面向非授权频谱的LTE与WiFi融合架构设计与应用研究.pdf

面向非授权频谱的 LTE 与 WiFi 融合架构
设计与应用研究

重庆大学硕士学位论文
（学术学位）
学生姓名：陈 飞
指导教师：贾云健 研究员
专 业：信息与通信工程
学科门类：工 学
重庆大学通信工程学院
二 O 一七年四月
Architecture Design and Application
Research for Convergence of LTE and WiFi
in Unlicensed Spectrum

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
Fei Chen
Supervisor: Prof. Yunjian Jia
Specialty: Information and Communication
Engineering

College of Communication Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
April 2017
重庆大学硕士论文 中文摘要
摘 要
随着智能设备的爆炸性增长及移动多媒体应用的不断涌现，蜂窝系统面临着
井喷式数据流量需求所带来的挑战。在这种背景下，无线运营商考虑将 LTE（Long
Term Evolution）引入非授权频段以增强蜂窝系统容量。当前研究主要关注 LTE 与
WiFi（Wireless Fidelity）在非授权频段上的共存。然而，要想成功实现二者的有效
频谱共享，仅考虑共存是不够的。主要存在以下挑战：1）LTE 与 WiFi 缺乏协作，
导致非授权频谱共享效率低下；2）两种技术间缺乏统一的资源管理，导致资源利
用效率低下；3）接入设施被冗余部署，导致资本浪费和较高维护成本；4）时延敏
感型应用的涌现对网络边缘智能化提出了要求；5）接入系统部署密集化导致用户
设备频繁切换，引发大量信令开销和较高能量损耗。
为了应对上述挑战，关键在于实现不同接入技术之间的协作和统一管理。受此
启发，本 研究设计并实现了面向非授权频谱共享的 LTE 与 WiFi 融合架构。主要成
果如下：
① 本研究提出了一种新的融合架构，用于实现 LTE 与 WiFi 间的有效频谱共
享。该架构将不同接入系统的基站功能从物理设施中剥离出并汇聚于统一虚拟化
基站池中，实现多种接入技术间的无缝协作，以及对资源的灵活分配。通过将大量
计算和存储资源被放置于网络边缘，实现网络边缘智能。通过基站的控制与数据解
耦及空口分离，增强网络能效。
② 本研究以 LTE 在非授权频段上的备选技术 LTE-U 与 WiFi 的融合为所提
架构的应用范例，探究了该架构的可行性。基于占空比循环的融合策略被提出。该
策略充分利用了所提架构的融合特性，可根据 WiFi 传输状态自适应地推迟 LTE-U
系统工作周期的起始时间，