論文の概要: Collaborative Channel Access and Transmission for NR Sidelink and Wi-Fi Coexistence over Unlicensed Spectrum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.17878v2
- Date: Fri, 14 Feb 2025 07:09:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-17 18:05:12.694058
- Title: Collaborative Channel Access and Transmission for NR Sidelink and Wi-Fi Coexistence over Unlicensed Spectrum
- Title(参考訳): 非許可スペクトル上のNRサイドリンクとWi-Fi共存のための協調チャネルアクセスと伝送
- Authors: Zhuangzhuang Yan, Xinyu Gu, Zhenyu Liu, Liyang Lu,
- Abstract要約: 5G-Advancedは、データレートを上げるために、ライセンスなしスペクトル(SL-U)上のサイドリンク通信を導入した。
ライセンスされていないスペクトルにおけるSL-Uの主な課題は、Wi-Fiのような既存のシステムと公平に共存することである。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.098402998630272
- License:
- Abstract: With the rapid development of various internet of things (IoT) applications, including industrial IoT (IIoT) and visual IoT (VIoT), the demand for direct device-to-device communication to support high data rates continues to grow. To address this demand, 5G-Advanced has introduced sidelink communication over the unlicensed spectrum (SL-U) to increase data rates. However, the primary challenge of SL-U in the unlicensed spectrum is ensuring fair coexistence with other incumbent systems, such as Wi-Fi. In this paper, we address the challenge by designing channel access mechanisms and power control strategies to mitigate interference and ensure fair coexistence. First, we propose a novel collaborative channel access (CCHA) mechanism that integrates channel access with resource allocation through collaborative interactions between base stations (BS) and SL-U users. This mechanism ensures fair coexistence with incumbent systems while improving resource utilization. Second, to further enhance the performance of the coexistence system, we develop a cooperative subgoal-based hierarchical deep reinforcement learning (C-GHDRL) algorithm framework. The framework enables SL-U users to make globally optimal decisions by leveraging cooperative operations between the BS and SL-U users, effectively overcoming the limitations of traditional optimization methods in solving joint optimization problems with nonlinear constraints. Finally, we mathematically model the joint channel access and power control problem and balance the trade-off between fairness and transmission rate in the coexistence system by defining a suitable reward function in the C-GHDRL algorithm. Simulation results demonstrate that the proposed scheme significantly enhances the performance of the coexistence system while ensuring fair coexistence between SL-U and Wi-Fi users.
- Abstract(参考訳): 産業用IoT(IIoT)やビジュアルIoT(VIoT)など、モノのインターネット(IoT)アプリケーションの開発が急速に進んでいる中、高いデータレートをサポートするためのデバイス間直接通信の需要は増え続けている。
この要求に対処するため、5G-Advancedは、データレートを上げるために、ライセンスされていないスペクトル(SL-U)にサイドリンク通信を導入した。
しかし、無免許スペクトルにおけるSL-Uの主な課題は、Wi-Fiのような既存のシステムと公平に共存することである。
本稿では、干渉を軽減し、公平な共存を確保するために、チャネルアクセス機構と電力制御戦略を設計することによる課題に対処する。
まず,基地局(BS)とSL-Uユーザ間の協調的なインタラクションを通じて,チャネルアクセスとリソース割り当てを統合する新しい協調チャネルアクセス(CCHA)機構を提案する。
このメカニズムは、資源利用を改善しながら、既存のシステムと公平に共存することを保証する。
第2に,共存システムの性能をさらに向上するため,協調型階層型深層強化学習(C-GHDRL)アルゴリズムフレームワークを開発した。
このフレームワークにより,BS と SL-U ユーザ間の協調操作を活用することで,SL-U ユーザがグローバルに最適な決定を行えるようになり,非線形制約による共同最適化問題の解法において,従来の最適化手法の限界を効果的に克服することができる。
最後に,C-GHDRLアルゴリズムで適切な報酬関数を定義することにより,共同チャネルアクセスと電力制御問題を数学的にモデル化し,共存システムにおける公平性と伝達率のトレードオフをバランスさせる。
シミュレーションの結果,提案手法は,SL-UユーザとWi-Fiユーザとの公平な共存を確保しつつ,共存システムの性能を大幅に向上させることを示した。
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