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IEEE关于认知无线电技术的标准

浏览:3796  来源:通信人在线  日期:2018-02-27

IEEE对于认知无线电技术的标准化推进工作比较积极,目前正在制订的与认知无线电相关的标准主要包括:IEEE 802.22IEEE 802.16hIEEE P1900 IEEE 802.11h以及IEEE 802.11y等。

1IEEE 802.22标准

200410月,IEEE正式成立了IEEE 802.22工作组,这是第一个世界范围的基于认知无线电技术的空中接口标准化组织。IEEE 802.22也被称为无线区域网络(WRAN),系统工作于54 MHz ~ 862 MHzVHF/UHF频段上未使用的TV信道,工作模式为点到多点。该工作组目的是利用认知无线电技术将分配给电视广播的VHF/UHF频带用作宽带接入。

为了与TV频道的授权用户共存,802.22系统的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)协议应该允许基站根据感知结果,动态调整系统的功率或者工作频率,还应包括降噪机制,从而避免对TV频道的授权用户造成干扰。现有的IEEE 802.22标准提案对空中接口进行了规范,包括PHY层与MAC层的规范,MAC层和PHY层协议栈对于所有被支持的服务都是相同的。

根据IEEE 802.22标准提案,PHY层可细分为一个会聚子层和一个物理媒体(PMD)子层,PMDPHY层的主要部分,而会聚子层能自适应映射MAC层的特定需要到通用的PMD服务,IEEE 802.22协议在PHY层上增加了频谱感知功能,通过本地频谱感知技术以及分布式检测等方法,来可靠地感知某时刻、某地区的电视频段中各子信道是否被授权的电视信号(ATSCDVB-TDMB-T等制式)占用,以使得认知用户能够在对授权用户系统不造成干扰的情况下接入空闲的电视频段,充分利用有限的频谱资源;而MAC层的协议设计不同于以往,除提供媒介接入控制等传统业务能力,还以共存为主要目的,为与授权用户共存和保护授权用户提供了丰富的手段,并且引入了一个新颖的共存信标协议(CBP)来使得那些具有重叠覆盖区域的802.22基站可以协作和有效地分享宝贵的频谱资源。另外,还提供了信道管理和测量功能,这使得MAC层在频谱管理上更加灵活和有效。

2IEEE 802.16h标准

1999年,IEEE成立了802.16工作组专门开发宽带固定无线技术标准(WiMAX),目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。但是,随着802.16系列规范的不断制订和完善,频谱资源问题成为制约技术发展的关键问题,为此,200412月,专门成立了致力于解决共存问题的802.16h工作组,利用认知无线电技术使802.16系列标准可以在免授权频段获得应用,并降低对其他基于IEEE 802.16免授权频段服务用户的干扰。同月,IEEE 802.16h工作组公开征集提案,主要针对802.16h规范涉及的具体方面、新系统对授权用户产生的冲突影响、802.16不同PHY层模式下的共存机制、802.16-2004标准中现有的免授权频段服务支持以及802.16h标准制定的主要目标等。20051月,确定了IEEE 802.16h标准的具体涉及内容,其主要思路是在IEEE 802.16制定的QoS要求下,让多个系统共用资源。20068月公布了其最新版本。

IEEE 802.16h标准由License-Exempt Task Group 所制定,致力于改进诸如策略和媒介接入控制等机制,以确保基于IEEE 802.16的免授权系统之间的共存,以及与授权用户系统之间的共存。

 3IEEE 1900标准

IEEE 802 .22 802.16h都只是认知无线电的简单应用,为了进一步研究认知无线电,IEEE2005年成立了IEEE 1900标准组,进行与下一代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。该工作组对于认知无线电技术的发展及与其他无线通信系统的协调与共存有着极其重要的意义。

IEEE 1900目前包括IEEE 1900.1~7。其中IEEE 1900.1IEEE 1900.2IEEE 1900.3IEEE 1900.44个工作组成立最早,其制定基础标准,这四个工作组的主要任务详细见下表3

3IEEE 1900.1~4工作组的主要任务

4IEEE 802.11h标准

从表面上看,IEEE 802.11h似乎不是有关认知无线电的标准。但是,802.11h协议中的一个关键内容:动态频谱选择实际上已经属于认知无线电的范畴。IEEE 802.11h为“无线局域网媒体接入控制和物理层规范,欧洲5 GHz频段频谱和发射功率管理扩展”协议,其修改了IEEE 802.11a PHY层标准,增强了5 GHz频段的网络管理、频谱控制和传输功率管理功能,提高了信道能量测量和报告、多个管理域的信道覆盖、动态信道选择和传输功率控制机制,及其在协议中的一些定义和术语。

IEEE 802.11h标准的出现解决了无线局域网与雷达设备的共存问题。对于CR技术,该标准的主要贡献在于引入两个重要的概念:动态频率选择(DFS)和发射功率控制(TPC)ERC/DEC/(99)23要求工作在5 GHzWLAN设备需要引入DFS技术来避免和雷达系统使用相同的信道,同时能够均衡的使用所有可用信道。关于动态频率选择(DFS)和发射功率控制(TPC)的含义详见下表4中。

4:动态频率选择(DFS)和发射功率控制(TPC)的含义

另一项CR技术的应用是Atheros公司推出的基于Super G技术的无线局域网技术。该技术中加入了自动检测周围其他无线局域网运行的功能,可以根据检测到的邻近无线局域网用户情况自适应地调整信道占用方式,最大限度提高系统传输速率。

然而上述标准中所引入的信道检测和选择的技术还仅仅是CR功能的开始。在不增加可用频段的前提下,少量的有限的可用信道依然难以从根本上满足无线局域网广泛应用的需求。这正是CR技术真正要解决的问题,也催发了新的无线局域网标准的产生。

 5IEEE 802.11y

IEEE 802.11y802.11协议族中基于竞争的协议,主要制定标准化的干扰避免机制,同时方便今后新频段的应用,其应用频段主要是20057FCC向公众应用开放的原来用于卫星服务网络的3.65 GHz~3.7 GHz频段,为该频段的宽带无线业务分配提供补充和改善。

IEEE 802.11y标准的目标是对在与其他用户共享的美国3.65 GHz~3.7 GHz频段中进行IEEE 802.11无线局域网通信的机制进行标准化。IEEE 802.11y中定义了传输初始化的过程,确定信道状况(是否可用)的方法,检测到信道忙时重传的机制等诸多内容。标准中主要包含如下表5所示的四个机制。

5IEEE 802.11y标准中包含的四个机制

由于IEEE 802.11系列标准没有考虑在3.65 GHz~3.7GHz这样的非独占频段中实现数据传输服务,因此IEEE 802.11y标准需要在IEEE 802.11h的“动态频率选择”和“传输功率控制”技术的基础上进行改进实现。

此外,IEEE 802.11y新的标准的设计还考虑了和其他系统的共存的机制,如同样可以工作在3.65 GHz3.7GHz频段的IEEE 802.16h系统。这些机制有利于动态频谱交换的实现和其他CR应用的共存问题的解决。200611月的会议上,将原802.11y草案0.02重新命名为P802.11y草案1.0

欲进一步了解IEEE 802系列标准的请进入

附录
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