非授权频段LTE与WiFi的共存技术综述*

周 昆，秦子超，李艾静，孙静怡

（陆军工程大学 通信工程学院，江苏 南京 210007）

0 引 言

近年来，随着物联网技术的发展以及大数据时代的来临，全球移动流量呈现爆炸性增长的趋势[1]。但是频谱资源有限，民众对移动数据流量巨大需求使得通信系统为用户提供服务质量保证（Quality of Service，QoS）充满挑战。为了缓解日益增长的通信系统压力，学界和工业界提出了多种解决方案。其中，提高频谱资源的利用率和开发更多的授权频谱资源是有效的解决方案。针对前者发展出了载波聚合[2]和频率复用[3]技术。这些技术虽然能提高通信系统的容量，但作用有限。而对于后者，随着各种无线通信的发展，可用的授权频段已变得十分拥挤。这就使得无线运营商将目光转到非授权频段。非授权频段主要指2.4GHz和5GHz频段，可用频谱资源丰富，同时具有开放性和良好的传播特性，为无线运营商提供了一个解决频谱资源短缺问题的可行性方案[4]。

非授权频段长期演进（Long Term Evolution，LTE）技术是无线运营商为缓解通信系统容量压力而发展出的在非授权频段运行的LTE技术。虽然非授权频段频谱资源丰富，但是当前主要由IEEE 802.11系列标准使用[5]（人们习惯用 无线保真（Wireless Fidelity，WiFi））技术 来代指 802.11 系列标准协议。下文不做特殊说明将IEEE 802.11系列标准统称WiFi）。WiFi主要采用基于分布式控制 功 能（Distributed Coordination Function，DCF）的载波侦听多路访问/冲突避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）接入机制，而LTE技术采用基于调度的连续传输机制。由于接入机制的不同，如果直接将LTE技术引入非授权频段，势必会对WiFi网络产生影响。因此非授权频段LTE技术面临的最大的挑战是与WiFi的友好共存问题，学术界和工业界针对此问题提出了多种解决方案。本文主要对当前非授权频段LTE与WiFi共存技术的研究现状进行总结，同时展望未来总结以后可能的发展方向。

本文的组织结构如下，第1章对当前非授权频段主要的IEEE 802.11协议进行介绍，第2章介绍当前的非授权频段的LTE技术的研究现状，第3章展望未来LTE与WiFi在非授权频段共存技术的发展趋势。第4章总结全文。

表1 IEEE 802.11系列标准

1 IEEE 802.11标准

自1997年第一个版本的无线局域网标准IEEE802.11制定以来，随着技术的发展以及实际的需求，IEEE 802.11标准得到迅速发展[5]。目前已经发展出多个版本。如表1所示，为当前常用的IEEE 802.11系列标准。

IEEE802.11系列标准主要采用的是基于DCF的载波监听多路访问冲突避免的信道接入机制。在发送信息之前，每个节点都会监听信道，如果发现信道空闲，为了避免与其他节点产生冲突，节点按照退避算法开始退避，退避计时结束后节点接入信道进行传输。如果在退避的过程中，节点检测到信道被占用，则结束退避算法重新监听信道。直到信道空闲再次进入退避。

IEEE802.11a/b作为IEEE802.11的补充版本于1999年问世。802.11a工作在5 GHz频段，其物理层数据传输速率高达54 Mbit/s。802.11b工作在2.4 GHz频段，物理层传输速率为11 Mbit/s。802.11g同时兼顾了802.11a和802.11b，使用2.4 GHz频段，采用的调制方式包括802.11a所采用的正交频分复用调制（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）以及802.11b中的补码键控调制（Complementary Code Keying，CCK）。因此802.11g在2.4 GHz频段既实现IEEE 802.11a 54 Mbit/s的数据传输速度，同时也确保了与IEEE 802.11b产品的兼容，可以很好的保证原有的WiFi系统向高速WiFi系统过度。

