动态频谱管理的实时协调模型研究

现有的静态频谱管理是造成频谱资源紧缺的主要原因之一，成为制约无线电技术发展的瓶颈，需要探索新的动态频谱管理技术；认知无线电以伺机接入的方式共享频谱，给动态频谱管理提供了一种实现模式。针对频谱管理的这种发展趋势，本项目研究认知无线电技术推广应用后的频谱管理框架、频谱管理特征、频谱管理过程等，提出动态频谱管理的实时协调模型；在深入剖析XML和OWL语言结构和语义的基础上，提出频谱管理政策描述语言的基本元素；以认知无线电节点为对象，研究并提出频谱接入的政策推理方法等。重点解决动态频谱管理信息与频谱协调信息能够向无线电设备传递，被诸如认知无线电节点等智能终端读懂、理解和自动执行的科学问题，使认知无线电等智能终端能够在频谱管理政策约束下，根据所处的位置环境、频谱环境和业务需求，动态地选择最佳频谱接入策略。项目研究成果为探索适应认知无线电技术发展的频谱管理政策、方法和手段提供理论基础和技术积累。

动态频谱管理为提高频谱利用率和解决频谱稀缺问题提供了一种有效途径。本项目对动态频谱管理实时协调模型及其关键技术展开了深入的研究。提出了一种包含频谱管理服务信息数据库、认知无线电网络自主频谱管理和认知无线电节点三层的频谱管理实时协调模型，一种具有自主频谱管理能力的节点架构及基于生存系统模型的频谱管理自治系统，一种基于XML语言和OWL语言的频谱政策描述语言框架；为提高认知决策引擎和政策推理引擎的整体效率，提出了基于频谱可用性态势图的政策推理方法；分别针对协作频谱接入场景和伺机频谱接入场景，提出了相应的动态频谱分配算法，使网络有效吞吐量提高38%以上，用户QoS保证率提高20%左右；基于提出的动态频谱管理框架,设计了半实物仿真平台，对频谱政策数字化、频谱地图分发以及动态频谱分配算法进行了仿真验证；项目同时还针对分布式频谱管理问题，提出了基于簇的动态频谱管理框架及其拓扑管理算法和路由、信道联合优化算法。基于上述成果,培养博士生2名，硕士生3名，发表学术论文25篇，其中SCI检索2篇，SCI源期刊1篇，EI检索9篇，申请发明专利2项，达到了预期研究目标，为建立和实现动态频谱管理系统提供了基础理论准备。