免授权频段LTE系统新型接入控制和资源分配算法研究

For the unlicensed LTE (LTE-U) systems, we analyze how the WiFi system load, available licensed frequency spectrum resource and LTE-U system load affect the fair coexistence between LTE-U and WiFi systems on unlicensed band. Particularly, when allowing the LTE-U systems to reuse the licensed frequency spectrum, we analyze the tradeoff between the co-channel interference on the licensed channels and the collision probability on the unlicensed channels. Then, according to the above analysis, we reveal the advantages and dis-advantages when LTE-U systems share unlicensed bands with WiFi systems. Based on the above results, we apply the distributed and multiple objective optimization methods to design the channel access, unlicensed spectrum reuse and energy saving schemes to improve the spectrum efficiency and energy efficiency of the LTE-U systems.

针对允许使用免授权频段的新型LTE系统（LTE-U），分析可用授权频谱资源、WiFi系统负载和LTE-U系统负载对保障其与WiFi系统公平共享免授权频谱资源的影响，特别是当其复用授权频谱资源时，研究了存在于授权信道和免授权信道上的同信道干扰之间的折中关系以及对LTE-U系统和WiFi系统性能的影响， 以揭示LTE-U系统与WiFi系统共享免授权频段所带来的性能优势和局限。以此为基础，采用分布式和多目标优化的设计原理和思想，研究适用于LTE-U系统的自适应信道接入、免授权频谱复用和节能等关键技术，以进一步提高LTE-U系统的谱效和能效。

本项目主要针对免授权LTE（LTE-U）系统进行研究，分析可用授权频谱资源、WiFi系统负载和LTE-U系统负载对保障其与WiFi系统公平共享免授权频谱资源的影响，特别是当其复用授权频谱资源时，研究了存在于授权信道和免授权信道上的同信道干扰之间的折中关系以及对LTE-U系统和WiFi系统性能的影响， 以揭示LTE-U系统与WiFi系统共享免授权频段所带来的性能优势和局限。以此为基础，采用分布式和多目标优化的设计原理和思想，研究适用于LTE-U系统的自适应信道接入、免授权频谱复用和节能等关键技术，以进一步提高LTE-U系统的谱效和能效。. 主要研究了以下四项内容：. 1. 混合自适应接入算法研究；. 2. LTE-U小基站系统中基于能效优先的接入算法研究. 3. D2D-U通信模式选择和资源分配算法研究. 4. LTE-U小基站系统中免授权频段复用技术研究. 主要利用免授权频谱资源解决了授权频谱短缺的问题。揭示了保障共享免授权频谱资源的内在工作机理，在确保与其他传输技术公平共享免授权频谱资源的前提下，将高效成熟的授权频段传输技术无缝移植到免授权频段上，进一步提升了免授权频谱资源的谱效和能效。. 在本项目中，我们找到并设计了可以满足公平共享免授权频谱资源的信道竞争机制，他是一种基于LBT（listen before talk）和DCM（duty cycle method）的混合信道接入机制。然后，通过设计功率控制和频谱分配等资源调度机制，提升了免授权频谱资源的能效。进一步通过多天线技术实现了对免授权频谱资源的复用，进一步提升了免授权频段的频谱效率。相关的成果发表在IEEE Transcations on Wireless Communications, IEEE Transactions on Vehicular Technology, IEEE Internet of Things Journal, IEEE Globecom, IEEE ICC等国际知名期刊和会议上。部分成果也整理为发明专利进行申请并得到授权。