王 瑋 徐平平 張 源

(東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京210096)

未授權(quán)頻段LTE-LAA與WiFi共存系統(tǒng)性能分析

王 瑋 徐平平 張 源

(東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京210096)

為分析在未授權(quán)頻段授權(quán)輔助接入(LAA)框架與無(wú)線局域網(wǎng)802.11系列標(biāo)準(zhǔn)(WiFi)共存的系統(tǒng)公平性問(wèn)題,基于當(dāng)前LAA框架的類型B(type B),建立了LAA系統(tǒng)與WiFi系統(tǒng)的共存模型.使用二維離散馬爾可夫(Markov)模型對(duì)type B接入過(guò)程的‘說(shuō)之前聽(tīng)’類型3(LBT Cat3)進(jìn)行建模分析,進(jìn)而建立共存模型.通過(guò)更改共存的設(shè)備數(shù)量和LAA 設(shè)備的LBT Cat3參數(shù),分析LAA設(shè)備與WiFi設(shè)備在共存場(chǎng)景中的性能.根據(jù)分析模型創(chuàng)建相應(yīng)仿真場(chǎng)景,以驗(yàn)證分析模型性能.分析計(jì)算結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果表明,提出的分析模型在不同LAA與WiFi設(shè)備數(shù)量比和不同LBT Cat3參數(shù)情況下均能有效預(yù)測(cè)共存的LAA與WiFi設(shè)備成功占用信道比率.LAA系統(tǒng)適當(dāng)調(diào)整LBT Cat3參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)與WiFi系統(tǒng)公平共存和最大化信道利用率.

LAA;LBT Cat3;Markov;系統(tǒng)共存

第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd generation partnership project,3GPP)提出基于長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)的授權(quán)輔助接入(licensed-assisted access framework for long-term evolution, LTE-LAA)框架,用于將蜂窩網(wǎng)絡(luò)中部分業(yè)務(wù)卸載到未授權(quán)頻段.未授權(quán)頻段充斥著大量無(wú)線局域網(wǎng)80.11標(biāo)準(zhǔn)(wireless fidelity,WiFi)設(shè)備,因此,與WiFi設(shè)備共存是在未授權(quán)頻段部署LTE-LAA設(shè)備面臨的重要問(wèn)題.

在未授權(quán)頻段,LAA設(shè)備采用基于競(jìng)爭(zhēng)的分布式協(xié)調(diào)方式[1].LAA系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)接入基于“說(shuō)之前聽(tīng)”(listen-before-talk,LBT)過(guò)程,即設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)前需要偵聽(tīng)信道.LBT共有無(wú)退避LBT(LBT category 1,Cat1)、固定退避LBT (LBT Cat2)、具有固定競(jìng)爭(zhēng)窗隨機(jī)退避的LBT (LBT Cat3)和具有可變競(jìng)爭(zhēng)窗隨機(jī)退避的LBT (LBT Cat4)4類.其中與WiFi共存時(shí),LAA系統(tǒng)被建議使用LBT Cat3 和LBT Cat4,因?yàn)檫@2種LBT類型具有隨機(jī)退避過(guò)程[2].文獻(xiàn)[3]指出,LAA設(shè)備多載波信道接入過(guò)程使用LBT Cat3方案,并稱之為類型B(type B)方案.因此,對(duì)LBT Cat3過(guò)程的分析和研究對(duì)于LAA框架具有重要意義.

為研究LAA與WiFi共存系統(tǒng)性能,本文提出一種LBT Cat3的馬爾可夫(Markov)模型,通過(guò)該模型可對(duì)不同數(shù)量LAA設(shè)備與WiFi共存場(chǎng)景進(jìn)行理論分析.通過(guò)仿真對(duì)理論分析模型進(jìn)行驗(yàn)證,并分析了各類共存場(chǎng)景中LAA 使用的LBT參數(shù)對(duì)共存性能的影響.

1 LTE-LAA LBT接入方式

LAA框架依照歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ETSI制定的未授權(quán)頻段歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN301.893,定義在未授權(quán)頻段空閑信道評(píng)估(clear-channel assessment,CCA)方案包含初始CCA(initial CCA,ICCA)和擴(kuò)展CCA(extended CCA,ECCA)兩個(gè)部分[4].文獻(xiàn)[2]確定LAA的CCA過(guò)程的一般流程圖(見(jiàn)圖1).

