LTE 和Wi-Fi 网络的双时间尺度未授权频谱划分算法

吴伟华，刘润滋，杨清海

（1.西安电子科技大学通信工程学院，陕西 西安 710071；2.西安建筑科技大学信息与控制工程学院，陕西 西安 710055）

1 引言

与授权频谱不同，未授权频谱对满足相关规定的任何运营商都是完全开放的。因此在未授权频谱上部署长期演进（LTE,long term evolution）技术网络以获得吞吐量的提升越来越流行[1]。但是，未授权频谱上的Wi-Fi 设备通过载波监听多路访问（CSMA,carrier sense multiple access）协议来实现对未授权频谱的占用，未授权频谱部署LTE 可能挤占Wi-Fi 的资源并造成Wi-Fi 吞吐量的下降。

一种常见的Wi-Fi 和LTE 的共存方法是将它们分别运行在2 个分离且不重叠的频谱上[2]。然而，对未授权频谱进行固定划分通常会带来很大的问题。由于LTE 和Wi-Fi 构成的异构网络是一个时变的动态网络，固定的划分方法很难自适应网络状态的动态变化[3]。因此，自适应的频谱划分策略成为实现LTE 和Wi-Fi 共存的必备选项。传统的自适应的频谱划分策略普遍采用基于快照形式的资源管理。传统算法如图1(a)所示，当网络状态发生变化时，需要重新对算法的输入进行初始化，并对算法进行迭代直至收敛到当前时隙的最优点。这种自适应策略的性能提升以终端设备和中央管理器之间较高的信令开销为代价[3-4]，例如，软件定义网络（SDN,software defined network）或网络功能虚拟化（NFV,network functions virtualization）。因此，需要设计一种低成本的自适应频谱划分策略。补偿算法如图1(b)所示，当网络状态发生变化时，自适应频谱划分算法仅需一次迭代就能找当前时隙的最优点。图1 中，纵坐标所示频谱划分为归一化频谱划分。……