動態(tài)頻譜接入系統(tǒng)中的感知調(diào)度策略研究.pdf

1、當(dāng)前的通信系統(tǒng)中，通信所用的頻譜是通過相關(guān)部門固定分配所得。到目前為止，適用于無線通信的頻譜已經(jīng)分配殆盡，可供未來無線業(yè)務(wù)使用的頻譜已經(jīng)所剩無幾。然而，調(diào)查結(jié)果表明：已經(jīng)分配出去的無線電頻譜利用率非常低。隨著新的無線業(yè)務(wù)的日益增多，人們對頻譜資源日益增加的需求和頻譜資源利用率低之間的矛盾越來越突出。作為緩解這種矛盾的有效方案之一，動態(tài)頻譜接入（dynamic spectrum access，DSA）引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在動態(tài)

2、頻譜接入系統(tǒng)中，當(dāng)授權(quán)用戶（即：所使用的無線頻譜是通過國家相關(guān)部門固定分配的用戶）暫時不使用其頻譜時，非授權(quán)用戶（即：未獲得國家相關(guān)部門固定分配頻譜的用戶）就可以動態(tài)的接入這些頻譜進行通信。因此，作為動態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的基本要素之一的頻譜感知調(diào)度方案，獲得了業(yè)界研究者們的熱烈討論。
　　本文研究了適合不同應(yīng)用場景的動態(tài)頻譜接入系統(tǒng)中高效頻譜感知調(diào)度理論方法。論文的主要研究內(nèi)容包括：
　　在基于動態(tài)頻譜接入的蜂窩網(wǎng)中，研究了非授

3、權(quán)用戶自適應(yīng)協(xié)作感知調(diào)度機制，使得在有限的時間內(nèi)，獲得更多的空閑頻譜資源。構(gòu)建了一種新的MAC層感知框架；基于序貫概率比檢測（sequential probability ratio test，SPRT）技術(shù)，提出一種新的多個非授權(quán)用戶在多個時隙間的協(xié)作感知策略。在該策略中，我們有效的利用非授權(quán)用戶資源進行頻譜感知，從而在有限時間內(nèi)獲得更多的空閑頻譜資源。隨后，我們將所提出的策略建模為一個數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，并根據(jù)動態(tài)規(guī)劃理論求出該問題的最優(yōu)

4、解。
　　在基于動態(tài)頻譜接入的高速移動車載網(wǎng)中，研究了如何設(shè)計高效的頻譜感知調(diào)度策略，使得空閑頻譜利用率最大化。提出了基于動態(tài)頻譜接入的高速車載通信網(wǎng)（dynamic spectrum access based high speed vehicle network, DSA-HSVN）架構(gòu)。在所提出的架構(gòu)中，根據(jù)非授權(quán)基站的調(diào)度，高速車輛可以在電視廣播信道上選擇合適的頻譜機會進行感知和接入，同時對電視廣播用戶不造成干擾，并且高速車

5、輛之間也不形成干擾。我們將頻譜資源的感知調(diào)度與接入建模成一個優(yōu)化問題，使得能夠被DSA-HSVN真正利用起來的空閑頻譜資源最大化。我們還研究了如何通過分組計算降低求解最優(yōu)感知接入策略的復(fù)雜度。并且，我們基于分支定界法，求得最優(yōu)感知接入策略，并基于線性規(guī)劃理論，求得具有更低復(fù)雜度的次優(yōu)感知接入策略。
　　在基于動態(tài)頻譜接入的智能電網(wǎng)中，研究了頻譜感知接入調(diào)度策略對電網(wǎng)負(fù)載重塑機制的影響。首先，我們提出一種新的負(fù)載重塑機制，其適用于使

6、用能量存儲設(shè)備（例如：電池）的智能電網(wǎng)。在這個機制中，電力公司通過動態(tài)頻譜接入通信技術(shù)獲取所有電力消費者的電力負(fù)載信息。然后，根據(jù)負(fù)載信息，電力公司通過我們提出的動態(tài)定價策略確定電力價格，從而激勵電力消費者合理地使用能量存儲設(shè)備，使得總的電網(wǎng)負(fù)載峰值降低、谷值提高，同時，所有電力消費者的用電體驗度保持不變。基于所提出的負(fù)載重塑機制和動態(tài)定價策略，每個電力消費者能夠獨立地自行決策具體用電策略。換言之，電力消費者的具體用電策略可以以分布式的