一种电力光载无线通信系统的频谱感知方法
【专利摘要】本发明提供一种电力光载无线通信系统的频谱感知方法，电力光载无线通信系统包括电力专用的基带单元、远端单元和通信终端；方法包括以下步骤：远端单元和通信终端执行独立频谱感知，为协作频谱感知提供基础数据；执行远端单元侧的第一级协作；若第一级协作不能确定目标感知频段是否空闲，执行基带单元侧的第二级协作。本发明提供的电力光载无线通信系统的频谱感知方法，结合电力光载无线通信系统的架构特点和实际应用场景特点，并采用粗略检测和精细检测结合，具有降低感知功耗、提高感知准确度、缩短感知时间等优点。
【专利说明】一种电力光载无线通信系统的频谱感知方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种感知方法，具体涉及一种电力光载无线通信系统的频谱感知方 法。
【背景技术】
[0002] 因为电力系统的特殊性，对通信传输安全性、可靠性、实时性等都有着严格的要 求，且利用电网发展通信具有特殊优势，我国很早就建立了电力专用通信网。随着电力通信 网络建设的不断推进，电力系统已经拥有的丰富的光缆资源，各级光纤通信网络实现了互 联互通，为电网事业的发展提供了重要支撑作用。而由于电网网架结构的覆盖范围广、接入 节点多等特点，还存在光纤资源无法到达的地区，从经济性、复杂性、建设周期等方面考虑， 无线通信技术是解决这类地区通信问题的有效手段。
[0003] 电力光载无线通信系统是在智能电网广域测量、海量信息传输与处理、灵活互动 的需求背景下提出，该系统利用电力已有的光纤资源和专用的无线频段，建设电力专用无 线通信接入网络。
[0004] 电力光载无线通信系统是面向电力系统应用的专用通信系统，可充分利用已有的 光纤资源，同时利用无线技术延伸通信范围，发挥两种通信方式的优势，具有重要的应用意 义。电力系统光纤资源丰富，不存在资源短缺等问题，而无线频率由于其本身的不可再生 性，且电力专用无线频段资源较少，存在资源匮乏等问题，在现有的频率资源分配准则局限 下，需充分利用已有的频率资源，提高频率资源利用率，同时提升系统抗干扰水平，保证无 线传输性能。
[0005] 认知无线电（Cognitiveradio,CR)利用频率感知技术可及时发现空闲频率并在 遵守一定准则的条件下进行使用，可有效提高频率利用率，缓解频率资源匮乏的现状。频谱 感知技术是整个认知无线电技术的基础，现阶段比较关注的是无线频谱环境的感知，如频 谱的利用情况，然后在此基础上实现对参数的配置和对无线资源的管理。频谱感知的目的 就是找出在时域、频域、空域上的空闲的频谱，发现频谱空穴，使非授权用户能够发现授权 频段内的空闲频谱资源加以利用。为了不对授权用户的使用造成干扰，感知用户在传输的 过程中要周期性快速地进行感知检测，一旦发现授权用户的出现就要及时释放占用的资源 供授权用户使用，以免对授权用户的使用造成干扰。
[0006] 采用频谱感知技术，可及时感知通信频段的性能，及时调整系统使用频段，具有更 好的传输性能，同时，利用频谱感知技术，还可及时发现各类频段的干扰情况，有助于规避 干扰。频谱感知方法性能将直接影响到系统的性能，快速、准确的频谱感知方法具有十分重 要的意义。为提高频谱感知的准确性，协作频谱感知得到了大量研宄。
[0007] 现有的协作频谱感知算法都侧重于理论技术研宄，很少考虑到具体的应用场景。 由于电力系统本身的特殊性，应用于电力系统的通信技术需考虑特殊应用场景下的应用方 式。
【发明内容】
[0008] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电力光载无线通信系统的频谱感 知方法，结合电力光载无线通信系统的架构特点和实际应用场景特点，并采用粗略检测和 精细检测结合，具有降低感知功耗、提高感知准确度、缩短感知时间等优点。
[0009] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0010] 本发明提供一种电力光载无线通信系统的频谱感知方法，所述电力光载无线通信 系统包括基带单元、远端单元和通信终端；所述方法包括以下步骤：
[0011] 步骤1:远端单元和通信终端执行独立频谱感知，为协作频谱感知提供基础数据；
[0012] 步骤2 :执行远端单元侧的第一级协作；
[0013] 步骤3 :若第一级协作不能确定目标感知频段是否空闲，执行基带单元侧的第二 级协作。
[0014] 所述步骤1中，独立频谱感知采用粗略检测阶段和精细检测阶段分别进行感知， 具体包括以下步骤：
[0015] 步骤1-1 :在粗略检测阶段，采用单门限判决的方式进行检测；
