A Multi-Game Framework for Harmonized LTE-U and WiFi Coexistence over Unlicensed Bands
通过未授权频带的LTE（LTE-U）的引入将使得LTE基站（BS）能够通过利用未充分使用的未授权频带来提高其容量并卸载其业务。然而，为了获得LTE-U的好处，有必要解决与LTE-U和WiFi共存相关联的各种新挑战。特别地，必须开发新的资源管理技术以优化网络资源的使用，同时处理WiFi和LTE用户之间的相互依赖性并确保WiFi用户不受危害。为此，本文提出了一种新的博弈论工具，称为\emph{multi-game}框架，作为一种有前途的方法建模资源分配问题在LTE-U。在这样的框架中，可以制定跨异构信道的多个共存和耦合的游戏，以捕获LTE-U的特定特性。这些游戏可以有不同的属性和类型，但它们的结果在很大程度上是相互依赖的。在介绍了多博弈框架的基础知识之后，概述了两类算法来实现多博弈的新解决方案概念。然后进行仿真结果，以显示这样的多个游戏可以有效地捕获LTE-U的特定属性，并使其成为WiFi的“友好”邻居。
2016-07-04 cs.GT cs.IT math.IT
Extending LTE into the Unlicensed Spectrum: Technical Analysis of the Proposed Variants
长期演进（LTE）的商业成功和由此产生的移动数据需求的增长已经促使蜂窝网络运营商努力进行新的创新。已经提出了非授权频谱中的LTE以允许蜂窝网络运营商通过接入非授权5GHz频带来卸载其数据业务中的一些。目前，针对未授权频带中的LTE操作提出了三种变型，即LTE-U、授权频谱接入（LAA）和MulteFire。本文对这些变体进行了比较分析，并解释了世界不同地区对5 GHz频段的现行规定。我们提出的三个版本的技术细节，并分析他们的操作功能和共存能力，提供一个R\&D的角度，他们的部署和共存与遗留系统。
2017-09-13 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput Optimal Listen-Before-Talk for Cellular in Unlicensed Spectrum
将蜂窝技术扩展到未授权频谱的努力已经获得了很高的动力。在诸如欧盟和日本的区域中强制执行先听后说（LBT），以协调蜂窝系统和现有系统在未授权频谱中的共存。在本文中，我们研究了基于负载的设备（LBE）的吞吐量优化LBT传输策略。我们发现，最佳的规则是一个纯粹的阈值政策：LBE应该停止监听和传输，一旦信道质量超过优化阈值。我们还揭示了符合监管要求的LBT参数的最佳设置。我们的研究结果揭示了监管LBT要求如何影响未授权频谱中无线电设备的传输策略。
2016-10-11 cs.IT math.IT
LTE in Unlicensed Bands is neither Friend nor Foe to Wi-Fi
在5GHz频带中部署LTE以提供额外蜂窝网络容量的支持者声称，与Wi-Fi本身相比，LTE将是未授权频带中Wi-Fi的更好邻居。在辩论的另一方，Wi-Fi社区反对LTE将对Wi-Fi网络性能非常不利。然而，缺乏透明和系统的工程证据来支持两个阵营相互矛盾的说法，这对于确定是否需要监管干预来保护Wi-Fi现任者免受新的LTE进入者的影响至关重要。为此，我们提出了一个全面的共存研究的Wi-Fi和LTE的无执照，调查共存机制的大参数空间和一系列代表性的网络密度和部署方案。我们的研究结果表明，通常情况下，Wi-Fi和LTE之间的和谐共存是由大量的5 GHz信道来确保的。对于强制共信道操作的最坏情况，LTE有时是Wi-Fi的更好邻居-当有效节点密度低时-但有时更糟-当密度高时。我们发现，分布式干扰协调是唯一必要的，以防止“公地悲剧”的干扰是非常可能的政权。我们还表明，在实践中，它并没有使现任者什么样的共存机制被添加到LTE在无执照的区别，只要一个是到位。因此，我们得出结论，LTE通常与未授权频段中的Wi-Fi既不是朋友也不是敌人。我们认为，以我们的案例研究为例的系统工程分析是支持监管机构基于证据的规则制定的最佳实践方法。
2016-09-12 cs.IT cs.NI math.IT
Embedding LTE-U within Wi-Fi Bands for Spectrum Efficiency Improvement
