Entwurf von Kanalzuteilungs- und Kanalzugriffsverfahren für Spektrum-Management-Systeme

Die wachsende Nachfrage nach drahtloser Kommunikation führt zu einer höheren Anzahl an Endgeräten und drahtlosen Servicezugangspunkten. Die mit diesem Trend einhergehende, benötigte, zusätzliche Frequenzbänder erfordern flexibles Spektrum-Management. Die technische Lösung des Spektrum-Managements wird in Europa durch das vom ETSI (engl. European Telecommunications Standards Institute) eingeführte Licensed Shared Access (LSA)-Konzept realisiert. Die US-Fernmeldebehörde (FCC) (engl. Federal Communications Commission) hingegen führte 2015 das Spektrum-Management-System (SAS) (engl. Spectrum-Access-System) als Maßnahme zur Sicherstellung flexibler Spektrumnutzung ein. Das SAS wird aufgrund seiner Lizenzarten und flexibler Spektrumnutzung vom Autor im Rahmen der vorliegenden Arbeit behandelt und verbessert. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Verbesserung des Stands der Technik SAS durch mehr Flexibilität und Entlastung des SAS hinsichtlich des Spektrum-Managements. Die vom Autor eingeführte Flexibilität und Entlastung des SAS führt zu einem quasi infrastrukturlosen SAS, das zwar primär die Verwaltung des Spektrums bezüglich der Autorisierung zur Aufgabe hat, aber die Wahl der Kanalzuteilung nicht mehr zu bestimmen hat. Die flexiblere Kanalzuteilung ist vom Autor im Gegensatz zu dem Stand der Technik Ansätze so entworfen worden, dass anstelle des rechenintensiven graphentheoretischen Ansatzes ein modellfreier, verteilter Ansatz auf Basis von maschinellem Lernen verwendet wird. Das Kanalzugriffsverfahren ist vom Autor so entworfen worden, dass das Wettbewerbsverfahren Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) um eine weitere neuartige Nachricht namens Reject Request to Send (RRTS) erweitert wird. Die RRTS-Nachricht wird im Rahmen eines vom Autor entworfenen, während der Laufzeit operierenden Request to Send (RTS)-Ablehnungsmechanismus zur Maximierung des Kanaldurchsatzes verwendet.