一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方法，電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)包括電力認(rèn)知基站、電力認(rèn)知節(jié)點以及認(rèn)知協(xié)調(diào)中心，所述頻率分配方法針對電力認(rèn)知基站、電力認(rèn)知節(jié)點且基于公平性和頻率利用率實現(xiàn)。電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)可利用的頻率資源來源于電力McWiLL通信網(wǎng)絡(luò)、電力WiMax通信網(wǎng)絡(luò)、電力230MHz專網(wǎng)中以及公共免費ISM頻段的其中之一網(wǎng)絡(luò)或多個網(wǎng)絡(luò)中的空閑頻率資源。該方法不僅考慮到電力應(yīng)用條件下的認(rèn)知節(jié)點的接入公平性，還提供頻率利用率高的分配算法，滿足更多節(jié)點的接入需求，實現(xiàn)頻率資源分配公平基礎(chǔ)上的高效利用。
【專利說明】一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)通信技術(shù)的分配方法，具體涉及一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò) 的頻率分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力無線通信網(wǎng)絡(luò)作為電力有線通信網(wǎng)絡(luò)的重要補充，是智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的重 要組成部分，在智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程中發(fā)揮了重要作用。頻率資源短缺是限制無線通信技 術(shù)發(fā)展的重要因素，電力行業(yè)雖有專用的230MHz頻段的部分頻點，但也不能完全滿足現(xiàn)有 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)男枨螅l率資源短缺也限制了其通信系統(tǒng)性能。而認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)通 過頻率感知技術(shù)，機會式利用授權(quán)節(jié)點暫時未用的空閑頻率，可有效提高頻率利用率，這給 解決電力無線通信頻率資源短缺的問題帶來了新的機會。目前電力系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)了一些無 線通信系統(tǒng)，比如電力McWiLL通信系統(tǒng)、電力WiMax通信系統(tǒng)、電力230MHz專網(wǎng)，以及利用 可免費使用的公共免費頻段（Industrial Scientific Medical Band, ISM頻段）建設(shè)的局域 網(wǎng)等，而由于電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸特點，目前系統(tǒng)所接入的節(jié)點不會一直占用頻率資源，所 以現(xiàn)有系統(tǒng)所擁有的頻率可進行重復(fù)利用，但同時要保證現(xiàn)有系統(tǒng)里節(jié)點接入的優(yōu)先性， 也即在不對原有系統(tǒng)的授權(quán)節(jié)點造成干擾的情況下，可利用認(rèn)知無線電技術(shù)進行機會式頻 率使用，這可以在一定程度上緩解電力無線頻段短缺的現(xiàn)狀，而且提高了頻率資源利用率。
