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
Fronthauling for 5G LTE-U Ultra Dense Cloud Small Cell Networks
结合了云计算和小小区的大规模部署的超密集云小小区网络（UDCSNet）是用于第五代（5G）LTE-U移动通信的有前景的技术，因为它可以适应移动用户的数据业务的预期爆炸性增长。因此，前传成为5G LTE-U UDSNet中的一个具有挑战性的问题。在本文中，我们概述了5G \mbox{LTE-U} UDCSNets中前传技术的挑战和要求。我们调查了各种候选前传技术的优势和挑战，如光纤，基于毫米波的未授权频谱，基于Wi-Fi的未授权频谱，基于亚6 GHz的授权频谱，以及基于自由空间光的未授权频谱。
2016-07-24 cs.IT math.IT
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
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
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
Optimal Scheduling across Heterogeneous Air Interfaces of LTE/WiFi Aggregation
LTE/WiFi聚合（LWA）提供了一种通过利用未授权频带来缓解授权频带中的数据业务拥塞的有前景的方法。关键的挑战来自于通过授权和未授权频带的异构接口提供服务质量（QoS）。在本文中，我们最大限度地减少所需的授权频谱，而不降低QoS中存在的多个用户。具体而言，LWA的聚合有效容量首先推导出一个新的半马尔可夫模型。以最小化授权带宽为目标，建立了授权频段和非授权频段之间具有QoS保证的多频段资源分配模型，利用块坐标下降法（BCD）和两个凸函数差分法（DC）对模型进行了凸化，并采用一种新的迭代算法进行了有效求解。仿真结果表明，显着的性能增益的启发式替代方法。
2018-02-06 cs.IT math.IT
Grant-less Uplink Transmission for LTE Operated in Unlicensed Spectrum
自3GPP版本13以来，在未许可频谱中部署长期演进（LTE）已经成为满足业务需求爆炸性增长的候选特征。为了进一步探索免许可频带的优点，在此上下文中，在后续版本中已经支持和研究了上行链路和下行链路两者的操作。然而，已经识别出，由于在发送上行链路授权时在eNB处以及在传输之前在调度的UE处的双重通话前监听（LBT）要求，未许可频谱中的调度的上行链路传输性能显著降级。在本文中，为了克服这个问题，提出了一种新的上行链路传输方案，它不需要任何授权，并提供有关系统设计的细节。通过对采用传统上行链路方案的系统以及所提出的方案的LBT的时间动态进行建模，通过分析评估来验证，用于上行链路传输的双LBT方案大大降低了UE的信道接入概率，并因此导致性能损失，而所提出的方案能够缓解这个问题。符合LTE标准的系统级仿真结果表明，所提出的方案可以实现显着的性能增益的吞吐量方面的性能损失可以忽略不计的下行链路，以及在相同的频谱中运行的其他技术。
2018-02-14 cs.IT eess.SP 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
Operating Massive MIMO in Unlicensed Bands for Enhanced Coexistence and Spatial Reuse