受日益增长的频谱短缺的驱动，最近已经提出了非授权频谱中的长期演进（LTE-U）作为通过将LTE协议扩展到非授权频谱来为移动用户提供更好的性能和体验的新范例。在本文中，我们首先对LTE-U技术进行了全面的概述，并讨论了它所面临的实际挑战。总结了现有的LTE-U工作模式，分析了LTE-U与Wi-Fi媒体接入控制协议共存的几种方式。我们进一步提出了一种新型的超级接入点（HAP），它集成了LTE小型小区基站和商用Wi-Fi AP的功能，供蜂窝网络运营商部署。我们提出的嵌入在Wi-Fi协议中的LTE-U接入对未授权Wi-Fi节点是无中断的，并且展示了作为未授权频带中的无缝和新颖的LTE和Wi-Fi共存技术的性能优势。我们提供的结果来证明这种新的LTE-U建议的性能优势。
2016-07-16 cs.IT math.IT
Massive MIMO Unlicensed for High-Performance Indoor Networks
我们提出大规模MIMO免许可（mMIMO-U）作为未来室内无线网络在免许可频谱中运行的高容量解决方案。在大规模MIMO（mMIMO）的基础上，mMIMO-U结合了额外的关键特征，例如在信道接入和数据传输阶段期间向共存节点放置精确辐射零点的能力。我们通过比较三种实际部署来展示mMIMO-U实现的频谱重用和数据率改进：单天线Wi-Fi，其中室内运营商部署三个单天线Wi-Fi接入点（AP），以及另外两种情况，其中中央AP被mMIMO AP或拟议的mMIMO-U AP取代。我们表明，升级的中央AP与mMIMO-U提供了更多的通道接入机会，为所有这些。此外，与传统的mMIMO和单天线设置相比，mMIMO-U的中位吞吐量分别提高了四倍和七倍。
2017-08-18 cs.IT math.IT
Holistic Small Cell Traffic Balancing across Licensed and Unlicensed Bands
由于一方面移动数据业务的急剧增长和另一方面许可频谱的稀缺，移动运营商正在考虑使用未许可频带（特别是5 GHz的频带）作为补充频谱，以提供更高的系统容量和更好的用户体验。这种方法目前正在由3GPP以LTE授权辅助接入（LTE-LAA）的名称进行标准化。在本文中，我们通过联合优化授权和未授权频段的使用，采取了一种整体方法来平衡LTE-LAA小小区流量。我们提出这种流量平衡作为优化问题，该优化问题通过调整LTE-LAA小小区在授权和未授权频带中的传输概率来寻求WiFi、小小区和宏小区用户的比例公平共存。该公式化的动机是LTE-LAA小小区根据干扰/业务水平和每个频带中的活动用户的数量在授权频带和未授权频带之间切换或聚合授权频带和未授权频带。我们推导出这个优化问题的封闭形式的解决方案，并另外提出了一种传输机制，用于在两个频带上的LTE-LAA小小区的操作。通过数值和模拟结果，我们表明，我们提出的流量平衡方案，除了使更好的LTE-WiFi共存和无线电资源的有效利用相对于现有的流量平衡方案，还提供了一个更好的权衡最大化的总网络吞吐量和实现所有网络流之间的公平性相比，替代方法。
2016-09-13 cs.IT cs.NI math.IT
Proactive Resource Management for LTE in Unlicensed Spectrum: A Deep Learning Perspective
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
使用授权辅助接入LTE（LTE-LAA）的未授权频谱中的LTE是克服无线频谱稀缺的有前途的方法。然而，为了获得LTE-LAA的益处，需要与其他现有WiFi部署的公平共存机制。本文提出了一种新的深度学习方法来建模LTE-LAA小型基站（SBS）的资源分配问题。所提出的方法使多个SBS能够主动执行动态信道选择、载波聚合和部分频谱接入，同时保证与现有WiFi网络和其他LTE-LAA运营商的公平性。采用主动共存机制使得未来的延迟容忍LTE-LAA数据需求能够在它们的实际到达时间之前在给定的预测窗口内被服务，从而避免在非高峰时段期间未授权频谱的未充分利用，同时最大化总的被服务的LTE-LAA业务负载。为此，制定了一个非合作博弈模型，其中SBS被建模为Homo Egualis代理，其目的是预测未来的行动序列，从而在给定的时间范围内实现与WLAN和其他LTE-LAA运营商的长期平等加权公平性。所提出的深度学习算法，然后显示达到混合策略纳什均衡（NE），当它收敛。使用真实数据跟踪的仿真结果表明，所提出的方案可以产生高达28%和11%的增益比传统的反应式方法和比例公平共存机制，分别。结果还表明，所提出的框架可以防止密集部署的LTE-LAA网络的WiFi性能下降。
