[发明专利]一种最大化动态频谱共享系统容量的次用户接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种最大化动态频谱共享系统(DSSS： Dynamic Spectrum Sharing System)容量的次用户(SU：Secondary User)接入方法。

背景技术

近年来，无线通信技术的快速发展使得无线频谱资源的需求量急速增长，无线频 谱资源短缺问题开始引起人们的广泛关注。无线频谱资源的日益稀缺主要由两方面原 因造成，一是无线频谱天然的有限性，二是对无线频谱资源的静态分配方式，使得无 线频段被授权用户排他性占用。无线频谱资源的有限性是其固有属性，无法改变；因 此，解决无线频谱资源短缺的问题只能从资源分配方式着手，即改变现有的静态资源 分配方式。

静态频谱管理与分配策略是由管理机构将可用频谱资源划分成固定、非重叠的频 谱块并通过保护频带进行分割，然后将这些频谱块以独占的方式分配给不同的服务和 技术，分配到这些频段的用户被称为授权用户(主用户，Primary User)，例如：移动通 信运营商、广播电视、军事和公共安全部门等。这种静态控制的分配方式，频谱管理 非常简单，但频谱利用率却不高。美国联邦通信委员会(FCC)的研究数据表明，很 多授权频段大多数时间是空闲的，实际的频谱使用效率非常低。于是，隶属于FCC 的SPTF(Spectrum Policy Task Force)提出了频谱共享的概念来解决无线频谱资源短 缺问题。在频谱共享系统中，每个授权用户根据自己的业务质量(QoS：Quality of Service)要求设定一个干扰容限(干扰温度)，非授权用户(认知用户或次用 户，Secondary User)在满足这一限制的前提下与授权用户共同占用该频段，实现频谱 资源的共享，进而提高无线频谱的使用效率。基于认知无线电(Cognitive Radio，CR) 的频谱共享技术已成为极具潜力的未来无线通信频谱解决方案，更成为无线通信领域 的研究热点。

基于认知无线电的动态频谱共享技术的研究目标是：通过次用户对环境的感知结 果，综合考虑主用户和次用户的业务需求，在最小化对主用户网络影响的同时，最大 化频谱利用率，并保证各用户之间的公平性。显然，动态频谱共享能大大降低频谱和 带宽限制对无线通信技术发展的束缚，极大地改变目前无线频谱资源日益短缺的状 况。

动态频谱共享技术包括两方面的研究内容：一是动态频谱管理问题，二是动态频 谱接入问题。目前，动态频谱管理采用的研究工具和方法包括图论、博弈论与微观经 济学理论。图论是将频谱分配问题建模为图论中的图着色问题，以此开发优化机制来 处理各种网络架构下的频谱利用、公平性与吞吐量问题；博弈论将认知用户间的行为 构建为一个博弈模型，从而利用博弈论的相关理论分析合作、非合作等不同行为模式 下的最佳分配策略；微观经济学是利用其拍卖理论实现频谱租赁。对于动态频谱接入， 从目前的研究来看，有利用Markov模型或部分观测Markov模型来研究适合描述授 权用户网络频谱占用行为的模型，以提供对频谱占用的跟踪和预测；有根据对频谱检 测结果准确与否，在避免与授权用户的碰撞下，研究最大化频谱利用效率和其它目标 的接入策略；有许多研究是针对适应于认知无线电技术特点的MAC协议设计；此外， 也有针对动态频谱接入时次用户传输功率控制的研究。