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摘 要：随着科学技术的不断发展，网络和移动通信技术也得到了高速的发展。其中分布式无线通信系统作为通讯系统中最受关注的一项技术，探究分布式无线通信系统频谱资源的有效分配能够使频谱资源得到有效的利用，对无线通信系统的设计和使用性能都会有一定的积极影响。本文就如何进行分布式无线通信系统频谱资源的有效分配展开论述。
关键词：分布式；無线通信系统；频谱资源；分配方法
中图分类号：TN919.72 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0237-02
1 引 言
移动通信技术的高速发展，不仅仅提升了人们对于网络技术应用的广泛度，同时以分布式无线通信为代表的高速数据业务也得到了高速的发展。在未来的发展中，如何有效的分配分布式无线通信系统频谱资源成为了制约分布式无线通信系统的关键问题，本文针对分布式无线通信系统的现状，根据频谱资源分配的原理和方法，阐述了分布式无线通信系统频谱资源进行有效分配的优势。
2 分布式无线通信系统现状
现代高速发展的社会正在步入一个完全信息化的时代，如何能够实现任何人在任意的时间和地点与任何人通讯是这个信息化时代应该解决的问题。无线通信系统作为解决这一问题的关键技术，其已经发展成为通信技术的核心。
Distributed Wireless Communication System （DWCS）又称分布式无线通信系统目前已经被广泛应用到各个不同的通信领域中。其中，20世纪60年代美国科学家提出的蜂窝移动通信的概念大力推动了DWCS的发展，同时蜂窝移动通信技术的提出为无线通信技术的发展起到了奠基性的作用。21世纪以后，由GPRS和EDGE组成的2.5G通信技术只能满足部分低速数据业务的正常要求，对于高速数据业务的需求则满不足了，3G通信技术应运而生。随后WiMAX等新鲜元素陆续加入到3G通信技术中，为当时的通信系统的发展加入了新鲜的发展动力。
随着网络商业化的发展，人们对于移动通信的要求越来越高，无线通信系统逐渐出现在人们的眼前，到现在为止人们对于新型组网技术的研发已经趋于成熟。其中新型组网技术研究的重点在于对现有组网方案的改进，现阶段我国的组网方案仍然是传统的蜂窝小区组网方案，如何改变这一传统的组网方式，通过有效的部署来适应更高的用户体验，为用网用户提供灵活高效的网络，以完成分布式无线通信系统频谱资源的有效分配，是现阶段DWCS发展中遇到的主要问题[1]。
3 DWCS频谱资源分配原理和方法
DWCS频谱资源能够有效的进行分配制约未来移动通信系统发展。而DWCS频谱资源分配的原理和目的是为了保障用户对于使用网络的各种各样不同的用户体验。在这个过程中用户会对数据的传输速率、分组延时状态和延时抖动等一些用户之间的公平性准则提出一些要求，而DWCS频谱资源分配的原理就是基于用户提出的各种要求，依据不同的公平性原则，利用分布业务的本体特性以及信道衰落在时间空间上的选择性，尽可能的保障用户各种各样的需求，以完成对DWCS频谱资源的有效合理分配[2]。
3.1 DWCS频谱资源分配原理
上文已经提到对于分布式无线通信系统频谱资源的分配主要是依据不同的公平性原则。在3G技术刚刚被人们使用时，网络通信供应商往往会将频谱资源优先考虑各用户的最小需求，满足用户的最小需求后，再根据各个用户的信道条件进行频谱资源的随机分配，这种分配的原理就导致了信道条件不好的用户不能够完整的使用有效的频谱资源，在现在看来，这种分配的原理是不公平的。
现阶段，我国电信运营商通常会按照最大-最小公平性准则、比例公平准则、时间平均公平性准则等多种公平性准则来进行DWCS频谱资源的有效分配。
其中，最大-最小和比例公平准则是在资源分配中最常运用的准则，都是基于这样的工作原理，如图1所示。
在图1公式中一共有三个约束条件（C），C1表示用户的最大资源使用量在系统本身的资源量之内，C2表示各个用户的资源分配功率在系统本身的功率之内，C3表示任意用户使用的网络速度均不低于用户的平均使用速率，其中ri为用户使用网络的使用速率。正是基于这样的工作原理，最大-最小和比例公平准则才能够在DWCS品族资源的分配的过程中保证资源的有效分配和重复利用，但是这两种公平性分配准则受限于它们的工作原理，只能够在单次的使用中起到公平分配的作用。而时间平均公平性准则保证在一定的时间段内用户可以获得相同的时间平均性能。由于时间平均公平性准则对应时间的长度比较长，就可以进一步保证充分发掘时间分集的潜在潜力[3]。
3.2 DWCS频谱资源分配方法