2018-12-15 cs.AI cs.GT cs.IT
A Game-Theoretic Framework for Coexistence of WiFi and Cellular Networks in the 6-GHz Unlicensed Spectrum
针对6 GHz免许可频谱中WiFi与5G蜂窝网络的共存问题，提出基于非合作博弈的分布式频谱共享框架，采用分布式最佳响应算法求解，显著提升两类网络平均数据速率，且在非均匀分布的真实场景中具备可行性。
2021-10-21 cs.GT cs.IT cs.SY
Licensed and Unlicensed Spectrum Allocation in Heterogeneous Networks
在未来的网络中，运营商可以在多个许可和未许可频带上使用各种无线接入技术（RAT）来采用广泛的接入点。本文研究了集中式用户关联和频谱分配在许多接入点在这样的异构网络（HetNet）。这种集中式控制在相对较慢的时间尺度上，以允许在多个小区上进行信息交换和联合优化。这与快速时标分布式调度形成对比和互补。引入了一个频谱模型来捕获较低的频谱效率，可靠性，以及由于竞争和/或通话前监听要求而导致的非授权频带上的数据传输的额外延迟。提出了两种基于优化的频谱分配方案以及计算分配的有效算法。所提出的解决方案完全了解业务负载、网络拓扑以及未授权频带中的外部干扰水平。分组级仿真结果表明，所提出的方案显着优于正交和全频率复用分配在所有业务条件下。
2016-08-31 cs.IT cs.NI math.IT
Learning-based WiFi Traffic Load Estimation in NR-U Systems
在新无线电（NR）系统中，未授权频谱已经被用来弥补频谱上的不足。为了充分利用免许可频段带来的优势，关键问题之一是保证与WiFi系统的公平共存。要实现这一目标，及时准确地估计WiFi流量负载是一个重要的前提。在本文中，机器学习（ML）的基础上，提出了一种方法来检测未授权频段上的WiFi用户的数量。采用无监督的神经网络（NN）结构对未授权频谱上检测到的传输冲突概率进行滤波，使NR用户能够精确校正测量误差并估计活动WiFi用户的数量。通过对神经网络进行在线训练，并对神经网络的相关参数和学习率进行联合优化，实现了对WiFi用户数的自适应高精度估计。仿真结果表明，与传统的基于卡尔曼滤波器的检测机制相比，该方法具有更低的复杂度，能够获得更稳定、更准确的估计。
2021-02-08 cs.IT math.IT
Distributed Spectrum and Power Allocation for D2D-U Networks: A Scheme based on NN and Federated Learning
在本文中，设备到设备通信上的免许可频带（D2 D-U）使能的网络进行了研究。为了提高非授权频段上的频谱效率（SE），适应其分布式结构，同时保证D2 D-U链路之间的公平性以及与WiFi网络的和谐共存，提出了一种分布式联合功率频谱方案。特别地，定义了被称为价格的参数，该参数在每个D2 D-U对处由在线训练的神经网络（NN）根据信道状态和业务负载来更新。此外，采用无监督自迭代和联邦学习两种方式更新神经网络参数，以保证公平性和和谐共存。然后，在每个D2 D-U链路上制定并求解关于频谱和功率的非凸优化问题，以最大化其自身的数据率。数值仿真结果验证了该方法的有效性。
2021-02-08 cs.IT math.IT
Agentic DDQN-Based Scheduling for Licensed and Unlicensed Band Allocation in Sidelink Networks
Department of Electronics and Electrical Engineering（电子与电气工程系）；Institute of Communications Engineering（通讯工程研究所）；National Yang Ming Chiao Tung University（阳明交通大学）；Research Center for Information Technology Innovation（信息技术创新研究中心）；Academia Sinica（台湾“中央研究院”）；Bradley Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
