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1 無線區(qū)域網(wǎng)和認(rèn)知無線電技術(shù)( 四 )

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802.22物理層在調(diào)制和編碼方面具有高度的可擴(kuò)展性 。用戶駐地設(shè)備到基站有著不同的距離，從而導(dǎo)致的不同的信噪比 ?；究梢酝ㄟ^動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)制和編碼方式來解決，這樣提高了系統(tǒng)效率 。
為了使認(rèn)知無線電對(duì)授權(quán)業(yè)務(wù)以及自身的干擾最小，有效的傳輸功率控制(TPC)非常重要 。802.22標(biāo)準(zhǔn)支持鏈路間的功率控制，答應(yīng)用戶駐地設(shè)備的功率減小到一個(gè)可靠的可維持鏈路通信的最低等級(jí) 。為了盡可能地增加鏈路的吞吐量，可以在較低的發(fā)射功率和靈活的調(diào)制機(jī)制之間進(jìn)行折衷 。為此802.22定義了功率控制的動(dòng)態(tài)范圍為以30 dB為中心，上下浮動(dòng)1 dB 。動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)是實(shí)現(xiàn)共存時(shí)其物理層需要考慮的另一因素 。不僅體現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)調(diào)整操作頻率，而且體現(xiàn)在如何調(diào)整頻率以達(dá)到節(jié)能的目的 。當(dāng)考慮對(duì)電視頻帶和其他授權(quán)用戶的鄰信道干擾時(shí)，WRAN系統(tǒng)只能被限制在很小的一部分信道上操作 。802.22必須包含占用信道的可擴(kuò)展性，至少需要適應(yīng)現(xiàn)存的6 MHz、7 MHz、8 MHz 3種不同的電視帶寬 。從調(diào)制的觀點(diǎn)考慮，只要產(chǎn)生干擾便可以釋放其中任何一個(gè)被干擾的信道，使得每個(gè)電視頻道可以變得獨(dú)立 。這時(shí)WRAN系統(tǒng)可以考慮占用不止一個(gè)電視信道來增加鏈路容量 。
1.4.2MAC層
為了能及時(shí)對(duì)外界環(huán)境的變化如主用戶的出現(xiàn)做出響應(yīng)，基于認(rèn)知無線電的802.22 MAC層需要具有高度的動(dòng)態(tài)性能 。除了提供媒體接入控制、魯棒數(shù)據(jù)傳輸?shù)葌鹘y(tǒng)業(yè)務(wù)能力，802.22 MAC層還需要提供一套傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)所沒有的全新的功能，其中包括頻譜的分布式感知和頻譜的動(dòng)態(tài)治理等，以實(shí)現(xiàn)與廣播電視共享頻譜 。
(1)接入初始化
在任何MAC協(xié)議中，初始化都是必要的，而且一般依靠中心基站進(jìn)行 。但在WRAN中并不是這樣的，802.22中的用戶駐地設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，首先需要花一定的時(shí)間掃描所有的電視頻段從而建立一個(gè)標(biāo)識(shí)，即每個(gè)信道占用情況映射圖，用來表示是否探測(cè)到主用戶信號(hào) 。該信息將隨后被傳送給基站 。802.22不像現(xiàn)存的無線技術(shù)，用戶駐地設(shè)備沒有利用預(yù)判決信道技術(shù)去尋找基站 。802.22可能會(huì)利用信道融合技術(shù)，將多個(gè)空閑信道結(jié)合在一起，從而提高性能，但這樣一來基站的同步任務(wù)將大大增加 。
(2)感知治理和頻譜治理
為了使802.22系統(tǒng)不對(duì)主用戶業(yè)務(wù)造成破壞性干擾，基站需引導(dǎo)相關(guān)用戶駐地設(shè)備在帶內(nèi)或帶外進(jìn)行周期感知測(cè)量活動(dòng) 。其中帶外測(cè)量對(duì)應(yīng)于其他所有未受影響的信道，帶內(nèi)測(cè)量涉及基站用于同用戶駐地設(shè)備通信的信道以及受該通信影響的鄰近信道 。在帶內(nèi)測(cè)量時(shí)，基站必須停止信道中的一切數(shù)據(jù)傳送，而在帶外測(cè)量中不需要 。802.22設(shè)備需要通過基站的動(dòng)態(tài)控制在較低的信噪比下以非相干的方式感知信號(hào)，從而確定主用戶的存在 。但是在帶內(nèi)感知時(shí)，基站無法和用戶駐地設(shè)備通信，因此感知時(shí)間越長對(duì)通信性能損害越大 。另外，基站并不需要每個(gè)用戶駐地設(shè)備都進(jìn)行相同的感知活動(dòng)，它可以使用一些智能的綜合算法將感知任務(wù)分配到各個(gè)用戶駐地設(shè)備，一旦得到足夠的感知數(shù)據(jù)，那么基站通過將它們進(jìn)行融合從而獲得整個(gè)蜂窩單元的頻譜占用圖，并采取適當(dāng)?shù)牟襟E改變相關(guān)的用戶駐地設(shè)備的操作參數(shù)，如操作頻率和功率等級(jí)，來解決潛在的干擾問題 。802.22的MAC層設(shè)計(jì)中感知治理還需要考慮感知的測(cè)量持續(xù)時(shí)間、感知的測(cè)量頻率以及采用設(shè)備等等 。802.22還綜合了治理頻譜的功能，比如切換信道、掛起/重啟信道傳輸、終止/重啟信道操作等，以保證主用戶業(yè)務(wù)得到保護(hù)和實(shí)現(xiàn)有效共存 。
(3)傳播延遲
另一個(gè)重要的問題是MAC層設(shè)計(jì)必須能夠支持傳播延遲 。如802.22系統(tǒng)試圖在離發(fā)送基站100 km范圍內(nèi)提供服務(wù)，其環(huán)形傳播延時(shí)將超過30 μs 。這使得MAC層需要補(bǔ)償由不同用戶駐地設(shè)備所引發(fā)的不同傳播延遲 。這種大的延遲將阻礙有效接入，有效接入在各種業(yè)務(wù)共存時(shí)非凡重要 。(待續(xù))

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