认知无线电标准的情况2009.docVIP

认知无线电标准的发展 1 认知无线电的定义? ?1999年，Joseph Mitola Ⅲ博士首先提出认知无线电的概念，2000年进一步系统地阐述了认知无线电的概念和方法，并明确给出认知无线电的定义[1]。? ?2003年，美国联邦通信委员会(FCC)给出了认知无线电的狭义定义[2]。从狭义上讲，认知无线电是指能够通过与工作环境交互，改变发射机参数的无线电设备，其主体可能是软件无线电，但既没有软件也没有现场可编程的要求。? ?从广义上讲，认知无线电以灵活、智能、可重配置为显著特征，通过感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，有目的地实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计变化，从而实现任何时间、任何地点的高可靠通信以及对异构网络环境有限的无线频谱资源进行高效地利用。? 从定义上看，认知无线电的主要出发点就是使无线用户之间实现频谱资源共享。目前，大多数频段已根据不同应用目的分配给相应的频段使用者(或称授权用户)，利用认知无线电技术实现频谱资源共享是否真的可行？美国FCC的报告[3]指出，当前面临的最主要问题不是频谱资源稀少，而是现有固定分配方式导致频谱资源没有充分利用。? 随着认知无线电技术的发展，各标准化组织和行业联盟也纷纷开展相关的研究，并且开始着手制定认知无线电的标准和协议，以期推动该技术的发展与应用。2 认知无线电相关标准的进展情况? 目前涉及认知无线电标准制订的组织和行业联盟主要是美国电气电子工程师学会(IEEE)、国际电信联盟(ITU)和软件无线电论坛等。2.1 IEEE相关标准? ?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 802.22[4]、IEEE 802.16h[5]、IEEE P1900[6]、 IEEE 802.11h[7]以及IEEE 802.11y[8]等。? ?(1) IEEE 802.22标准? ?? ?2004年10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 MHz的VHF/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层)和媒体接入控制层(MAC层)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，PMD是PHY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(ATSC、DVB-T、DMB-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。? ?? ?(2) IEEE 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，2004年12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、802.16-2