我们建议在未经许可的频段中运营大规模多输入多输出（MIMO）蜂窝基站（BS）。我们将这样的系统表示为大规模MIMO未授权（mMIMO-U）。我们设计了蜂窝基站所需的关键程序，以保证与附近的Wi-Fi设备在同一频段内共存。具体地，通过主动抑制对相邻Wi-Fi设备的干扰来增强空间重用。Wi-Fi干扰抑制也在增强的先说后听（LBT）阶段期间执行。这些操作使得Wi-Fi设备能够接入信道，就好像没有蜂窝BS在进行传输一样，反之亦然。在同时进行Wi-Fi和BS传输的情况下，蜂窝用户设备（UE）可达到的下行链路速率由于Wi-Fi生成的干扰而降级。为了减轻这种影响，我们考虑Wi-Fi/UE邻近度的测量，选择要在未授权频带中服务的UE的合适集合。我们的研究结果表明，这样设计的mMIMO-U允许同时蜂窝和Wi-Fi传输，保持他们的相互干扰低于监管阈值。与没有干扰抑制的系统相比，Wi-Fi设备在16个天线和128个天线的情况下，平均干扰功率降低了3 dB和18 dB。利用mMIMO-U，蜂窝BS还可以实现大的数据率，而不会显著降低部署在其覆盖区域内的Wi-Fi网络的性能。
2017-02-26 cs.IT math.IT
Sharing of Unlicensed Spectrum by Strategic Operators
面对满足日益增长的无线数据需求的挑战，该行业正在努力开发任何人都可以免费使用而无需获得许可证的大片频谱。主要标准机构目前正在考虑在低于6 GHz的未授权频段中重新装备和部署长期演进（LTE）技术的提议。本文研究的基本问题，是否以及如何可以共享的非授权频谱的本质战略运营商，而不遭受的悲剧公地。考虑了一类一般效用函数。频谱共享的问题被制定为一个重复的游戏在一个序列的时隙。它首先表明，一个简单的静态共享计划允许一组给定的运营商达到子博弈完美的纳什均衡互利共享。有多少运营商会选择进入市场的问题也通过研究进入博弈来解决。一个共享方案，允许动态频谱借用和运营商之间的贷款，然后提出了解决时变流量，并证明达到完美的贝叶斯均衡。数值结果表明，所提出的动态共享方案优于静态共享，这反过来又实现了更高的收入比不协调的全频谱共享。还讨论了结果对未授权频带中的LTE（LTE-U）的标准化和部署的影响。
2017-01-26 cs.GT cs.IT math.IT
Latency of Concatenating Unlicensed LPWAN with Cellular IoT: An Experimental QoE Study
开发高效采用、部署和维护的低功耗广域网（LPWAN）解决方案对于智慧城市至关重要。非授权LPWAN的服务质量差，以及LTE-M/NB-IoT的高服务成本是这些技术的关键缺点。将未经许可的LPWAN与许可的LPWAN相结合可以克服这些限制并利用它们的好处。然而，级联LPWAN架构将不可避免地导致可能影响用户体验质量（QoE）的过度延迟。为了评估该系统的实际可行性，我们首先提出了一个级联LPWAN架构，并通过实验测量了端到端（E2 E）延迟的统计数据。级联延迟裕度是通过用不同的LPWAN架构方案（即，用未授权IoT（独立LoRa）、蜂窝IoT（独立LTE-M）和级联IoT（与LTE-M对接的LoRa））来对LPWAN进行基准测试来确定的。通过对30，000个数据点的E2 E延迟的广泛实验测量活动，我们表明，由于LPWAN接口导致的额外延迟平均不到300毫秒。概念验证结果表明，对于人类感知和决策处于循环中的智能城市用例，将未授权LPWAN与蜂窝物联网连接的延迟可以忽略不计。
2021-05-30 cs.AR cs.IT cs.NI
Massive MIMO Unlicensed: A New Approach to Dynamic Spectrum Access
目前，人们对无线移动业务的需求是巨大的，并且在不久的将来还将继续增长。因此，移动蜂窝运营商将未授权频谱视为经济的补充，以增加其即将过载的网络的容量。同样的未授权频段正在吸引互联网服务提供商、场地所有者和当局自主建立和管理他们的高性能专用网络。鉴于这一令人兴奋的未来，确保多种未授权技术之间的共存成为一个关键问题。到目前为止，这个问题仅仅通过基于间歇性传输的低效共享方案来解决。在本文中，我们介绍了大规模MIMO免许可背后的基本原理和主要挑战，这是一种全新的免许可频段技术共存方法，旨在提高频谱重用，以满足大量用例的需求。
2017-04-04 cs.IT math.IT
New Radio Beam-based Access to Unlicensed Spectrum: Design Challenges and Solutions
