認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)83885

1、認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)及IEEE802.22標(biāo)準(zhǔn)概述,,1.0 無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)(硬件)無(wú)線(xiàn)電 軟件無(wú)線(xiàn)電（SDR） 認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電（智能無(wú)線(xiàn)電CR）,,,1.1 傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電(硬件無(wú)線(xiàn)電HR),在硬件中執(zhí)行所有的無(wú)線(xiàn)電功能，任何功能變化都要求用物理手段實(shí)現(xiàn)。所有無(wú)線(xiàn)電都能夠進(jìn)行調(diào)諧以選取特定(有限制的)頻率范圍，而改變這種調(diào)諧需要一定時(shí)間。傳統(tǒng)上，在無(wú)線(xiàn)電硬件中定義了這些調(diào)諧特性，目的是使這些特性可編程化。,,1.2 軟

2、件無(wú)線(xiàn)電(SDR),軟件無(wú)線(xiàn)電(Software Defined Radio)是近幾年來(lái)提出的一種實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信的新概念和體制。它的核心是：將寬帶 A／D和D／A變換器盡可能地靠近天線(xiàn)，而電臺(tái)功能盡可能地采用軟件進(jìn)行定義。軟件無(wú)線(xiàn)電把硬件作為無(wú)線(xiàn)通信的基本平臺(tái)，對(duì)于無(wú)線(xiàn)通信功能盡可能用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)具有很好的通用性、靈活性，使系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)變得非常方便,1.3認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)出現(xiàn)背景,頻譜資源相對(duì)緊張同時(shí)存在不合理利用，浪

3、費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重 頻譜空穴（spectrum hole）,1.4 認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電(CR)基本概念,認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電也被稱(chēng)為智能無(wú)線(xiàn)電。從廣義上來(lái)說(shuō)是指無(wú)線(xiàn)終端具備足夠的智能或者認(rèn)知能力，通過(guò)對(duì)周?chē)鸁o(wú)線(xiàn)環(huán)境的歷史和當(dāng)前狀況進(jìn)行檢測(cè)、分析、學(xué)習(xí)、推理和規(guī)劃，利用相應(yīng)結(jié)果調(diào)整自己的傳輸參數(shù)，使用最適合的無(wú)線(xiàn)資源（包括頻率、調(diào)制方式、發(fā)射功率等）完成無(wú)線(xiàn)傳輸。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電的核心思想是，具有感知功能的通信設(shè)備檢測(cè)到頻譜空洞后，再充分合理地利用這些空閑頻譜,

4、1.4 認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電(CR)基本概念,自1999年“軟件無(wú)線(xiàn)電之父”Joseph Mitola Ⅲ博士首次提出了CR的概念并系統(tǒng)地闡述了CR的基本原理以來(lái)，不同的機(jī)構(gòu)和學(xué)者從不同的角度給出了CR的定義，如美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)（FCC） 的定義。FCC認(rèn)為：“CR是能夠基于對(duì)其工作環(huán)境的交互改變發(fā)射機(jī)參數(shù)的無(wú)線(xiàn)電”。,1.4 CR技術(shù)的基本概念,1.5 認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電結(jié)構(gòu)：,認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電結(jié)構(gòu),CR應(yīng)該具備以下2個(gè)主要特征：　

5、　 (1) 認(rèn)知能力　　 認(rèn)知能力使CR能夠從其工作的無(wú)線(xiàn)環(huán)境中捕獲或者感知信息，從而可以標(biāo)識(shí)特定時(shí)間和空間的未使用頻譜資源(也稱(chēng)為頻譜空洞)，并選擇最適當(dāng)?shù)念l譜和工作參數(shù)。這一任務(wù)通常采用圖1所示的認(rèn)知環(huán)進(jìn)行表示，包括3個(gè)主要的步驟：頻譜感知、頻譜分析和頻譜判決。,1.6 CR 特征,(2) 重構(gòu)能力　　 重構(gòu)能力使得CR設(shè)備可以根據(jù)無(wú)線(xiàn)環(huán)境動(dòng)態(tài)編程，從而允許CR設(shè)備采用不同的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)收發(fā)數(shù)據(jù)?？梢灾貥?gòu)的

6、參數(shù)包括：工作頻率、調(diào)制方式、發(fā)射功率和通信協(xié)議等。,2004年10月，IEEE正式成立IEEE802.22工作組，IEEE802.22別名稱(chēng)為“Wireless Regional Area Network(WRAN，無(wú)線(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò))”。該工作組的目的就是使用認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)將分配給電視廣播的VHF/UHF頻帶(北美為54MHz～862MHz)用作寬帶訪(fǎng)問(wèn)線(xiàn)路。 IEEE802.22將要制定的是無(wú)線(xiàn)通信的物理層與MAC層規(guī)格。所設(shè)想的數(shù)

7、據(jù)通信頻率為數(shù)Mbit/秒～數(shù)十Mbit/秒。電視轉(zhuǎn)播所用的頻率由于是比過(guò)去的無(wú)線(xiàn)LAN更低的頻帶，因此基站設(shè)備可覆蓋的范圍很大，半徑超過(guò)40km。如果此目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，總計(jì)300MHz～400MHz的頻帶將可用于室外寬帶通信。,2.0 IEEE 802.22簡(jiǎn)介,WRAN的協(xié)議體系 　　WRAN的IEEE 802.22標(biāo)準(zhǔn)包括物理層和MAC的協(xié)議，與IEEE 802.16系列中的結(jié)構(gòu)、管理和互聯(lián)等要求保持一致性。,2.1 IE

8、EE 802.22協(xié)議體系,2.2 物理層關(guān)鍵技術(shù),NC-OFDM（ Non - contiguous orthogonal frequency divisionmultip lexing）非連續(xù)正交頻分復(fù)用技術(shù) 是基于OFDM的頻譜池技術(shù)，NC-OFDM的基本思想是將頻譜池規(guī)劃成一個(gè)OFDM系統(tǒng)，把主用戶(hù)的頻譜按照OFDM系統(tǒng)子載波間隔整數(shù)倍來(lái)匹配，這樣就可以根據(jù)OFDM本身所具有的優(yōu)勢(shì)來(lái)靈活使用和控制頻譜池。對(duì)

9、于認(rèn)知用戶(hù)而言，其傳輸信息的子載波是隨機(jī)不連續(xù)的,2.3 NC-OFDM系統(tǒng)框圖,2.4 物理層信號(hào)處理流程,IEEE 802。22標(biāo)準(zhǔn)共有14種傳輸模式。其中，模式3一14用于數(shù)據(jù)傳輸，模式1用于碼分多址接入(CDMA)、帶寬請(qǐng)求信息、緊急共存狀態(tài)通知，模式2用于共存信標(biāo)協(xié)議。,2.5 OFDM認(rèn)知系統(tǒng)頻譜特性,2.5 OFDM認(rèn)知系統(tǒng)頻譜特性,由 OFDM 信號(hào)的功率譜密度表達(dá)式可知，由于實(shí)際的窗函數(shù)頻譜具有旁瓣，信