论文部分内容阅读
随着移动设备数量和数据业务呈指数级增长,无线网络面临频谱短缺和利用率低下等挑战。为解决这一问题,3GPP R13提出了授权辅助接入技术,将LTE运行在非授权频段。然而,该技术面临的首要任务是如何解决授权辅助接入(Licensed-Assisted Access,LAA)系统与非授权频段已有的WiFi系统之间公平共存的问题。本文针对5G非授权频段多系统共存资源竞争问题,以容量提升和公平共存作为目标,提出一种基于非授权频段质量认知的LAA系统公平接入方法,使得LAA系统能够自适应调整竞争窗口大小等退避参数,实现在公平前提下提升非授权频段频谱效率。本文贡献如下:(1)针对非授权频段共存接入方式下面临多系统间信道争抢冲突、拥塞和碰撞等问题,本文提出了基于非授权频段质量认知的三维马尔可夫链共存接入排队模型的构建方法,为5G多连接场景下多系统共存接入的碰撞概率分析提供理论模型和方法支撑。(2)进一步,针对非授权频段多系统共存接入过程中信息传输失败原因难于定位的问题,提出基于数据包成功传输结果和误块率反馈的竞争窗口和频谱检测门限优化调控算法。根据数据传输应答(ACK/NACK)信息判断当前数据包的传输状态和数据传输失败原因,对相应参数进行优化。(3)最后,针对不同网络密度和频谱质量条件下的多系统共存场景,建立多系统共存分析模型,基于随机几何理论分析共存场景下各系统的吞吐量等性能指标,利用最优化理论求解得到最大效用函数下的多系统公平信道接入概率,得到多系统共享信道接入的最优竞争窗口。本文搭建了基于软件无线电的硬件验证平台,对所提出的算法性能进行测试,结果表明所提算法可提升非授权频段多系统共存下的吞吐量11%-14%。最后,对本文进行总结和研究方向展望。