[0003] 提高頻率資源利用率的主要途徑之一是在有限頻率條件下接入更多的節(jié)點，而由 于電力不同業(yè)務(wù)的特征，不同用戶待傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)因為重要程度不同會有不同的接入優(yōu) 先級需求，而認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下的認(rèn)知用戶都具有公平接入的權(quán)利，所以接入管理需考慮公平性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方 法，該方法不僅考慮到電力應(yīng)用條件下的接入公平性，還提供頻率利用率高的分配算法，滿 足更多節(jié)點的接入需求，實現(xiàn)頻率資源分配公平基礎(chǔ)上的高效利用。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明提供一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方法，其改進之處在于，所述電力 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)包括電力認(rèn)知基站、電力認(rèn)知節(jié)點以及認(rèn)知協(xié)調(diào)中心，所述頻率分配方法針 對電力認(rèn)知基站、電力認(rèn)知節(jié)點且基于公平性和頻率利用率實現(xiàn)。
[0007] 進一步地，所述電力認(rèn)知基站負(fù)責(zé)其覆蓋區(qū)域范圍內(nèi)的無線管理，包括對認(rèn)知用 戶的控制和管理、認(rèn)知結(jié)果的融合判決、動態(tài)頻率資源的分配和頻率切換管理；所述電力認(rèn) 知節(jié)點負(fù)責(zé)對其所屬區(qū)域的無線環(huán)境進行主動感知以及接受電力認(rèn)知基站的命令執(zhí)行的 被動感知，以及執(zhí)行電力認(rèn)知基站發(fā)出的頻率分配命令，在分配的頻段上進行無線傳輸；認(rèn) 知協(xié)調(diào)中心負(fù)責(zé)不同電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)商管理。
[0008] 進一步地，電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)可利用的頻率資源來源于電力McWiLL通信網(wǎng)絡(luò)、電 力WiMax通信網(wǎng)絡(luò)、電力230MHz專網(wǎng)以及公共免費ISM頻段的其中之一網(wǎng)絡(luò)或多個網(wǎng)絡(luò)中 的空閑頻率資源。
[0009] 進一步地，表示公平性的電力認(rèn)知節(jié)點接入優(yōu)先級影響參數(shù)包括重要性、急迫性 和饑餓性，其定義為：接入優(yōu)先級=重要性*急迫性*饑餓性；其中重要性是指電力認(rèn)知節(jié) 點待傳輸數(shù)據(jù)的重要程度；急迫性是指電力認(rèn)知節(jié)點待傳輸數(shù)據(jù)的急切程度；饑餓性是指 電力認(rèn)知節(jié)點提出接入請求而不被滿足的程度；頻率利用率是指在一定時間內(nèi)（比如一天 24小時）一定頻段范圍內(nèi)的頻率（比如900MHz范圍內(nèi)的一個頻段）被使用的頻次比例。
[0010] 進一步地，由電力認(rèn)知基站和電力認(rèn)知節(jié)點互動協(xié)作的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率 分配流程包括下述步驟：
[0011] (1)電力認(rèn)知基站對所管理的頻段進行分類，分為三類：經(jīng)常不被使用的頻段、偶 爾會使用的頻段和經(jīng)常使用的頻段；
[0012] (2)電力認(rèn)知基站根據(jù)歷史統(tǒng)計動態(tài)更新分類情況（分類是（1)中提到的三類頻 段，也即經(jīng)常不被使用的頻段、偶爾會使用的頻段、經(jīng)常使用的頻段），向電力認(rèn)知節(jié)點發(fā)送 目標(biāo)感知頻段的命令，由電力認(rèn)知節(jié)點根據(jù)命令執(zhí)行分類頻率感知；
[0013] (3)參與感知的電力認(rèn)知節(jié)點將感知結(jié)果和預(yù)估的傳輸需求請求一并反饋給電力 認(rèn)知基站；
[0014] (4)電力認(rèn)知基站對感知結(jié)果進行融合并做出判決；
[0015] (5)電力認(rèn)知基站根據(jù)感知融合判決結(jié)果對可用空閑頻帶質(zhì)量進行預(yù)先估計，并 據(jù)此選取調(diào)制方式（調(diào)制方式包括QPSK\8PSK\16QAM\64QAM);
[0016] (6)確定可用空閑頻帶的傳輸能力；
[0017] (7)開始處理不同電力認(rèn)知節(jié)點的接入需求；