文獻(xiàn)[3]對(duì)LAA的CCA過(guò)程描述為:LAA設(shè)備需對(duì)當(dāng)前信道進(jìn)行檢測(cè),并根據(jù)以下步驟,在一個(gè)附加時(shí)隙內(nèi)檢測(cè)信道后調(diào)整計(jì)數(shù)器N值:

① 設(shè)置N=Ninit,然后轉(zhuǎn)至步驟④.其中，Ninit為一個(gè)均勻分布于(0,CW)的隨機(jī)數(shù),CW為競(jìng)爭(zhēng)窗長(zhǎng)度.

② 如果N>0,則LAA設(shè)備計(jì)數(shù)器遞減,即N=N-1.

③ 在一個(gè)附加的時(shí)隙持續(xù)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)信道,如果此時(shí)信道忙,則跳轉(zhuǎn)至步驟④;否則跳轉(zhuǎn)至步驟⑤.

④ 如果N=0,則退出,否則跳轉(zhuǎn)至步驟②.

⑤ 檢測(cè)信道,直至信道連續(xù)空閑時(shí)間達(dá)到一個(gè)附加延時(shí)時(shí)段Td的長(zhǎng)度.

圖1 LAA-LBT一般過(guò)程流程圖

⑥ 如果信道連續(xù)空閑時(shí)間達(dá)到附加延時(shí)時(shí)段Td,則轉(zhuǎn)至步驟④;否則轉(zhuǎn)至步驟⑤.

若LAA設(shè)備首次檢測(cè)時(shí)信道持續(xù)空閑時(shí)間達(dá)到一個(gè)延時(shí)持續(xù)時(shí)段Td,或在步驟④的計(jì)數(shù)器N=0且信道空閑,則設(shè)備開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù).其中,圖1中的ICCA過(guò)程即為首次檢測(cè)信道的時(shí)段Td,ECCA過(guò)程由信道忙時(shí)需要檢測(cè)附加時(shí)段Td及隨后的退避過(guò)程共同構(gòu)成.

在LAA框架的最初研究中數(shù)據(jù)傳輸使用LTE幀格式.文獻(xiàn)[5]中LAA在指定LTE幀位置進(jìn)行傳輸,其他時(shí)間預(yù)留給WiFi;文獻(xiàn)[6]中LAA使用LTE接入方式以及較小的帶寬和特定的中心頻率,通過(guò)調(diào)整CCA門限實(shí)現(xiàn)與WiFi公平共存.文獻(xiàn)[7]在每個(gè)LTE幀頭部指定區(qū)域隨機(jī)退避,在每個(gè)LTE幀內(nèi)指定不同時(shí)段用于WiFi設(shè)備傳輸,分析不同WiFi傳輸時(shí)長(zhǎng)對(duì)共存系統(tǒng)性能的影響.WiFi系統(tǒng)采用基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入方式, LTE幀格式的連續(xù)傳輸方式會(huì)引發(fā)嚴(yán)重沖突,因此文獻(xiàn)[8]定義了用于LAA設(shè)備的類型3(type3)幀結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)支持分布式接入,幀內(nèi)任意位置均可支持傳輸.

分布式接入過(guò)程可使用Markov鏈建模.文獻(xiàn)[9]建立固定競(jìng)爭(zhēng)窗隨機(jī)退避LBT的Markov鏈模型.文獻(xiàn)[10]中,LAA設(shè)備執(zhí)行首次LBT隨機(jī)退避(第1層Markov鏈),首次傳輸失敗后執(zhí)行第2次LBT退避(第2層Markov鏈),第2次退避后傳輸速率遠(yuǎn)低于第1次退避后的傳輸速率.文獻(xiàn)[9-10]中LBT過(guò)程僅包含ECCA退避，而無(wú)ICCA過(guò)程,且不提供理論分析與仿真結(jié)果的對(duì)比.ICCA過(guò)程是LAA-LBT過(guò)程的重要組成部分,在LAA-LBT過(guò)程中不可或缺,因此上述工作描述的LBT過(guò)程不屬于LAA-LBT過(guò)程.