针对NR sidelink授权与非授权频段分配，提出多维上下文感知、QoS约束奖励的智能体DDQN调度器，在保持吞吐量时最高降低87.5%阻塞。
2025-09-22 cs.AI cs.IT cs.LG
Autonomous Interference Mapping for Industrial IoT Networks over Unlicensed Bands
当前物联网（IoT）无线标准的有限共存能力导致频谱利用率低下和相互性能受损。该问题的实体在工业物联网（IIoT）应用中升级，这些应用具有严格的服务质量要求，并且表现出非常低的容错能力。无线应用在未授权频带上的不断增长要求采用动态频谱接入技术，这可以极大地受益于无线电空间的多个维度上的干扰映射。在本文中，作者分析了仅依赖于IIoT设备的实时干扰检测和分类机制的关键作用，而不会增加专用硬件的复杂性。结合在低复杂度IIoT设备上的实现，分析了分类性能和可行性之间的权衡。此外，作者还解释了如何使用这种机制，使IIoT网络能够在运行时以自主方式构建和维护多维干扰图。最后，作者概述了使用干扰图来增强IIoT网络在干扰下的性能的机会和挑战。
2020-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Beam Scheduling for Multi-RAT Coexistence in mm-Wave 5G Networks
毫米波通信（许可或未许可）被设想为第五代（5G）多RAT生态系统的重要部分。在本文中，我们考虑了5G蜂窝基站和一些现有网络（如WiGig）共享的频段。由于缺乏集中式协调，在这样的多个无线电接入技术（RAT）之间共享相同频带是非常具有挑战性的，并且需要新颖且有效的干扰减轻和共存机制来减少相互干扰。为了解决这一重要挑战，我们在本文中提出了一种新的多RAT共存机制，其中相邻的5G和WiGig基站，每个基站服务于它们自己的关联UE，以分布式方式调度它们的波束配置，使得它们自己的效用函数（例如频谱效率）最大化。我们制定的问题作为一个组合优化的问题，并通过模拟表明，我们提出的分布式算法产生一个相当的频谱效率为整个网络，使用穷举搜索，这需要全球协调共存的RAT之间，也有一个更高的算法复杂度。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Spectrum Sharing Between A Surveillance Radar and Secondary Wi-Fi Networks
在3-GHz频带中与陆地（例如空中交通管制）和船载雷达在空间-时间上共享频谱的未授权网络之间的共存吸引了显著的兴趣。类似于每个主-辅共存场景，从未许可设备到主接收机的干扰必须在可接受的范围内。在这项工作中，我们制定了一个脉冲，搜索雷达（主要）和802.11 WLAN作为次要的频谱共享问题。我们计算这样的搜索雷达的保护区域a）一个单一的二级用户（最初）以及b）多个二级用户的随机空间分布。此外，我们还分析了从雷达的传输到WiFi设备的干扰，以估计对可实现的WLAN吞吐量的影响，作为到主雷达的距离的函数。
2016-02-02 cs.IT math.IT
NR-U and WiGig Coexistence in 60 GHz Bands
2019年12月，3GPP定义了Release-17的路线图，其中包括在具有高度定向通信系统的毫米波段中运行新无线电（NR）的新功能，即，高达52.6 GHz。本文对基于NR的非授权频谱接入（NR-U）和IEEE技术（即，802.11ad无线千兆（WiGig），在60 GHz频段进行。对于NR-U，使用基于NR Release-15的模型的扩展，使得满足60 GHz监管要求。首先，开发的开源的ns-3为基础的模拟器的设计和能力，然后端到端的性能结果的共存与不同的信道接入机制NR-U在3GPP室内场景进行了讨论。结果表明，具有先听后说信道接入机制的NR-U在吞吐量和延迟方面对WiGig性能没有任何不利影响，这表明NR-U设计满足公平共存目标，即，NR-U和WiGig共存被证明是可行的。