[0018] (8)根據(jù)頻率利用率最大化的原則，進行頻帶分配，并將結(jié)果發(fā)送給目標(biāo)電力認(rèn)知 節(jié)點；
[0019] (9)電力認(rèn)知節(jié)點執(zhí)行頻率分配的命令。
[0020] 進一步地，所述步驟（1)中，電力認(rèn)知基站對所管理的頻段分為三類：頻率利用率 低于20%的頻段被稱為經(jīng)常不被使用的頻段、頻率利用率高于20%且低于50%的頻段被 稱為偶爾會使用的頻段以及頻率利用率高于50%的頻段被稱為經(jīng)常使用的頻段。
[0021] 進一步地，高效頻率利用的所述頻率分配的方法包括下述步驟：
[0022] 第一步：判斷已感知到的空閑頻帶是否能夠滿足電力認(rèn)知節(jié)點的無線接入請求， 如果能，進入第二步，否則，降低電力認(rèn)知節(jié)點要求，直至空閑頻帶的能力能夠滿足電力認(rèn) 知節(jié)點的要求；
[0023] 第二步：判斷是否存在多個空閑頻帶滿足認(rèn)知節(jié)點的接入需求，如果只有一個頻 帶滿足，執(zhí)行分配，否則，進入第三步；
[0024] 第三步：判斷是否存在近似匹配的頻帶（"也即節(jié)點需求傳輸容量和信道能提供 最大容量的差值在一個極小范圍內(nèi)（這個極小值由基站進行靈活配置）"，極小值可以由基 站進行靈活調(diào)整，一般認(rèn)為，電力認(rèn)知節(jié)點需求傳輸容量與信道能提供最大容量的比值在 90%以上稱為近似匹配），如果否，則進入步驟（3-1);如果是，則進入步驟（3-2);
[0025] (3-1):選取匹配度最高的聚合頻帶，判斷是否存在多個滿足條件的頻帶，如果否， 執(zhí)行分配，如果存在多個，隨機選取其中一個，執(zhí)行分配；
[0026] (3-2):存在近似匹配的頻帶，進入第四步；
[0027] 第四步：判斷是否存在多種近似匹配的頻帶，如果存在進入步驟（4-1)，如果不存 在進入步驟（4-2);
[0028] 第五步：頻率分配結(jié)束。
[0029] 進一步地，所述步驟（4-1)為：判斷是否有連續(xù)頻帶，如果是，進入（4-1-1)，如果 否，進入（4-1-2);
[0030] (4-1-1):判斷是否有多個連續(xù)頻帶，如果有多個，隨機選擇其中一個，執(zhí)行分配， 如果只有一個，直接執(zhí)行分配；
[0031] (4-1-2):查看是否有多個接入需求，如果是，選取匹配度最高的頻帶使用，執(zhí)行分 配，如果否，選取最大傳輸能力的頻帶使用，執(zhí)行分配；
[0032] 所述步驟（4-2)為：只有一種近似匹配的頻段，判斷是否有連續(xù)頻帶，如果有，執(zhí) 行分配，如果沒有，進入（4-2-1);
[0033] (4-2-1):查看是否有多個接入需求，如果是，選取匹配度最高的頻帶使用，執(zhí)行分 配，如果否，選取最大傳輸能力的頻帶使用，執(zhí)行分配。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達到的有益效果是：
[0035] 1、本發(fā)明考慮到現(xiàn)有電力無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)現(xiàn)狀和特點，提出了具有電力特點的電 力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；
[0036] 2、本發(fā)明綜合考慮頻率利用率和接入公平性的因素，提出了基于兩者的頻率分配 算法，彌補單一參考因素的分配方法的不足；
[0037] 3、本發(fā)明在綜合電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的特點并結(jié)合公平性的原則下，定義適用于電力行 業(yè)特點的接入優(yōu)先級，并給出了接入優(yōu)先級的影響參數(shù)和計算方法；
[0038] 4、本發(fā)明提供了一種頻率利用率最大化的分配方法，該方法在滿足公平性的基礎(chǔ) 上，不僅考慮目標(biāo)頻段的可用帶寬，還考慮了目標(biāo)頻段的信道質(zhì)量及傳輸能力，能夠滿足更 多用戶接入，提高頻率資源利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明提供的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明提供的接入優(yōu)先級影響因素示意圖；