文獻(xiàn)[11]使用泊松點(diǎn)過(guò)程對(duì)LAA-WiFi共存場(chǎng)景建模,研究LAA使用空白子載波和LBT兩種接入方式對(duì)共存性能的影響,其中LBT隨機(jī)退避數(shù)只能選取(0,1)和(1,2).文獻(xiàn)[12]提出了LAA-WiFi共存小區(qū)的未授權(quán)頻段信道資源分配算法,其中，微小區(qū)基站使用與WiFi相同的隨機(jī)退避,但未描述該退避方式的具體參數(shù).

基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)LBT流程的定義,本文提出理想情況下的LAA-LBT Cat3理論分析模型,并使用該模型對(duì)LAA-WiFi共存系統(tǒng)性能進(jìn)行分析.為簡(jiǎn)化分析過(guò)程,本文中假設(shè)傳輸損耗僅由碰撞產(chǎn)生.

2 模型建立和理論分析

2.1 LBT Cat3模型建立和接入機(jī)制分析

令I(lǐng)c和Ie分別表示ICCA過(guò)程和ECCA退避過(guò)程,其狀態(tài)符號(hào)分別為a和b.某一時(shí)刻t設(shè)備狀態(tài)s(t)的取值為Ic或者Ie,其相應(yīng)狀態(tài)計(jì)數(shù)器取值為a(t)或者b(t).定義pl為L(zhǎng)AA網(wǎng)絡(luò)中的碰撞概率,即2個(gè)及2個(gè)以上LAA設(shè)備同時(shí)傳輸?shù)母怕?LBT Cat3過(guò)程可描述為圖2所示雙層二維離散時(shí)間Markov模型.其中,第1層為ICCA過(guò)程,第2層為ECCA過(guò)程,I表示ICCA過(guò)程所占總時(shí)隙數(shù).每一個(gè)新的信道檢測(cè)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，Ic計(jì)數(shù)器a(t)=I.

圖2 LBT Cat3 Markov模型

圖2中,Wl表示Cat3的固定競(jìng)爭(zhēng)窗長(zhǎng)度,隨機(jī)退避數(shù)的取值范圍為[0,Wl].將狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行簡(jiǎn)化,如

(1)

則上述Markov模型的一階非零狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率可表示為

式(2a)表示ICCA過(guò)程中,信道空閑，則計(jì)數(shù)器遞減;式(2b)表示如果ECCA退避過(guò)程中計(jì)數(shù)器遞減為0且設(shè)備成功發(fā)送數(shù)據(jù),則信道檢測(cè)過(guò)程從新的ICCA開(kāi)始;式(2c)表示在ICCA過(guò)程中如果信道忙,則設(shè)備進(jìn)入ECCA檢測(cè)過(guò)程;式(2d)表示在ECCA退避過(guò)程中,如果時(shí)隙空閑，則退避計(jì)數(shù)器遞減,否則凍結(jié).

將狀態(tài)表達(dá)式a(t)=i和b(t)=k分別簡(jiǎn)化為ai和bk.通過(guò)對(duì)Ic過(guò)程的描述可知,aI表示信道檢測(cè)初始狀態(tài),ICCA過(guò)程ai和ECCA退避過(guò)程bk均可表示為aI和沖突概率pl的表達(dá)式,即

(3)

信道初始過(guò)程aI和沖突概率pl的關(guān)系最終可通過(guò)歸一化條件確定,即

(4)

通過(guò)式(4)可得到aI的表達(dá)式為

(5)

定義LAA設(shè)備在任意時(shí)隙隨機(jī)傳輸?shù)母怕蕿棣觢.由于任意傳輸發(fā)生在ICCA計(jì)數(shù)器ai為0或者ECCA退避計(jì)數(shù)器bk為0的時(shí)刻,將式(4)代入式(3),并令ai=0和bk=0,得到τl的表達(dá)式為

τl=a0+b0=(1-pl)IaI+(1-(1-pl)I+1)aI=

(6)

2.2 WiFi接入機(jī)制

WiFi使用載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免(CSMA/CA)接入方式. 根據(jù)文獻(xiàn)[13]定義WW為WiFi系統(tǒng)初始競(jìng)爭(zhēng)窗長(zhǎng)度,WiFi競(jìng)爭(zhēng)窗取值CW,i=2iWW,其退避階i∈[0,mw],mw為最大退避階,令pw為WiFi系統(tǒng)沖突概率,WiFi傳輸概率τw可表示為[13]