2020-01-21 cs.IT cs.NI math.IT
Performance and Coexistence Evaluation of IEEE 802.11be Multi-link Operation
Wi-Fi 7已经在制定中，多链路操作（MLO）是其相应的IEEE 802.11be修正案中提出的主要功能之一。MLO将允许设备协调多个无线电接口，通过单个关联访问单独的信道，旨在提高吞吐量、网络延迟和整体频谱重用效率。在这项工作中，我们研究了三个参考方案，以评估两个主要的MLO实现的性能-多链路多无线电（MLMR）和多链路单无线电（MLSR）-，多个节点之间的相互作用，采用它们，以及它们与传统的单链路设备共存。重要的是，我们的研究结果表明，MLMR的潜力主要是在孤立的部署或卸载网络条件下释放。相反，在中高负载场景中，MLSR可以证明在减少延迟方面更有效，同时保证与竞争的单链路节点的公平性。
2022-08-05 cs.IT cs.NI math.IT
Energy Efficiency and Sum Rate Tradeoffs for Massive MIMO Systems with Underlaid Device-to-Device Communications
在本文中，我们研究了为第五代（5G）蜂窝网络提出的两种技术的共存，即网络辅助设备到设备（D2D）通信和大规模MIMO（多输入多输出）。这两种技术的潜在好处是众所周知的，但它们共存所产生的权衡尚未得到充分解决。为此，我们假设D2D用户以并行方式重用蜂窝网络的下行链路资源。此外，在BS处使用多个天线以便获得预编码增益并且使用多用户或大规模MIMO技术同时支持多个蜂窝用户。考虑两个指标，即平均和率（ASR）和能源效率（EE）。我们推导出易于处理和直接可计算的表达式，并研究ASR和EE之间的权衡作为BS天线的数量，蜂窝用户的数量和D2D用户的密度在给定的覆盖区域内的函数。我们的研究结果表明，ASR和EE表现不同的情况下，低密度和高密度的D2D用户，和共存的D2D通信和大规模MIMO主要是有益的D2D用户的低密度。
2015-06-01 cs.IT math.IT
Optimization of CF-mMIMO Systems for the Coexistence between eMBB+ and mMTC+: From Analytical to GNN-Aided Designs
University of Cassino and Southern Latium (UNICAS)（卡西诺和南拉齐奥大学）；Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT)（意大利国立电信联盟）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本文研究终端中心无小区大规模MIMO系统中eMBB+与mMTC+的上行共存问题，提出非正交方案并推导统计信道信息下的可达速率闭式表达式，通过序列分数规划解决功率控制问题，并设计多头注意力图神经网络实现近似最优的低复杂度实时操作。
2026-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Device-to-Device Communication Underlaying a Finite Cellular Network Region
底层带内设备到设备（D2D）通信可以提高蜂窝网络的频谱效率。然而，D2D和蜂窝用户的共存导致小区间和小区间干扰。前者可以通过小区间干扰协调来有效地管理，因此在本工作中不考虑。相反，我们专注于小区内干扰，并提出了一种D2D模式选择方案，以管理它在有限的蜂窝网络区域内。潜在D2D用户由基站（BS）基于对BS产生的平均干扰来控制以在D2D模式中操作。使用随机几何，我们研究了在BS和D2D接收器处经历的中断概率，以及频谱重用率，其量化了成功发送D2D用户的平均分数。该分析表明，D2D接收机处的中断概率对于不同的位置而变化。另外，在不损害BS处的性能的情况下，如果蜂窝链路上的路径损耗指数略低于D2D链路上的路径损耗指数，则频谱重用率可以具有可忽略的降低，而D2D用户的成功传输的平均数量随着D2D节点密度的增加而增加。这表明D2D通信的增加水平在未来网络中可能是有益的。
2016-10-27 cs.IT math.IT
