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谱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谱产生干扰，所以WRAN采用了CR技术，对电视频段进行感知和测量，利用动态频谱治理技术找到空闲频谱进行再分配 。CR技术将是未来无线通信的发展方向之一 。本讲座将分3期对无线区域网和认知无线电技术进行介绍，第1讲介绍无线区域网和IEEE802.22工作组情况，包括WRAN背景、802.22系统、802.22空中接口等；第2讲介绍CR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；第3讲介绍802.22WRAN频谱共存问题和CR技术的应用 。
基金项目：教育部重点科技项目(206055)
1.无线区域网和802.22工作组
随着信息时代的到来，无线设备被广泛使用，使得无线频谱成为现代社会不可或缺的甚至是比土地和矿藏更宝贵的资源 。一般通信系统发射机和接收机进网使用都需要政府批准，授权频段，然后才能进入通信网络 。因此那些免授权的频段，如无线局域网(WLAN)所在的频段(2.4 GHz～2.484 GHz)，在无线技术的发展中起到了重要作用，许多重大技术革新在这里发源 。由此产生的一系列突破性的成功以及由之带来的许多先进技术使得制订标准的组织，如美国电气电子工程师学会(IEEE)、美国联邦通信委员会(FCC)等，开始分析如今频谱的利用方式以试图提高无线资源的利用率 。
2002年11月FCC发布了频谱政策非凡工作组(SPTF)递交的报告，目的在于提高频谱治理方式 。事实上在许多频段，频谱利用率是比频谱物理稀缺更重要的问题 。假如对城市地区和乡村偏远地区进行无线电频谱扫描，就会发现：某些频段在大部分时间里是空闲的，一些频段只是有时被占用，剩余频段则被过度使用 。出现这种现象的一个原因是目前有线电视被广泛使用，收看无线电视的观众大大减少，在城市地区这一现象尤其突出 。这就促使FCC重新审阅频谱治理的传统方法 。他们不仅意识到在特定的授权频带频谱利用率很低，而且意识到无线资源的缺乏极大地制约了无线应用的发展，使得包括宽带接入、公共安全、卫生保健、商业以及娱乐方面的应用无频率资源可用 。
【1 无线区域网和认知无线电技术】 认知无线电(CR)被认为是解决上述无线频谱低利用率问题的最佳方案 。认知无线电是一种智能的无线通信系统，它能感知四周无线环境，通过对环境的理解、主动学习等措施，实现在特定的无线操作参数上(如功率、载波调制和编码等)的实时改变并且能调整系统的内部状态，适应外部无线环境的变化 。认知无线电具有在不影响其他授权用户(即主用户(PU))的前提下智能地利用空闲频谱的能力，并具有随时随地、智能、高可靠通信的潜能 。而诸如信号处理、人工智能、软件无线电、频率捷变、功率控制等技术的迅猛发展使得认知无线电具有非凡性能 。
FCC于2004年5月发布建议制订规则的通告(NPRM)，答应未授权用户在不影响授权用户(如电视接收者)业务的前提下，通过基于认知无线电的技术使用电视广播频段中的空闲无线资源 。
2004年10月，IEEE 802委员会成立了802.22工作组，授权开发一个共同操作的点到多点(P-MP)的空中接口(即物理层和媒质接入层)标准，该标准用于现存广播电视服务所在的频段，实现基于认知无线电的无线区域网(WRAN) 。WRAN能够实现基于包的传输，因此支持个人家庭住户、多聚居单元、小型工作/家庭场所(SOHO)等的一系列通信服务(如因特网接入、数据传输、语音和流视频) 。目前，802.22工作组已经基本完成了其技术需求的规范 。
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