在进行DWCS频谱资源分配方法的研究中，应该充分考虑到其与遗传算法的结合，同时要充分的考虑到载波与功率在频谱资源容量上的相互关联的关系和信道条件以及容量的需求之间的差值，以改善新到的条件为出发点，建立合理的DWCS频谱资源分配模型，利用完整的遗传算法公式设计出有效的DWCS频谱资源分配方案，以完成对频谱资源的有效分配。
利用字符编码的方式，通过遗传算法的基础公式，编码出含有无线通信系统中没有被用户进行占用子载波长度的频谱资源分配方法模型。
同时在确定该模型之前，必须考虑到不同载波的数量对能量的制约和影响。基于最大-最小公平性准则，在保证用户的容量需求在无线通信系统能够正常承载的范围内，就可以将用户的容量需求随机生成。在这期间需要注意一个问题，载波作为一种不可持续的资源，可以起到这样的一种作用：通过算法消耗的能量与载波的数量是成反比的，也就是说载波的数量越高，算法消耗的能量越少。从这一点就可以看出来，是可以通过选择不同的算法，消耗不同的载波来确定不同的分布式无线通信系统频谱资源的模型[4]。
在确定好DWCS模型之后，需要在保证最低效率的情况下，保证该模型能够自动的对发射的功率进行调试，避免单一功率的发射波不仅造成能源的浪费，同时不能够保证分布式无线通信系统频谱资源的能效的提高，最终导致用户的使用体验并不能够达到理想的效果。
4 结束语
未来移动通信系统面临的巨大问题就是如何将维护用户的使用体验和合理的分配分布式无线通信系统频谱资源有机的结合起来，研究出真正能够有效的分配DWCS频谱资源的方法，并使之发展成熟，这对我国整个通信网络技术的进步是必不可少的。在这个发展的过程中，我们应该做到取长补短，充分借鉴国外DWCS频谱资源分配技术较为成熟的国家，吸取发达的技术，转变为推动我国该项技术发展的动力，促进分布式无线通信系统频谱资源的有效分配，进一步保证用户的使用体验和资源的合理分配，最终为我国信息化时代的建设起到推动的作用[5]。
参考文献
[1]林俊如，曾 鹏，于海斌.面向高速工业无线网络的TDMA MAC协议设计与实现[J].计算机科学，2011，38（10）：299～304.
[2]高 男，周金和.分布式无线通信系统频谱资源有效分配研究[J].计算机仿真，2018，35（06）：180～183.
[3]王 瑜，李 征，吴伟陵.分布式无线通信系统的反向链路容量分析.北京邮电大学学报，2004，27（3）：103～107.
[4]叶晓晖.分布式无线通信系统信道接入关键技术研究.清华大学学报，2005，05（10）：99～104.
[5]吴 非.认识无线电多小区间频谱分配算法研究[J].计算机通信，2008，15（07）：122～124.
收稿日期：2018-11-17
关键词：分布式；無线通信系统；频谱资源；分配方法
中图分类号：TN919.72 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0237-02
1 引 言
移动通信技术的高速发展，不仅仅提升了人们对于网络技术应用的广泛度，同时以分布式无线通信为代表的高速数据业务也得到了高速的发展。在未来的发展中，如何有效的分配分布式无线通信系统频谱资源成为了制约分布式无线通信系统的关键问题，本文针对分布式无线通信系统的现状，根据频谱资源分配的原理和方法，阐述了分布式无线通信系统频谱资源进行有效分配的优势。
2 分布式无线通信系统现状
现代高速发展的社会正在步入一个完全信息化的时代，如何能够实现任何人在任意的时间和地点与任何人通讯是这个信息化时代应该解决的问题。无线通信系统作为解决这一问题的关键技术，其已经发展成为通信技术的核心。
Distributed Wireless Communication System （DWCS）又称分布式无线通信系统目前已经被广泛应用到各个不同的通信领域中。其中，20世纪60年代美国科学家提出的蜂窝移动通信的概念大力推动了DWCS的发展，同时蜂窝移动通信技术的提出为无线通信技术的发展起到了奠基性的作用。21世纪以后，由GPRS和EDGE组成的2.5G通信技术只能满足部分低速数据业务的正常要求，对于高速数据业务的需求则满不足了，3G通信技术应运而生。随后WiMAX等新鲜元素陆续加入到3G通信技术中，为当时的通信系统的发展加入了新鲜的发展动力。
随着网络商业化的发展，人们对于移动通信的要求越来越高，无线通信系统逐渐出现在人们的眼前，到现在为止人们对于新型组网技术的研发已经趋于成熟。其中新型组网技术研究的重点在于对现有组网方案的改进，现阶段我国的组网方案仍然是传统的蜂窝小区组网方案，如何改变这一传统的组网方式，通过有效的部署来适应更高的用户体验，为用网用户提供灵活高效的网络，以完成分布式无线通信系统频谱资源的有效分配，是现阶段DWCS发展中遇到的主要问题[1]。
3 DWCS频谱资源分配原理和方法
