認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中頻譜共享方法研究.pdf

1、無線電頻譜資源是信息社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)和戰(zhàn)略性資源。隨著信息通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，頻譜資源緊缺問題越來越突出。優(yōu)化頻譜資源配制、提高頻譜利用效率是解決頻譜緊缺問題的重要途徑。由多個用戶共同使用同一頻段的頻譜共享技術(shù)能充分利用頻率資源，有效提高頻譜利用效率，成為通信領(lǐng)域的重要研究方向。目前，頻譜共享主要有兩種實現(xiàn)方式:當(dāng)頻譜空閑時，非授權(quán)用戶可以使用這些空閑頻譜，即機(jī)會式共享方式;當(dāng)頻譜占用時，非授權(quán)用戶可以在不影響原有用戶通信質(zhì)量的前提下

2、共享使用，即重疊式共享方式。本文對兩種共享方式進(jìn)行了深入研究，主要貢獻(xiàn)如下:
　　(1)對于動態(tài)性較弱的空閑頻段，頻譜擁有者可以通過中長期租賃的方式向次級服務(wù)商開放以換取經(jīng)濟(jì)收益。次級服務(wù)商在獲得頻譜的共享使用權(quán)后，如何有效發(fā)現(xiàn)并利用其空閑狀態(tài)為用戶提供服務(wù)是關(guān)鍵問題。對此，本文以網(wǎng)狀認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了基于服務(wù)拍賣的頻譜使用方案，設(shè)計了基于網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)劃的勝出用戶決定方法以及滿足真實性的收費機(jī)制，在為用戶提供定制服務(wù)的同

3、時實現(xiàn)了空閑頻譜價值的最大化。相比傳統(tǒng)頻帶拍賣方式，服務(wù)拍賣方式可以免除用戶在決定競拍頻帶時的負(fù)擔(dān)，減少用戶之間的競拍沖突，提高頻譜利用效率。
　　(2)對于動態(tài)性較強的空閑頻段，其難點在于次級服務(wù)商如何根據(jù)用戶的服務(wù)請求從頻譜擁有者處動態(tài)地獲得頻譜共享使用權(quán)。對此，本文研究了頻譜擁有者與次級服務(wù)商之間的動態(tài)頻譜交易，提出了頻譜市場架構(gòu)的具體組成、交易的流程以及交易達(dá)成后的頻譜使用管理方法。以用戶的服務(wù)請求為出發(fā)點，考慮次級服務(wù)商

4、的具體網(wǎng)絡(luò)場景設(shè)計了最優(yōu)頻譜購買策略，使其可以真正滿足用戶的服務(wù)請求;同時，為頻譜市場設(shè)計了滿足真實性的多輪捆綁拍賣機(jī)制，在滿足次級服務(wù)商頻帶需求的同時為頻譜擁有者實現(xiàn)了可觀的經(jīng)濟(jì)收益。
　　(3)針對主次用戶形成小規(guī)模干擾信道時的重疊式共享問題，本文從物理層編碼角度出發(fā)，研究了干擾對齊編碼在重疊式頻譜共享中的應(yīng)用。提出了基于天線選擇的干擾對齊方案，該方案可以在保證主用戶通信質(zhì)量的同時，為次用戶消除全部干擾，從而提升其通信性能。進(jìn)

5、一步針對信道信息估計誤差問題，設(shè)計了具有場景自適應(yīng)能力的健壯信道信息均值濾波算法以及基于離散隨機(jī)優(yōu)化的天線選擇算法，能夠在消除估計誤差影響的同時以較低的計算復(fù)雜度快速選擇出最優(yōu)天線組合。
　　(4)針對次用戶在多跳傳輸時對主用戶頻譜的重疊式共享問題，本文基于功率控制技術(shù)，以端到端傳輸速率最優(yōu)為目標(biāo)，設(shè)計了次用戶的最優(yōu)多跳傳輸方案，包括各節(jié)點的功率控制方法、各鏈路的頻帶分配策略以及端到端的數(shù)據(jù)路由管理方式。在功率控制中特別考慮了主用