基于頻譜使用特征的動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、動態(tài)頻譜共享技術(shù)是提高無線通信系統(tǒng)整體頻譜利用效率，解決靜態(tài)頻譜規(guī)劃與動態(tài)頻譜需求之間矛盾的系統(tǒng)級解決途徑。本文以分析和利用無線通信系統(tǒng)的頻譜使用特征為出發(fā)點(diǎn)，從動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)的性能分析、切換與調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)、授權(quán)系統(tǒng)的測量與建模和動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)四個方面開展研究。
　　本文首先在第一章中探討了動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)的研究背景與研究意義，提出了頻譜使用特征的概念，指出無線通信系統(tǒng)的頻譜使用特征取決于與業(yè)務(wù)相關(guān)的外部因素和系統(tǒng)相關(guān)

2、的內(nèi)部因素，分析了基于頻譜使用特征的動態(tài)頻譜共享關(guān)鍵技術(shù)研究面臨的挑戰(zhàn)，指明了本文的研究動機(jī)和出發(fā)點(diǎn)。
　　針對如何有效分析具有頻譜使用行為特征的無線通信系統(tǒng)的接入性能，在第二章中提出了融合接入策略的動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)性能分析模型，在此模型中，先由接入策略與業(yè)務(wù)特性決定單個系統(tǒng)的連續(xù)馬爾科夫鏈子模型，然后再融合為一個表征共享信道狀態(tài)的復(fù)合模型，通過馬爾科夫鏈的分析方法，可以獲得主用戶阻塞概率、次級用戶阻塞概率、次級用戶中斷概率、次級

3、用戶切換概率、次級用戶平均切換次數(shù)、信道利用率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。該模型可以認(rèn)為是常規(guī)分析方法的有效拓展，其特色在于考慮了授權(quán)系統(tǒng)和動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)的接入策略。
　　第三章針對如何降低次級用戶與主用戶之間的碰撞，提出一種結(jié)合被動式頻譜切換與主動式頻譜切換的混合頻譜切換算法。該算法利用授權(quán)系統(tǒng)的頻譜使用特征，對信道的未來狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)測，并基于該預(yù)測結(jié)果周期性地對次級用戶執(zhí)行主動式頻譜切換。該混合切換算法在不改變次級用戶阻塞概率和中斷概

4、率的基礎(chǔ)上大大減少了次級用戶和主用戶間的碰撞次數(shù)。
　　第四章從與主用戶發(fā)生碰撞的角度來分析次級用戶的公平性，提出了基于碰撞統(tǒng)計(jì)并結(jié)合信道預(yù)測的公平性調(diào)度算法，該算法在不明顯降低系統(tǒng)的頻譜效率的同時，長期和短期碰撞統(tǒng)計(jì)的公平性調(diào)度算法都能大幅度改善用戶間的公平性。
　　第五章通過空中接口對 GSM900MHz頻段一個小區(qū)的下行鏈路進(jìn)行接收信號功率的周期性測量，采用隱馬爾科夫過程的分析方法，估計(jì)描述頻譜使用特征的關(guān)鍵參數(shù)集，并

5、在此基礎(chǔ)上，獲得其業(yè)務(wù)平均到達(dá)率和離去率。通過測量和分析，驗(yàn)證了重構(gòu)接收信號功率序列的分布與測量序列一致。通過估計(jì)的各信道業(yè)務(wù)平均到達(dá)率和服務(wù)時間等，分析了該小區(qū)業(yè)務(wù)的周期性特性，為如何獲取、描述頻譜使用特征奠定了基礎(chǔ)。
　　針對如何驗(yàn)證和應(yīng)用動態(tài)頻譜共享技術(shù)，論文最后部分對動態(tài)頻譜共享無線通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)（DySNet）進(jìn)行了詳細(xì)的描述，包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議體系，無線傳輸方案，通信節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，感知算法以及詳細(xì)的測試結(jié)果，為進(jìn)一步推動動態(tài)