[0041] 圖3是本發(fā)明提供的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻率分配流程圖；
[0042] 圖4是本發(fā)明提供的頻率分配方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細(xì)說明。
[0044] 本發(fā)明定義的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò) 包括電力認(rèn)知基站、電力認(rèn)知節(jié)點以及認(rèn)知協(xié)調(diào)中心，其可用的頻率資源可來源于電力 McWiLL通信網(wǎng)絡(luò)、電力WiMax通信網(wǎng)絡(luò)、電力230MHz專網(wǎng)以及ISM頻段（如WiFi網(wǎng)絡(luò)）的 其中之一網(wǎng)絡(luò)或多個網(wǎng)絡(luò)中的空閑頻率資源。圖中電力認(rèn)知基站負(fù)責(zé)其覆蓋區(qū)域范圍內(nèi)的 無線管理，包括對認(rèn)知用戶的控制和管理、認(rèn)知結(jié)果的融合判決、動態(tài)頻率資源的分配、頻 率切換管理等等；圖中的電力認(rèn)知節(jié)點負(fù)責(zé)對其所屬區(qū)域的無線環(huán)境進行主動感知以及接 受電力認(rèn)知基站的命令執(zhí)行的被動感知，并將感知結(jié)果發(fā)送給電力認(rèn)知基站，由基站判決 和分配后，執(zhí)行基站發(fā)出的頻率分配命令，在分配的頻段上進行無線傳輸；認(rèn)知協(xié)調(diào)中心負(fù) 責(zé)不同電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)商管理。
[0045] 考慮到電力系統(tǒng)有多種業(yè)務(wù)類型，不同類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)對通信質(zhì)量（時延、誤碼 率等）有不同要求，也即每個節(jié)點具有不同的接入優(yōu)先等級要求，同時，因為認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的 認(rèn)知節(jié)點具有公平接入的權(quán)利，頻率分配也需同時考慮公平性因素，考慮到電力數(shù)據(jù)的特 點，不能保證所有接入需求機會完全均等。接入優(yōu)先級可反映公平性，結(jié)合電力業(yè)務(wù)的特 點，并結(jié)合公平性的原則，定義適用于電力行業(yè)特點的接入優(yōu)先級，下面參見圖2來說明接 入優(yōu)先級的計算方法。接入優(yōu)先級的影響參數(shù)主要包括三個參數(shù)：重要性、急迫性和饑餓 性。其中，重要性是指認(rèn)知節(jié)點待傳輸數(shù)據(jù)的重要程度，比如有些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的時延性要求較 高；急迫性是指認(rèn)知節(jié)點待傳輸數(shù)據(jù)的急切程度，比如出現(xiàn)的突發(fā)數(shù)據(jù)接入請求；饑餓性 是指認(rèn)知節(jié)點多次提出接入請求而不被滿足的程度。綜合以上分析結(jié)果，定義認(rèn)知節(jié)點接 入優(yōu)先級：
[0046] 接入優(yōu)先級=重要性*急迫性*饑餓性
[0047] 本發(fā)明假設(shè)認(rèn)知節(jié)點都能夠得到正確的頻率感知結(jié)果，電力認(rèn)知基站對感知結(jié)果 進行集中式融合，并據(jù)此進行頻率分配。一個典型的由認(rèn)知基站和認(rèn)知節(jié)點參與的頻率分 配流程圖如圖3所示。
[0048] 由電力認(rèn)知基站和電力認(rèn)知節(jié)點互動協(xié)作的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配流程 包括下述步驟：
[0049] (1)電力認(rèn)知基站對所管理的頻段進行分類；
