非授权频段上Wi-Fi和5G NR共存优化研究
2021-03-24张昳昀
张昳昀,田 峰
(南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室,江苏 南京 210003)
随着无线通信、移动互联网用户及相关设备的增长,数据流量的需求量也呈现出爆炸式的增长。思科发布的全球移动数据流量预测指出,全球移动设备将从2018年的88亿增长到2023年的131亿,其中14亿支持5G新空口(New Radio,NR)。到2023年,移动速度将增长3倍以上,达到43.9 Mbit/s。在2023年,5G速度将是平均移动连接速度的13倍,来自移动设备的Wi-Fi速度将增长3倍[1]。
流量的增长使授权频段的频谱资源更加稀缺,而非授权频段频谱资源丰富,如使用 Wi-Fi的5 150~5 925 MHz频段。因此,3GPP提出非授权频段新空口(New Radio in Unlicensed Spectrum,NR-U),使5G NR在尽量不干扰Wi-Fi,缓和两者复用问题的前提下,与Wi-Fi在5 150~5 925 MHz频段上共存[2]。NR-U继承了授权辅助接入技术(Licensed-Assisted Access,LAA),LAA 采用先听后说(Listen Before Talk,LBT)接入机制与 Wi-Fi的CSMA/CA相似,竞争接入信道,能较好地实现5G NR与Wi-Fi的共存。除了缓解授权频段的压力外,在非授权频段中NR相对于LTE而言能够给予用户更高速率,更低时延的服务。但是目前对NR-U的研究中,NR-U仍然采用LTE的帧结构,没有考虑到NR帧结构能够使用更小的时域单元,影响了系统吞吐量。且因NR-U用户竞争接入信道,所以NR-U时延较大。
本文首先对Wi-Fi、NR-U和共存系统吞吐量进行分析。其中NR-U参考NR帧结构特点,采用更小的时域单元的帧结构,提高了NR-U成功传输时间,降低了碰撞时间,进而提高了NR-U的吞吐量。然后,使用部分带宽(Bandwidth Part,BWP)技术,按NR-U用户数据大小,灵活切换分配NR-U频谱带宽大小;在切换频谱带宽过程中,频谱切换计时器按NR-U碰撞概率来动态调整,以降低NR-U的时延。……
