基于效用理論的動(dòng)態(tài)頻譜管理策略.pdf

1、近幾年來(lái)，隨著無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展以及多種類型的無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的廣泛研究和部署，對(duì)頻譜的需求與日俱增，傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式的劣勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。在固定頻譜分配方式中，政府通過(guò)給不同的運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)頻譜使用許可證的方式對(duì)頻譜資源進(jìn)行管理。這種固定頻譜分配的方式能夠有效地防止不同無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)之間的干擾，政府也能夠?qū)︻l譜資源進(jìn)行集中管理。但是無(wú)線系統(tǒng)對(duì)頻譜的需求是隨時(shí)間或空間的變化而變化的，固定的頻譜管理模式必然會(huì)導(dǎo)致頻譜資源利用率的低下，甚

2、至產(chǎn)生頻譜空洞。以美國(guó)聯(lián)邦通信委員為代表的各國(guó)頻譜管理機(jī)構(gòu)最新的頻譜使用情況測(cè)試結(jié)果表明，大量的頻譜資源在很大部分時(shí)間內(nèi)并未得到充分的使用，也即頻譜的稀缺并非源于頻譜資源本身的不充足，而是由落后的固定頻譜管理模式造成的。為了充分的發(fā)掘頻譜資源的效能，人們期待一種能夠有效提高頻譜利用率的管理機(jī)制。動(dòng)態(tài)頻譜管理（DSM，Dynamic SpectrumManagement）的理念應(yīng)運(yùn)而生，并成為過(guò)去十年中無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。一般而言

3、，動(dòng)態(tài)頻譜管理總體上包括四個(gè)部分內(nèi)容：頻譜檢測(cè)、頻譜判決、頻譜接入與共享和頻譜移動(dòng)性。本文基于動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對(duì)動(dòng)態(tài)頻譜管理研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題，考慮到當(dāng)前蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)小區(qū)邊緣性能需求的提高，以及隨著家庭基站的引入對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的影響和挑戰(zhàn)，重點(diǎn)針對(duì)動(dòng)態(tài)頻譜管理中的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)合作式頻譜接入與共享和頻譜切換兩個(gè)部分進(jìn)行了分析和研究。主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)方面：
　　 ㈠針對(duì)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中小區(qū)邊緣區(qū)域?qū)σ种聘蓴_和提高傳

4、輸速率的需求，考慮到目前的頻譜接入方案不能充分利用頻譜資源的現(xiàn)狀，為了進(jìn)一步提高干擾環(huán)境下小區(qū)邊緣頻譜利用率，本文提出了一種基于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的小區(qū)邊緣動(dòng)態(tài)頻譜接入（DSA，DynamicSpectrum Access）方案和一種小區(qū)邊緣認(rèn)知用戶相互協(xié)作的聯(lián)合功率/信道分配算法。通過(guò)對(duì)頻譜的認(rèn)知和用戶之間的協(xié)作，提高了小區(qū)邊緣用戶的體驗(yàn)和系統(tǒng)性能，并提高了頻譜利用率。
　　 ㈡針對(duì)家庭基站（Femtocell）網(wǎng)絡(luò)中頻譜接入與共

5、享的難題，為了避免不同的Femtocell之間的干擾并同時(shí)提高頻譜利用率，本文提出了一種新型的動(dòng)態(tài)頻譜共享（DSS，Dynamic Spectrum Sharing）方案。該方案包括一個(gè)啟發(fā)式動(dòng)態(tài)分簇算法（DHC，Dynamic HeuristicClustering）和聯(lián)合功率/信道分配算法，通過(guò)DHC進(jìn)行分簇可以充分發(fā)揮協(xié)同頻譜檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)并降低Femtocell之間的干擾，利用分布式聯(lián)合功率/信道分配算法可以有效提高Femtocel