埃克斯波特学院超级wi - fi

不时地“白色空间”一词可能突然出现在无线频谱的讨论。一般来说,白色的空间描述部分许可无线电频谱未赋值的,未使用的,只有部分时间使用许可,或者不使用他们在某些地理区域。几乎世界上每个国家都有一些的。其中大部分存在于电视频谱,称为电视空白。

现在有一些运动在全球范围内对这一做法和考虑给访问未经授权的技术,如超级wi - fi。这是监管机构的一般情绪无处不在的一部分(包括在美国FCC)开发更高效和有效使用的无线电频谱。它不再是一个选择。即将数据海啸和光谱带宽需求的迅速发展要求进行分析和分配给最佳的利用如果我们要使数据到处愿景成为现实。

有一个不可避免的事实。它是越来越稀缺。短缺可以追溯到1985年,当FCC打开多个频段的无线频谱使用的任何人都不需要执照。之前,除了无线电频道,有很少的未经授权的频谱。

现在有相当多的绝望的频谱资源在很多乐队更受欢迎。这是一个原因有很多研究和活动频率24 GHz左右开始,约120 GHz。但这些高频率出现一些问题的技术。

这个新的,未经授权的频谱(900 MHz, 2.4 GHz和5.8 GHz),来自工业、科学和医疗(ISM)乐队,基本上是开放帮助鼓励新的无线通信技术的发展。这些新乐队多年来被称为“垃圾”的乐队,非通讯设备,如微波住在哪里。

电视空白
空白涉及VHF和UHF电视频道的频率(约470 - 890 MHz),虽然目前讨论超高频和本文的重点。有很多的争议在这个自2009年强制切换到数字电视。这是有点痛苦的举措,但此后事情都解决了。没有人愿意放弃来之不易的授权频段,所以有很多姿态,这是不可能减弱。然而,此举将移动数据在这些频率的势头继续发展。

为什么这些频率?答案很简单——传播。甚高频、超高频传播属性是更好的比1 GHz以上。这不仅仅是边际。他们提供福利长距离和通过障碍,提供更好的农村和深室内覆盖,与潜在的严重拥挤或dense-path-obstruction应用程序。

无线电波传播速度成反比的平方距离无线电信号的来源,在自由空间。自由空间路径损耗的基本公式是:

还有其他公式,考虑其他变量(如Friis方程,见参考1),但这只是的目的在实证的基础上比较两个频率。变量R =范围;f =频率,和c,光速。

作为一个例子,让我们来比较一下UHF频道65年wi - fi的2.4 GHZ的距离1公里。频率UHF频道65,围绕780 MHz。1公里的距离,路径损耗是~ 90分贝。2.4 GHz,路径损耗将~ 100分贝。不管原来的功率电平是什么。仍然是线性功率的关系。

乍一看这可能看起来不是很多,但考虑到每3 dB的增加或减少,信号电平双打或半,分别。所以100分贝信号三个数量级高于90分贝的信号。基本上,在接收端如果2.4 GHz信号1毫瓦,700 MHz信号将三个数量级高,或100毫瓦。

当然这不是特别现实的典型的wi - fi或其他未授权的,小细胞平台(尽管有一些讨论,对于某些应用程序),主要是由于在这个例子的距离。但随着平台无线漫游,农村wi - fi细胞和超级wi - fi,业界都在认真考虑的V / UHF波段扩展传播概要文件。

V / UHF的之作,是更好地穿透障碍物,可以长途旅行,在山,行动更比2.4 GHz地面波。这是一个真正的应用,如农村广播网络中获益,人烟稀少的地区,大型城市中心和高度RF-resistant安装。

超级wi - fi
超级wi - fi,也许,下一代的未经授权的无线技术的领导者。完美的平台是一个无线技术可以扩展到任何应用程序,在任何平台技术,但不像发生在可预见的未来。所以当前技术发展的各种风格的。wi - fi的场景,目前,WiGig和超级wi - fi。

然而,这个术语有点误导。不是在wi - fi联盟的羽翼之下。事实上,它更有可能受到不同的标准组织,例如IEEE 802.22。

802.22标准宣布在2004年和2011年实现。是无证的信封更长的距离无线- 100公里,但在数据率(~ 22 Mbps)慢得多。它将位于电视空白。已经有更新,目前802.22.3。

802.22是一个固定的PMP的无线空中接口,BS负责管理自己的细胞,以及任何相关的cp(见图1),BS细胞内的所有介质访问控制。

基本802.22指定范围的光谱效率0.5比特/秒/赫兹位/秒/ Hz。基于平均3比特/秒/ Hz,总PHY数据速率将18 Mbps 6 MHz电视频道。至少12个并发用户,假设工作最低要求吞吐率峰值,边上的报道,大约1.5 Mbps / CPE下游。上游标准pf DLS率384 kbps。

wi - fi, WRAN
基于这样的802.22的网络被称为无线无线接入网络(WRANs)。他们是网络,使用什么通常被称为“吵闹鬼”VHF和UHF频道之间的空间和一些空置的空间在这一节中,。为此,收音机必须足够聪明交错和乐队“关闭”时期,当他们利用这些乐队。这里有一个非常大的问题。因为这些未经授权的网络存在与现任的许可和其他WRANs,自我意识在WRANs至关重要,必须保证。他们不能干扰授权用户。