本文通过考虑基于波束的传输和全球监管要求，阐述了基于新无线电的非授权频谱接入（NR-U）的设计挑战、机遇和解决方案。NR-U打算扩展第五代新无线电接入技术的适用性，以通过遵守用于接入信道的先听后说（LBT）要求来支持在未授权频带中的操作。LBT已经被未授权频谱中的第四代长期演进（LTE）的不同变体采用，即，许可辅助接入和MulteFire，以保证不同无线接入技术之间的公平共存。在基于波束的传输的情况下，由于定向天线的使用，NR-U共存框架与未许可频谱中的LTE相比显著不同，这增强了空间重用，但也使干扰管理复杂化。特别地，在毫米波（mmWave）频带处的未授权频谱中需要基于波束的传输，由于其大量的分配频谱，毫米波频带是NR-U的有吸引力的候选。因此，需要重新审视一些主要的设计原则，以解决基于波束的NR-U的共存问题。在本文中，不同的问题和潜在的解决方案有关的信道接入过程，帧结构，初始接入过程，重传过程，和调度方案进行了讨论。还提供了针对NR-U/Wi-Fi室内毫米波共存场景的不同基于LBT的信道接入过程的仿真评估。
2019-10-23 cs.IT cs.NI math.IT
Echo State Networks for Self-Organizing Resource Allocation in LTE-U with Uplink-Downlink Decoupling
其中用户可以在异构小小区网络（SCN）的上行链路和下行链路中与不同基站相关联的上行链路-下行链路解耦最近引起了极大的关注。然而，大多数现有的工作集中在LTE SCN中的简单关联机制，其仅在授权频带中操作。相比之下，在本文中，针对在未许可频带（LTE-U）中并入LTE的SCN研究了具有上行链路-下行链路解耦的资源分配的问题。这里，用户可以在与不同的基站相关联的同时接入授权和未授权频带。这个问题被制定为一个非合作的游戏，结合用户关联，频谱分配，和负载均衡。为了解决这个问题，提出了一种基于回声状态网络的机器学习框架的分布式算法，使用该算法，小型基站在仅具有关于网络和用户状态的有限信息的情况下自主地选择其最优频带分配策略。结果表明，所提出的算法收敛到一个平稳的混合策略分布，构成一个混合策略纳什均衡的研究游戏。仿真结果表明，所提出的方法产生了显着的收益，在第50百分位数的用户，达到60%和78%，分别相比，Q学习和Q学习没有解耦的总和率。结果还表明，ESN显着提供了一个相当大的减少信息交换的无线网络。
2016-10-11 cs.IT math.IT
Echo State Learning for Wireless Virtual Reality Resource Allocation in UAV-enabled LTE-U Networks
在本文中，资源管理的问题进行了研究的无线虚拟现实（VR）用户使用无人机（UAV）启用LTE-U网络进行通信的网络。在所研究的模型中，无人机作为VR控制中心，通过无线上行链路从VR用户收集跟踪信息，然后通过LTE-U下行链路将构建的VR图像发送给VR用户。因此，这种启用UAV的LTE-U网络中的资源分配必须联合考虑许可频带和非许可频带上的上行链路和下行链路。在这样的VR设置中，无人机可以动态地调整每个VR图像的图像质量和格式，以改变每个VR图像的数据大小，从而满足延迟要求。因此，资源分配还必须考虑图像质量和格式。这个以VR为中心的资源分配问题被公式化为非合作博弈，该非合作博弈使得能够联合分配授权和未授权频谱带，以及动态适应VR图像质量和格式。针对这一问题，提出了一种基于带漏积分神经元的回声状态网络（ESN）机器学习工具的学习算法。与传统的基于ESN的学习算法不同，该算法可以动态地调整ESN状态的更新速度，因此，它可以使无人机学习其相关的VR用户的连续动态。仿真结果表明，与使用LTE-U的Q学习和使用LTE的Q学习相比，所提出的算法在所有用户的总VR QoE方面实现了高达14%和27.1%的增益。
2017-08-02 cs.IT math.IT
Liquid State Machine Learning for Resource and Cache Management in LTE-U Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Networks
