LTE与Wi-Fi共享信道下公平性竞争机制的研究

发布时间：2018-01-13 05:00

本文关键词：LTE与Wi-Fi共享信道下公平性竞争机制的研究　出处：《北京交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：为了缓解日益稀缺的频谱资源问题与满足不断增长的移动宽带的业务需求,3GPP(3rd Generation Partnership Project)在 2014 年启动了对 LTE-U(Long Term Evolution in the Unlicensed Spectrum)技术的标准化工作,并在 3GPP Release 13 中将LTE-U(Long Term Evolution-Unlicensed)作为下一代移动通信的增强型技术,LTE-U技术旨在提高非授权频段的频谱效率,增大系统容量等。现如今,将LTE拓展到非授权频段已经成为5G(5th Generation)通信标准的研究热点之一。然而考虑到非授权频段已经部署了其他通信系统,如Wi-Fi,ZigBee、BlueTooth等,因此,将LTE系统应用在非授权频段上要解决的首要问题就是LTE系统与其他已部署在该频段的系统共存的问题,对于5GHz频段而言,首先要考虑的就是LTE系统与Wi-Fi系统共存的问题。本文针对LTE系统与Wi-Fi系统在非授权频段共享信道下公平性竞争机制进行了研究。首先,根据网络负载强度和各类业务的不同优先级,提出了基于EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)机制的 ALBT(Adaptive Listen Before Talk)机制;其次,通过构建LTE系统与Wi-Fi系统共存场景下的多目标优化模型,提出了基于粒子群优化算法的PLBT(Particle Listen BeforeTalk)机制。本文的主要研究内容和创新点如下:1.本文提出了基于EDCA机制的ALBT机制,根据网络负载的强度及各类业务的不同优先级,自适应调整退避过程中的竞争窗口值,并从两个方面出发,将该机制分成了发送成功后的退避机制和数据碰撞后的退避机制。在发送成功后的退避机制中,通过设置成功乘数因子MFsu(Success Multiplicator Factor)参数来自适应调整数据发送成功后退避过程中的竞争窗口值,该参数综合考虑了系统间的冲突率及各类业务的不同优先级;在数据碰撞后的退避机制中,通过设置碰撞乘数因子MFco(Collision Multiplicator Factor)参数来自适应调整数据发生碰撞后退避过程中的竞争窗口值,该参数综合考虑了网络中的活跃用户数及各类业务的不同优先级。仿真结果表明,ALBT机制能够有效地降低系统间的冲突率,在保证低优先级业务顺利传输的同时,也提高了高优先级业务的吞吐量。2.本文提出了基于粒子群优化算法的PLBT机制,根据LTE系统与Wi-Fi系统的共存现状及单目标优化的局限性,构建了一个多目标优化模型,同时优化LTE系统吞吐量与Wi-Fi系统吞吐量,通过粒子群优化算法在最大化二者的系统吞吐量的同时得到最优竞争窗口值,从而自适应地实现退避过程。PLBT机制采用动态加权复合函数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题,降低了算法复杂度。仿真结果表明,PLBT机制能够有效地提高LTE系统与Wi-Fi系统的共存性能,使得LTE系统与Wi-Fi系统在非授权频段能够更加公平友好地共享信道。
[Abstract]:In order to alleviate the increasingly scarce spectrum resource problem and meet the growing demand for mobile broadband , 3GPP ( 3rd Generation Partnership Project ) has initiated the standardization of the LTE - U ( Long Term Evolution in the Unlicensed Spectrum ) technology in 2014 , and the LTE - U technology is one of the research hotspots in the non - authorized frequency band . The simulation results show that the PLBT mechanism can effectively reduce the conflict rate between the systems and improve the throughput of the high priority traffic . The simulation results show that the PLBT mechanism can effectively reduce the conflict rate between the systems and reduce the complexity of the algorithm . The simulation results show that the PLBT mechanism can effectively improve the coexistence performance of the LTE system and the Wi - Fi system , so that the LTE system and the Wi - Fi system can share the channel more equitably in the non - authorized frequency band .

【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5;TN92

【参考文献】