(7)

2.3 共存碰撞概率和信道占用率

令系統(tǒng)共存環(huán)境中有nl個(gè)LAA設(shè)備和nw個(gè)WiFi設(shè)備,LAA設(shè)備傳輸概率為τl,WiFi設(shè)備傳輸概率為τw.LAA系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生碰撞概率和WiFi系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生碰撞概率分別可用pl和pw表示，即

pl=1-(1-τl)nl-1(1-τw)nw

pw=1-(1-τw)nw-1(1-τl)nl

(8)

式(8)由文獻(xiàn)[13]推導(dǎo)得出,并在文獻(xiàn)[9]中得到應(yīng)用.令Pt,l和Pt,w分別表示網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)LAA設(shè)備和至少一個(gè)WiFi設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的概率,即

(9)

則只有一個(gè)LAA設(shè)備傳輸?shù)母怕蔖s,l和只有一個(gè)WiFi設(shè)備傳輸?shù)母怕蔖s,w可分別表示為

(10)

因此,LAA設(shè)備成功傳輸?shù)母怕蕿镻t,lPs,l(1-Pt,w),表示有且僅有一個(gè)LAA傳輸，且沒(méi)有WiFi傳輸.WiFi設(shè)備成功傳輸概率表達(dá)式為Pt,wPt,w(1-Pt,l).研究LAA與WiFi系統(tǒng)共存公平性時(shí)為避免某一系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí)間過(guò)少而導(dǎo)致系統(tǒng)間公平性受到質(zhì)疑,文獻(xiàn)[14]提出使用信道占用時(shí)間(airtime)來(lái)代替吞吐量.信道占用時(shí)間能成功描述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的信道占用情況[15-16].本文將成功傳輸所用信道占用時(shí)間與總占用時(shí)間比值定義為成功信道占用率Rs,用Rs替代吞吐量分析LAA設(shè)備和WiFi設(shè)備共存的公平性問(wèn)題.

若Fl和Fw代表LAA和WiFi平均單次傳輸時(shí)長(zhǎng),則二者的airtime分別為Pt,lPs,l(1-Pt,w)Fl和Pt,wPs,w(1-Pt,l)Fw.令Rs,l和Rs,w分別表示LAA和WiFi設(shè)備成功信道占用率,表達(dá)式為

(11)

Ts=(1-Pt,l)(1-Pt,w)σ+Pt,wPs,w(1-Pt,l)Ts,w+

Pt,lPs,l(1-Pt,w)Ts,l+Pt,w(1-Ps,w)(1-Pt,l)Tc,w+

Pt,l(1-Ps,l)(1-Pt,w)Tc,l+Pt,wPt,lTc,A

(12)

式中,σ為一個(gè)空閑時(shí)隙時(shí)長(zhǎng);Ts,w=Fw為平均WiFi成功傳輸時(shí)長(zhǎng);Ts,l=Fl為L(zhǎng)AA平均成功傳輸時(shí)長(zhǎng);Tc,w=Fw+LDIFS為WiFi平均沖突傳輸時(shí)長(zhǎng)，LDIFS為分布式幀間間隔(distributed inter-frame spacing, DIFS)持續(xù)時(shí)長(zhǎng);Ts表示信道所有狀態(tài)時(shí)隙之和.ECCA過(guò)程中的Td性質(zhì)與WiFi系統(tǒng)中的DIFS類似,用Ed表示,所以Tc,l=Fl+Ed為L(zhǎng)AA平均沖突傳輸時(shí)長(zhǎng),Tc,A=max(Tc,l,Tc,w)為L(zhǎng)AA與WiFi沖突時(shí)長(zhǎng).

3 仿真及結(jié)果分析

本文對(duì)LAA與WiFi系統(tǒng)共存進(jìn)行仿真以驗(yàn)證所提模型的有效性.假設(shè)理想情況下共存場(chǎng)景中所有設(shè)備都能檢測(cè)到彼此收發(fā),且緩存中始終有數(shù)據(jù)可以發(fā)送.LAA系統(tǒng)使用LBT Cat3,系統(tǒng)參數(shù)參考文獻(xiàn)[2, 4].其中如果LAA的ICCA持續(xù)時(shí)間小于WiFi系統(tǒng)的DIFS的持續(xù)時(shí)間,則LAA的傳輸會(huì)阻塞WiFi傳輸,所以選取ICCA長(zhǎng)度為63 μs.WiFi系統(tǒng)使用CSMA/CA基本接入方式,參數(shù)參考802.11a協(xié)議.參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1.