本文研究了支持缓存的无人机（UAV）网络的联合缓存和资源分配问题，这些无人机通过LTE许可和非许可（LTE-U）频段为无线地面用户提供服务。所考虑的模型侧重于用户，可以访问授权和未授权的频带，同时接收内容从缓存单元在无人机直接或通过内容服务器-无人机-用户链接。这个问题被制定为一个优化问题，它联合采用用户关联，频谱分配，和内容缓存。针对这一问题，提出了一种基于液态机（LSM）机器学习框架的分布式算法。使用所提出的LSM算法，云可以预测用户的内容请求分布，而只有有限的网络和用户的状态信息。所提出的算法还使无人机自主选择最佳的资源分配策略，最大限度地提高稳定队列的用户数量取决于网络状态。基于用户关联和内容请求分布，得到了需要在无人机上缓存的最优内容以及最优资源分配。使用真实数据集的仿真结果表明，所提出的方法分别产生高达33.3%和50.3%的收益，在用户的数量方面，有稳定的队列相比，两个基线算法：Q学习与缓存和Q学习没有缓存。结果还表明，LSM显着提高了收敛时间高达33.3%相比，传统的学习算法，如Q学习。
2018-01-29 cs.IT math.IT
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
Traffic Management for Heterogeneous Networks with Opportunistic Unlicensed Spectrum Sharing
本文研究如何最大限度地提高基于每用户的吞吐量在一个M层异构无线网络（HetNet）的最佳管理接入点（AP）之间的流量在HetNet。前M-1层中的AP可以同时使用授权频谱，而它们通过所提出的机会性载波侦听多路访问与冲突避免（CSMA/CA）协议与第M层中的AP共享未授权频谱。同时接入授权和非授权频谱的AP能够通过载波聚合技术整合其频谱资源。我们首先表征的小区负载的分布和信道接入概率的每个AP使用广义AP关联方案。对于每个层中的AP，针对信道增益和AP关联权重的一般随机模型，导出其在授权和未授权频谱中的平均频谱效率的严格下限。我们定义了每用户链路吞吐量和每用户网络吞吐量的基础上得出的平均频谱效率，并最大限度地提高他们提出的分散和集中的流量管理计划的AP在第一M-1层的约束下，每用户链路吞吐量的层M AP必须高于一些最低要求的值。最后，一个共存的LTE和WiFi网络的数值例子来验证我们的推导结果和发现。
2017-02-16 cs.IT cs.NI math.IT
A Learning-Based Coexistence Mechanism for LAA-LTE Based HetNets
许可辅助接入LTE（LAA-LTE）已经被提出来处理巨大的移动业务需求和拥挤的许可频谱之间的激烈矛盾。在本文中，我们研究了基于LAA-LTE的异构网络（HetNets）的共存机制。一个联合的资源分配和网络接入问题被认为是最大化的归一化吞吐量的未授权频带，同时保证现任WiFi用户的服务质量要求。提出了一个基于学习的两级框架，通过将问题分解为两个子问题来求解。在主节点层，提出了一种基于Q学习的LAA-LTE系统传输时间确定方法。在从机中，每个用户采用基于博弈论的学习方法来自主地执行网络访问。仿真结果验证了该方法的有效性。
2018-07-18 cs.GT cs.IT cs.NI
Coordinated Dynamic Spectrum Management of LTE-U and Wi-Fi Networks
本文研究了Wi-Fi和LTE在旨在适应多种无线电接入技术的新兴未授权频带中的共存。Wi-Fi和LTE是当今部署的两种最突出的接入技术，激发了对在这种共享频谱场景中产生的系统间干扰以及用于实现改进的共存的可能技术的进一步研究。开发了用于评估共存Wi-Fi和LTE的基线性能的分析模型，并用于获得基线性能测量。结果表明，Wi-Fi和LTE网络都会对彼此造成显著干扰，并且降级取决于许多因素，例如功率水平和物理拓扑。基于模型的结果部分验证通过实验评估使用USRP基于SDR平台上的ORBIT测试台。此外，提出了跨Wi-Fi和LTE系统的具有逻辑集中式无线电资源管理的网络间协调作为用于改进共存的可能解决方案。数值结果显示，在Wi-Fi和LTE性能的显着增益与建议的网络间协调的方法。