[0050] 考慮到電力無線通信主要傳輸次等重要數(shù)據(jù)，比如環(huán)境監(jiān)測類數(shù)據(jù)、電力設(shè)施溫 度、狀態(tài)等信息，發(fā)生突變情況不多（比如雷擊、溫度突升等情況），傳輸頻次不高，一般都 是以分鐘級別為周期傳輸，有的數(shù)據(jù)以小時為周期傳輸，鑒于此情況，可將可用頻段分為 三類：使用頻次百分比低于20%的頻段被稱為經(jīng)常不被使用的頻段、使用頻次百分比高于 20%且低于50%的頻段被稱為偶爾會使用的頻段；使用頻次百分比高于50%的頻段被稱 為經(jīng)常使用的頻段，這里的使用頻次百分比是指該頻段（原有電力通信系統(tǒng)基站管理頻率 的一部分）在一天內(nèi)被使用的次數(shù)占該基站所有頻率被使用次數(shù)和的比例。不同頻率類別 具有不同的感知優(yōu)先級，也即感知順序，其目的是提高感知效率、縮短感知時間。
[0051] (2)電力認(rèn)知基站根據(jù)歷史統(tǒng)計動態(tài)更新分類情況（這里的分類是（1)中提到的 三類頻段，也即經(jīng)常不被使用的頻段、偶爾會使用的頻段、經(jīng)常使用的頻段），向電力認(rèn)知節(jié) 點發(fā)送目標(biāo)感知頻段的命令，由電力認(rèn)知節(jié)點根據(jù)命令執(zhí)行分類頻率感知；
[0052] (3)參與感知的電力認(rèn)知節(jié)點將感知結(jié)果和預(yù)估的傳輸需求請求一并反饋給電力 認(rèn)知基站；
[0053] (4)電力認(rèn)知基站對感知結(jié)果進行融合并做出判決；
[0054] (5)電力認(rèn)知基站根據(jù)感知融合判決結(jié)果對可用空閑頻帶質(zhì)量進行預(yù)先估計，并 據(jù)此選取調(diào)制方式（調(diào)制方式包括9?31(\8?51(\16〇纟1\64〇纟1)， ；
[0055] (6)確定可用空閑頻帶的傳輸能力；
[0056] (7)開始處理不同電力認(rèn)知節(jié)點的接入需求；
[0057] (8)根據(jù)頻率利用率最大化的原則，進行頻帶分配，并將結(jié)果發(fā)送給目標(biāo)電力認(rèn)知 節(jié)點；
[0058] (9)電力認(rèn)知節(jié)點執(zhí)行頻率分配的結(jié)果。
[0059] 為實現(xiàn)頻率利用率最大化的頻率分配，本發(fā)明提出了如圖4所示的分配方法。
[0060] 為方便理解，本發(fā)明下文提到的幾個名詞定義如下：近似匹配是指接入請求與目 標(biāo)頻段傳輸能力高度匹配的情況，也即節(jié)點需求傳輸容量和信道能提供最大容量的差值在 一個極小范圍內(nèi)（這個極小值由基站進行靈活配置，一般來說，電力認(rèn)知節(jié)點需求傳輸容 量與信道能提供最大容量的比值在90 %以上稱為近似匹配），考慮到實際應(yīng)用場景，一般 來說，信道容量要大于節(jié)點的需求容量。比如，某個認(rèn)知節(jié)點提出5Mbit/s的傳輸速率請 求，而認(rèn)知基站通過頻譜感知，感知到一個帶寬為0. 125MHz的空閑連續(xù)頻段，且感知到的 目標(biāo)空閑頻帶質(zhì)量較好，可選擇16QAM的調(diào)制方式，假設(shè)系統(tǒng)信噪比為1000(30dB)，根據(jù)香 農(nóng)容量公式，目標(biāo)頻段的近似傳輸容量是〇. 125*10*4 = 5Mbit/s，傳輸速率需求和信道容 量之間能夠高度近似匹配。在沒有連續(xù)頻段滿足需求的情況，通過聚合方式也可滿足此需 求，假如可用空閑頻帶寬度分別為〇. 〇5MHz和0. 15MHz，頻帶的調(diào)制方式分別是16QAM和 QPSK，信噪比也為1000,則聚合帶寬所能承載的近似信道容量為（4*0. 05*10+2*0. 15*10) =5Mbit/s ;聚合頻帶是指通過聚合的方式將離散的頻帶聯(lián)合起來提供給同一認(rèn)知節(jié)點使 用，連續(xù)頻帶是指空閑目標(biāo)頻段是一段連續(xù)的頻帶，沒有斷點。高效的頻率利用分配方法步 驟如下：
[0061] 第一步，判斷已感知到的空閑頻帶是否能夠滿足認(rèn)知節(jié)點的無線接入請求，如果 能，進入第二步，否則，降低認(rèn)知節(jié)點通信要求，直至空閑頻帶的能力能夠滿足認(rèn)知節(jié)點的 要求；
[0062] 第二步，判斷是否存在多個空閑頻帶滿足認(rèn)知節(jié)點的接入需求，如果只有一個頻 帶滿足，執(zhí)行分配，否則，進入第三步；
