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Performance analysis of lte-u coexistence network with WiFi using queueing model

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The Journal of China universities of Posts and Telecommunications 2017年第5期24卷 1-7页

作者： Hu Zhiqun Lu Zhaoming Lin Shangjuan Wen Xiangming Xu Hen School of Information and Communication Engineering Beijing University of Posts and Telecommunications Beijing 100876 China

The unforeseen mobile data explosion as well as the scarce of spectrum resource pose a major challenge to the performance of today＇s cellular networks which are in urgent need of novel solutions to handle such voluminous mobile data. Long term evolution-unlicensed （lte-u）, which extends the lte standard operating on the unlicensed band, has been proposed to improve system throughput. In lte-u system, arriving users will contend the unlicensed spectrum resource with wireless fidelity （WiFi） users to transmit data information. Nevertheless, there is no clear consensus as to the benefits of transmission using unlicensed bands for lte users. To this end, in this paper an analytical model is presented based on a queue system to understand the performance achieved by unlicensed based lte system taking quality of services （QoS） and lte-u users＇ behaviors into account. To obtain the stead-state solutions of the queue system, a matrix geometric method is used to solve it. Then, the average delay and utilization of unlicensed band for the lte-u users is derived by using the queuing model. The performance of lte-u coexistence is evaluated with WiFi using the proposed model and provide some initial insights as to the advantage of lte-u in practice.

关键词： lte-u WiFi queueing model matrix geometric method

A Survey on Technologies and Challenges of lte-u

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Computer Systems Science & Engineering 2022年第4期41卷 321-337页

作者： Tong Gan Shi-You Wang Qiang Ma Yi-Dong Jia Yun-Yun Ma Beijing Metro Consultancy Corporation Ltd. Beijing100071China School of Computer and Communication Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing100083China School of Electronic Electrical and Systems Engineering University of BirminghamBirminghamB152TTUnited Kingdom

The rapid growth of mobile data trafﬁc has caused great pressure on the limited spectrum resources,and there must be some better methods to deal with this *** innovative technology of Long-Term Evolution(lte)using the unlicensed spectrum,known as lte-unlicensed(lte-u),has been proposed to effectively alleviate the shortage of authorized band ***-u has explored a lot of potential capacity in mobile communication systems with limited authorized spectrum resources,and improved the spectrum utilization of unauthorized frequency ***,lte-u is still facing challenges in its *** this paper,we summarize the key features of lte-u and the coex-istence of lte-u with Wi-Fi in the unlicensed *** analyze the key technologies(including carrier aggregation,HARQ,interference cancelation,and centralized scheduling),the operating modes and deployment scenarios(including carrier aggregation lte-u,duty cycle lte-u,and standalone lte-u),and the advantages(including anchored lte-u and Standalone lte-u scenarios),as well as main technical *** then address the different management mechanisms of lte-u and Wi-Fi(including the differences between the MAC layer and physical layer),the types of coexistence technology classiﬁcation(including channel separation and channel sharing technologies),and directions for future *** hope that this comprehensive survey spurs further research in this promising area.

关键词： lte-u unlicensed spectrum coexistence technology

基于NC-OFDM的未授权频段lte-u非连续信道绑定方法研究

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高技术通讯 2017年第9期27卷 800-807页

作者：聂长森白勇海南大学信息科学技术学院南海海洋资源利用国家重点实验室海口570228

提出了未授权频段lte-u和WiFi共存时基于非连续正交频分复用(NC-OFDM)技术的非连续信道绑定方法,使lte-u系统通过频谱感知识别到空闲的WiFi频段后可进行更加灵活地信道绑定,从而提升频谱利用率。仿真显示基于NC-OFDM的非连续信道绑定的... 详细信息

