LTE與Wi-Fi共享信道下公平性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的研究.pdf

1、為了緩解日益稀缺的頻譜資源問(wèn)題與滿足不斷增長(zhǎng)的移動(dòng)寬帶的業(yè)務(wù)需求，3GPP(3rd Generation Partnership Project)在2014年啟動(dòng)了對(duì)LTE-U(Long Term Evolution in the Unlicensed Spectrum)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，并在3GPP Release13中將LTE-U(Long Term Evolution-Unlicensed)作為下一代移動(dòng)通信的增強(qiáng)型技術(shù)，LTE-

2、U技術(shù)旨在提高非授權(quán)頻段的頻譜效率，增大系統(tǒng)容量等。現(xiàn)如今，將LTE拓展到非授權(quán)頻段已經(jīng)成為5G(5th Generation)通信標(biāo)準(zhǔn)的研究熱點(diǎn)之一。然而考慮到非授權(quán)頻段已經(jīng)部署了其他通信系統(tǒng)，如Wi-Fi，ZigBee、BlueTooth等，因此，將LTE系統(tǒng)應(yīng)用在非授權(quán)頻段上要解決的首要問(wèn)題就是LTE系統(tǒng)與其他已部署在該頻段的系統(tǒng)共存的問(wèn)題，對(duì)于5GHz頻段而言，首先要考慮的就是LTE系統(tǒng)與Wi-Fi系統(tǒng)共存的問(wèn)題。
　　本

3、文針對(duì)LTE系統(tǒng)與Wi-Fi系統(tǒng)在非授權(quán)頻段共享信道下公平性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制進(jìn)行了研究。首先，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載強(qiáng)度和各類業(yè)務(wù)的不同優(yōu)先級(jí)，提出了基于EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)機(jī)制的ALBT(Adaptive Listen Before Talk)機(jī)制;其次，通過(guò)構(gòu)建LTE系統(tǒng)與Wi-Fi系統(tǒng)共存場(chǎng)景下的多目標(biāo)優(yōu)化模型，提出了基于粒子群優(yōu)化算法的PLBT(Particle Listen Befo

4、re Talk)機(jī)制。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.本文提出了基于EDCA機(jī)制的ALBT機(jī)制，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的強(qiáng)度及各類業(yè)務(wù)的不同優(yōu)先級(jí)，自適應(yīng)調(diào)整退避過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)窗口值，并從兩個(gè)方面出發(fā)，將該機(jī)制分成了發(fā)送成功后的退避機(jī)制和數(shù)據(jù)碰撞后的退避機(jī)制。在發(fā)送成功后的退避機(jī)制中，通過(guò)設(shè)置成功乘數(shù)因子MFsu(Success Multiplicator Factor)參數(shù)來(lái)自適應(yīng)調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送成功后退避過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)窗口值，該參數(shù)綜

5、合考慮了系統(tǒng)間的沖突率及各類業(yè)務(wù)的不同優(yōu)先級(jí);在數(shù)據(jù)碰撞后的退避機(jī)制中，通過(guò)設(shè)置碰撞乘數(shù)因子MFco(Collision Multiplicator Factor)參數(shù)來(lái)自適應(yīng)調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞后退避過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)窗口值，該參數(shù)綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)中的活躍用戶數(shù)及各類業(yè)務(wù)的不同優(yōu)先級(jí)。仿真結(jié)果表明，ALBT機(jī)制能夠有效地降低系統(tǒng)間的沖突率，在保證低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)順利傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也提高了高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的吞吐量。
　　2.本文提出了基于粒子群優(yōu)化算法

6、的PLBT機(jī)制，根據(jù)LTE系統(tǒng)與Wi-Fi系統(tǒng)的共存現(xiàn)狀及單目標(biāo)優(yōu)化的局限性，構(gòu)建了一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化模型，同時(shí)優(yōu)化LTE系統(tǒng)吞吐量與Wi-Fi系統(tǒng)吞吐量，通過(guò)粒子群優(yōu)化算法在最大化二者的系統(tǒng)吞吐量的同時(shí)得到最優(yōu)競(jìng)爭(zhēng)窗口值，從而自適應(yīng)地實(shí)現(xiàn)退避過(guò)程。PLBT機(jī)制采用動(dòng)態(tài)加權(quán)復(fù)合函數(shù)，將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，降低了算法復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明，PLBT機(jī)制能夠有效地提高LTE系統(tǒng)與Wi-Fi系統(tǒng)的共存性能，使得LTE系統(tǒng)與Wi-Fi