基于NR-U/WIFI共存的非授权频谱感知策略研究
批准号:
62101076
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
胡珍珍
依托单位:
学科分类:
通信理论与系统
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡珍珍
中文摘要
毫米波非授权频谱可以解决日益加剧的频谱紧张问题。为了实现NR-U/WIFI公平共存,非授权频谱共享感知策略被提出来。由于NR-U系统的波束方向性,传统LBT非授权频谱感知策略存在严重的暴露节点和隐藏节点的问题,因此不再适用NR-U。为了解决这个问题,本课题提出新的基于波束方向的非授权频谱协作感知策略,主次用户通过在波束对齐方向上进行协作频谱感知,联合决定接入策略。通过可行性分析表明所提策略可有效解决漏报和虚警问题。本课题进一步考虑毫米波对障碍物的敏感性,分析障碍物对频谱感知接入的影响。首先利用随机形状理论和统计几何对障碍物进行建模和分析,然后理论分析网络性能限和影响。通过可行性分析发现,虽然障碍物对信号传输有一定的衰落作用,但对非授权频谱感知接入却起了一定的积极作用,提高了频谱接入概率和系统容量。
英文摘要
Unlicensed Millimeter wave can solve the urgent spectrum shortage problem. For the fair coexistence of NR-U/WIFI, spectrum sharing sensing strategy was proposed. Due to the beam directionality of the NR-U system, the traditional listen-before-talk (LBT) spectrum sensing strategy is no longer effective in the NR-U/WIFI system. To solve this, we propose a new cooperative spectrum sensing strategy based on the beam direction. In this strategy, primary and secondary users cooperatively sense the spectrum and jointly decide the access strategy. The analysis results show that the proposed strategy can effectively solve the hiding and exposing nodes problems of the traditional LBT strategy. We further take into account the sensitivity of millimeter wave, and analyze the effects of obstacles on the spectrum sharing sensing scheme. We first model the obstacles by exploiting the random shape theory and statistical geometry. Then, we analyze the network performance. Through the simulation results, it is found that although obstacles fade the signal, they have the positive effect on the unlicensed spectrum sensing. The obstacles increase the spectrum access probability and improve the system capacity.
随着5G及未来6G技术的快速发展,NR-U/WiGig共存系统在频谱共享与管理方面展现了重要的应用潜力,尤其适用于无人机通信系统,提高其频谱接入性能。本项目通过长期研究探索,在NR-U/WiGig共存系统的非授权频谱感知接入领域取得如下进展突破:① 协作频谱感知策略:提出了一种基于波束定向性的主次用户协作频谱感知策略,通过增强传统的LBT(监听空闲信道)方法,有效解决了传统技术中存在的隐藏节点和暴露节点问题。② 障碍物对频谱感知接入性能的影响:分析了环境中障碍物对频谱感知接入性能的影响。通过采用统计建模方法和3GPP室内LoS信道模型量化障碍物的衰减效应,并结合二维均匀随机散点分布建模障碍物的空间分布,进一步推导了在障碍物环境下的频谱接入概率。③ 基于可信度和机器学习的频谱感知方法:提出了基于可信度比较的协作频谱感知技术和基于改进逻辑回归的机器学习频谱感知方法,进行了理论分析和仿真验证。④ 低复杂度功率控制方案和波束成型设计:提出了一种基于用户体验(QoE)的功率控制方案。该方案通过反馈部分用户的信道状态信息(CSI),有效节省了频谱和时间资源。提出的联合正交匹配追踪与卡尔曼迭代的混合波束赋形技术,提高了gNB和WiGig共存系统的抗干扰能力和频谱效率。本项目成果已在国内外权威期刊和会议上发表SCI论文5篇、国际会议论文3篇,申请发明专利5项,并已授权5项,培养硕士研究生5名。研究成果不仅为NR-U/WiGig共存系统中的非授权频谱感知接入提供了创新的解决方案,也为未来通信系统在复杂环境下的频谱管理提供了理论支持和实践指导。
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