DWCS频谱资源能够有效的进行分配制约未来移动通信系统发展。而DWCS频谱资源分配的原理和目的是为了保障用户对于使用网络的各种各样不同的用户体验。在这个过程中用户会对数据的传输速率、分组延时状态和延时抖动等一些用户之间的公平性准则提出一些要求，而DWCS频谱资源分配的原理就是基于用户提出的各种要求，依据不同的公平性原则，利用分布业务的本体特性以及信道衰落在时间空间上的选择性，尽可能的保障用户各种各样的需求，以完成对DWCS频谱资源的有效合理分配[2]。
3.1 DWCS频谱资源分配原理
上文已经提到对于分布式无线通信系统频谱资源的分配主要是依据不同的公平性原则。在3G技术刚刚被人们使用时，网络通信供应商往往会将频谱资源优先考虑各用户的最小需求，满足用户的最小需求后，再根据各个用户的信道条件进行频谱资源的随机分配，这种分配的原理就导致了信道条件不好的用户不能够完整的使用有效的频谱资源，在现在看来，这种分配的原理是不公平的。
现阶段，我国电信运营商通常会按照最大-最小公平性准则、比例公平准则、时间平均公平性准则等多种公平性准则来进行DWCS频谱资源的有效分配。
其中，最大-最小和比例公平准则是在资源分配中最常运用的准则，都是基于这样的工作原理，如图1所示。
在图1公式中一共有三个约束条件（C），C1表示用户的最大资源使用量在系统本身的资源量之内，C2表示各个用户的资源分配功率在系统本身的功率之内，C3表示任意用户使用的网络速度均不低于用户的平均使用速率，其中ri为用户使用网络的使用速率。正是基于这样的工作原理，最大-最小和比例公平准则才能够在DWCS品族资源的分配的过程中保证资源的有效分配和重复利用，但是这两种公平性分配准则受限于它们的工作原理，只能够在单次的使用中起到公平分配的作用。而时间平均公平性准则保证在一定的时间段内用户可以获得相同的时间平均性能。由于时间平均公平性准则对应时间的长度比较长，就可以进一步保证充分发掘时间分集的潜在潜力[3]。
3.2 DWCS频谱资源分配方法
在进行DWCS频谱资源分配方法的研究中，应该充分考虑到其与遗传算法的结合，同时要充分的考虑到载波与功率在频谱资源容量上的相互关联的关系和信道条件以及容量的需求之间的差值，以改善新到的条件为出发点，建立合理的DWCS频谱资源分配模型，利用完整的遗传算法公式设计出有效的DWCS频谱资源分配方案，以完成对频谱资源的有效分配。
利用字符编码的方式，通过遗传算法的基础公式，编码出含有无线通信系统中没有被用户进行占用子载波长度的频谱资源分配方法模型。
同时在确定该模型之前，必须考虑到不同载波的数量对能量的制约和影响。基于最大-最小公平性准则，在保证用户的容量需求在无线通信系统能够正常承载的范围内，就可以将用户的容量需求随机生成。在这期间需要注意一个问题，载波作为一种不可持续的资源，可以起到这样的一种作用：通过算法消耗的能量与载波的数量是成反比的，也就是说载波的数量越高，算法消耗的能量越少。从这一点就可以看出来，是可以通过选择不同的算法，消耗不同的载波来确定不同的分布式无线通信系统频谱资源的模型[4]。
在确定好DWCS模型之后，需要在保证最低效率的情况下，保证该模型能够自动的对发射的功率进行调试，避免单一功率的发射波不仅造成能源的浪费，同时不能够保证分布式无线通信系统频谱资源的能效的提高，最终导致用户的使用体验并不能够达到理想的效果。
4 结束语
未来移动通信系统面临的巨大问题就是如何将维护用户的使用体验和合理的分配分布式无线通信系统频谱资源有机的结合起来，研究出真正能够有效的分配DWCS频谱资源的方法，并使之发展成熟，这对我国整个通信网络技术的进步是必不可少的。在这个发展的过程中，我们应该做到取长补短，充分借鉴国外DWCS频谱资源分配技术较为成熟的国家，吸取发达的技术，转变为推动我国该项技术发展的动力，促进分布式无线通信系统频谱资源的有效分配，进一步保证用户的使用体验和资源的合理分配，最终为我国信息化时代的建设起到推动的作用[5]。
参考文献
[1]林俊如，曾 鹏，于海斌.面向高速工业无线网络的TDMA MAC协议设计与实现[J].计算机科学，2011，38（10）：299～304.
[2]高 男，周金和.分布式无线通信系统频谱资源有效分配研究[J].计算机仿真，2018，35（06）：180～183.
[3]王 瑜，李 征，吴伟陵.分布式无线通信系统的反向链路容量分析.北京邮电大学学报，2004，27（3）：103～107.
[4]叶晓晖.分布式无线通信系统信道接入关键技术研究.清华大学学报，2005，05（10）：99～104.
[5]吴 非.认识无线电多小区间频谱分配算法研究[J].计算机通信，2008，15（07）：122～124.
收稿日期：2018-11-17