[0063] 第三步，判斷是否存在近似匹配的頻帶，如果否，進入步驟3-1，如果是，進入步驟 3- 2 ；
[0064] 步驟3-1，選取匹配度最高的聚合頻帶，判斷是否存在多個滿足條件的頻帶，如果 否，執(zhí)行分配，如果存在多個，隨機選取其中一個，執(zhí)行分配；
[0065] 步驟3-2,存在近似匹配的頻帶，進入第四步；
[0066] 第四步，判斷是否存在多種近似匹配的頻帶，如果存在進入步驟4-1，如果不存在 進入步驟4-2 ;
[0067] 步驟4-1，判斷是否有連續(xù)頻帶，如果是，進入步驟4-1-1，如果否，進入步驟 4- 1-2 ；
[0068] 步驟4-1-1，判斷是否有多個連續(xù)頻帶，如果有多個，隨機選擇其中一個，執(zhí)行分 配，如果只有一個，直接執(zhí)行分配；
[0069] 步驟4-1-2,查看是否有多個接入需求，如果是，選取匹配度最高的頻帶使用，執(zhí)行 分配，如果否，選取最大傳輸能力的頻帶使用，執(zhí)行分配；
[0070] 步驟4-2,只有一種近似匹配的頻段，判斷是否有連續(xù)頻帶，如果有，執(zhí)行分配，如 果沒有，進入步驟4-2-1 ;
[0071] 步驟4-2-1，執(zhí)行與4-1-2同樣的順序流程。
[0072] 第五步，頻率分配結(jié)束。
[0073] 本發(fā)明提供的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方法，綜合考慮頻率利用率和接入公 平性的因素，提出了基于兩者的頻率分配算法，彌補單一參考因素的分配方法的不足，該方 法在滿足公平性的基礎(chǔ)上，不僅考慮目標(biāo)頻段的可用帶寬，還考慮了目標(biāo)頻段的信道質(zhì)量 及傳輸能力，能夠滿足更多用戶接入，提高頻率資源利用率。
[0074] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然 可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配方法，其特征在于，所述電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)包括 電力認(rèn)知基站、電力認(rèn)知節(jié)點以及認(rèn)知協(xié)調(diào)中心，所述頻率分配方法針對電力認(rèn)知基站和 電力認(rèn)知節(jié)點且基于公平性和頻率利用率實現(xiàn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的頻率分配方法，其特征在于，所述電力認(rèn)知基站負(fù)責(zé)其覆蓋區(qū) 域范圍內(nèi)的無線管理，包括對認(rèn)知節(jié)點的控制和管理、認(rèn)知結(jié)果的融合判決、動態(tài)頻率資源 的分配和頻率切換管理；所述電力認(rèn)知節(jié)點負(fù)責(zé)對其所屬區(qū)域的無線環(huán)境進行主動感知 以及接受電力認(rèn)知基站的命令執(zhí)行的被動感知，以及執(zhí)行電力認(rèn)知基站發(fā)出的頻率分配命 令，在分配的頻段上進行無線傳輸；認(rèn)知協(xié)調(diào)中心負(fù)責(zé)不同電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)商 管理。
3. 如權(quán)利要求1所述的頻率分配方法，其特征在于，電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)可利用的頻率 資源來源于電力McWiLL通信網(wǎng)絡(luò)、電力WiMax通信網(wǎng)絡(luò)、電力230MHz專網(wǎng)以及公共免費 ISM頻段的其中之一網(wǎng)絡(luò)或多個網(wǎng)絡(luò)中的空閑頻率資源。
4. 如權(quán)利要求1所述的頻率分配方法，其特征在于，表示公平性的電力認(rèn)知節(jié)點接入 優(yōu)先級影響參數(shù)包括重要性、急迫性和饑餓性，其定義為：接入優(yōu)先級=重要性*急迫性* 饑餓性；其中重要性是指電力認(rèn)知節(jié)點待傳輸數(shù)據(jù)的重要程度；急迫性是指電力認(rèn)知節(jié)點 待傳輸數(shù)據(jù)的急切程度；饑餓性是指電力認(rèn)知節(jié)點提出接入請求而不被滿足的程度；頻率 利用率是指在一定時間內(nèi)一定頻段范圍內(nèi)的頻率被使用的頻次比例。