表1 系統(tǒng)仿真參數(shù)

若LAA與WiFi設(shè)備數(shù)相同,即nl=nw,則Rs,l和Rs,w、設(shè)備數(shù)n以及LAA競(jìng)爭(zhēng)窗大小Wl之間的關(guān)系見(jiàn)圖3.由圖可見(jiàn),仿真結(jié)果曲線和理論分析曲線二者基本吻合,表明理論分析有效.若n值相同,LAA設(shè)備選取Wl越小,則Rs,l越高,Rs,w越低,Rs=Rs,l+Rs,w越小,說(shuō)明LAA系統(tǒng)采用競(jìng)爭(zhēng)窗Wl越小,信道競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng),但同時(shí)Rs降低.隨著n增加,設(shè)備間干擾增大,Rs,l平緩變化,Rs,w與Rs都減小.圖中橢圓標(biāo)出位置為Rs,l=Rs,w點(diǎn),當(dāng)Wl分別為64和128時(shí),對(duì)應(yīng)LAA與WiFi設(shè)備數(shù)為8和25.當(dāng)Wl為256時(shí),在設(shè)備數(shù)少于50的情況下未出現(xiàn)Rs,l=Rs,w.上述結(jié)果表明,在nl=nw的情況下,LAA可通過(guò)適當(dāng)改變LBT參數(shù)實(shí)現(xiàn)與WiFi的公平共存.同時(shí),Rs隨Wl的增加而增大,適當(dāng)調(diào)高Wl，可增加信道使用效率.

若LAA與WiFi設(shè)備總數(shù)不變,nl+nw=n,選取n=55,LAA設(shè)備數(shù)從5遞增到50,WiFi設(shè)備數(shù)從50遞減到5,Wl取值分別為64,128和256，則Rs,l

圖3 LAA與WiFi設(shè)備數(shù)相同仿真與理論分析對(duì)比

與Rs,w,n,Wl之間關(guān)系見(jiàn)圖4.由圖可見(jiàn),仿真結(jié)果曲線和理論分析結(jié)果曲線二者基本吻合,表明理論分析有效.圖中橢圓標(biāo)出位置為Rs,l=Rs,w,此時(shí)，當(dāng)Wl=64時(shí),LAA設(shè)備數(shù)為15,WiFi設(shè)備數(shù)為40;當(dāng)Wl=128時(shí),LAA設(shè)備數(shù)約25,WiFi設(shè)備數(shù)約為30;當(dāng)Wl=256時(shí),LAA設(shè)備數(shù)約40,WiFi設(shè)備數(shù)為15.圖4表明如果LAA設(shè)備數(shù)較少,選用較小的Wl可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的公平.然而Rs隨Wl的增加而增大,較高的Wl能增加信道使用效率.

圖4 LAA與WiFi設(shè)備總數(shù)不變仿真與理論分析對(duì)比

若WiFi設(shè)備數(shù)是LAA設(shè)備數(shù)的倍數(shù),即nw=xnl,選取x=[1,2,4],nl從5遞增到50.令Wl=128,Rs,l與Rs,w，n，Wl之間的關(guān)系見(jiàn)圖5.由圖可見(jiàn),仿真結(jié)果曲線和理論分析曲線二者基本吻合,表明理論分析有效.圖中橢圓標(biāo)出位置為Rs,l=Rs,w.nw=nl,nw=2nl和nw=4nl對(duì)應(yīng)的nl值分別為25,35和50,表明如果WiFi設(shè)備數(shù)持續(xù)增加,LAA設(shè)備數(shù)nl值只有相應(yīng)增加才能達(dá)到系統(tǒng)間的公平.WiFi設(shè)備密集度增加，而Rs,w變化不大,表明在密集場(chǎng)景中WiFi設(shè)備數(shù)的變化基本不影響WiFi設(shè)備的信道占用率.而WiFi設(shè)備倍數(shù)越大,Rs,l越低,則Rs越低,信道使用效率就越低.因此LAA設(shè)備可動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)在保證信道使用效率的同時(shí)維持系統(tǒng)間的公平.