为了进一步提高WiFi的速率，802.11n采用了多输入多输出技术（Multiple Input Multiple Output，MIMO）。MIMO是802.11n提高网速的关键技术，它通过在发射器和接收器上安装多个天线，使用空间分集和空间复用的方式来提高可靠性和数据的传输速率。同时802.11n还支持更高的调制和编码方案，可支持64QAM编码方式，码率5/6。在以往的WiFi中只支持20 MHz的信道带宽，而802.11n引入信道捆绑方式，可以绑定两个相邻的信道从而形成一个带宽为40 MHz的合成信道。主信道用于发送WiFi的控制信息，次信道用于数据传输。因此，当采用40 MHz带宽4×MIMO时，802.11n理论传输速率可达600 Mbit/s。在兼容性方面，802.11n同时支持2.4 GHz和5 GHz频段，保证了不同设备与技术之间的兼容。

802.11ac在2013年底正式发布，是802.11n的下一代无线局域网标准，作为802.11n的继承者，802.11ac扩展了802.11n的空中接口，采用更多的MIMO空间流以及信道带宽。802.11ac最多支持8个MIMO空间流，同时采用高密度调制方案，高达256QAM，码率为5/6。在信道带宽方面，802.11ac通过信道捆绑最多支持160 MHz带宽。因此，802.11ac相对于以往的802.11标准在信道容量和传输速率方面得到了极大的提升。

除了上述主要的802.11标准，下一代无线局域网标准802.11ax有望在2019年标准化，将提供更高的网络容量以及传输速率，为信息化社会的发展提供技术保障。

2 非授权频段LTE技术研究现状

非授权频段LTE技术在非授权频段运行，出了保证不对WiFi产生干扰之外，还需要保证LTE通信系统的性能。当前对非授权频段的LTE技术的研究主要集中在以下几个方面。

2.1 LTE-U技术

2.1.1 LTE-U信道接入机制

为了提升通信系统的容量，2013年高通联合爱立信等公司提出在非授权频段运行的LTE-U技术（LTE-Unlicensed）。之后，致力于解决LTE与WiFi共存问题的LTE-U技术的项目组成立。到2016年，工业界逐渐完善了LTE-U技术，并写入3GPP标准Rel 10/11/12。LTE-U技术可以直接应用到授权设备中，对授权设备的更改极小。这就大大减低了运营商的基础设施建设成本，对于5G蜂窝网络的发展起到了一定的推动作用。但是LTE-U技术未使用“先听后说”（Listen Before Talk，LBT）机制，因此只适用于中国、美国和韩国等非LBT的国家和地区。LTE-U技术的关键是利用载波聚合技术来整合授权频段和非授权频段的频谱资源。为了保证传输的稳定性，LTE-U技术只将非授权频段作为次要频谱用来补充下行链路传输，而控制信息和上行链路传输则在授权频段上进行。为了实现在非授权频段LTE-U与WiFi及其他LTE-U用户的共存，如图1所示，高通在其白皮书中提出了新的信道接入机制[6]。LTE-U用户根据蜂窝负载的高低来决定是否接入非授权频段信道。为了避免对正在传输的LTE和WiFi网络产生干扰，LTE-U用户在传输之前首先扫描非授权频段信道来寻找“干净”的信道进行传输。同时在传输的过程中，基站会周期性检测信道，如果发现此信道的传输被干扰并且存在其他的“干净”信道，则LTE用户就切换到新的信道上进行传输。

图1 LTE-U技术信道接入流程

2.1.2 基于占空比的LTE与WiFi共存

在LTE和WiFi用户比较密集的区域，可供LTE-U用户使用的信道会出现不足。在这种情况下就需要采用占空比的方式来实现LTE与WiFi的共存。所谓占空比就是在时域上将非授权频段分为多个传输周期，每个传输周期内LTE与WiFi交替传输。如图2所示，在每个传输周期内，LTE-U传输在LTE ON阶段进行，在LTE OFF阶段，WiFi用户则通过竞争使用信道。文献[7]讨论了不同固定占空比下LTE-U和WiFi用户的网络性能，实验结果表明，LTE和WiFi网络的性能受占空比的影响较大，因此固定占空比方式无法有效利用非授权频段资源。