提出了未授权频段lte-u和WiFi共存时基于非连续正交频分复用(NC-OFDM)技术的非连续信道绑定方法,使lte-u系统通过频谱感知识别到空闲的WiFi频段后可进行更加灵活地信道绑定,从而提升频谱利用率。仿真显示基于NC-OFDM的非连续信道绑定的功率谱密度(PSD)可以满足IEEE 802.11a对带外泄露的保护要求。在相同信噪比情况下NC-OFDM相比连续正交频分复用(C-OFDM)具有较低的误码率,同时在发送端的峰值平均功率比(PAPR)也较低。

关键词：非连续正交频分复用(NC-OFDM) 未授权频段 lte-u 峰值平均功率比(PAPR) 功率谱密度(PSD)

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lte-u在城市轨道交通中的应用研究

都市快轨交通 2018年第5期31卷 5-10页

作者：青岚昊中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

随着lte在城市轨道交通中的推广应用,授权频谱资源不足与城市轨道交通车地间数据传输需求的矛盾制约着车地无线通信系统建设方案的选择,利用非授权频谱实现lte的lte-u新兴无线技术有望缓解甚至解决该问题。通过对lte-u的技术研究,分析... 详细信息

随着lte在城市轨道交通中的推广应用,授权频谱资源不足与城市轨道交通车地间数据传输需求的矛盾制约着车地无线通信系统建设方案的选择,利用非授权频谱实现lte的lte-u新兴无线技术有望缓解甚至解决该问题。通过对lte-u的技术研究,分析其在城市轨道交通应用中的技术优势:移动和切换性能优异、传输时延小、抗干扰能力强、覆盖半径大、Qo S保障好、安全性高、可靠性高等特点。通过搭建lte-u测试网络,在实验室进行120 km/h、140 km/h、160 km/h典型速度下加载CCTV和PIS业务测试;在80 km/h城市轨道交通线路上,采用A、B冗余组网测试,A网承载CBTC业务,B网综合承载CBTC、CCTV和PIS业务;选择在80～170 km/h的速度下搭建lte-u网络,并进行CCTV和PIS业务测试。测试结果显示,lte-u具有对城市轨道交通CBTC、CCTV、PIS业务的承载能力。同时,lte-u在城市轨道交通的应用仍面临诸多挑战,如LAA技术的TAu有待开发、Standalone技术的多载波聚合产品不成熟以及其他非授权频谱产品的竞争等,最终提出在城市轨道交通中部署lte-u的建议。

关键词： lte-u 城市轨道交通车地无线通信非授权频谱长期演进

lte-u在城市轨道交通综合业务承载系统的应用研究

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铁道机车车辆 2019年第S01期39卷 1-4页

作者：张衡北京市地铁运营有限公司地铁运营技术研发中心

城市轨道交通的快速发展,客流量的持续增加对安全运营提出了更高的需求。lte-u系统以其工作在开放频段、传输速率高以及可靠性强等优势成为了可同时承载包括CCTV、PIS以及TCMS等多种业务的通信制式,为安全监测提供支持。鉴于城市轨道交... 详细信息

城市轨道交通的快速发展,客流量的持续增加对安全运营提出了更高的需求。lte-u系统以其工作在开放频段、传输速率高以及可靠性强等优势成为了可同时承载包括CCTV、PIS以及TCMS等多种业务的通信制式,为安全监测提供支持。鉴于城市轨道交通的复杂运营环境,本文提出了一种自由波和漏泄波导相融合的网络拓扑,并构建了综合业务承载通信系统。基于北京地铁15号线的测试结果,对lte-u技术承载综合业务进行了量化评估,为lte-u技术在城市轨道交通车地无线通信的工程化应用提供了数据支撑。

