5G非授权频段组网技术

随着移动通信业务需求的不断增长，授权频段的短缺日益明显，5G网络亦开始考虑在非授权频段的部署，即使用NR协议在非授权频段提供接入服务。5G非授权频段组网的主要挑战是在5G新技术特性下支持LBT机制，保障同已有非授权全频段系统（WLAN、LTE LAA等）的公平性，合理共享频谱。从LBT机制的演进入手，分析了LBT对5G非授权频段组网的影响，归纳了相关的标准化进展及挑战，并针对突出的关键技术问题提出可行的创新解决方案，保障5G非授权频段组网性能，最小化LBT失败带来的影响。     

一种新的双模微基站非授权信道接入方法

利用非授权频段频谱资源提升网络容量需要有效地解决LTE(Long Term Evaluation)与WiFi的共存问题。最近,学术界和工业界相继提出了授权频段辅助接入机制和双模微基站技术提升蜂窝通信系统容量。考虑双模微基站与WiFi接入点覆盖范围存在部分重叠场景,该文提出一种新的双模微基站非授权信道接入机制及联合授权非授权的优化频谱资源分配方案。仿真结果表明,双模微基站和WiFi接入点互不可见时,新方案相比于现有方案由于考虑了空间复用具有更好的系统性能;双模微基站和WiFi接入点互相可见时,新方案与现有方案性能一致,即两者分时独立占用非授权频段频谱资源。     

基于多智能体深度强化学习的D2D通信资源联合分配方法

设备对设备(D2D)通信作为一种短距离通信技术,能够极大地减轻蜂窝基站的负载压力和提高频谱利用率。然而将D2D直接部署在授权频段或者免授权频段必然导致与现有用户的严重干扰。当前联合部署在授权和免授权频段的D2D通信的资源分配通常被建模为混合整数非线性约束的组合优化问题,传统优化方法难以解决。针对这个挑战性问题,该文提出一种基于多智能体深度强化学习的D2D通信资源联合分配方法。在该算法中,将蜂窝网络中的每个D2D发射端作为智能体,智能体能够通过深度强化学习方法智能地选择接入免授权信道或者最优的授权信道并发射功率。通过选择使用免授权信道的D2D对(基于“先听后说”机制)向蜂窝基站的信息反馈,蜂窝基站能够在非协作的情况下获得WiFi网络吞吐量信息,使得算法能够在异构环境中执行并能够确保WiFi用户的QoS。与多智能体深度Q网络(MADQN)、多智能体Q学习(MAQL)和随机算法相比,所提算法在保证WiFi用户和蜂窝用户的QoS的情况下能够获得最大的吞吐量。     

5G非授权频段接入关键技术及国际标准化

非授权频谱作为5G授权频谱的补充可以满足运营商及垂直行业的多种应用,3GPP在R16阶段对5G NR在非授权频段的接入进行了研究和标准化。结合非授权频段的监管规则,对5GNR在非授权频段的关键技术及国际标准化内容进行了详细的分析。具体包括5G在非授权频段的帧结构设计增强、物理信道设计增强、物理过程设计增强。基于这些技术分析,本文对非授权频谱使用5G技术进行了总结和展望。     

认知电力物联网电视频谱感知方法

基于认知无线电(CR)技术的电力物联网(IOTIPS)通过频谱感知实现对空闲授权频段的接入,可以有效提高频谱利用率,由于电力物联网的通信环境复杂,载波频偏无法避免,提出一种适用于电视频段授权用户数字地面多媒体广播(DT-MB)的复合相关检测算法,可以在大载波频偏条件下保持对DTMB信号稳定的检测性能,提升了通信网络的可靠性.同时基于复合相关检测的协作频谱感知,可以有效降低隐藏终端对感知性能的不利影响,提高认知电力物联网的通信效率.     

等比缩减的机会频谱接入

重复使用一定的TV频段是机会频谱接入的一个典型应用。在认知无线电机会频谱接入中,为了最大化信道的利用,授权用户与认知用户相互协作共同利用信道。文章将授权用户对信道的占用过程模拟为连续时间马尔可夫过程。认知用户在限制其对授权用户的干扰影响条件下,利用等比缩减的策略对信道进行感知,提出一个最优频谱接入策略,提高频谱的利用率。     

面向电力业务质量保障的NR-U与Wi-Fi频谱共享

为了缓解5G授权频谱资源短缺的问题，使用非授权频谱成为重要的解决方案。随着电力终端的大规模接入，面向电力业务保障的NR-U(NR in unlicensed spectrum）与Wi-Fi频谱共享成为重要的研究热点。首先，提出了一种NR-U上行传输机制，在保障Wi-Fi用户平均速率的同时实现了电力业务终端的数据上行传输。此外，还提出了联合传输时间和子载波分配（joint transmission time and subcarrier allocation,TTSA）的资源优化算法，以保障各类型电网业务的服务质量（quality of service,QoS），并最大化终端的总速率。将该优化问题解耦，使用近端策略优化（proximal policy optimization,PPO）为终端分配子载波。仿真结果表明，与已有算法相比，提出的TTSA资源优化算法在保障电力业务QoS和最大化终端总速率方面性能优越。     