图2 基于占空比的LTE与WiFi共存模型

在高通的信道接入机制中使用的是基于载波监听自适应传输（Carrier Sensing Adaptive Transmission，CSAT）的占空比方式。LTE-U基站通过WiFi监听模块来侦听非授权频段信道的利用情况，同时根据环境的变化来自适应调整WiFi和LTE网络的占空比和传输周期。目前，CSAT技术已经写入现行的LTE标准Rel 10中。文献[8-9]分别讨论了在不同的CSAT周期和占空比下的系统性能。Cano等人推导出基于CSAT和LBT共存的吞吐量模型，将吞吐量作为调整CSAT占空比的依据，从而来保证LTE和WiFi系统的公平性[10-11]。文献[12-13]根据不同系统目标，来提供LTE与 WiFi共存的最佳占空比方案。文献[14-15]通过强化学习的方式来根据通信环境的变化来自适应调整占空比。这种方式可以有效地保障LTE-U和WiFi用户的公平性，通过仿真验证，强化学习算法可以在保证公平性的前提下提高系统的吞吐量，使得非授权频段频谱资源的利用率得到明显提升。

虽然CSAT技术是解决非授权频段LTE与WiFi共存的有效手段，但仍旧存在一些问题。比如，为了保证CSAT的监听精度，通常CSAT的周期长达上百毫秒，这就会对WiFi网络造成较大的延迟。Suna等人验证了基于CSAT的WiFi和LTE共存中WiFi网络的时延问题[16]。实验结果表明当LTE ON过长时WiFi的时延显著增加。同时，谷歌在其白皮书[17]中指出，当LTE ON阶段开始时LTE-U不检测信道而直接进行传输。如果此时有WiFi用户正在传输，就会受到严重干扰，造成WiFi数据帧的接收错误，这将导致WiFi系统性能的急剧下降[10]。

2.2 基于LBT的LTE和WiFi共存

2.2.1 LAA系统的LBT结构

在欧洲和日本等国家和地区，法律法规要求在非授权频段的设备需要有LBT的能力，因此在这些国家和地区LTE-U技术将不再适用，只能采用基于LBT的LTE和WiFi共存。即LTE系统中的用户或基站在传输之前首先监测目标信道，若信道空闲，则用户或基站接入信道进行传输，否则用户或基站将进行退避。授权辅助接入（License Assisted Access，LAA）技术是一种具有LBT功能的非授权频段LTE技术。在LAA系统中有两种基本的LBT结构：基于帧的LBT（Frame Based LBT，FBE）和基于负载的LBT（Load Based LBT，LBE）[18]。FBE使用固定帧周期，留有空闲子帧用于检测信道，如图3所示，在空闲子帧执行信道评估检测（Clear Channel Assessment，CCA），如果信道空闲，则在下一个子帧开始时就立刻进行传输。如果CCA检测结果是信道繁忙，则在下一个帧周期的空闲子帧内执行CCA。在FBE中CCA窗口的时长是固定的，同时空闲时长不低于发射器总占用信道时长的5%，以保证其他竞争节点有足够多的机会接入信道。

图3 信道评估检测

与FBE不同，使用LBE机制，当发射器有数据需要传输时就执行CCA，如果执行CCA期间检测到信道空闲则初始化退避计时器，退避计时器计数递减到0时，立即进行传输。如果在退避计时期间检测到信道繁忙，则停止计时。当信道再次空闲时则重启退避计时器，计时递减到0就立即进行传输。