2015-07-24 cs.IT cs.NI cs.PF
Unlicensed Band Allocation for Heterogeneous Networks
针对 LAA 与 Wi-Fi 共享免授权信道时的干扰和 QoS 问题，本文建立分析模型并仿真比较 UFA、UTA、UFAB、UTAB 四种频段分配方案，为信道占用与缓存设计提供指导。
2025-09-27 cs.IT cs.NA cs.NI
Compressed Sensing-based Pilot Assignment and Reuse for Mobile UEs in mmWave Cellular Systems
用于毫米波通信的技术处于工业界和学术界研究的最前沿，因为毫米波频带为已经分配给蜂窝网络的带宽提供了数量级的额外可用带宽。可以利用在毫米波频带处的小覆盖区中可以支持的更大数量的天线来收获双MIMO类型的波束成形和空间复用增益。类似于LTE系统，收获这些益处的两个先决条件是在训练阶段检测用户和获取用户信道状态信息（CSI）。然而，由于毫米波信道遇到更苛刻的传播和更快的去相关，用户检测和CSI获取的任务都是必要的，比LTE频段更具挑战性。在本文中，我们研究的问题，快速用户检测和CSI捕获的小小区毫米波网络的下行链路。我们假设TDD操作和基于信道互易性的CSI获取。为了实现致密化的好处，我们提出了导频设计和信道估计器，利用积极的导频重用与快速用户检测在基站和压缩感知信道估计的组合。正如我们的模拟所示，相对于传统的基于压缩感知的方法与传统的导频重用，可以同时由整个毫米波频带网络与所提出的方案提供服务的用户的数量大幅增加。
2016-01-14 cs.IT math.IT
Dynamic Spectrum Refarming of GSM Spectrum for LTE Small Cells
在本文中，我们提出了一种新的解决方案，称为动态频谱重整（DSR）部署LTE小小区使用相同的频谱作为现有的GSM网络。DSR的基本思想是LTE小小区被部署在GSM频谱中，但是在与GSM载波的一部分相对应的一些特定物理资源块中抑制包括参考信号的所有信号的传输，以确保完全的GSM覆盖。我们的研究表明，所提出的解决方案可以为LTE移动终端提供高速数据服务，当它们在LTE小小区的覆盖范围内时，同时最小限度地影响提供给位于LTE小小区覆盖区域内的GSM终端的服务。因此，该提议允许现有GSM网络的正常操作，即使LTE小小区部署在该频谱中。虽然本文的重点是关于GSM频谱重整，但类似的方法可以应用于LTE小小区的码分多址（CDMA）频谱重用。
2013-05-14 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Multi-Cell Resource Allocation Using Pure Binary-Integer Programming for LTE Uplink
由于高系统容量要求，3GPP长期演进（LTE）可能以遭受严重的小区间干扰（ICI）为代价而采用频率复用因子1。对抗ICI的策略之一是资源分配的网络合作。对于LTE上行链路RA，要求所有子载波被相邻地分配使得RA问题大大复杂化。本文研究了LTE上行链路的联合多小区RA问题。我们使用纯二进制整数规划（BIP）模型的上行链路RA和ICI缓解问题，与综合考虑所有用户的信道状态信息（CSI）。纯BIP模型的优点是可以用分支定界搜索（BBS）算法或其他BIP求解算法来求解，而不是诉诸穷举搜索。系统级仿真结果表明，与单小区最优RA相比，该算法在平均频谱效率和第5个百分点的用户吞吐量方面分别获得了14.83%和22.13%的增益。
2014-10-14 cs.IT cs.NI math.IT
Benchmarking Practical RRM Algorithms for D2D Communications in LTE Advanced
