【摘 要】
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随着移动通信设备数量的急速增长和应用业务服务质量需求的不断提升,无线通信网络需要更多的频谱资源来满足不断增长的接入需求,同时也需要消耗更多的能量来服务用户。在未许可频谱上部署LTE通信,即LTE-Unlicensed(LTE-U)通信,可以很好地解决频谱稀缺的问题,但同时也会对已被授权在未许可频谱上工作的Wi-Fi通信造成干扰。为了使LTE/Wi-Fi共存网络提供高质量、无缝的通信服务,本文利用随
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随着移动通信设备数量的急速增长和应用业务服务质量需求的不断提升,无线通信网络需要更多的频谱资源来满足不断增长的接入需求,同时也需要消耗更多的能量来服务用户。在未许可频谱上部署LTE通信,即LTE-Unlicensed(LTE-U)通信,可以很好地解决频谱稀缺的问题,但同时也会对已被授权在未许可频谱上工作的Wi-Fi通信造成干扰。为了使LTE/Wi-Fi共存网络提供高质量、无缝的通信服务,本文利用随机几何理论对LTE/Wi-Fi共存网络进行建模,并从干扰分布函数,成功连接概率和网络有效能效三方面进行了研究和分析。对于LTE/Wi-Fi共存网络的接入机制,本文假设用户首先通过使用载波侦听多路访问机制(CSMA/CA)进行竞争以连接Wi-Fi网络,而连接不成功的用户采用蜂窝通信作为蜂窝用户(cellular user equipment,CUE)。考虑到Wi-Fi网络中的Wi-Fi接入点(Wi-Fi access point,WAP)会受到其他Wi-Fi用户(Wi-Fi user equipment,WUE)的干扰,我们根据干扰保护区域,推导了WAP所受总干扰的分布函数及其上下界。由于成功连接概率决定了用户接入网络的情况,在干扰分布函数的基础上,我们利用CSMA/CA机制和蜂窝通信截断概率,进一步分别推导出Wi-Fi通信和蜂窝通信的成功连接概率。并通过仿真证明了Wi-Fi通信的成功连接概率会受到WAP接收信号阈值和能量监测阈值两者的共同影响。最后,为提高用户通信能效,本文评估了LTE/Wi-Fi共存网络中上行链路的能量效率,推导出有效能效的闭合表达式。对比于蜂窝通信,我们发现在较大接收信号阈值的状态下,Wi-Fi通信的平均能效会独立于用户密度并趋于饱和,这一点体现出Wi-Fi通信具有提高网络能效的潜力。上述的研究成果对实际的蜂窝网络部署也极具现实意义。
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