2.2.2 物理层LBT

当前学界对LBT机制的物理层研究主要有三种实现方案：无退避方式、碰撞退避方式和设置载波监听（Carrier Sense，CS）阈值方式[19]。无退避方式是基于帧结构的LBT，无退避LBT方式中基站按照固定周期监听信道，发现信道空闲直接接入信道[20-21]。在这种方式下发送方发送数据前检测信道是否空闲的时间长度是确定的。碰撞退避方式是基于负载结构的LBT，目前已经写入3GPP Rel 13 中，与802.11协议类似，LTE基站在非授权频段与WiFi节点竞争信道，如果信道碰撞率较高或者被占用，则LTE基站根据退避窗口（Contention Window，CW）退避，否则LTE接入信道开始传输[22]。碰撞退避方式中退避窗口一般分为两种，固定窗口退避和动态窗口退避。针对固定退避窗口下的LTE和WiFi共存的性能，文献[23-24]中以不同的优化进行广泛的讨论，其中文献[23]以系统吞吐量为优化目标来获得固定退避窗口的最优解。固定退避窗口的大小跟碰撞的概率息息相关，因此可以通过改变窗口大小来调整LTE用户和WiFi用户的碰撞概率。为了进一步提高LTE和WiFi的共存性能，文献[25-27]探讨了LTE和WiFi在退避窗口动态可调情况下的性能。为了提高基于LBT协议系统的接入概率，文献[25]提出了修改CW长度的解决方案，这种方式有效提升了共存系统的性能。文献[26]提出一种基于动态调整CW长度的LBT算法，该算法以系统总吞吐量和公平性为优化目标，为WiFi系统分配合理的空闲时间，在保证公平性的前提下，提高整个系统的吞吐量。文献[27]为了提升LTE和WiFi共存系统的公平性和QoS，提出了一种CW长度自适应算法，该算法在提高系统吞吐量的同时降低了WiFi系统的传输延迟。

设置阈值方式由欧洲电信标准协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）提出，这种共存方式实际上是通过监听检测信道上的干扰状况（能量等级）来决定LTE系统是否接入信道。当信道上的能量低于预先设置的阈值时，LTE系统接入信道进行传输。同样设置CS阈值方案也可分为固定CS阈值和动态CS阈值。文献[24，28]分析了在不同固定CS阈值方案下WiFi和LTE共存系统的性能。针对LAA系统和WiFi系统的共存，文献[29]提出了动态CS阈值的解决方案，在不同负载的网络环境中验证评估不同CS阈值对系统性能的影响，通过设置自适应CS阈值的方式来提升LAA系统和WiFi系统的吞吐量。

为了验证基于LBT的LTE与WiFi系统共存的性能，文献[30]建立一个基于马尔科夫链的共存系统理论模型，计算不同的共存场景下的LAA和LAA以及LAA和WiFi系统的吞吐量性能，从实验结果来看，在共存系统中LBT机制发挥了很好的作用，在LTE与WiFi的共存场景中，LBT机制有效提升了WiFi系统的性能。从以上工作可以出LBT机制在LTE和WiFi共存问题中具有较强的可行性和可操作性。但是由于LBT机制和WiFi系统的 DCF机制类似，同样也会面临与WiFi系统相似的问题，比如，当非授权频段WiFi用户较多时，LTE用户的接入概率就会严重下降，从而影响LTE系统的性能。除此之外，LBT机制也会面临隐终端等问题[31]。

2.3 LWA共存技术

LTE与WiFi聚合技术（LTE WLAN Aggregation，LWA）是2016年在3GPP无线接入网全体会议上提出的LTE与WiFi共存技术[32]。LWA技术可以使具有LTE和WiFi功能的设备使用这两个功能模块进行LTE业务。LWA技术使用WiFi模块进行非授权频段LTE数据传输主要通过WiFi的MAC层和物理层。LWA技术的主要思想是将LTE用户的数据打包到802.11 MAC帧中然后发送到WiFi接入点（Access Point，AP），通过AP与LTE基站连接来转发LTE数据。图4为LWA共存技术网络架构，LTE数据主要分为两类，一类使用LTE技术在授权频段传输，另一种通过WiFi技术通过隧道协议在非授权频段传输。WiFi设备即使携带的是LTE数据，AP也可以将其视为WiFi流量，经过解码然后转发到LTE基站中。LWA技术就是通过这种方式来缓解LTE和WiFi信道接入机制不同所带来的问题。