集成到蜂窝网络中的设备到设备（D2D）通信是一种利用设备的邻近性并允许重用蜂窝资源从而增加用户比特率和系统容量的手段。然而，当支持蜂窝频谱中的D2D（在第三代合作伙伴计划中也称为长期演进（LTE）直连）通信时，需要重新访问和修改现有的无线电资源管理（RRM）和功率控制（PC）技术，以实现邻近和重用增益的潜力，并限制蜂窝层处的干扰。在本文中，我们研究了灵活的LTE PC工具箱的性能，并将其与效用最优迭代方案进行基准测试。我们发现，LTE的开环PC方案在所使用的发射功率电平和所实现的信号干扰噪声比（SINR）分布方面对于蜂窝用户表现良好。然而，D2D用户的性能以及整体系统吞吐量可以通过效用最优方案来提升，因为效用最大化方案更好地利用了邻近度和重用增益两者。因此，在本文中，我们提出了一种混合PC方案，其中蜂窝用户采用LTE的开环路径补偿方法，而D2D用户使用效用优化的分布式PC方案。为了保护蜂窝层，混合方案允许以对D2D层的性能具有小的影响为代价来限制由D2D层引起的干扰。为了确保可行性，我们将迭代次数限制在实际可行的水平。我们指出，混合方案不仅接近最优，而且还允许D2D用户的分布式实现，同时保留蜂窝用户的LTE PC方案。
2013-06-22 cs.IT cs.NI math.IT
Joint User Association and Reuse Pattern Selection in Heterogeneous Networks
LTE异构网络（HetNet）的成功部署关键取决于小区间干扰（ICI）管理。在ICI协调方案中，分数频率复用（FFR）被认为是非常适合于基于OFDMA的HetNet的有效技术。在此上下文中的两个耦合问题是：1）如何考虑可用候选小区的长列表将用户关联到适当的基站，以及2）如何在多个小区之间分配频率资源。在本文中，我们把多小区频率分配的频率划分之间的多个复用模式，并开发了一种新的算法来解决这两个耦合的问题，在联合的方式。我们还提供了实用的标准，以选择一组必要的候选模式，从所有可能的模式。结果表明，所提出的联合策略既提高了小区边缘用户的吞吐量，又提高了网络的整体吞吐量。
2014-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
Interference Mitigation and Resource Allocation in Underlay Cognitive Radio Networks
由于无线设备和数据饥渴应用的不断增加的使用，提高现有无线网络的频谱效率已经变得必要。提高频谱效率的单向式方法之一是在不同的共存网络之间共享频谱并同时服务于多个设备。在最近的文献和说明书中正在考虑用于诸如LTE的许可网络与诸如Wi-Fi的未许可网络的共存的频谱共享机制。为了实现授权用户和未授权用户之间的共存，有必要包括干扰缓解技术以保护授权主用户（PU）免受有害干扰。典型的干扰减轻机制基于频谱感测和认知无线电（CR），其中，未许可的次级用户（SU）观察频谱，并且在许可的PU不活动时使用频谱。因此，SU利用共享频谱中的空时隙来避免干扰。如果允许SU通过利用由多天线技术提供的空间维度与PU同时发送，则可以进一步提高频谱效率。MCR范例允许这样的共存，其中SU通过利用网络中的空间和频率资源在与PU相同的时隙中发送其信号。为了利用空间维度，SU可以利用PU的位置坐标来引导其信号远离PU以减轻干扰。SU发射机还可以采用多种天线技术来为大量设备提供服务。此外，SU可以通过动态地选择提供最高速率的频段来利用PU占用的频段。在这项工作中，我们开发的PU的位置估计，空间资源分配和频段选择SUs在GPRS网络的技术。
2019-05-11 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Spectrum Handoff for Cognitive Radio Ad Hoc Networks without Common Control Channel under Homogeneous Primary Traffic
