面向5G網(wǎng)絡(luò)的混合式雙工隨機(jī)MAC頻譜共享算法研究

羅守志　于林韜　朱一峰

摘要：針對(duì)5G頻譜資源短缺問題，本文提出了一種混合式雙工的隨機(jī)MAC頻譜共享算法。利用基于機(jī)會(huì)概率（OP）的隨機(jī)MAC，提出了混合半雙工 / 全雙工通信模型，其中每對(duì)的雙工模式由OP值動(dòng)態(tài)確定。通過仿真證實(shí)了算法可行性，并證明了其具有比傳統(tǒng)系統(tǒng)高4倍的系統(tǒng)吞吐量。這對(duì)未來頻譜資源的利用顯示出巨大的潛力。

關(guān)鍵詞：5G；頻譜共享；混合式雙工；隨機(jī)MAC

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）04-0125-02

1 引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信用戶的快速增長(zhǎng)使得頻譜資源的供需矛盾日益突出[1]。頻譜資源的稀缺和頻譜利用不均衡的問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了5G技術(shù)的發(fā)展[2]。這可以通過頻譜共享來解決，其允許利用率低的頻譜接入使用[3]。為此，共享網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤頻譜使用程度。

2 系統(tǒng)模型

針對(duì)準(zhǔn)確的頻譜感知還存的諸多限制，本文提出了一種新的共享模型，預(yù)測(cè)未安裝傳感器的位置處的頻譜使用級(jí)別，并將訪問機(jī)會(huì)級(jí)別表示為概率，即機(jī)會(huì)概率（OP）。每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)OP值隨機(jī)決定是否接入頻譜。從而，提出了基于機(jī)會(huì)概率的介質(zhì)訪問控制（MAC）策略，可以通過減少在高OP值區(qū)域中的并發(fā)傳輸來解決傳輸沖突問題，同時(shí)保證了能量效率。

3 混合式雙工隨機(jī)MAC頻譜共享算法

為了克服主次節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)攻擊問題，我們提出了基于傳感器的隨機(jī)MAC決策的機(jī)會(huì)算法，在一定程度的概率滿足足夠的閾值時(shí)，即使主要性能保證程度較低，也能進(jìn)行通信（表1）?！?br>