随着无线通信应用的日益广泛,频谱资源变得日益匮乏。尤其是随着无线广域网、无线局域网、无线个人域网络等各种无线网络技术的发展,有限的频谱资源已经逐渐不能满足日益发展的移动应用的数据传输需求。与之相矛盾的是,各国的频率资源管理部门专门分配了特定的授权频段以供特定通信业务(如电视广播业务等)使用,这些授权频段在某些地点和时间并未被占用,频谱资源的利用率极为低下。为了解决频谱资源匮乏的问题,我们迫切需要提高现有频谱的利用率,也就是尽可能的在更多的通信业务上使用白频谱,即已经被分配给主用户(获得分配频谱的授权用户),但在特定地点或者时间段未被使用或者占有的无线频谱。为了使得无线设备能够获知在某个特定时间及特定地点可用的白频谱信息,人们需要制定一个发现并获取白频谱的机制,使得无线设备可以利用特殊时间段和地点内未被占用的频段,从而提高频谱利用率。首先,本文介绍了白频谱查询机制的相关定义与研究现状。列举了白频谱的相关研究机构如IETF的PAWS工作组、FCC、ECC、Ofcom,并描述了各个机构的研究成果。其次,本文对白频谱查询协议从功能和性能两方面进行了需求分析。分析了白频谱查询协议的需满足的功能服务,以及适用性、安全性等非功能需求。再次,本文在参考了上述研究机构的成果以及需求分析的基础上对白频谱查询协议进行了设计与实现。包括协议架构、协议状态、协议流程、协议消息格式的设计,以及白频谱数据库的模式设计等。为了验证白频谱查询协议,本文在ns3仿真环境中设计实现了一套白频谱查询系统,从而将白频谱查询协议部署在LTE移动通信网络仿真场景之中。最后,本文总结了工作中的不足之处以及下一步的研究工作,同时列举了本人在攻读硕士研究生期间所完成的工作。