关键词： lte-u 漏泄波导测试 PIS CCTV TCMS

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lte-u:未来移动通信系统发展的助推剂

电信科学 2016年第4期32卷 114-125页

作者：赵思聪黄磊申滨黄晓舸重庆邮电大学移动通信重点实验室重庆400065

lte-u(lte in unlicensed spectrum)是近来3GPP标准化组织讨论研究的用于缓解授权频段通信压力的新兴技术。首先对lte-u技术进行概述,随后分析了lte-u的工作频谱和设计要求,同时总结了其可能的部署场景和运行模式,然后对部署lte-u存在... 详细信息

lte-u(lte in unlicensed spectrum)是近来3GPP标准化组织讨论研究的用于缓解授权频段通信压力的新兴技术。首先对lte-u技术进行概述,随后分析了lte-u的工作频谱和设计要求,同时总结了其可能的部署场景和运行模式,然后对部署lte-u存在的难点和现有的应用解决方案的相关研究进行了详细阐述,最后对未来的研究方向进行了展望。

关键词： lte lte-u 非授权频段共存

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lte-u频谱共享技术半实物仿真研究

LTE-U频谱共享技术半实物仿真研究

作者：刘婷北京邮电大学

学位级别：硕士

无线技术极大改善了我们的生活,随着手机飞速发展、用户数量急剧增长、高清晰多媒体流业务不断涌现,频谱匮乏与需求之间的矛盾日益突出。有限的频谱资源已经难以满足我们对于频率带宽的需求。随着第四代移动通信技术出现,已分配的信道... 详细信息

无线技术极大改善了我们的生活,随着手机飞速发展、用户数量急剧增长、高清晰多媒体流业务不断涌现,频谱匮乏与需求之间的矛盾日益突出。有限的频谱资源已经难以满足我们对于频率带宽的需求。随着第四代移动通信技术出现,已分配的信道带宽变得越来越拥挤,授权频谱可用带宽已经不够使用。为更好的使用频谱资源,5GHz非授权频段的频谱使用正成为通信行业研究热点。lte系统作为第四代移动通信的主流技术,主要的优点在于能提供更好的连接性能,媒体访问控制,移动性管理以及卓越的覆盖范围,这些优点结合5GHz频段巨大的可使用频谱资源使得lte-u在非授权技术上成为一个很有前景的无线接入技术。在5GHz非授权频段部署lte系统面临的首要问题就是与同频段其他无线接入技术(主要为WLAN技术)的共存。研究表明,非授权频谱上lte系统和WLAN系统同频段共存时,lte系统将对WLAN系统造成较大干扰,因此,要实现非授权频段的频谱共享,首先需要解决lte系统与WLAN系统共存干扰问题,保证WLAN系统接入公平性。论文以在5GHz非授权频段部署lte为场景,研究了 lte与同频段其他无线接入技术(主要为WLAN技术)的公平性共存问题。论文提出了两种自适应频谱共享机制,分别是自适应空白子帧技术和自适应上行功率控制技术。同时,通过对博弈论的理论研究,提出了基于代价函数的功率控制博弈模型。通过SystemVue软件及仪表设备,搭建lte系统与WLAN系统共存的半实物仿真系统,对这两种机制进行验证,验证结果表明,lte自适应空白子帧机制及自适应上行功率控制机制能有效的提升lte系统与WLAN系统共存时WLAN系统的共存性能,实现公平共存。

关键词： lte-u 自适应空白子帧上行功率控制半实物仿真

lte-u机制下传输公平性研究及NS-3仿真分析

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LTE-U机制下传输公平性研究及NS-3仿真分析

作者：董宏峰北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线通信技术的飞速发展,人们对通讯速率的要求越来越高,授权频段的频谱资源越来越满足不了用户的需求。为了解决这一日益突出的问题,人们开始考虑能否将lte分流一部分流到非授权频段进行传输。lte-u/LAA (Licensed Assisted... 详细信息

