基于效用理論的動態(tài)頻譜管理策略.pdf

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

2、至產(chǎn)生頻譜空洞。以美國聯(lián)邦通信委員為代表的各國頻譜管理機構(gòu)最新的頻譜使用情況測試結(jié)果表明，大量的頻譜資源在很大部分時間內(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制。動態(tài)頻譜管理（DSM，Dynamic SpectrumManagement）的理念應運而生，并成為過去十年中無線通信領(lǐng)域的研究熱點之一。一般而言

3、，動態(tài)頻譜管理總體上包括四個部分內(nèi)容：頻譜檢測、頻譜判決、頻譜接入與共享和頻譜移動性。本文基于動態(tài)頻譜管理技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對動態(tài)頻譜管理研究中的熱點問題，考慮到當前蜂窩移動通信系統(tǒng)對小區(qū)邊緣性能需求的提高，以及隨著家庭基站的引入對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響和挑戰(zhàn)，重點針對動態(tài)頻譜管理中的網(wǎng)絡內(nèi)合作式頻譜接入與共享和頻譜切換兩個部分進行了分析和研究。主要研究內(nèi)容包括以下三個方面：
　　 ㈠針對蜂窩移動通信系統(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知無線電技術(shù)的小區(qū)邊緣動態(tài)頻譜接入（DSA，DynamicSpectrum Access）方案和一種小區(qū)邊緣認知用戶相互協(xié)作的聯(lián)合功率/信道分配算法。通過對頻譜的認知和用戶之間的協(xié)作，提高了小區(qū)邊緣用戶的體驗和系統(tǒng)性能，并提高了頻譜利用率。
　　 ㈡針對家庭基站（Femtocell）網(wǎng)絡中頻譜接入與共

5、享的難題，為了避免不同的Femtocell之間的干擾并同時提高頻譜利用率，本文提出了一種新型的動態(tài)頻譜共享（DSS，Dynamic Spectrum Sharing）方案。該方案包括一個啟發(fā)式動態(tài)分簇算法（DHC，Dynamic HeuristicClustering）和聯(lián)合功率/信道分配算法，通過DHC進行分簇可以充分發(fā)揮協(xié)同頻譜檢測的優(yōu)勢并降低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