dd感知无线电将提供高频宽给行动中的使用者经由不同的无

1ASurveyonSpectrumManagementinCognitiveRadioNetworksAdvisor：Wei-YehChenStudent：楊于世ReferenceAkyildiz,I.F.;Won-YeolLee;Vuran,M.C.;Mohanty,S.,“ASurveyonSpectrumManagementinCognitiveRadioNetworks,”,IEEECommunicationsMagazine,Vol.46,Issue4,pp.40-48,April20082OutlineIntroductionCognitiveRadioTechnologyCognitiveRadioNetworkArchitectureSpectrumManagementFrameworkConclusion3Introduction感知無線電將提供高頻寬給行動中的使用者經由不同的無線結構與動態頻譜存取技術，由於可用頻譜自然上的變動更增加了CR網路上的挑戰，因此提供不同的服務需求與不同的應用，本篇論文，第一簡介CR的概要與CR網路所提供的結構，然後四個主要頻譜管理上的架構：頻譜感測、頻譜決定、頻譜分享與頻譜移動。4感知無線電的概要說明5CognitiveRadioTechnology感知的能力：透過即時的與無線環境上的互動，而不是特定的頻譜時間或是位置來辨識，CR是使用暫時沒被使用的頻譜被稱為頻譜漏洞(spectrumhole)，因此空閒的頻譜可以分享給其他的使用者使用，而且使用不會對授權使用者(licenseduser)產生干擾。重新配置的能力：CR利用多樣的頻率來傳輸與接收，與使用不同的存取技術來支持硬體上的設計，透過此能力，可以選擇與重新配置最好的頻帶與適當的操作。6CognitiveRadioNetworkArchitecture網路的組成頻譜的不同網路的不同7網路的組成CR網路主要是由兩大結構構成分別為主要網路與CR網路。主要網路：主要使用者經授權在確定的頻帶上進行操作，根據優先權來決定頻譜存取，這種操作讓主要使用者不會被未經授權的使用者影響。CR網路：不需要經過授權操作來要求的頻帶，因此CR使用者要分享授權頻帶需要增加功能，而CR網路可能包含CR的基地台或頻譜中間者來分配不同CR網路間的資源。8頻譜的不同CR網路包括授權頻帶的操作與非授權頻帶的操作。授權頻帶的操作：CR網路專注在探測主要使用者，假如主要使用者出現在已被CR使用者佔據的頻帶上，CR使用者可能就要立即離開可用的頻帶，讓主要使用者使用。非授權頻帶的操作：在缺乏主要使用者，CR的使用者有相同的存取頻譜，因此頻譜的分享方式需要透過CR使用者之間彼此競爭未授權的頻帶。9網路的不同(1)CR網路存取：CR的使用者可以存取他們所擁有的CR基地台，在授權與未授權的頻帶上，所有的互動都發生在CR網路裡，因此頻譜的分享策略可以被獨立成一個主要的網路。CRadhoc存取：CR使用者可以與其他CR使用者通訊，透過adhoc來連接授權與未授權的頻帶。10網路的不同(2)主要網路存取：CR使用者也可以存取主要基地台透過授權頻帶，不像其他存取類型，CR使用者需要適應MAC協定，讓不同的存取技術，可以在多層主要網路之間漫遊。1112SpectrumManagementFramework頻譜的管理程序組成為四個主要步驟：頻譜感測頻譜決定頻譜分享頻譜移動13頻譜感測CR使用者只可以分配頻譜未使用的部份，因此CR使用者就要監聽可使用的頻帶，取得頻帶的資訊，並探測頻譜上的漏洞，而頻譜感測技術又可分為主要傳輸者的探測、主要接收者的探測與干擾熱度的管理。14主要傳輸者的探測(1)競爭過濾探測：當主要使用者的信號出現並被CR使用者知道時，最佳的探測器就會發出競爭過濾，但競爭過濾需要先前就知道主要使用者信號的特徵。能量探測：假如接收者不能收集足夠主要使用者的信號，那最佳的探測器可以是能量探測器，但要執行能量探測器容易受不被確定的能量影響而干擾，也因如此能量探測器需要經常產生些不正確的警告這些非計畫中的信號，因為他們是不同的信號類別。15主要傳輸者的探測(2)特徵探測：調變信號具有週期性或不變循環的特徵，這個特徵可以藉由分析頻譜關聯的方法被探測，這主要的優點是特徵探測是可以強化不確定的干擾能量，但這是需要複雜的計算與需要花費比較長的時間才能獲得。