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1 無線區(qū)域網(wǎng)和認(rèn)知無線電技術(shù)( 三 )

云知道


在圖1所示的系統(tǒng)里，基站監(jiān)督和控制無線資源分配 ?；究刂茊卧獌?nèi)的媒體接入并通過下行方向向不同的用戶駐地設(shè)備傳送信息，同時用戶駐地設(shè)備通過上行方向響應(yīng)基站 。為了確保對授權(quán)業(yè)務(wù)的保護(hù)，802.22系統(tǒng)中基站和用戶駐地設(shè)備之間應(yīng)建立嚴(yán)格的主從關(guān)系 。在沒有接收到來自基站的正確授權(quán)以前，任何用戶駐地設(shè)備都不答應(yīng)傳送信息，并且基站控制所有用戶駐地設(shè)備的射頻特性(如調(diào)制、編碼和操作頻率) 。除了調(diào)整一個單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送外，802.22系統(tǒng)中的基站還具備傳統(tǒng)基站所沒有的分布式感知治理的特性，用來確保授權(quán)業(yè)務(wù)得到保護(hù) 。在分布式感知過程中，基站通過對相關(guān)的用戶駐地設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)對射頻環(huán)境的分布式感知 。假如有反饋信息，則基站根據(jù)該反饋信息決定感知單元將要采取的步驟 。
1.2.3業(yè)務(wù)容量和覆蓋區(qū)域
在802.22點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)中，因?yàn)橐o許多的用戶駐地設(shè)備提供服務(wù)，所以基站的容量應(yīng)該更大 。其中每個用戶駐地設(shè)備在下行方向上所需的最小吞吐率為1.5 Mb/s，上行方向的峰值吞吐率為384 kb/s，這個速率可與數(shù)字用戶線相媲美 。頻譜效率是無線接入系統(tǒng)的重要性能指標(biāo) 。在基站的覆蓋范圍之內(nèi)頻譜效率隨位置的改變而改變，受距離、傳播信道損失、干擾，以及每個給定信道上可用的調(diào)制和編碼參數(shù)的影響 。802.22系統(tǒng)規(guī)定了從0.5 b/(s/Hz)～5 b/(s/Hz)的通信頻譜效率 。每個可能的傳輸鏈路上每個用戶駐地設(shè)備通過設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)最大的頻譜效率 。
與已經(jīng)制訂的各802標(biāo)準(zhǔn)相比，802.22無線區(qū)域網(wǎng)的顯著特點(diǎn)是基站覆蓋范圍更大，可達(dá)40～100 km 。幾種典型無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍如圖3所示 。由于WRAN設(shè)備采用高功放，加上電視頻段優(yōu)良的電波傳輸特性，無線區(qū)域網(wǎng)具有更大的覆蓋范圍 。這種增強(qiáng)的覆蓋范圍不僅提供了機(jī)遇，也帶來了技術(shù)挑戰(zhàn) 。
1.3802.22協(xié)議
802.22協(xié)議決定了多個設(shè)備之間的協(xié)同操作 。協(xié)議交互發(fā)生在協(xié)議的每一層 。其中802.22 MAC和物理層協(xié)議棧對于所有被支持的服務(wù)都是相同的 。802.22中MAC層的中心目的是共享無線信道資源 。MAC協(xié)議定義了如何和何時初始化在信道上的傳輸 。
由于用戶駐地設(shè)備與一個或更多的基站競爭容量，所以MAC協(xié)議應(yīng)該有效地治理競爭和資源分配 。物理層可細(xì)分為一個會聚子層和一個物理媒體(PMD)子層 。PMD是物理層的主要部分 。就像MAC層的會聚層，物理層的會聚層能自適應(yīng)映射MAC層的特定需要到通用的PMD服務(wù) 。
1.4802.22空中接口
由于802.22系統(tǒng)中的點(diǎn)到多點(diǎn)無線設(shè)備使用的是電視頻段，在該頻段范圍內(nèi)基站和用戶之間可以在短距離環(huán)境和無視線路徑環(huán)境下通信，該頻段的無線電波有很強(qiáng)的穿透性，即使在基站和用戶被部分或完全阻擋的情況下仍然可以互相通信 。不過在這種情況下會導(dǎo)致信號嚴(yán)重衰弱并且存在多徑效應(yīng)，影響通信質(zhì)量 。為了與原來電視頻道的主用戶共存，802.22系統(tǒng)的物理層和MAC層協(xié)議應(yīng)該答應(yīng)基站根據(jù)感知結(jié)果，動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的功率或者工作頻率，還應(yīng)包括降噪機(jī)制，這樣可以避免對原來電視頻道的主用戶造成干擾 。
為了保證在授權(quán)業(yè)務(wù)不受影響的前提下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作，802.22空中接口需要有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和可擴(kuò)展性 。自適應(yīng)性是指對于特定傳輸參數(shù)的修改和用戶駐地設(shè)備參數(shù)的更新與軟件下載 。自適應(yīng)性應(yīng)該包括速率和功率的自適應(yīng)性 ?？蓴U(kuò)展性是指系統(tǒng)的操作參數(shù)可變，如比特速率、信道帶寬、覆蓋程度、部署等 。可擴(kuò)展性包括帶寬可擴(kuò)展性和鏈路對稱可擴(kuò)展性 。
1.4.1物理層
圖4描述了授權(quán)業(yè)務(wù)在廣播電視頻段上時域和頻域的占用情況，橫軸是時間，縱軸表示不同的頻段 。從圖4可看出，802.22基站和用戶駐地設(shè)備間的通信機(jī)會也就是信道空閑的出現(xiàn)是隨機(jī)的，并且會影響物理層和MAC層的架構(gòu)設(shè)計(jì) 。此時物理層需要在較低的復(fù)雜度下提供高性能可靠通信 。

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