A Survey of Dynamic Spectrum Access

这是2007年IEEE Signal Process 杂志上的一篇文章。综述DSA的。正如文章最后所说，DSA/OSA(Opportunity Spectrum Access）还处于襁褓期，在技术、政策、经济方面还有很多很有挑战的问题需要解决。而且现在的各种技术实现也都不同。所以文章也是事无巨细地讲解DSA不同方面面临的各种问题，及各种不同的实现方案。

首先，开篇一段引入DSA后，就给出了DSA的不同实现模型

其中我最后一种是分层的接入模型，往下分为overlay和underlay的，这部分就是我们现在就常见的实现。又以overlay为主。

文章之后的介绍，也都是基于overlay的Opportunity Spectrum Access。

然后，文章先是给出了OSA的基本组件：Opportunity identification，Opportunity expoitation，Regulatory policy。文章的剩余部分就是分别对这三部分就行了讨论。

在开始分类讨论之前，先给出了与一个典型的DSA场景，这也是后文讨论一直基于的模型。

N个信道，（抽象的信道，不论底层频分多址、码分多址、还是其他复用技术产生出的多个可用信道，这里都理解为可以争用的信道资源）

PU在N个信道上的占用状态，服从有2^N个状态的马尔科夫过程。

PU系统采用同步时间槽结构。

SU对跃迁概率已知（对PU占用信道的马尔科夫过程已知？）

SU在每一个时间槽对信道进行嗅探，如果信道空，则发送数据；否则导致冲突。

下面是分别对各个组件讨论。

1.Opportunity identification。

这部分首先阐述了频谱空洞的实际意思，然后讨论了SU对PU的干扰问题，之后是嗅探的技术，嗅探的性能，频谱空洞的追踪记录。

对于频谱空洞，并不简单的是检测到信道空闲，还要考虑各种问题；比如SU的发送方不仅要检测周围没有PU的发送方在发送数据（此时不代表真的没有数据传输），还要检查附近不能有PU的接收方（此时才能保证信道对于SU的发送方来说是真的空闲的）。又比如，SU的接收方附近是不能有PU的发送方的。这就涉及到信道的选择，和PU的嗅探。

在这里，有一种RTS-CTS的实现。通过SU的发送方和接收方进行RTS-CTS交换，就能实现冲突的避免。同时也解决了SU之间的冲突争用问题，缓解了隐藏终端和暴露终端的问题。但这种策略是要求在每一个时间槽都要执行一次信道选择流程（选定一个信道，然后尝试RTS-CTS，成功，则发送数据；失败，则冲突，有PU的存在，选定下一个信道，直到RTS-CTS成功，然后发送数据。）

做一个总结，频谱可用/频谱空闲/频谱空洞是一个局部性概念。它是针对特定的一对SU的发送方、接受方而言，同时与它们周围PU的发送方和接收方的位置有关系。

下面给出了SU对PU干扰的讨论。

关于冲突争用的约束，这里给出了两个参数：

1.PU接收方接收到的最大干扰层级，其实就是PU接收方能够容忍的最大噪声阈值。
2.PU接收方接收到的干扰超过最大干扰层级的概念。就是PU被SU干扰到的概率。其实也应该就是SU做出错误判断的可能性（信道忙却判为空，不该发送而发送）

之后是嗅探相关的信号处理方面的问题和网络的问题。

这里就提出了上面已经说过的RTS-CTS交换方法。同时对于SU发送方附近的PU接收方的检测是一个比较困难的问题，这里有两个解决方案。

1。类似TVband中DSA实现的方法。探测PU接受方射频RF端的泄露功率。

它的问题在于距离短、耗时长。

2。转换检测PU接受方为检测PU发送方。通过扩大SU发送方的检测范围（加上PU发送方的传输距离），来保
证周围没有PU的数据传输。

这其实是“矫枉过正”,过分了的保证没有PU传输的存在。但可能会漏掉一些可以传输的空洞。（如图3中的Y）

然后是探测性能的度量，对PU是否占用某个信道的探测，其实就是统计里面的二元假设假设检验。我们关心的两个点是误报率、漏报率。这里面其实是一个tradeoff的问题，

在不同的情形下，可能需要不同的参数。

下面是“频谱追踪”，其目的就是对频谱空洞的一个统计结果的利用，从而能够做出更好的决策。

2.接着是第二部分，频谱嗅探后的接入。

问题一：是否接入。

之所以会有这样的问题，完全是因为嗅探结果不是100%准确的，是不完美嗅探，因而存在误报、漏报的情况，故而在接入的时候，就会考虑到，嗅探的结果有几成是可信的。

具体的问题如：在嗅探为忙的情况下，到底有几成是真的可能性，从而决定是不是真的放弃接入；在嗅探为空的情况下，到底有多大可能为空，从而决定是否真的接入。

实际操作的时候，可能就要根据误报率、漏报率做出决策。

问题二：如何接入。

这里考虑的是两个问题：1.调制方式的选择。2.传输功率的选择。

1.调制方式，OFDM是一个备选项，考虑到其可配置的副载波（reconfigurable subcarrier）；及其FFT模块可以用来当作嗅探中的能量检测使用。当然也有其需要解决的问题。

2.传输功率，这里主要考虑到最大干扰层级、路径衰减、遮蔽、干扰聚合等。

然后是提到了SU共享问题。

主要是如何分配以达到最大化全网性能。

3.政策

放着吧

最后，总结来说：

DSA还处于婴儿期，在政策、技术、经济方面还有很多挑战。各种实现也不同。

下面会首先关注DSA的各种实现，在不同的实现方案中选择一个相对标准和简单的实现。然后在此实现之后，研究传输层的性能。