WRAN网络是针对不同的领域,包括multi-dwelling /多租户单元,SOHO,独栋住宅,小型企业和公共/私人学校。也有一些讨论802.22系统可用在城市和郊区的环境中,和在偏远地区如荒野地区。图1是一个图形的WRAN的样子。

图1:WRAN例子。

这个工作是认知无线电(CRs)和高效的频谱利用率。他们是“智能”收音机,无线电操作特征适应实时环境条件。这意味着他们非常spectrum-efficient。他们利用未使用的频谱以一种聪明的方式。

他们可以与其他spectrum-licensed收音机,在隐形模式中,可以这么说。CRs监控频谱乐队并不总是在操作,但不妨碍现任设备已经注册为特定用途。CRs是软件定义无线电频率灵活,使用功率控制和自我意识。他们的特点是利用颠覆性技术,如宽带频谱感知、实时频谱分配和采集,实时测量传播。

更详细一点
PHY层被设计来处理随机行为。因为CPE和BS函数以随机的方式(BS响应的随机行为CPE)。图2是信道利用率的一个例子。利用一般各不相同,因此,是随机的。平稳过渡,调制方案必须保持简单,然而健壮。

根据多路复用方案选择,总有一个性能和成本之间的权衡。

主要考虑的是航空公司的数量,因为对性能有重大的影响以及成本。在OFDM-based系统中,例如研究表明,为了获得平落一频道而不影响捕获和释放的通道WRAN-there必须超过2000副载波/电视频道。这个例子是理想的致密化由于其增强性能,适合高度密集的城市地区,但它可能对农村和偏远地区来说过于昂贵,杀鸡用牛刀。

这是一种必须评估指标设计的PHY层。其他元素在同一池是功率控制- 802.22指定了TPC动态范围与1 dB步骤至少30 dB,灵活的编码和频率捷变,是能够从频率频率是必要的。

图2。信道利用率图表。

MAC,另一层是需要特别关注的第二个元素。苹果有一个高度动态的要求所以它可以快速应对操作环境变量。它也必须健壮的数据交付和提供标准MAC服务。另外,在802.22中,它有一个更大的角色。

这里有两个关键因素需要考虑:

•初始化——与标准MAC初始化程序不同的是,在这种情况下,由于设备操作在一个共享的环境机会主义基础上,初始化需要一些额外的步骤。它必须先设计扫描可用的渠道看,并构建一个占用地图。这些信息被客户前提和基站传输设备。因为在这种情况下,渠道是动态的,而一个固定频道在典型情况下,这个过程必须考虑变量如频率、时间,代码,或者它们的组合。

•频谱管理——在没有执照的乐队,基站负责管理客户前提之间的测量活动设备。这可以是带内(使用的信道基站),或带外(相邻通道)。确定现有的存在,MAC设计必须包括的能力来检测信号信噪比很低水平。电视信号的检测,必须以非相干性的方式进行(没有同步)。这仅仅是一个独特的MAC设计的要求。总的来说,设计必须专注于高效的频谱管理,和现任保护。这是完成过程,如通道切换、暂停/恢复操作和添加/删除频道,这个应用程序是独一无二的。

还有其他考虑,如传播延迟。一旦延误被过去的300 ms,它变得明显。WRAN距离100公里,客户前提设备(CPE)可以从基站很长一段路,所以基站必须兼顾然而多少cp在不同的距离以确保它保持在这个规范。此外,可以有大量的干扰影响传播(建筑物、地形)。添加频率捷变的动态特性和变量加载和传播管理成为一个主要的设计考虑。

总的来说,WRANs有不同的设计指标。与其他平台总是很难实现共存。罪魁祸首是屈从于当权者,这成为了主要的设计准则。它通常是更昂贵的。

信件
超级wi - fi的空格是一个有趣的概念。虽然可能不是以迅雷不及掩耳之势,它肯定能够super-far。哪里和如何找到房屋仍有点不确定。并不是所有的设备需要的带宽,但22 Mbps太缓慢了许多今天的媒体需求。

然而,这仅仅是开始出现。记住,wi - fi开始在2 Mbps。今天我们看千兆速度。WRANs肯定会随着技术的不断成熟,提高性能。到目前为止,它仍然是在发展阶段,直到发生广泛部署,实现投资回报,进展缓慢。

然而,WRANs的潜力是惊人的。100公里无证网可能会吸引大平台的应用,尤其是在埃克斯波特学院。这将是有趣的重温这几年。

参考1:Friis方程

的首字母缩略词列表
BS -基站
CPE设备——客户前提
CR -认知无线电
PMP,点对多点
SOHO——小型/家庭办公
超高频——超高频率
甚高频——频率非常高
WRAN——无线无线接入网络
OFDM(正交频分多
TPC -传输功率控制
信噪比,信噪比