Estudio de mecanismos de acceso dinámico al espectro en radio cognitiva

Abstract

La radio cognitiva está considerada como una prometedora solución al problema de la ineficiencia en el uso de las bandas frecuenciales en redes de acceso inalámbrico causada por el esquema de licencias tradicional que actualmente se emplea. En el marco de trabajo de la radio cognitiva, el acceso dinámico al espectro (Dynamic Spectrum Access, DSA) se refiere al procedimiento de permitir a usuarios sin licencia acceder de forma temporal a una parte del espectro asociado a un usuario con licencia. El objetivo de un protocolo DSA es, por tanto, permitir a usuarios secundarios aprovechar los spectrum holes u oportunidades espectrales con el menor impacto posible en la calidad del servicio experimentada por los usuarios primarios (por ejemplo, la probabilidad de bloqueo). Un sistema DSA puede ser implementado tanto de forma centralizada como de forma distribuida. Cuando un sistema central gestiona el espectro, obtiene la información necesaria para tomar decisiones óptimas dados unos ciertos objetivos y restricciones. Una implementación centralizada, además, puede incorporar un sistema de subasta que permita establecer el precio de las oportunidades espectrales en tiempo real. Este aspecto sin embargo no será contemplado en este proyecto, dado que estará centrado en optimizar las probabilidades de bloqueo de cada tipo de usuario. Debido a que estas decisiones son tomadas de forma dinámica (por ejemplo, el acceso a una red con usuarios que entran y salen de la misma) la programación dinámica es una herramienta matemática válida para la formulación rigurosa de un problema de decisión DSA. Adicionalmente, el proceso de ocupación del espectro, del mismo modo que cualquier otro sistema de comunicaciones, puede ser caracterizado con un modelo de Markov que, aplicado a la formulación de la programación dinámica, resulta en un proceso de decisión de Markov (MDP).