图4 LWA共存技术网络架构

由于LTE和WiFi接入机制的不同，LWA需要特殊的接口来实现连接。LTE基站与AP主要通过Xw接口进行连接，在Rel 13中，LWA技术中WiFi对LTE数据转发主要面向下行链路，Rel 14中进行了完善，也可支持上行链路的转发。在Rel 13中，LTE数据的封装和重组通过分组数据汇聚协议（Packet Data Convergence Protocol，PDCP）在PDCP层进行。在接收核心网的数据后，一部分数据通过LTE接口传输，而另一部分数据LTE基站会根据当前空闲AP数目和链路质量等因素来选择合适的AP进行转发。通过AP转发的LTE数据基站会在PDCP层将其拆分，然后封装到WiFi的MAC帧中。经由AP的转发，MAC帧中的LTE数据会在用户的PDCP层进行重组。

LWA技术与以往的LTE和WiFi共存技术不同，主要优势体现在以下几个方面：

（1）实现LTE与WiFi技术的优势融合。LWA技术利用LTE网络进行上行和下行链路传输，WiFi可以进行下行链路转发，通过这种方式，LTE就可以直接访问非授权频段。对于WiFi系统而言，上行用户间争用效率较低，更适合下行链路的转发，而LTE系统上行链路更高效，相反下行带宽不足[33]。通过LWA技术的将LTE与WiFi优势融合，可以获得最佳的上行和下行性能。

（2）部署成本较低。当前的大部分LTE用户一般都具有WiFi功能。网络运营商对现有的网络进行升级就可以实现LWA技术，这就大大节省了硬件成本[34]。另外一方面，支持LWA技术的WiFi AP在LTE流量较低时也可作为单独的AP为WiFi用户服务。这种灵活性，有利于促进LWA技术的推广。

（3）提升用户体验。LWA技术由于结合了LTE和WiFi技术，在吞吐量方面得到了大幅度提升，根据文献[35]可知使用LWA技术用户服务质量得到大幅度提升，数据速率提升了大约40%。同时LWA技术可以根据用户的环境自动选择最优网络，比如当用户逐渐从LTE过度到WiFi网络环境更好的区域时，LWA技术可以实现LTE向WiFi网络的平滑切换，这就大大降低了用户时延[36]。

（4）LTE与WiFi互为补充。在LWA技术中，WiFi网络还可作为LTE网络的补充来实现更佳的LTE用户体验。比如在某些蜂窝小区，有些基站的覆盖能力有限，在小区的边缘地区或室内LTE用户体验不佳。而LWA技术具有WiFi的功能，可以利用边缘小区或室内的WiFi AP来实现LTE通信，LWA技术利用WiFi弥补了LTE技术的短板。另一方面，在WiFi用户密集的场所由于进行上行链路通信时用户间会争用信道，这就造成碰撞概率增大以及干扰等问题。而LTE技术具有较好的上行链路服务，可以作为WiFi上行链路的补充，从而实现更好的WiFi性能[33]。

2.4 ABS辅助共存机制

几乎空白子帧（Almost Blank Subframe，ABS）是LTE帧结构中具有较低传输功率或较低下行链路传输活动的子帧。ABS技术实际上是一种时域上的小区间干扰协调技术，该技术主要用于增强型的小区间干扰协调。在异构网中，通过降低小区在特定子帧中的传输功率，可以减少宏基站对微基站的干扰。在非授权频段LTE和WiFi的共存场景中，ABS技术可以用来实现LTE与WiFi的共存。如图5所示，为不同类型长度的空白子帧。在ABS期间，WiFi节点检测到信道空闲，从而竞争接入信道。ABS辅助共存机制将LTE传输的空闲时隙分配给WiFi使用，该技术从某种角度来讲本质上也是利用占空比的方式来实现WiFi和LTE的共存。但是从技术角度来讲实现的方式就有所不同，ABS是以子帧为单位，如图5所示有多种空白子帧插入方式。而占空比方式一般有固定的时长周期，在LTE OFF阶段WiFi网络才能进行传输。这两种方式各有优缺点，比如，ABS一般较短，适合WiFi较小的通信，而占空比周期较长会对WiFi网络产生延迟。为了利用这两种方式的优势，文献[37]将这两种方式进行结合，在基于CSAT的LTE和WiFi共存方式中，将ABS插入LTE ON阶段，并且ABS的大小可以根据WiFi用户的数目进行适当调整。ABS可以满足WiFi网络中对实时性要求较高同时流量较小的VoIP通信。通过在LTE上插入ABS的方式可以有效避免因CSAT周期过长对WiFi网络产生的延迟问题，同时还能满足WiFi网络的通信需求。