5. 如權(quán)利要求1所述的頻率分配方法，其特征在于，由電力認(rèn)知基站和電力認(rèn)知節(jié)點 互動協(xié)作的電力認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的頻率分配流程包括下述步驟： (1) 電力認(rèn)知基站對所管理的頻段進行分類，分為三類：經(jīng)常不被使用的頻段、偶爾會 使用的頻段和經(jīng)常使用的頻段； (2) 電力認(rèn)知基站根據(jù)歷史統(tǒng)計動態(tài)更新分類情況，向電力認(rèn)知節(jié)點發(fā)送目標(biāo)感知頻 段的命令，由電力認(rèn)知節(jié)點根據(jù)命令執(zhí)行分類頻率感知； (3) 參與感知的電力認(rèn)知節(jié)點將感知結(jié)果和預(yù)估的傳輸需求請求一并反饋給電力認(rèn)知 基站； (4) 電力認(rèn)知基站對感知結(jié)果進行融合并做出判決； (5) 電力認(rèn)知基站根據(jù)感知融合判決結(jié)果對可用空閑頻帶質(zhì)量進行預(yù)先估計，并據(jù)此 選取調(diào)制方式； (6) 確定可用空閑頻帶的傳輸能力； (7) 開始處理不同電力認(rèn)知節(jié)點的接入需求； (8) 根據(jù)頻率利用率最大化的原則，進行頻帶分配，并將結(jié)果發(fā)送給目標(biāo)電力認(rèn)知節(jié) 占. (9) 電力認(rèn)知節(jié)點執(zhí)行頻率分配的命令。
6. 如權(quán)利要求5所述的頻率分配方法，其特征在于，所述步驟（1)中，電力認(rèn)知基站對 所管理的頻段分為三類：頻率利用率低于20%的頻段被稱為經(jīng)常不被使用的頻段、頻率利 用率高于20%且低于50%的頻段被稱為偶爾會使用的頻段以及頻率利用率高于50%的頻 段被稱為經(jīng)常使用的頻段。
7. 如權(quán)利要求1所述的頻率分配方法，其特征在于，高效頻率利用的所述頻率分配的 方法包括下述步驟： 第一步：判斷已感知到的空閑頻帶是否能夠滿足電力認(rèn)知節(jié)點的無線接入請求，如果 能，進入第二步，否則，降低電力認(rèn)知節(jié)點要求，直至空閑頻帶的能力能夠滿足電力認(rèn)知節(jié) 點的要求； 第二步：判斷是否存在多個空閑頻帶滿足認(rèn)知節(jié)點的接入需求，如果只有一個頻帶滿 足，執(zhí)行分配，否則，進入第三步； 第三步：判斷是否存在近似匹配的頻帶，如果否，則進入步驟（3-1);如果是，則進入步 驟（3-2); (3-1):選取匹配度最高的聚合頻帶，判斷是否存在多個滿足條件的頻帶，如果否，執(zhí)行 分配，如果存在多個，隨機選取其中一個，執(zhí)行分配； (3-2):存在近似匹配的頻帶，進入第四步； 第四步：判斷是否存在多種近似匹配的頻帶，如果存在進入步驟（4-1)，如果不存在進 入步驟（4-2); 第五步：頻率分配結(jié)束。
8.如權(quán)利要求7所述的頻率分配方法，其特征在于，所述步驟（4-1)為：判斷是否有連 續(xù)頻帶，如果是，進入（4-1-1)，如果否，進入（4-1-2); (4-1-1):判斷是否有多個連續(xù)頻帶，如果有多個，隨機選擇其中一個，執(zhí)行分配，如果 只有一個，直接執(zhí)行分配； (4-1-2):查看是否有多個接入需求，如果是，選取匹配度最高的頻帶使用，執(zhí)行分配， 如果否，選取最大傳輸能力的頻帶使用，執(zhí)行分配； 所述步驟（4-2)為：只有一種近似匹配的頻段，判斷是否有連續(xù)頻帶，如果有，執(zhí)行分 配，如果沒有，進入（4-2-1); (4-2-1):查看是否有多個接入需求，如果是，選取匹配度最高的頻帶使用，執(zhí)行分配， 如果否，選取最大傳輸能力的頻帶使用，執(zhí)行分配。
【文檔編號】H04W16/14GK104113847SQ201410304897
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】姚繼明, 郭經(jīng)紅, 梁云, 李炳林, 張 浩, 劉世棟, 黃莉, 黃鳳, 王瑤, 田文鋒 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院