淺談電力認知無(wú)線(xiàn)通信論文
1方案設計
PBS表示主基站(PrimaryBaseStation)，通過(guò)光纜可以將各類(lèi)監測數據、感知數據、計量數據等業(yè)務(wù)數據傳輸到變電站內的各種應用系統子站，也可以根據需要將數據通過(guò)電力骨干網(wǎng)絡(luò )(SDH等)傳輸到省電力公司內的系統主站，CBS表示認知基站(CognitiveBaseStation)，通過(guò)光纜與主基站連接進(jìn)行信息交互，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與次用戶(hù)通信，PU表示主用戶(hù)即授權用戶(hù)(PrimaryUser)，SU表示次用戶(hù)即認知用戶(hù)(SecondaryUser)，這里的用戶(hù)在實(shí)際應用場(chǎng)景中泛指各種無(wú)線(xiàn)通信終端，本文為與認知無(wú)線(xiàn)電的各種概念保存一致，也稱(chēng)為用戶(hù)，各類(lèi)業(yè)務(wù)數據通過(guò)授權用戶(hù)或次用戶(hù)將數據傳輸到基站，SB表示頻譜經(jīng)紀人(SpectrumBroker)，通過(guò)光纜或者網(wǎng)線(xiàn)形式與認知基站進(jìn)行信息交互。認知基站負責認知用戶(hù)的控制和管理，主要包括對認知用戶(hù)的感知結果進(jìn)行融合、空閑信道資源分配、接入及切換管理。頻譜使用區域分授權頻段區域和非授權頻段區域，在授權頻段區域，認知基站與主基站進(jìn)行信息交互，降低感知目標頻段的盲目性，認知用戶(hù)根據認知基站的交互信息，感知授權用戶(hù)的授權頻段的空閑情況并利用。在非授權頻段區域，認知用戶(hù)感知非授權頻段的使用情況并進(jìn)行競爭利用，能夠及時(shí)規避干擾頻段，使用動(dòng)態(tài)分配的頻譜資源，在該區域中頻譜經(jīng)紀人充當協(xié)調者角色，負責不同認知網(wǎng)絡(luò )之間的頻譜資源協(xié)調管理。為提高頻譜感知效率，縮短系統接入時(shí)間，提升頻譜切換性能，本文設計兩張用于認知基站內維護的信息表，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(hù)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，包括數據傳輸平均占用時(shí)長(cháng)和空閑率，由此可以計算頻段的大致可用時(shí)長(cháng);“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(wú)線(xiàn)環(huán)境下的路徑損耗等干擾和電力設施運行時(shí)的電磁干擾，以功率形式量化，結合相關(guān)系數，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(hù)與授權用戶(hù)共享頻率資源，但不會(huì )對授權用戶(hù)造成干擾，或者是由多個(gè)認知用戶(hù)之間進(jìn)行共享使用空閑授權頻率資源或空閑非授權頻率資源，獨享式是指空閑頻率資源無(wú)其他用戶(hù)使用，由單個(gè)認知用戶(hù)單獨享用。綜合以上信息，認知基站能夠根據認知用戶(hù)的需求情況快速找到匹配資源進(jìn)行分配，提高了分配效率、縮短了分配時(shí)間，根據業(yè)務(wù)特性，有選擇地選取特定頻譜實(shí)現與業(yè)務(wù)需求的匹配。
2頻率分配方法
本文假設頻譜感知由物理層來(lái)完成，而且能夠獲得準確的感知結果，MAC層在獲取感知結果的基礎上主要負責頻譜資源的動(dòng)態(tài)管理。其中頻譜分配和頻譜干擾規避是頻譜資源管理的重要部分，也是電力行業(yè)應用下需要解決的重要問(wèn)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(hù)的接入的迫切程度，同時(shí)也需考慮用戶(hù)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容，影響迫切性主要參數包括:業(yè)務(wù)優(yōu)先級、等待時(shí)間，影響公平性主要參數包括:用戶(hù)不良信用記錄、用戶(hù)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(shí)間是指用戶(hù)數據的有效期，超過(guò)一定時(shí)間，數據的傳輸就無(wú)意義，在電力行業(yè)下，這一參數尤其重要，用戶(hù)不良信用記錄是指用戶(hù)分配到頻率資源但沒(méi)有利用的信用記錄，接入成功率是指用戶(hù)請求分配且獲得分配的概率，為公平起見(jiàn)，接入成功率越低的用戶(hù)分配的可能性就越大。
3頻率切換方法
由于認知用戶(hù)使用授權用戶(hù)暫時(shí)未使用的授權頻段，一旦授權用戶(hù)出現，認知用戶(hù)需要立即采取相應措施以免對授權用戶(hù)的使用造成干擾，或者當認知用戶(hù)使用的非授權頻段的頻譜環(huán)境惡化，也需采取措施來(lái)防止業(yè)務(wù)受到重大影響，另外，電力系統中復雜的電磁干擾進(jìn)一步加劇了無(wú)線(xiàn)環(huán)境的復雜度，帶來(lái)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，設計合理的目標頻段切換機制對切換性能有著(zhù)十分重要的影響。本文在此基礎上提出一種基于加權的多參量目標頻段切換算法，認知基站根據認知用戶(hù)的業(yè)務(wù)特性和需求進(jìn)行計算選取目標切換頻段并分配，這樣就有利于進(jìn)一步降低認知用戶(hù)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結束語(yǔ)
電力通信是支撐智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)，無(wú)線(xiàn)通信作為其中的一部分，發(fā)揮了重要作用，但由于無(wú)線(xiàn)通信頻率資源和電力行業(yè)的限制性因素，需結合新的技術(shù)來(lái)解決無(wú)線(xiàn)頻段資源短缺以及無(wú)線(xiàn)傳輸可靠性等問(wèn)題。
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