图5 LTE帧结构中的空白子帧类型

除此之外，有大量工作研究将ABS应用到非授权频段的LTE与WiFi共存问题中。文献[38]中提出将信道切换机制和自适应ABS相结合，当信道中LTE-U用户较多时，信道切换机制无法保证WiFi系统的性能，此时启用自适应ABS机制，根据LTE和WiFi用户的数量在LTE帧中自适应插入ABS。通过这种方式可以有效地避免LTE用户过长占用非授权频段信道，从而保证了LTE用户和WiFi用户的公平性。文献[39]中提出用ABS进行LAA和WiFi系统之间的流量卸载，通过综合考虑ABS和卸载所消耗的资源，建立一个合作博弈模型，来最大化频谱资源利用率。

然而，LTE帧结构中子帧数目固定，当ABS的数目较多时虽然能增加WiFi吞吐量，但是这也会造成LTE吞吐量的下降。如果ABS不相邻，LTE性能会进一步下降。因此，将ABS技术应用到LTE与WiFi的共存还要权衡考虑，需要根据不同的场景做出适当的调整。

2.5 其它的LTE和WiFi共存方式

在LTE与WiFi共存的相关研究中出了上述主要的共存机制外，还有研究从不同的方向提出了非授权频段LTE与WiFi的共存机制。

（1）基于功率控制的LTE与WiFi共存

由于WiFi采用CSMA/CA的接入方式，为了避免冲突，只有当信道的干扰水平低于一定阈值时节点才会接入信道。因此，有人提出通过控制LTE的传输功率来实现二者之间的共存。在文献[40-41]中，Chaves等人提出对LTE上行链路功率进行控制，从而适应多种场景下的LTE和WiFi共存。通过对LTE传输功率的控制可以为WiFi接入信道创造机会，但是这种方式对LTE的性能影响较大。因此，在处理不同场景的LTE和WiFi共存时，需要权衡多方面的性能需求。

（2）基于白空间的LTE与WiFi共存

虽然我们现实生活中WiFi网络无处不在，但远未被充分利用，如图6所示，WiFi在时域存在未被利用时段，称为“白空间”[42]。等人探索在白空间上进行M2M通信的可能性[43]。文献[44]中提出利用白空间来实现LTE与WiFi在非授权频段的机会共存。在机会共存机制中，LTE基站通过估计WiFi白空间的持续时长来动态调度LTE通信。通过验证，利用白空间进行LTE通信不会干扰和延迟WiFi通信，同时极大提高了频谱资源的利用率。

图6 WiFi网络及白空间

（3）MulteFire

MulteFire是最近开发的一种无线接入技术，其1.0版本已经在2017年正式发布。MulteFire目标是将LTE独立部署到非授权频段中，通过结合L TE的特性和WiFi的特点，使LTE与WiFi的共存达到最佳效果。为了符合5 GHz频段的监管要求，MulteFire需要在现行LTE规范的基础之上进行修改。MulteFire联盟目前正在开发MulteFire标准的第二个版本，同时研发了两个新的窄带MulteFire，用于2.4 GHz频段和1 GHz以下的工业、科学和医疗（ISM）频段[45]。