16主要接收者的探測透過探測的合作可以減少產生干擾的可能，而最有效的方法是探測主要使用者頻譜上的漏洞，使接收資料在CR使用者的接收通訊範圍之內，在探測的過程中主要接收者往往被利用而損耗所發出的功率，所以，這種探測器也變得比較沒有那麼重要，現在的這方法只有可能用來探測TV的接收者。17干擾熱度的管理干擾可以被控制在傳輸者經由所發出的功率與位置對單獨的傳輸者而言，但真實的情況並不是如此，所以，最近一種新的測量是有關於干擾熱度的模式被提出，這種模式是對接收者的干擾做限制透過干擾熱度來限制，這是接收者對可以忍受許多新的干擾，只要CR的使用者不要超過他們可使用頻帶的這個限制，儘管這模式最適合頻譜感測，但困難的是要精準的決定干擾熱度的限制範圍。18頻譜決定基於這些可用的頻譜，CR使用者可以分配一個頻道，這些分配不只依賴可使用的頻譜，也是基於內部與可能是外部策略所做的決定，而頻譜決定所組成的兩個步驟為頻道的特徵與在根據此特徵做決定上的程序。19頻道的特徵(1)干擾：大多的干擾是對主要接收者，對CR使用者可允許獲得的功率來估計可用的頻道。路徑遺失：路徑遺失是跟距離與頻率有密切的關係，當操作頻率增加則路徑遺失也會增加，這減少的結果是在傳輸的範圍，所以，就要增加傳輸的功率來彌補這些路徑的遺失與對其他使用者增加的干擾。20頻道的特徵(2)無線連結的錯誤：依賴對頻帶調變的結構與干擾的層級來改變頻道所發生的錯誤率。連結層的延遲：對位置不同的路徑遺失、無線連結的錯誤與干擾，不同類型的連結層協定需要不同的頻帶，這個結果會導致不同連結層上的延遲，這是可以辨識頻帶與結合所有特徵且能接受精確頻譜的決定，然而完整的頻譜分析與模式在CR網路裡還沒被發展。21頻道的架構對多頻譜的決定22決定上的說明上圖的方法可以創造一個信號，不只可以提高資料的產出也可以免除一些對主要使用者活動上的干擾，即使現在的頻帶發生handoff的情況，這些靜止的頻帶也將維持現在的傳輸。23頻譜分享因為可能有許多CR的使用者是著去存取頻譜，CR網路的存取可能要協調並防止許多使用者在頻譜重疊的部分發生碰撞，而且針對頻譜分享分類成下列四個觀點：結構、頻譜分配的行為、頻譜存取技術與範圍。24結構集中式頻譜分享：頻譜的分配與存取都被控制於中央實體，因此一個分散式的感測程序可以被使用來測量這類頻譜的分配藉著中央實體的發送，而且可以構成頻譜配置圖，所以，中央實體在受限的地理區域可以出租頻譜給使用者，在特別的時間裡。分散式頻譜分享：頻譜的分配與存取是根據當地的策略來執行任一節點的分配，分散式也是使用不同網路間這類的基地台與其他衝突的基地台競爭，根據使用者所分配的頻譜部份做QualityofService(QoS)的需求。25頻譜分配的行為合作式的頻譜分享：合作式是利用干擾來測量任一節點，這樣的結果在一個節點到其他節點的通訊上被考慮，此技術使用在群聚的分享局部的干擾資訊結構，這種局部的操作提供一個有效的在一個完全集中與分散間的結構取得平衡。非合作式的頻譜分享：只有一個單獨的節點被考慮用非合作式的分享，因為在其他干擾的CR節點中是不被考慮的，非合作式的可能的結果是減少頻譜的使用率，這種並不需要與其他鄰近節點做頻繁的訊息交換。26頻譜存取技術覆蓋(Overlay)頻譜分享：節點存取網路是使用部份頻譜，而不是藉由授權來決定使用者，所以對主要網路並不會造成太大的干擾。支撐(Underlay)頻譜分享：延伸頻譜技術的利用對這類的CR節點傳輸，被當作對授權使用者的干擾。27範圍內部網路頻譜分享：焦點在頻譜分享的實體是在CR網路之間，使用者對CR網路試著存取可用的頻譜而沒有根據對主要使用者的干擾。外部網路頻譜分享：CR的架構是多系統能夠被展開在於支撐位置與頻譜，到目前為止外部網路頻譜分享提供一個較廣的觀點對於頻譜分享的概念而言，藉著中央操作者的策略。2829頻譜移動CR的使用者被視為頻譜的拜訪者，因此特別的頻譜部分必須保留給主要使用者使用，必須持續對未被佔用的頻譜保持溝通，在任何時間CR使用者想改變操作的頻率，網路的協定可能就需要根據操作來修改，在頻譜handoff之間必須保證順利且快速的傳輸並降低執行所導致的最小化，頻譜移動是建立在handoff的機制之下，也是以多細胞組成網路為基礎的研究。30Conclusion利用無線頻譜存在的機會，讓CR網路可以被發展來解決現在無線網路所存再的一些問題，並藉由這些解決的方案讓CR網路的使用者使用網路時並不會讓使用者感到壅塞或是與其他CR使用者發生干擾之類的問題，而當此技術更進步時，相信未來的無線網路也必定會發展的更加成熟。