### IEEE Std 802.11af™-2013: 信息技术—电信及信息系统间信息交换—局域网与城域网特定要求—第11部分：无线局域网介质访问控制（MAC）及物理层（PHY）规范—修订案5：电视空白频段（TVWS）操作
#### 概述
IEEE Std 802.11af™-2013是IEEE 802.11标准的一个修订案，该标准由IEEE（电气和电子工程师协会）发布，旨在规定无线局域网(WLAN)的介质访问控制(MAC)层和物理层(PHY)的技术规范。此修订案专注于在电视空白频段(TVWS)中的操作，即利用未被使用的电视广播频道进行无线通信。
#### 技术背景
- **无线局域网(WLAN)**：是一种允许设备在不使用电线的情况下通过无线电波进行通信的技术。
- **介质访问控制(MAC)**：MAC层负责处理网络中多个设备共享同一传输介质时的数据发送顺序问题。
- **物理层(PHY)**：物理层定义了数据传输的物理特性，如频率、功率级别以及调制方式等。
- **电视空白频段(TVWS)**：指的是地面数字电视广播中未被占用的频谱空间，通常位于VHF和UHF频段内。这些频段由于其良好的传播特性（例如绕射能力），非常适合用于提供宽带无线接入服务，尤其是在农村或偏远地区。
#### 标准修订案内容概览
IEEE Std 802.11af™-2013修订案主要关注在TVWS频段内的WLAN操作。具体来说，它包括以下几个方面：
1. **频谱分配**：定义了如何识别和利用TVWS频段，确保无线通信不会干扰现有的电视广播信号或其他合法用户。
2. **技术规范**：规定了在TVWS频段中工作的WLAN设备的MAC层和PHY层的技术参数和性能指标，以支持可靠和高效的数据传输。
3. **共存机制**：提出了与其他无线系统（如雷达系统）共存的机制，避免相互间的干扰。
4. **功率控制**：规定了在不同环境条件下工作时的最大发射功率限制，以减少对现有电视服务的影响。
5. **地理数据库系统**：推荐使用地理数据库来管理TVWS频段的信息，包括可用频率、地理位置和服务区域等数据。
#### 关键技术要点
- **频谱感知(Spectrum Sensing)**：这是一种关键技术，用于检测频谱是否空闲，从而决定是否可以在此频段内传输数据。
- **地理定位**：通过GPS或其他定位技术确定设备的位置，并结合地理数据库查询可用频段。
- **动态频率选择(DFS)**：根据当前频谱使用情况动态调整工作频率。
- **自动功率控制(APC)**：自动调整发射功率以适应不同的通信条件和环境要求。
- **认知无线电(Cognitive Radio)**：利用认知无线电技术，设备能够智能地识别频谱的使用情况并作出响应。
#### 应用场景
IEEE Std 802.11af™-2013特别适用于以下应用场景：
- **农村或偏远地区的宽带接入**：在这些地区，传统有线宽带基础设施可能不够完善，而TVWS频段能够提供更广的覆盖范围。
- **公共安全通信**：TVWS频段具有更好的穿透能力和绕射能力，适合紧急情况下的通信需求。
- **物联网(IoT)应用**：在某些情况下，物联网设备可能需要长距离、低功耗的连接，TVWS频段能够满足这种需求。
#### 结论
IEEE Std 802.11af™-2013为利用电视空白频段进行无线通信提供了重要的技术支持和指导。通过该标准的实施，不仅可以提高频谱利用率，还能促进无线通信技术的发展，特别是在农村和偏远地区提供宽带服务方面发挥着重要作用。随着技术的进步和应用范围的扩展，预计未来将有更多的创新基于TVWS频段的应用出现。