近年来,随着无线通信技术的飞速发展,人们对通讯速率的要求越来越高,授权频段的频谱资源越来越满足不了用户的需求。为了解决这一日益突出的问题,人们开始考虑能否将lte分流一部分流到非授权频段进行传输。lte-u/LAA (Licensed Assisted Access)技术是一种可以将lte的工作频谱扩展至非授权频段的辅助接入技术。该技术在保证公平性的前提下,通过载波聚合(Carrier Aggregation, CA)将lte部署到非授权频段进行通信。但由于非授权频段属于共有资源,不再像授权频段一样专属于lte。因而如何实现把lte部署在非授权频段,并且保证与其他通信技术公平共存,成为了关系到lte能否分流到非授权频段的重要课题之一。本文中首先对该技术基础做了介绍,概述了它的演进历程及其设计。阐述了 Wi-Fi系统的工作机理,分析了其的载波侦听机制和退避机制的原理。然后进一步阐述了先听后说(Listen Before Talk, LBT)机制,并指出其是LAA能否成功部署的关键。之后对NS-3仿真平台进行了介绍。并在该平台上实现了关于TR36.889[31]中定义的CAT4-LBT调度机制。在此基础上,搭建了 LAA与Wi-Fi共存场景,并进行仿真。本文对原有代码中关于到达率、SISO/MIMO模式等错误进行了修改,完善了仿真实现。之后在不同信道空闲评估(Clear Channel Assessment, CCA)门限、lte不同传输窗口大小、以及uDP与TCP的不同灌包协议下,对LAA场景进行了仿真。分析了在不同场景下,引入LAA对Wi-Fi性能所造成的影响。表明了 LAA可以通过一定的参数设置将对Wi-Fi的影响控制在可接受的范围内,LAA是可以与Wi-Fi在非授权频段共存的,并对不同场景下的各参数的设置给出了建议。

关键词： lte-u LAA NS-3

lte-u系统的非授权频谱感知算法优化与实现

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LTE-U系统的非授权频谱感知算法优化与实现

作者：勾志杭重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展,人们开始追求更高速且更可靠的通信方式。这需要在移动通信中需要使用更多的频谱进行数据传输,而与之矛盾的是固有频谱资源具有不可再生性。因此将现有的长期演进技术（Long Term Evolution,lte）发展为非授权... 详细信息

随着无线通信技术的发展,人们开始追求更高速且更可靠的通信方式。这需要在移动通信中需要使用更多的频谱进行数据传输,而与之矛盾的是固有频谱资源具有不可再生性。因此将现有的长期演进技术（Long Term Evolution,lte）发展为非授权频谱的lte系统（lte unlicensed,lte-u）就成为扩展频谱资源简单有效的解决方法。目前5GHz附近的非授权频谱广泛被无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）和雷达信号使用,在现有lte-u标准中,用户终端检测到不同的信号需要遵循不同的避让准则,因此要求使用的频谱检测算法具有信号识别功能和较低的复杂度。基于对认知无线电中现有的三种频谱感知算法的分析,只有循环平稳检测在应用中可以实现lte-u系统中信号识别的功能。但传统的循环平稳检测算法具有极高的计算复杂度,不能满足终端芯片的硬件要求。因此在对循环平稳检测算法的三种实现方案进行深入研究后,提出基于单一切面的优化FFT累加算法（FFT Accumulation,FAM）。在构建待测信号循环谱时添加合适的约束条件,不需要构建全部的循环谱,直接构建循环谱的某一个切面进行循环平稳特征检测。通过性能仿真和复杂度分析,该优化算法相比传统的FAM算法在信噪比-20d B以下时检测性能有所下降,在信噪比为-18d B时可以达到相同的检测概率,但优化的FAM算法相比于传统FAM算法可以降低10倍以上的计算复杂度,并且随着采样频率的增加,优化效果越发明显。基于Maotu DSP进行优化FAM算法实现,根据优化FAM算法的流程完成DSP中行列变换和寻找峰值这两个关键模块的方案设计,进一步提升优化FAM算法的并行度,通过浮定点性能对比证实,优化FAM算法的定点性能与浮点性能仅有0.2d B的性能差异,证明定点算法的可行性。

关键词： lte-u 频谱感知循环平稳检测 FFT累加算法(FAM)