淺談電力認知無線通信論文
1方案設(shè)計
PBS表示主基站(PrimaryBaseStation)，通過光纜可以將各類監(jiān)測數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冸娬緝?nèi)的各種應(yīng)用系統(tǒng)子站，也可以根據(jù)需要將數(shù)據(jù)通過電力骨干網(wǎng)絡(luò)(SDH等)傳輸?shù)绞‰娏緝?nèi)的系統(tǒng)主站，CBS表示認知基站(CognitiveBaseStation)，通過光纜與主基站連接進行信息交互，通過無線方式與次用戶通信，PU表示主用戶即授權(quán)用戶(PrimaryUser)，SU表示次用戶即認知用戶(SecondaryUser)，這里的用戶在實際應(yīng)用場景中泛指各種無線通信終端，本文為與認知無線電的各種概念保存一致，也稱為用戶，各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過授權(quán)用戶或次用戶將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交�，SB表示頻譜經(jīng)紀人(SpectrumBroker)，通過光纜或者網(wǎng)線形式與認知基站進行信息交互。認知基站負責認知用戶的控制和管理，主要包括對認知用戶的感知結(jié)果進行融合、空閑信道資源分配、接入及切換管理。頻譜使用區(qū)域分授權(quán)頻段區(qū)域和非授權(quán)頻段區(qū)域，在授權(quán)頻段區(qū)域，認知基站與主基站進行信息交互，降低感知目標頻段的盲目性，認知用戶根據(jù)認知基站的交互信息，感知授權(quán)用戶的授權(quán)頻段的空閑情況并利用。在非授權(quán)頻段區(qū)域，認知用戶感知非授權(quán)頻段的使用情況并進行競爭利用，能夠及時規(guī)避干擾頻段，使用動態(tài)分配的頻譜資源，在該區(qū)域中頻譜經(jīng)紀人充當協(xié)調(diào)者角色，負責不同認知網(wǎng)絡(luò)之間的頻譜資源協(xié)調(diào)管理。為提高頻譜感知效率，縮短系統(tǒng)接入時間，提升頻譜切換性能，本文設(shè)計兩張用于認知基站內(nèi)維護的信息表，一張是可用頻率資源列表，一張是交互信息列表�！邦l帶范圍”表示認知用戶可以使用的頻段的范圍，“頻帶歷史使用信息”表示該段空閑頻段的歷史使用情況，包括數(shù)據(jù)傳輸平均占用時長和空閑率，由此可以計算頻段的大致可用時長;“頻帶帶寬”表示可用的頻帶寬度;“干擾水平”表示歷史干擾水平和當前干擾水平，干擾水平是指空閑頻譜所遭受的干擾程度和強度，包括無線環(huán)境下的路徑損耗等干擾和電力設(shè)施運行時的電磁干擾，以功率形式量化，結(jié)合相關(guān)系數(shù)，可以計算信道最大容量;“可用狀態(tài)”表示頻率資源的利用方式，包括共享式和獨享式，共享式是指認知用戶與授權(quán)用戶共享頻率資源，但不會對授權(quán)用戶造成干擾，或者是由多個認知用戶之間進行共享使用空閑授權(quán)頻率資源或空閑非授權(quán)頻率資源，獨享式是指空閑頻率資源無其他用戶使用，由單個認知用戶單獨享用。綜合以上信息，認知基站能夠根據(jù)認知用戶的需求情況快速找到匹配資源進行分配，提高了分配效率、縮短了分配時間，根據(jù)業(yè)務(wù)特性，有選擇地選取特定頻譜實現(xiàn)與業(yè)務(wù)需求的匹配。
2頻率分配方法
本文假設(shè)頻譜感知由物理層來完成，而且能夠獲得準確的感知結(jié)果，MAC層在獲取感知結(jié)果的基礎(chǔ)上主要負責頻譜資源的動態(tài)管理。其中頻譜分配和頻譜干擾規(guī)避是頻譜資源管理的重要部分，也是電力行業(yè)應(yīng)用下需要解決的重要問題。在分配階段，提出基于迫切性和公平性的頻譜資源分配方法，不僅考慮認知用戶的接入的迫切程度，同時也需考慮用戶接入的公平性。迫切性和公平性是影響資源分配的重要參考內(nèi)容，影響迫切性主要參數(shù)包括:業(yè)務(wù)優(yōu)先級、等待時間，影響公平性主要參數(shù)包括:用戶不良信用記錄、用戶接入成功率，其中，業(yè)務(wù)優(yōu)先級是指業(yè)務(wù)的'重要程度，等待時間是指用戶數(shù)據(jù)的有效期，超過一定時間，數(shù)據(jù)的傳輸就無意義，在電力行業(yè)下，這一參數(shù)尤其重要，用戶不良信用記錄是指用戶分配到頻率資源但沒有利用的信用記錄，接入成功率是指用戶請求分配且獲得分配的概率，為公平起見，接入成功率越低的用戶分配的可能性就越大。
3頻率切換方法
由于認知用戶使用授權(quán)用戶暫時未使用的授權(quán)頻段，一旦授權(quán)用戶出現(xiàn)，認知用戶需要立即采取相應(yīng)措施以免對授權(quán)用戶的使用造成干擾，或者當認知用戶使用的非授權(quán)頻段的頻譜環(huán)境惡化，也需采取措施來防止業(yè)務(wù)受到重大影響，另外，電力系統(tǒng)中復雜的電磁干擾進一步加劇了無線環(huán)境的復雜度，帶來了更大的干擾，影響頻譜資源的使用，在此條件下，除共享頻率之外，頻率切換也是有效解決措施之一，設(shè)計合理的目標頻段切換機制對切換性能有著十分重要的影響。本文在此基礎(chǔ)上提出一種基于加權(quán)的多參量目標頻段切換算法，認知基站根據(jù)認知用戶的業(yè)務(wù)特性和需求進行計算選取目標切換頻段并分配，這樣就有利于進一步降低認知用戶的復雜度，綜合考慮多種選擇因素，彌補單一屬性選擇的不足。
4結(jié)束語
電力通信是支撐智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)，無線通信作為其中的一部分，發(fā)揮了重要作用，但由于無線通信頻率資源和電力行業(yè)的限制性因素，需結(jié)合新的技術(shù)來解決無線頻段資源短缺以及無線傳輸可靠性等問題。
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