第一章 計畫簡介
1.1 簡介
無線電頻譜是一種珍貴的資源，然而，目前各國針對「無線電頻譜」均是採 用靜態分配管理，這樣的管理政策面臨到頻譜短缺的問題，於是各國開始重視「無 線頻譜的使用狀況」。以美國進行30-3000MHz頻譜使用狀況調查與檢討為例，結 果發現「頻譜運用最大問題不是匱乏，而是使用效率過低」，如以美國各地區平 均使用率僅5.2%，其中使用率最高紐約地區也僅達13.1%。若再進一步檢討則發 現，部分頻帶的使用率過高，部份頻帶卻空閒沒有使用，可知固定分配頻譜的使 用效率是極不平均。
因此，動態頻譜存取技術被提出來解決這些頻譜使用效率偏低的問題。動態 頻譜存取技術的關鍵就是感知無線電技術，該項技術有能力利用一些取巧的方法 去使用執照用戶的無線通道及頻譜。透過異質性網路及動態存取技術，感知無線 電網路可以提供較高的頻寬給用戶，而且透過動態及有效率地頻譜管理技術，這 個目的就能輕易地達成。然而，感知無線電網路還必須克服可用頻譜的變動性以 及滿足不同裝置所要求的服務品質。
本研究在 99 年度時，針對感知無線系統，從頻譜共享的觀點，研究了下列 四個議題：
（1） 感知無線的標準化與相關規範；
（2） AD Hoc 網路之感知無線電頻譜管理機制；
（3） 感知無線網路應用於頻譜管理之挑戰。
今年度之研究將延續上一年度之研究，針對感知無線電網路系統，從頻譜管 理及頻譜共享之觀點，探討以下三個議題：
（4） 頻譜共享的頻譜效率；
（5） 利用多重存取改善頻譜效率；
（6） 感知網路的干擾。
1.2 總計畫各子計畫之相關性與整合
總計畫與各子項計畫間之相關性、預期逐年成果與整合程度以下圖說明之：
（1） 總計畫以國內外新興通訊技術對頻譜需求現況之分析與資料蒐集為 主，以比較法方式進行，詳盡檢視ITU、FCC、OFCOM等國際組織及 先進國家之發展現況，與我國已經釋出之頻段進行比較分析，觀察各 國頻譜使用及需求之不同所可能造成的問題及產業影響，為支援子計 畫二、三之重要基礎研究；
（2） 子計畫一重點在於支援頻譜共享之感知型網路與感知型無線架構設 計，因感知型網路為未來重要之新興技術，可能改變未來頻譜管理及 無線通訊產業之商業運作模式，並提供消費者更佳品質之服務，故未 來頻譜管理應將頻譜共享機制納入考慮，並將研究成果提供子計畫 二、三作為分析之基礎；
（3） 子計畫二進行基礎機制設計文獻整理、斂核(Nucleolus)拍賣制度設計 (J. Rawls’ Justice theorem)、及斂核拍賣軟體設計(具誘因匹配的一次性 賽局，Java程式開發)等基礎研究工作；
（4） 子計畫三進行國內外近年頻譜政策與法規之文獻整理，比較分析評估 各國模式優缺點和建置最適我國國情之頻譜規劃法規環境雛形。
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1.3 章節介紹
本計劃第二年之目標在針對感知無線電網路系統，從頻譜管理及頻譜共享之 觀點，研究支援感知無線系統網路架構及頻譜使用機制，於第二年的研究成果有 三個部份，（1）頻譜共享的頻譜效率；（2）利用多重存取改善頻譜效率；（3）感 感知網路的干擾，簡介分別如下：
第二章在探討使用感知無線電技術利用未被使用的頻譜增加總系統容量。應 用情境設定在多頻段/寬頻系統，而主要用戶與感知無線電的用戶均與不同的接 收者進通訊並會受到相互的干擾，同時假設每一個使用者僅知道自己的通道或是 透過適當的感測能得知未被使用的頻譜。首先本文量化頻譜共享方案的無線電的 頻譜使用效率相對於傳統的無線電的頻譜使用效率的增益，接著推導出本應用情 境下感知無線電系統的總頻譜效率，以及最多的成對感知通訊數。
第三章提出一個增加頻譜效率的演算法透過同時間存取的異質網路，行動基 地台可以使用不同的無線存取技術同時存取不同的非干擾網路。這同時存取(例 如：無線電存取技術多樣性)行動基地台可以經由最佳化分佈的結果決定他們是 否有與多個無線電存取技術連結。 為了推導出最佳化的結果，首先使用一個多 重存取技術在異質網路中的例子來顯示出多重存取的優勢和在多個無線電存取 技術系統中分析多重存取的頻譜效率。透過分析和模擬，顯示出與只選擇一個最 好通道品質的網路的垂直切換法(vertical handoff method)比較之下，提出的演算 法是有可能達到增加頻譜的功能。
第四章，針對整合一個感知網路的干擾提出一個新的統計模型，解釋感傳程 序、次要空間重用協定，以及像 path loss、shadowing、通道衰變這類的環境 相關條件。首先，要定義出對於主要使用者的感知網路的干擾，它的特徵函數和 累積量。利用 截角穩定分布(truncated-stable distributions)定理，來開發 針對感知網路干擾問題的統計模型。進一步延伸這個模型，包含功率控制(power control)的效應；並說明如何使用模型，評估整個感知網路系統效能。
最後針對今年的研究成果做個結論及成果自評。