MulteFire主要工作在5 GHz频段，类似于WiFi接入点，MulteFire的安装需要接入光纤或者其他类型的网络。由于MulterF ire集成了LTE和WiFi的特点，接入网络后可以为用户提供更高的系统容量以及覆盖范围。文献[46]概述了在非授权频段部署MulteFire所面临的主要挑战以及相应的解决方案，同时通过仿真验证了与WiFi网络相比，MulterFire可以获得更高的通信系统容量以及覆盖距离。

MulterFire虽然是解决频谱资源稀缺问题的可行性方案，但是同样也面临一些问题，MulterFire与WiFi具有相似的接入机制，在与其他技术共享频谱时采用类似于WiFi的CSMA，因此，在非授权频段MulterFire可以与WiFi友好共存，但是当非授权频段出现LTE-U或LAA时，其性能可能会下降。另一方面，当前大多数设备不支持MulterFire，如何说服设备制造商生产支持MulterFire技术的设备是一个不小的挑战。

3 下一步研究方向

虽然针对不同的国家和地区对非授权频段的法律法规要求已经发展出了不同的非授权LTE技术并逐渐趋于成熟，但是仍然需要完善。根据前文的总结分析，非授权频段的LTE和WiFi共存可能可以从以下三方面展开进一步的研究。

（1）基于CSAT的LTE-U技术虽然可以根据信道的利用率自适应调整占空比。但是在LTE由ON周期到OFF周期进行切换时，会对正在进行的WiFi通信造成干扰，从而造成通信质量的下降。因此可以建立起一个合理的机制来降低对WiFi的干扰。比如LTE基站由OFF切换到ON之前可以发送频域脉冲信号，当WiFi收到该信号后在一定时间后停止传输，此时对WiFi传输的干扰就会大大降低。除此之外还可以建立起其他的机制来降低对WiFi通信的干扰。另外一方面，CSAT中根据基站的感测结果来调整LTE开关时长的算法至关重要，关系到共存系统的性能。当前机器学习和强化学习算法得到迅猛发展，可以将此类算法应用到CSAT占空比自适应中，根据网络环境和用户需求自适应调整占空比，从而保证LTE和WiFi用户的公平性以及整个LTE-U通信系统的吞吐量。

（2）在LAA系统中，LTE和WiFi通过LBT机制来共享非授权频段，但是LTE一般是连续传输机制，当采用LBT机制接入信道后如果一直占用信道，则WiFi网络无法接入，因此需要对接入时长加以控制。接入时长过短，无法满足LTE通信需求，接入过长则对WiFi网络延迟较长。因此，需要建立起适当的LTE接入时长的算法从而保证WiFi系统的公平性。另外，LAA中采用的LBT机制与WiFi接入方式类似，因此LBT机制的退避过程对平衡LTE和WiFi的频谱使用有着极大的影响，同时也会使LTE节点面临隐终端问题。这些问题对LAA技术提出了挑战。

（3）LWA和MulteFire技术采用了将LTE和WiFi相结合的方式来实现非授权频段共存。LWA可以通过转发LTE流量来缓解LTE通信网络压力，同时可以有效避免两者之间的干扰。但是LTE基站和WiFi AP之间的数据转发和整合仍是一个亟待解决的问题。同时，在运动场景中，设计出一个高效的路由算法充满挑战。而MulteFire处于开发阶段，由于有WiFi相似的接入机制，MulteFire与WiFi以及与LTE技术在非授权频段共存时的性能仍未可知。

4 结 语

如何缓解日益增长的无线通信容量压力是当前急需解决的问题。利用非授权频段进行LTE通信是公认的解决此问题的有效手段之一。而非授权频段LTE技术面临的最大的挑战就是如何实现与WiFi网络的友好共存。本文主要针对非授权频段LTE与WiFi共存的研究现状进行分析介绍，并对非授权LTE技术的相关工作进行了分类总结，同时指出了下一步可能的研究方向。对将来非授权频段LTE与WiFi的共存研究有一定的借鉴意义。