未来广播电视频段频谱高效管理策略和复用方法研究

Newly emerging wireless applications such as mobile networks aggravate the constrained situation of wireless spectrum resources. On the other hand, part of the high quality VHF and UHF spectrum occupied by traditional TV broadcasting will be cleared after the A/D conversion (CTVS). Meanwhile, traditional TV broadcasting spectrum allocation methods lead to white space (TVWS) in spatio-temporal sense. Based on the knowledge of the digital TV broadcasting and cognitive networks, the applicant plans to do research about the efficient management and utilization of TV broadcasting spectrum, including: (1)Solving the resource management of CTVS through dynamic database and allocation; (2) Providing efficient utilization for TVWS by capacity analysis in the broadcasting coverage model and interference suppression method. Currently, research about TV spectrum utilization is still at its preliminary stage, yet the related policy and techniques need to be improved after the A/D conversion. To conclude, the project has very important social and commercial values.

移动互连网等无线新型应用的快速发展加剧了无线资源频谱的紧张状况，而传统电视广播占据了VHF和UHF频段大量的优质频率资源在模数转换过程完成后会有一部分被释放（CTVS），同时，广播电视频谱在传统分配方式下在空间上没有被充分利用（TVWS）。本项目拟结合申请人在数字电视广播领域和无线网络理论方面的积累，针对广播电视频段频谱高效管理和利用方法展开研究，主要包括：（1）通过建立CTVS动态数据库和分配方法，解决模数转换后CTVS的资源管理问题；（2）通过对广播大塔覆盖模型和政策限制下的网络容量分析、干扰消除方法研究，解决对TVWS高效利用的问题。目前，针对广播频段频谱利用方法的研究工作在国内外还处于起步阶段，而未来2015年模数转换完成后相关的政策和技术亟待完善，因此本项目具有重要的社会和经济价值。

移动互连网、车载网、物联网等无线新型应用的快速发展加剧了无线频谱资源的紧张状况，而传统电视广播占据的VHF 和UHF 频段大量的优质频率资源在模数转换过程完成后会有一部分被释放（CTVS），同时，广播电视频谱在传统分配方式下在空间上没有被充分利用（TVWS）。.. 基于此背景，本项目针对广播电视频段频谱高效管理和利用方法展开研究，主要包括两方面：（1）CTVS动态管理与分配策略研究；（2）TVWS高效利用方法研究。通过研究，我们取得了多个重要成果：提出一种基于协作匹配的动态资源管理方法，使动态频谱变化网络中检测频谱的平均准入机会利用率达到近90％，并将复杂度大大降低；提出一种基于数据库辅助的动态二级用户频谱接入方法，该方法有助于保证高优先级用户的服务质量，同时提高服务商的收益；对TV频段频谱在上海地区进行了局部的测量，并通过理论模型给出容量分析；建立了频谱的地理位置数据库框架，为后续继续填充具体数据建立完整数据库打下了基础；提出了利用电视频段空白频谱为车载网提供信息下载服务的方法，使车载用户可以通过自动感知和接入电视空白频段来满足信息服务需求；最后，随着研究过程中各种实用的无线通信网络的快速发展，我们考虑将TV频段频谱或资源管理方法拓展到其他网络场景中，具体包括：通过动态时频空域资源的分配，提高Ad Hoc网络的容量和吞吐率；通过对分布式缓存资源的优化，提高蜂窝网中的视频业务服务质量。.. 频谱是移动互联网时代最重要和最有价值的资源，以世界主要发达国家的情况为例，美国政府在2008年和2015年的两次频谱拍卖中分别获得了196亿美元和449亿美元的收益。因此高效的利用频谱和合理的频谱管理方法，具有重要的社会和经济价值。可以预见，本项目的相关技术被采用之后，会产生巨大的价值。 ..