淺談電力認知無線通訊論文

淺談電力認知無線通訊論文

　　1方案設計

　　PBS表示主基站(PrimaryBaseStation)，透過光纜可以將各類監測資料、感知資料、計量資料等業務資料傳輸到變電站內的各種應用系統子站，也可以根據需要將資料透過電力骨幹網路(SDH等)傳輸到省電力公司內的系統主站，CBS表示認知基站(CognitiveBaseStation)，透過光纜與主基站連線進行資訊互動，透過無線方式與次使用者通訊，PU表示主使用者即授權使用者(PrimaryUser)，SU表示次使用者即認知使用者(SecondaryUser)，這裡的使用者在實際應用場景中泛指各種無線通訊終端，本文為與認知無線電的各種概念儲存一致，也稱為使用者，各類業務資料透過授權使用者或次使用者將資料傳輸到基站，SB表示頻譜經紀人(SpectrumBroker)，透過光纜或者網線形式與認知基站進行資訊互動。認知基站負責認知使用者的控制和管理，主要包括對認知使用者的感知結果進行融合、空閒通道資源分配、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資訊互動，降低感知目標頻段的盲目性，認知使用者根據認知基站的互動資訊，感知授權使用者的授權頻段的空閒情況並利用。在非授權頻段區域，認知使用者感知非授權頻段的使用情況並進行競爭利用，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，負責不同認知網路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，提升頻譜切換效能，本文設計兩張用於認知基站內維護的資訊表，一張是可用頻率資源列表，一張是互動資訊列表。“頻帶範圍”表示認知使用者可以使用的頻段的範圍，“頻帶歷史使用資訊”表示該段空閒頻段的歷史使用情況，包括資料傳輸平均佔用時長和空閒率，由此可以計算頻段的大致可用時長;“頻帶頻寬”表示可用的頻頻寬度;“干擾水平”表示歷史干擾水平和當前干擾水平，干擾水平是指空閒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執行時的電磁干擾，以功率形式量化，結合相關係數，可以計算通道最大容量;“可用狀態”表示頻率資源的利用方式，包括共享式和獨享式，共享式是指認知使用者與授權使用者共享頻率資源，但不會對授權使用者造成干擾，或者是由多個認知使用者之間進行共享使用空閒授權頻率資源或空閒非授權頻率資源，獨享式是指空閒頻率資源無其他使用者使用，由單個認知使用者單獨享用。綜合以上資訊，認知基站能夠根據認知使用者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，提出基於迫切性和公平性的頻譜資源分配方法，不僅考慮認知使用者的接入的迫切程度，同時也需考慮使用者接入的公平性。迫切性和公平性是影響資源分配的重要參考內容，影響迫切性主要引數包括:業務優先順序、等待時間，影響公平性主要引數包括:使用者不良信用記錄、使用者接入成功率，其中，業務優先順序是指業務的'重要程度，等待時間是指使用者資料的有效期，超過一定時間，資料的傳輸就無意義，在電力行業下，這一引數尤其重要，使用者不良信用記錄是指使用者分配到頻率資源但沒有利用的信用記錄，接入成功率是指使用者請求分配且獲得分配的機率，為公平起見，接入成功率越低的使用者分配的可能性就越大。

　　3頻率切換方法

　　由於認知使用者使用授權使用者暫時未使用的授權頻段，一旦授權使用者出現，認知使用者需要立即採取相應措施以免對授權使用者的使用造成干擾，或者當認知使用者使用的非授權頻段的頻譜環境惡化，也需採取措施來防止業務受到重大影響，另外，電力系統中複雜的電磁干擾進一步加劇了無線環境的複雜度，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效能有著十分重要的影響。本文在此基礎上提出一種基於加權的多參量目標頻段切換演算法，認知基站根據認知使用者的業務特性和需求進行計算選取目標切換頻段並分配，這樣就有利於進一步降低認知使用者的複雜度，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

　　電力通訊是支撐智慧電網發展的重要技術，無線通訊作為其中的一部分，發揮了重要作用，但由於無線通訊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。