基于不同频谱共享方式的频谱分配策略的研究

发布时间：2020-02-28 20:39

【摘要】：移动互联网技术的广泛普及与应用导致无线通信系统承载的业务量呈现爆发式增长的态势,提升无线通信系统的容量已势在必行。而频谱资源作为一种有限的资源,随着被不断地分配,已无法满足日渐增长的频谱需求。目前,频谱分配主要采用固定分配方式,在这种分配方式下,频谱资源往往得不到充分的利用,导致授权频谱利用率低。认知无线电技术的出现,使得授权频谱共享成为可能,从而提高频谱利用率,缓解了频谱资源短缺和日渐增长的频谱需求之间的矛盾。认知无线电系统的频谱资源具有多个属性特征,实现频谱的属性特征和用户业务需求的最佳匹配,才能获得最大的频谱效用。因此,如何实现频谱资源的有效分配是认知无线电系统对于授权频谱共享的一个重要问题。另一方面,非授权频谱的共享也成为了缓解频谱资源短缺问题的另一个有效的途径,非授权频谱是一种开放式的频谱资源,不属于某类特定的系统。保证不同系统间的公平共存是非授权频谱共享问题研究中的一个重要内容。此外,对非授权频谱的使用需要应对复杂的干扰情况,解决干扰问题是非授权频谱资源分配的关键问题,这将直接影响系统的吞吐量和频谱利用率。本文重点研究了基于频谱共享的频谱有效分配策略,包括以下两个方面:1.基于集中式择机频谱共享场景,研究了认知无线网络下一种能有效匹配频谱属性特征与用户需求的频谱分配策略。区别于传统的只考虑单一性能要求的频谱分配,该频谱分配策略综合考虑了认知用户的多个业务需求指标,并设计统一效用函数将其融合,作为评价频谱对于用户的效用大小的指标。考虑用户之间的公平性,引入公平权性权重因子,由此建立频谱分配优化模型的并研究相应的频谱分配算法。仿真结果表明所采用的频谱分配策略能有效兼顾系统频谱效益和用户间的公平性。2.基于对WiFi频段频谱的开放式共享的LTE-U车排队网络,研究了非授权频谱中一种能有效降低系统干扰并提升系统吞吐量的频谱分配策略。首先对非授权频谱的同频和邻频干扰进行分析,建立统一的干扰模型,然后利用干扰模型将车排队网络车辆间的干扰关系进行映射,得到整个网络的干扰情况,在分配策略中,基于车辆间的干扰关系,将信道在在地理距离和频域上进行有效隔离,以起到规避干扰的目的。仿真结果表明所采用的频谱分配策略能有效降低系统内部的干扰,提升系统吞吐量。
【图文】：

频谱,频谱监测,循环模型,使用状态

其所处的无线环境总在不断地变化中，使得系统可用的频谱资源也将随之而变化，从逡逑而导致拓扑的不断变化。网络中节点间的相互关系的不同使得认知无线系统网络存在逡逑集中式、分布式和混合式三类网络结构，如图２－２所示。逡逑１．集中式网络：在集中式网络架构中，存在一个认知的控制中心，认知控制中心逡逑可以是功能复杂的基站或是功能相对简单的接入点［３４］，控制中心作为网络中的唯一的逡逑控制实体，对频谱进行集中管理，并对用户的接入进行优化调度和功率控制。除此之逡逑夕卜，基站还具备认知功能，指导认知用户周期性地对不同的频段进行测量。认知控制逡逑中心周期性地收集认知用户上报的测量数据，对测量数据进行整合与分析，得到可用逡逑的频谱资源集以及对应的频谱特征，存入可用频谱数据库，作为后续频谱决策和资源逡逑

频谱,集中式网络,无线网络,控制中心

＼邋与预测邋，逡逑接收机逡逑图２－１认知循环模型［３２］逡逑？逦频谱监测（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｓｅｎｓｉｎｇ）：对频谱的使用状态进行监测，探测频谱空洞。逡逑？逦频谱分析（ＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｉｓ）：对频谱空洞的特征进行分析与预测。逡逑？逦频谱判决（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｄｅｃｉｓｉｏｎ）：根据用户需求和频谱特征选择选择合适频谱。逡逑重构能力是指认知无线电系统能够根据无线环境进行动态参数设置的能力。借助重逡逑构能力，无线电系统能选择不同的无线传输技术进行数据收发。这种能力使得认知无逡逑线电系统在无需对硬件进行改动的前提下，动态地调整传输参数［３３］。可调整的参数主逡逑要包括：工作频段、传输功率、调制机制等。逡逑通过上述两项功能的配合，认知无线电系统可以通过与无线环境进行交互，改变逡逑传输参数，以适应无线环境，这样可以使得通信可靠性无论在何时何地都能得到保证，逡逑并使频谱资源能够被动态高效地使用。逡逑２．１．２认知网络网络结构逡逑认知无线网络可以简单的理解为具有认知功能的网络。对于认知无线网络而言，，逡逑其所处的无线环境总在不断地变化中，使得系统可用的频谱资源也将随之而变化，从逡逑而导致拓扑的不断变化。网络中节点间的相互关系的不同使得认知无线系统网络存在逡逑集中式、分布式和混合式三类网络结构
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN925

【参考文献】