略沒有充分考慮不同網(wǎng)絡(luò)中用戶公平性的結(jié)論。
　　2、建立了LTE-U與WiFi時域共存的數(shù)學模型，并在此基礎(chǔ)上通過引入α公平理論，構(gòu)建了以α公平為約束，最大化共存系統(tǒng)吞吐量為目標的最優(yōu)化問題；使用拉格朗日乘子法和KKT(K

4、arush-Kuhn-Tucker)條件對該問題進行了求解，得出了在實現(xiàn)α公平時，LTE-U基站的信道接入概率和LTE-U各用戶的調(diào)度概率，從而提出了一種適用于LTE-U與WiFi共存系統(tǒng)的α公平時域共存算法；證明了共存系統(tǒng)應用該算法后，在WiFi網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點飽和吞吐量相等的條件下，共存系統(tǒng)的吞吐量隨α值增加而單調(diào)遞減，系統(tǒng)公平性Jain指標隨α值增加而單調(diào)遞增，因此可以通過調(diào)節(jié)α值來折中系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性。
　　3、搭建了LT