如今,有限的授权频段和日益增长的网络服务,包括视频数据流、网络游戏和网络话务容量之间的矛盾已经成为通信网络最急需解决的挑战。通过额外的授权频段来增加网络容量是一个切实可行的解决办法。通过空中接口调度,LET-A频谱效率已经达到了最高水平,并且在密集网络中表现出色。为了满足新的网络服务需求,将LTE-A这样的先进技术扩展到非授权频段中,是一个可能的解决方案。然而,为了使LTE-A能够与Wi-Fi等非授权频段中其他频谱接入技术共存,移动运营商会对LTE-A进行少量修改。运营商通过改变调度信道技术或者升级核心网络来修改空中接口。第二种解决方案则很少被考虑,研究机构和标准化组织更着重于空中接口的设计,而不是核心网络的修改,来降低LTE-A部署在非授权频段中的复杂性。不同的国家对非授权频段的管理实体有不同的限制,这些限制包括传输功率,信道接入方法,雷达保护过程,频段聚合,信道占用时间。虽然这些限制因国家而异,但果LTE-A需要在非授权频谱运行,则必须考虑到这些限制。非授权频谱是不同技术的共享频段;因此,在非授权频段内运行,需要一种新的机制,它要求其他技术和其他运营商在同一频段内平等共存。·网络致密化已经在使用较少的频段需求来满足高移动数据流方面发挥了重要作用。在Release 13协议中3GPP将LTE-A扩展到非授权频段称为许可频段辅助接入(LAA)。LAA在下行链路中的作用仅通过友好的与Wi-Fi共存来提升用户体验。工作的开始,我们介绍了LTE-A在非授权频段中运行会遇到的挑战和设计需求。与具有专用资源的授权频段相反,非授权频段是一个共享频段,不同网络运营商的不同技术如Wi-Fi和LTE-A可以共存。在这一部分,遵循3GPP标准化路径,我们概述了可以提高共存网络性能的关键技术,如信道占用时间、能量检测阈值、电力传输、QoS实现。最后,本章以我们研究项目的概要作为结尾。·在5 GHz非授权频段中部署LTE/LET-A,是为了在同频段中现有技术公平共存的基础上,提高用户体验。第二部分中,我们基于不同的场景,机制和负载来评估LAA/Wi-Fi和LAA/LAA共存的性能。Release 13协议LBT类4是一种良好的共存机制,可以实现与Wi-Fi平等共存。虽然它在低缓冲流量下显示出平等共存,但在完全缓存下LBT类4存在一些缺陷。因此,我们给出了LBT类4的两种变体,第一种基于最优竞争窗口,第二种是周期通路法。这些机制可以改善共存性能,在某些情况下,甚至比Wi-Fi/Wi-Fi共存性能更好。·由于LAA和Wi-Fi在任何给定区域共存的不确定性,因此面向场景的性能评估,不足以评估LAA对Wi-Fi或LAA本身的影响。考虑到这些网络形状的随机性,采用随机几何方法来模拟这两种技术之间共存效应。然而,无论传输成功与否,随机几何方法无法捕获在DCF和LBT中观察到的退避过程。在第三部分中,我们提出了基于马尔可夫链和随机几何工具的LAA/Wi-Fi共存性能评估。所提出的数学架构有助于模拟LAA/Wi-Fi共存的时空共存。并在随机部署的场景中,用不同的矩阵评估介质访问概率、SINR覆盖概率和成功传输密度。·Release 14协议中,在非授权频段中LTE-A的扩展是为了实现上行链路和下行链路的传输。我们提出了跨载波调度和自载波调度两种机制。在跨载波调度中,eNBs通过授权频段向UEs发送上行链路授权信号。而在自载波调度中,上行链路数据和授权信号都是通过非授权频段发送。然而,在自载波调度中,因为不能保证一旦有UE被调度就可以访问信道,这个问题尤为关键。在自载波调度中,双LBT机制使得设计更复杂,资源管理效率更低。即使LTE-A失去了自身的高频谱效率,本文第四部分提出的随机数据方法也可以使包括eLAA自身在内的其他无线接入终端更好的共存。此外,这部分还研究了LTE-A抗小区边缘干扰的控制功率函数。·为了总结这项工作,本文第五部分提出了不同的共存机制,它们各有利弊。Release13中介绍的有3GPP评估参数的主要共存机制,在满足802.11社区公平共存需求时存在的缺陷。验证了高负载共存系统设计后,我们为仅从下行链路到上行链路传输中,LAA和Wi-Fi共存提出了不同的分析模型。在5 GHz和更高的非授权频谱中,这些模型也将有助于设计更加友好的共存机制。随着Release15协议将成为5G的标准,5GNR-U也将给5G网络同下一代Wi-Fi在60 GHz频谱中的共存带来挑战。