淺談電力認知無線通信論文
1方案設計
PBS表示主基站(PrimaryBaseStation)，通過光纜可以將各類監測數據、感知數據、計量數據等業務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電力骨干網絡(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表示主用戶即授權用戶(PrimaryUser)，SU表示次用戶即認知用戶(SecondaryUser)，這里的用戶在實際應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，各類業務數據通過授權用戶或次用戶將數據傳輸到基站，SB表示頻譜經紀人(SpectrumBroker)，通過光纜或者網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行信息交互，降低感知目標頻段的盲目性，認知用戶根據認知基站的交互信息，感知授權用戶的授權頻段的空閑情況并利用。在非授權頻段區域，認知用戶感知非授權頻段的使用情況并進行競爭利用，能夠及時規避干擾頻段，使用動態分配的頻譜資源，在該區域中頻譜經紀人充當協調者角色，負責不同認知網絡之間的頻譜資源協調管理。為提高頻譜感知效率，縮短系統接入時間，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。“頻帶范圍”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，包括數據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，包括無線環境下的路徑損耗等干擾和電力設施運行時的電磁干擾，以功率形式量化，結合相關系數，可以計算信道最大容量;“可用狀態”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用戶共享頻率資源，但不會對授權用戶造成干擾，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，根據業務特性，有選擇地選取特定頻譜實現與業務需求的匹配。
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態管理。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，也是電力行業應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容，影響迫切性主要參數包括:業務優先級、等待時間，影響公平性主要參數包括:用戶不良信用記錄、用戶接入成功率，其中，業務優先級是指業務的'重要程度，等待時間是指用戶數據的有效期，超過一定時間，數據的傳輸就無意義，在電力行業下，這一參數尤其重要，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用戶暫時未使用的授權頻段，一旦授權用戶出現，認知用戶需要立即采取相應措施以免對授權用戶的使用造成干擾，或者當認知用戶使用的非授權頻段的頻譜環境惡化，也需采取措施來防止業務受到重大影響，另外，電力系統中復雜的電磁干擾進一步加劇了無線環境的復雜度，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的業務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結束語
電力通信是支撐智能電網發展的重要技術，無線通信作為其中的一部分，發揮了重要作用，但由于無線通信頻率資源和電力行業的限制性因素，需結合新的技術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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