在非授权频段下实现LTE-U与Wi-Fi网络的公平共存

第五代移动通信技术发展所面临的挑战之一就是如何在极其稀缺的频谱资源下,满足用户日益增长的无线网络传输需求.近年来,将长期演进技术引入非授权频段已经受到了广泛的关注.其中,非授权频段下长期演进技术如何实现与Wi-Fi的公平共存成为了该领域的热点问题.本文针对这一问题,分别考虑非授权频段下长期演进技术与Wi-Fi网络之间共存的联合公平与3GPP公平,以循环占空比为共存机制,研究如何调整占空比实现相应的公平网络接入.基于一个统一马尔科夫网络分析性能模型,本文分别推导了实现联合公平和3GPP公平的最佳占空比的显式表达式.理论分析结果表明,为了实现公平共存,随着Wi-Fi网络用户数的增加,占空比应该逐渐减小.此外,通过比较共存网络在联合公平与3GPP公平状态下的网络性能差异,发现当Wi-Fi网络用户数低于某给定阈值时,联合公平下的Wi-Fi网络吞吐量比3GPP公平下更高,而相应的共存系统吞吐量更低;当Wi-Fi网络用户数高于某给定阈值时,结论发生逆转.本文开展了深入的仿真评测实验,实验结果有效支撑了以上理论模型结果.本文研究结果可为基于循环占空比机制实现非授权频段下长期演进技术与Wi-Fi的公平共存提供协议设计指导建议.