上海地区白频谱应用规范的分析研究（上）

绪论 1．白频谱应用研究的意义 频谱作为一种不可再生的资源是由国家统一规划、分配和授权的。在我国，国家无线电管理委员会规定了不同的通信业务占用不同的频段，非授权用户不能接入,     

LTE-U与WiFi共存技术综述

无线数据业务的不断发展,给有限的频谱资源造成了巨大压力。提高授权频段的利用率,对容量和传输速率的提升有其上限,且代价昂贵,无法及时解决现有信息爆炸的情况。为了应对爆炸性数据流量需求带来的挑战,缓解目前授权频段资源紧张的现状,将长期演进(Long Term Evolution,LTE)部署到非授权频谱被视为缓解频谱资源短缺的有效途径。首先,总结LTE与WiFi共存技术的发展脉络。其次,对信道分离技术和信道共享技术进行具体分类,重点介绍了主流的先听后讲(Listen Before Talk,LBT)、占空比等技术的基本模型、优势特点,并总结几种方法的性能。最后,展望随着人工智能技术的深入发展,利用新兴深度学习技术与当下非授权载波上的长期演进技术(LTE Advanced in Unlicensed Spectrums,LTE-U)与WiFi共存技术相结合的发展前景和方向。     

分段LFM调制随机波形反侦察设计

频谱感知通过搜索空间中的空闲频段或干扰较少的频段,为未授权用户提供频谱接入的机会,是认知雷达中的一项关键技术。众所周知,协作感知可以提高频谱感知的精度,但是往往需要设置专门的控制信道来汇报协作节点的本地感知结果。这种汇报方式不利于节约信道资源。为了解决这一难题,提出了一种直接利用感知信道进行感知结果汇报的协作感知机制。该机制通过本地感知和协作感知的自适应切换及汇报节点的自适应功率控制,不仅提高了频谱感知的精度,而且节约了汇报信道资源。最后,通过仿真实验验证了该机制的有效性。文中提出的协作感知机制对认知雷达系统的设计具有重要的理论和实践意义。     

一种基于分布式功率控制的侧行链路高谱效传输机制

第五代(5th Generation, 5G)无线通信系统除了支持蜂窝通信,还支持侧行链路(Sidelink, SL)通信,即两个用户设备(User Equipment, UE)之间可以直接通信,而不需要经过基站中转,有利于降低传输时延、提升资源利用率。在现有的SL分布式系统中,主要通过简单的能量测量进行干扰规避,资源复用准则欠佳,导致中高用户密度场景下吞吐受限。为此,提出了一种基于分布式功率控制的SL高谱效传输机制。各发送UE基于目标链路的信道状态信息(Channel State Information, CSI)和其他干扰链路的CSI进行功率优化,以实现局部范围内多个通信链路的和吞吐最大化;进一步,设计了广播式的CSI测量上报机制能实现多链路的分布式功率控制和资源选择。仿真结果表明,所提方案相比于现有的SL分布式资源分配机制,在中高用户密度下可获得30%～100%的吞吐增益;此外,所提方案相比于现有WiFi的载波侦听多址(Carrier Sense Multiple Access, CSMA)分布式信道接入机制,在中高用户密度下可获得50%～200%的吞吐增益。     

D2D通信中干扰协调算法的研究

D2D(Device-to-Device,终端直通通信)技术是指用户可以直接进行通信而不用经过基站的一种终端直通通信技术,移动蜂窝使用终端直通通信技术能够增加蜂窝系统性能,然而却带来了较多的干扰以及加大了能量损耗.为了达到用户和基站间的相互干扰,增加频谱利用效率和能量利用效率,文章以D2D 用户和速率为优化目标提出了一种联合资源分配和功率控制的方法,用以达到高能效的终端直通通信.仿真结果表明:文章提出的联合信道分配和功率控制方案,能明显减少D2D用户与蜂窝系统受到的干扰,增加蜂窝频谱利用率以及D2D用户和速率.     