认知无线电（CR）技术被认为是解决频谱稀缺问题的一种有效方法.由于CR网络的频谱变化性质，当授权用户重用频谱时，需要未授权用户执行频谱切换。在本文中，我们研究了频谱切换过程中的性能在CR ad hoc网络下均匀的主要业务。我们提出了一种新的三维离散时间马尔可夫链来描述频谱的衰落过程，并分析了非授权用户的性能。由于在真正的CR网络中，一个专用的公共控制信道是不切实际的，在我们的模型中，我们实现了一个网络协调方案，没有专用的公共控制信道是必要的。此外，在无线通信中，不能立即检测同时传输之间的冲突，并且需要重传整个冲突分组，这极大地影响了网络性能。有了这个观察，我们还考虑了在我们提出的离散时间马尔可夫链中的冲突数据包的重传。此外，除了随机信道选择方案，我们研究了不同的信道选择方案对频谱切换过程的性能的影响。此外，我们还考虑了频谱感知延迟在我们提出的马尔可夫模型，并研究其对网络性能的影响。我们验证了我们提出的马尔可夫模型对模拟和频谱切换场景中的其他参数的兴趣得到的数值结果。我们提出的分析模型可以应用于各种实际的网络场景。它也提供了新的见解的过程中的频谱衰减。目前，没有现有的分析认为，频谱切换的全面方面，我们认为在本文中。
2011-05-04 cs.IT math.IT
When Cellular Meets WiFi in Wireless Small Cell Networks
覆盖在现有宏蜂窝系统上的小小区基站（SCBS）的部署被视为用于卸载业务、优化覆盖和提高未来蜂窝无线系统的容量的关键解决方案。设想下一代SCBS是多模的，即，其能够在许可和未许可频带上同时发送。这构成了WiFi和蜂窝无线电接入技术（RAT）的具有成本效益的集成，可以有效地应对峰值无线数据流量和异构服务质量要求。为了利用这种多模式SCBS的优势，我们讨论了新提出的跨系统学习的范例，SCBS通过该范例自组织并自主地引导其跨不同RAT的流量。跨系统学习允许SCBS利用WiFi和蜂窝世界的优势。例如，SCBS可以将延迟容忍数据业务卸载到WiFi，同时学习它们在授权蜂窝频带上的传输策略的概率分布函数。本文将首先介绍跨系统学习的基本构建块，然后在覆盖WiFi热点的长期演进（LTE）模拟器中提供初步的性能评估。值得注意的是，它表明，所提出的跨系统学习方法显着优于一些基准流量导向政策。
2013-03-22 cs.IT cs.NI math.IT
Enhanced Inter-Cell Interference Coordination Challenges in Heterogeneous Networks
3GPP LTE-Advanced已经开始了一项新的研究项目，以研究异构网络（HetNet）部署作为处理无情的业务需求的成本有效的方式。HetNet由宏小区、远程无线电头端和低功率节点（例如微微小区、毫微微小区和中继）的混合组成。利用网络拓扑，增加接入网络和终端用户之间的接近度，有可能在无线网络中提供下一个重大的性能飞跃，提高空间频谱重用并增强室内覆盖。然而，覆盖宏小区的大量小小区的部署并非没有新的技术挑战。在这篇文章中，我们提出了异构网络的概念，并描述了与这种网络架构相关的主要技术挑战。我们特别关注与增强的小区间干扰协调相关的3GPP内的标准化活动。
2011-12-07 cs.IT cs.NI math.IT
A Distributed Approach to Interference Alignment in OFDM-based Two-tiered Networks
在这篇文章中，我们考虑了一个两层的网络，并专注于在物理层的两个层次之间的共存。我们的目标是我们的努力长期演进高级（LTE-A）正交频分多址（OFDMA）宏小区共享频谱与随机部署的第二层小小区。在这样的网络中，宏基站和小型基站（MBS/SBS）之间的高水平的同信道干扰可能在很大程度上限制由频率重用1提供的潜在频谱效率增益。为了解决这个问题，我们提出了一种新的认知干扰对齐为基础的计划，以保护宏小区的跨层干扰，同时减轻在第二层的同层干扰。值得注意的是，只有本地信道状态信息（CSI）和自主操作需要在第二层，导致在一个完全自组织的方法的SBS。最佳预编码器，最大限度地提高每个SBS和其服务的用户设备之间的链路的频谱效率被发现通过分布式单次策略。数值结果显示，不可忽略的频谱效率增强相对于传统的时分多址方法在任何信号噪声（SNR）制度。此外，所提出的技术表现出显着的鲁棒性信道估计误差，实现了显着的效果不完美的CSI的情况下，并产生一致的网络性能增强。
2013-02-20 cs.IT math.IT
