无线区域网和认知无线电技术(3)

日期：2007年8月25日作者：查看:[大字体中字体小字体]

    作者:田峰程世伦杨震 802.22工作组的主要任务是开发和建立一套基于认知无线电(CR)技术，在现有电视频段利用暂时空闲的频道进行无线通信的区域网空中接口标准。由于基于802.22协议的无线区域网(WRAN)工作在现有电视频段中，要求不能对正在广播的电视频道产生干扰，所以WRAN采用了认知无线电技术，对电视频段进行感知和测量，利用动态频谱管理技术找到空闲频道进行再分配。认知无线电技术将是未来无线通信的发展方向之一。本讲座分3期对无线区域网和认知无线电技术进行介绍，第1讲已经介绍无线区域网络和IEEE 802.22工作组情况，包括WRAN背景、802.22系统、802.22空中接口等；第2讲已经介绍认知无线电技术和实现其的基础软件无线电(SDR)技术，包括无线电知识描述语言(RKRL)和认知循环、无线电频谱礼仪等；本讲介绍802.22 WRAN频谱共存问题和认知无线电技术的应用。

    基金项目：教育部重点科技项目(206055)

    3802.22系统共存及认知无线电的应用

    IEEE 802.22同其他标准不同的是，其他标准中不同系统共存问题往往是在标准完成后再作讨论，而802.22工作组制订的无线区域网(WRAN)标准，却是工作在已经有固定用户的频段，所以首先就要求空中接口协议和算法把共存作为标准定义的一部分，可见系统共存问题在802.22空中接口中占据非常重要的地位。另一方面，认知无线电作为未来的智能通信方式和技术，将会扩展到各个通信网络中被广泛应用，目前无线通信系统中实现的还只是它的基本功能，可以期待认知无线电(CR)技术将更广泛地被应用到通信系统的各个层面，大大改善通信系统性能。

    3.1802.22系统与其他系统的共存

    802.22WRAN所工作的电视广播频带已经被电视广播、无线麦克风等所使用，导致在同一个频段存在不同的通信方式和空中接口，因此共存技术在802.22空中接口中占据非常重要的地位，同其他的IEEE无线标准不同，需要在标准概念建立的初始阶段就加入共存机制。

    3.1.1天线

    802．22最基本的目的是找到一种不仅可以提供潜在业务而且保证现存授权业务不受干扰的技术。为了达到这个目标满足不同系统共存的需求，802.22中每个用户驻地设备(CPE)需要两个独立的天线：定向天线和全向天线。

    定向天线作为工作天线，主要用于用户驻地设备和基站之间通信。定向天线可以保证能量不向其他不需要的方向发射从而降低干扰。而且这些天线具有提高功率控制效率的能力，从而保证了系统共存的实现。

    全向天线基本上用于感知和测量。因此为了实现可靠感知，这种天线一般都安装在户外。有了全向天线，用户驻地设备可以在它所有方向的邻居节点中寻找授权的原有主用户的信号，而不只是单个方向寻找，这样可以尽可能避免系统冲突。

    3.1.2电视和无线麦克风用户的感知及保护

    802.22中，基站和用户驻地设备均有责任义务保护主用户(PU)的授权业务。由于单个用户驻地设备的感知可能不可靠，基站采用周期性分布式感知机制、数据融合和获取技术来获得可靠的频谱占用数据。

    (1)感知门限

    802.22中，基站和用户驻地设备利用全向天线在每个方向和极化方向来感知授权用户的传输即主用户的检测。如果探测到的授权信号高于预先假定的门限，基站将空出信道。

    (2)响应时间

    响应时间是指在802.22系统空出信道前，电视广播和无线麦克风能够承受的干扰时间。考虑到一般电视和广播电台通常通宵工作，所以响应时间稍长些并不是十分重要。如果考虑采用分布式感知机制来完成电视台的检测，可以忍受的响应时间是数分钟到数十分钟。然而，当电台不是工作在连续模式(例如夜间关闭时)而处于时开时关的模式时，就需要有更快的感知速度，响应时间就越短越好。
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