面向实时业务的认知无线网络 MAC 层频谱接入方案

摘 要：为满足认知无线网络中宽带业务实时传输的需求,提出低延迟的MAC层频谱接入方案,包括频谱感知调度与信道接入竞争两部分。在频谱感知阶段,认知用户选取最佳可用信道数实现感知与传输的延迟最小化;在信道接入竞争阶段,协议考虑频谱资源动态变化的特点,通过设计数据帧格式以及邻居节点协同侦听机制,减小信道冲突与“聋终端”的影响。理论与实验结果表明,与传统的认知无线网络MAC层协议相比,提出的接入方案数据传输延迟更短,同时在授权信道空闲率较大时吞吐量性能略优。     

多天线认知无线电网络自适应空间映射频谱共享

针对集中式多用户多天线认知无线电网络,提出一种基于自适应空间映射的频谱共享策略,根据授权用户接入的随机性所带来的频谱和空间资源占用情况的变化,认知系统将发射信号自适应地映射在认知基站与授权用户之间信道的子空间上,避免或抑制系统间干扰,从而在保证授权用户通信质量的前提下,为认知用户提供通信机会,并且在认知系统内部利用块对角化和奇异值分解方法分离不同认知用户的信号,消除系统内干扰。性能分析和仿真结果表明,与已有的频谱共享方法相比较,该策略不仅具有更高的认知系统可达和速率,并且对于由不同授权系统负载情况形成的不同场景具有更强的鲁棒性。     

多载波NOMA安全通信系统稳健性资源分配算法

为提升无线网络频谱利用率和增强信息传输的安全性,针对下行多载波非正交多址接入安全通信系统,提出了一种基于安全和速率最大化的稳健性资源分配算法.首先,设计人工噪声(AN)预编码矢量与合法用户信道正交,消除人工噪声对合法传输的影响.然后,考虑每个用户最小速率约束、基站最大功率约束,基于窃听信道不确定性建立AN预编码、下行数...     

一种应用于5G非授权频段通信的低时延随机接入机制

针对5G非授权频段通信(NR-U)场景,该文提出一种新型的低时延随机接入机制。该机制分别在随机接入回复窗口(RARW)与竞争窗口中加入了信道空闲计时器,来减少UE因在非授权频段进行竞争接入所引起的时延;此外该机制还加入了请求发送/允许发送机制,来解决隐藏节点对随机接入过程的影响。该机制可降低传统机制中由于未考虑非授权频段特性及隐藏节点问题所引起的随机接入时延问题。该文首先对NR-U场景中的传统随机接入机制进行分析并进行问题定位;其次,提出新型随机接入机制的网络实体交互流程,建立新型机制与传统机制中的网络实体交互时序模型;最后以数学推导和仿真的方法对新型机制与传统机制进行对比评估,相关结果显示出新型机制在平均耗时方面的优势。     

动态自适应频谱的接入策略研究

认知无线电技术利用非授权频谱资源进行业务传输,缓和了目前通信业务飞速发展与频谱资源稀缺的矛盾。动态频谱接入技术通过感知频带,使认知用户能够伺机接入未被主用户占用的频谱空洞。但是在接入过程中,特别是在多个认知用户竞争接入相同的可用频谱资源时,往往面临认知用户间的冲突和各认知用户的QoS得不到保证的问题。文章重点介绍了目前国内外在多个认知用户接入策略上的一些研究成果,并对这些成果进行分析,提出了今后需要进一步研究的方向。     

基于呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制

在认知无线电系统中,认知用户利用授权用户的频谱空洞进行通信,达到提高频谱利用率的目的。动态频谱接入技术是认知无线电系统的关键技术,在文中我们提出了一种使用呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制,经过仿真验证该机制能有效地减小认知无线电系统中认知用户的切换概率,同时次用户对信道的使用率会略有下降。     

提高蜂窝网络中数据分发效率的D2D协作转发算法

Device-to-Device(D2D)通信是一种移动终端在蜂窝通信系统的控制下使用授权频段进行点到点通信的新型技术。通过允许接收终端间的数据转发,D2D通信可以用来提高蜂窝网络中的数据分发效率。现有的终端间转发算法,没有充分考虑D2D链路的差异,很难实现频谱资源的高效利用。为此,该文提出了一种基于多跳中继的D2D协作转发算法,包括多播和单播两个模式。该算法根据D2D链路质量自适应地选择最优的中继、路由及传输跳数,能够充分利用D2D链路的多信道分集增益。仿真结果表明,该文所提出的算法能够显著地提高D2D转发的资源利用率,进而提升数据分发业务的吞吐量。     

交通应急通信中信道自适应的业务接入机制

在高密度蜂窝车联网(cellular vehicle-to-everything,C-V2X)中,群集通信终端的有效阵列接入方法是多业务性能保障和有限频谱效率提升的前提。利用蜂窝车联网中终端计算能力,提出了信道自适应的业务接入机制。该机制由基站估计当前区域通信密度,生成通信密度关联的接入类别限制(access class barring,ACB)因子,并在通信区域内广播;随后,车载通信终端根据接收基站广播信号的信干噪比(signal to interference plus noise ratio,SINR)和ACB因子计算自适应信道状态的接入概率,并比较接入概率和ACB因子。当接入概率大于ACB因子时,通信终端以最小接入概率从前导码池中随机选择一个前导码上传到基站,以获得与信道状态匹配的接入机会。仿真结果表明,在高密度通信状态下,与S-ALOHA协议和M2M-OSA方案相比,所提方案平均接入碰撞概率降低了约5%~20%,有效地减小了平均接入时延。