圖5 WiFi設(shè)備數(shù)為L(zhǎng)AA設(shè)備數(shù)倍數(shù)仿真與分析對(duì)比圖

上述結(jié)果表明，在不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和LBT參數(shù)情況下,本文建立的模型均可有效預(yù)測(cè)共存系統(tǒng)性能,所以該模型可用于分析共存性能及系統(tǒng)間公平性.理論分析及仿真結(jié)果表明,使用LBT Cat3作為其接入機(jī)制的LAA系統(tǒng),在不同設(shè)備部署場(chǎng)景中通過(guò)改變競(jìng)爭(zhēng)窗長(zhǎng)度,可調(diào)整信道使用效率并實(shí)現(xiàn)與不同規(guī)模的WiFi系統(tǒng)公平共存.

4 結(jié)論

1) 使用Markov鏈建立基于LAA-LBT Cat3的理論分析模型，推導(dǎo)了LAA與WiFi系統(tǒng)共存的成功信道占用率與共存系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系表達(dá)式.

2) 根據(jù)已有3GPP和IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)建立了LAA與WiFi系統(tǒng)共存仿真平臺(tái).仿真結(jié)果表明，本文所用的理論分析對(duì)不同設(shè)備數(shù)量和不同LBT參數(shù)均有效；通過(guò)調(diào)整LAA競(jìng)爭(zhēng)窗長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間公平傳輸.

3) 當(dāng)LAA與WiFi設(shè)備數(shù)相同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備數(shù)較少的情況下應(yīng)采用小的LAA競(jìng)爭(zhēng)窗，反之應(yīng)采用較大的LAA競(jìng)爭(zhēng)窗；當(dāng)LAA與WiFi設(shè)備總數(shù)不變時(shí)，若LAA設(shè)備數(shù)少于WiFi設(shè)備數(shù)，則采用較小的LAA競(jìng)爭(zhēng)窗，反之采用大的LAA競(jìng)爭(zhēng)窗；當(dāng)WiFi設(shè)備數(shù)是LAA設(shè)備數(shù)的倍數(shù)時(shí)，倍數(shù)越大，應(yīng)采用的LAA的競(jìng)爭(zhēng)窗長(zhǎng)度越大.

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Performance analysis for coexisting system of LTE-LAA and WiFi in unlicensed band

Wang Wei Xu Pingping Zhang Yuan

(National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University, Nanjing 211096, China)

To analyze the problem in the unlicensed band, the fairness of coexisting licensed-assisted access (LAA) and 802.11 WLAN (WiFi) systems, based on the type B access procedure, this paper proposed a coexisting model for the LAA system and WiFi system. A discrete-time two-dimensional Markov chain was used to model and analyze the listen-before-talk category 3 (LBT Cat3) in type B access procedure, and then a coexistence model was established. The performance of the LAA device and WiFi device in the coexistence scenario was analyzed by changing the quantity of the coexisting device and the LBT Cat3 parameters of the LAA device. The simulation scenario was setup according to the analysis model to verify the performance of the analysis model. The performance of the using LBT Cat3 LAA device and WiFi device in the coexisting scenario is analyzed. The analysis result and the simulation result show that the analyzing model is valid in predicting the successful airtime share of the LAA and WiFi device in case of the different coexisting LAA to WiFi device number ratios and different LBT Cat3 parameters. LAA system can appropriately adjust the parameters of LBT Cat3 to achieve the fairness coexistence with WiFi and maximize channel utilization.

licensed-assisted access (LAA); listen-before-talk category 3 (LBT Cat3); Markov; system coexistence

10.3969/j.issn.1001-0505.2017.03.002

2016-10-06. 作者簡(jiǎn)介: 王瑋(1982—)，女，博士生；徐平平(聯(lián)系人)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，xpp@seu.edu.cn.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61571111).

王瑋，徐平平，張?jiān)?未授權(quán)頻段LTE-LAA與WiFi共存系統(tǒng)性能分析[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,47(3):426-431.

10.3969/j.issn.1001-0505.2017.03.002.

TN929.5

A

1001-0505(2017)03-0426-06