面向服务的动态频谱接入方法研究与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着无线网络技术的发展以及无线终端的不断涌现，互联网以及无线多媒体业务在人们生活中占的比重越来越大，频谱的短缺成为限制无线通信发展的重要问题。认知无线网络技术可以实时检测当前的网络环境，根据需要重置网络参数，包括无线调制方式以及通信的频带范围，从而可以动态的选择接入空闲频谱，有效降低频谱的空闲概率，提升利用效率，为解决频谱短缺造成的无线通信问题提供高效的方案。随着无线通信的飞速发展，无线频谱资源日益紧张，然而某些频段资源的利用率却很低，认知无线电正好是能有效缓解频谱分配与利用这对矛盾的技术。本文在认知用户独立学习的基础上提出一种面向服务的动态频谱接入新算法。

动态频谱接入（dsa）是一种新的频谱共享模式，这种模式允许二级用户在授权的频谱带宽中获得丰富频谱空隙。dsa技术可以以缓解频谱短缺问题并且提高频谱利用率。在这篇文章中，我们讨论了dsa所面临的的挑战，旨在揭示其未来的走向。首先，我们介绍了前沿的频谱感知和频谱分享。其次，我们调查那些能阻碍dsa成为主要的商业部署的挑战。我们相信，要应对这些挑战，一个新的dsa模型是很关键的，在这种模式下，授权的用户可以在dsa中相互合作，因此获得更加灵活的频谱共享是可能的。此外，未来的dsa模型应考虑到政治，社会，经济和技术因素，为dsa在商业上的成功铺平道路。为了支持这种未来的dsa模型，未来的认知无线电预计将提供更多的组件和功能，执行政策，提供一个带激励的和能共存的机制等。我们称未来这种具有更广的功能的认知无线电为网络无线电，并讨论其体系结构，以及未来dsa的设计问题。

在认知无线电技术的最新进展下dsa认知无线电技术成为可能。认知无线电典型地包含一个模拟射频前端，一个数字处理引擎（也可以是通用处理器，数字信号处理器（dsp），或一个定制的现场可编程门阵列（fpga）板）。大多数无线电功能，如信号处理功能通过运行在数字处理引擎上的软件成为可用的。通过编程的数字处理引擎，认知无线电可以感知周围频谱环境并相应地适应无线参数，例如：中心频率，带宽，传送功率，和能利用初级用户目前不能使用的频段的波形。

2. 研究的基本内容与方案

认知无线网络技术作为提高频谱利用率问题的革命性技术，近年来受到了无线通信研究者们的关注。本文针对其中的频谱动态分配技术，展开了深入的研究，在分析大量频谱分配方法的基础上，重点基于图论模型和粒子群模型进行了改进，提出了面向用户服务的动态频谱分配方法。同时，结合usrpn210和gnuradio完成了频谱动态接入系统的实现。其主要的研究成果如下：

（1）使用图论方法探讨面向用户服务的频谱动态分配算法。通过对现有的图论方法改进，综合分析不同用户业务类型与不同频谱资源特征参数之间的关系，在图论模型中建立了多个子效益矩阵，提出了一个基于模糊推理的多效益归一化模型，从而得到一个更为综合全面的效益值。最后对本文提出的算法进行了仿真分析，证明其可以更好的提高频谱分配效益，提升整网效益和公平性能，为用户提高更好的分配服务。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉开发环境。

第6－9周：编程实现各算法，并进行仿真调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]吴慧欣,王秉,柴争义.一种采用并行免疫优化的频谱分配算法.2014(04)

[2]闫继垒,李建东,赵林靖,董全.认知无线网络中兼顾效用与公平的联合带宽和功率分配算法.2013(10)

[3]同钊,李兵兵,惠永涛.基于改进粒子群优化的联合处理频谱分配算法.2013(07)