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1 無線區(qū)域網(wǎng)和認(rèn)知無線電技術(shù)

云知道

作者:田峰 程世倫 楊震 802.22工作組的主要任務(wù)是開發(fā)和建立一套基于認(rèn)知無線電(CR)技術(shù)，在現(xiàn)有電視頻段利用暫時空閑的頻譜進行無線通信的區(qū)域網(wǎng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 。由于基于802.22協(xié)議的無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)工作在現(xiàn)有電視頻段中，要求不能對正在廣播的電視頻譜產(chǎn)生干擾，所以WRAN采用了CR技術(shù)，對電視頻段進行感知和測量，利用動態(tài)頻譜治理技術(shù)找到空閑頻譜進行再分配 。CR技術(shù)將是未來無線通信的發(fā)展方向之一 。本講座將分3期對無線區(qū)域網(wǎng)和認(rèn)知無線電技術(shù)進行介紹，第1講介紹無線區(qū)域網(wǎng)和IEEE802.22工作組情況，包括WRAN背景、802.22系統(tǒng)、802.22空中接口等；第2講介紹CR技術(shù)和實現(xiàn)其的基礎(chǔ)——軟件無線電(SDR)技術(shù)，包括無線電知識描述語言(RKRL)和認(rèn)知循環(huán)、無線電頻譜禮儀等；第3講介紹802.22WRAN頻譜共存問題和CR技術(shù)的應(yīng)用 。
基金項目：教育部重點科技項目(206055)
1.無線區(qū)域網(wǎng)和802.22工作組
隨著信息時代的到來，無線設(shè)備被廣泛使用，使得無線頻譜成為現(xiàn)代社會不可或缺的甚至是比土地和礦藏更寶貴的資源 。一般通信系統(tǒng)發(fā)射機和接收機進網(wǎng)使用都需要政府批準(zhǔn)，授權(quán)頻段，然后才能進入通信網(wǎng)絡(luò) 。因此那些免授權(quán)的頻段，如無線局域網(wǎng)(WLAN)所在的頻段(2.4 GHz～2.484 GHz)，在無線技術(shù)的發(fā)展中起到了重要作用，許多重大技術(shù)革新在這里發(fā)源 。由此產(chǎn)生的一系列突破性的成功以及由之帶來的許多先進技術(shù)使得制訂標(biāo)準(zhǔn)的組織，如美國電氣電子工程師學(xué)會(IEEE)、美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)等，開始分析如今頻譜的利用方式以試圖提高無線資源的利用率 。
2002年11月FCC發(fā)布了頻譜政策非凡工作組(SPTF)遞交的報告，目的在于提高頻譜治理方式 。事實上在許多頻段，頻譜利用率是比頻譜物理稀缺更重要的問題 。假如對城市地區(qū)和鄉(xiāng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)進行無線電頻譜掃描，就會發(fā)現(xiàn)：某些頻段在大部分時間里是空閑的，一些頻段只是有時被占用，剩余頻段則被過度使用 。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的一個原因是目前有線電視被廣泛使用，收看無線電視的觀眾大大減少，在城市地區(qū)這一現(xiàn)象尤其突出 。這就促使FCC重新審閱頻譜治理的傳統(tǒng)方法 。他們不僅意識到在特定的授權(quán)頻帶頻譜利用率很低，而且意識到無線資源的缺乏極大地制約了無線應(yīng)用的發(fā)展，使得包括寬帶接入、公共安全、衛(wèi)生保健、商業(yè)以及娛樂方面的應(yīng)用無頻率資源可用 。
【1 無線區(qū)域網(wǎng)和認(rèn)知無線電技術(shù)】 認(rèn)知無線電(CR)被認(rèn)為是解決上述無線頻譜低利用率問題的最佳方案 。認(rèn)知無線電是一種智能的無線通信系統(tǒng)，它能感知四周無線環(huán)境，通過對環(huán)境的理解、主動學(xué)習(xí)等措施，實現(xiàn)在特定的無線操作參數(shù)上(如功率、載波調(diào)制和編碼等)的實時改變并且能調(diào)整系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)，適應(yīng)外部無線環(huán)境的變化 。認(rèn)知無線電具有在不影響其他授權(quán)用戶(即主用戶(PU))的前提下智能地利用空閑頻譜的能力，并具有隨時隨地、智能、高可靠通信的潛能 。而諸如信號處理、人工智能、軟件無線電、頻率捷變、功率控制等技術(shù)的迅猛發(fā)展使得認(rèn)知無線電具有非凡性能 。
FCC于2004年5月發(fā)布建議制訂規(guī)則的通告(NPRM)，答應(yīng)未授權(quán)用戶在不影響授權(quán)用戶(如電視接收者)業(yè)務(wù)的前提下，通過基于認(rèn)知無線電的技術(shù)使用電視廣播頻段中的空閑無線資源 。
2004年10月，IEEE 802委員會成立了802.22工作組，授權(quán)開發(fā)一個共同操作的點到多點(P-MP)的空中接口(即物理層和媒質(zhì)接入層)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)用于現(xiàn)存廣播電視服務(wù)所在的頻段，實現(xiàn)基于認(rèn)知無線電的無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN) 。WRAN能夠?qū)崿F(xiàn)基于包的傳輸，因此支持個人家庭住戶、多聚居單元、小型工作/家庭場所(SOHO)等的一系列通信服務(wù)(如因特網(wǎng)接入、數(shù)據(jù)傳輸、語音和流視頻) 。目前，802.22工作組已經(jīng)基本完成了其技術(shù)需求的規(guī)范 。

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