[0016] 步骤1-2 :在精细检测阶段，采用双门限判决的方式进行检测。
[0017] 所述步骤1-1中，远端单元和通信终端选取感知周期内的部分采样样本进行能 量计算并判决，判决目标感知频段不空闲的远端单元和通信终端将不执行精细检测，并不 发送任何数据，在粗略检测中判决目标感知频段空闲的远端单元或通信终端将执行精细检 测。
[0018] 所述步骤1-2中，远端单元和通信终端选取感知周期内的剩余的部分采样样本进 行能量计算并判决，精细检测阶段的判决结果与粗略检测阶段的判决结果进行与逻辑运 算，只有粗略检测阶段和精细检测阶段的结果一致，才做出最终判决，并将最终判决结果发 送给远端单元，否则认为目标感知频段不可用，也不发送最终判决结果给远端单元。
[0019] 所述步骤2具体包括以下步骤：
[0020] 步骤2-1 :收集每个远端单元和其所关联的通信终端执行独立频谱感知的最终判 决结果；
[0021] 步骤2-2 :远端单元对最终判决结果采用K/N准则进行集中式硬判决融合，即当参 与合作的N个感知用户中有K个用户支持某判决时，最终结果就判为该判决；有：
[0022]
【权利要求】
1. 一种电力光载无线通信系统的频谱感知方法，所述电力光载无线通信系统包括基带 单元、远端单元和通信终端；其特征在于：所述方法包括以下步骤： 步骤1 :远端单元和通信终端执行独立频谱感知，为协作频谱感知提供基础数据； 步骤2 :执行远端单元侧的第一级协作； 步骤3:若第一级协作不能确定目标感知频段是否空闲，执行基带单元侧的第二级协 作。
2. 根据权利要求1所述的电力光载无线通信系统的频谱感知方法，其特征在于：所述 步骤1中，独立频谱感知采用粗略检测阶段和精细检测阶段分别进行感知，具体包括以下 步骤： 步骤1-1 :在粗略检测阶段，采用单门限判决的方式进行检测； 步骤1-2 :在精细检测阶段，采用双门限判决的方式进行检测。
3. 根据权利要求2所述的电力光载无线通信系统的频谱感知方法，其特征在于：所述 步骤1-1中，远端单元和通信终端选取感知周期内的部分采样样本进行能量计算并判决， 判决目标感知频段不空闲的远端单元和通信终端将不执行精细检测，并不发送任何数据， 在粗略检测中判决目标感知频段空闲的远端单元或通信终端将执行精细检测。
4. 根据权利要求2所述的电力光载无线通信系统的频谱感知方法，其特征在于：所述 步骤1-2中，远端单元和通信终端选取感知周期内的剩余的部分采样样本进行能量计算并 判决，精细检测阶段的判决结果与粗略检测阶段的判决结果进行与逻辑运算，只有粗略检 测阶段和精细检测阶段的结果一致，才做出最终判决，并将最终判决结果发送给远端单元， 否则认为目标感知频段不可用，也不发送最终判决结果给远端单元。
5. 根据权利要求1所述的电力光载无线通信系统的频谱感知方法，其特征在于：所述 步骤2具体包括以下步骤： 步骤2-1 :收集每个远端单元和其所关联的通信终端执行独立频谱感知的最终判决结 果； 步骤2-2 :远端单元对最终判决结果采用K/N准则进行集中式硬判决融合，即当参与合 作的N个感知用户中有K个用户支持某判决时，最终结果就判为该判决；有：
其中，FR表示融合结果，FR= 1表示目标感知频段不空闲，也即不能使用；FR=O表示 目标感知频段空闲，可以使用，不判决表示判决条件不足，不能做出最终判决；0 <K<N; 步骤2-3 :如果远端单元能够做出最终判决，远端单元根据最终判决结果，调整关联的 通信终端的工作参数；如果远端单元不能做出判决，则进入基带单元侧的第二级协作。
6. 根据权利要求1所述的电力光载无线通信系统的频谱感知方法，其特征在于：所述 步骤3具体包括以下步骤： 步骤3-1 :远端单元将其自身及所属区域的各通信终端的最终判决结果发送给基带单 元； 步骤3-2 :基带单元发送执行频谱感知命令给该远端单元相邻的远端单元，并由相邻 的远端单元告知所关联的通信终端执行频谱感知命令； 步骤3-3 :相邻的远端单元及所关联的通信终端将最终判决结果发送给基带单元进行 集中式硬判决融合； 步骤3-4:基带单元采用K/N准则做出目标感知频段是否空闲的判决，如果能做出最终 判决，将最终判决结果传送给远端单元；如果不能做出最终判决，则认为目标感知频段不可 用，并反馈信息给远端单元。
【文档编号】H04B17/382GK104468000SQ201410768663
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】郭经红, 姚继明, 梁云, 李炳林, 黄凤, 王瑶, 朱亮, 缪巍巍, 李伟 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司信息通信分公司