基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，属于无线通信技术领域。该方法首先采集类业务终端周期性地对非授权频率进行频谱感知；频谱服务器基于地理信息，融合判决是否存在频谱空洞；采集类业务终端传输采集类业务数据；控制类业务终端传输控制类业务数据。本发明专利技术方法方法基于电力采集类和控制类业务的数据传输要求，采用计量类业务终端作为认知无线电的频谱感知节点，有效地检测频谱空洞，提高电力无线专网的网络吞吐量，并可以有效降低控制类业务的传输延时。以有效降低控制类业务的传输延时。以有效降低控制类业务的传输延时。

【技术实现步骤摘要】
基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法。

技术介绍

[0002]随着智能电网的飞速发展，现有的无线网络资源已经无法满足电网各类通信业务的多样化需求。由于频谱分配历史等原因，电力行业现有授权可用的频段只有基于230MHz频率的40个离散频点，每个频点25kHz带宽，共1MHz带宽。面对配网自动化、计量自动化，电动汽车桩、视频监控业务、能源互联网等各类电力业务的发展，无线专网覆盖终端数量的迅速增长，通信服务类业务和信息化业务呈爆发式增长，1MHz带宽的频谱是远远不够的，海量数据并发采集势必带来数据无线传输的丢包及延时。认知无线电技术的引入可在充分使用现有电力授权频谱的基础上，增加非授权频谱的使用，从而有效解决智能电网无线网络面临频谱资源紧张、频谱资源利用率较低等问题。
[0003]由于频谱资源利用率偏低，在空域、时域和频域都会出现对于当前通信冗余的、可以被利用的频率资源，这些频率资源被称为频谱空洞。认知无线电的基本思路就是在不影响授权频段的正常通信的基础上，具有一定感知能力的无线通信设备可以按照某种机会方式来接入授权的频段内，并动态地利用频谱空洞。如果一种通信系统中能完成如下的功能：具备认知功能，以“机会方式”接入频谱的次级用户能够通过对频谱的感知和分析，智能地使用空闲频谱并避免对拥有授权频段的主用户形成干扰；而主用户以最高的优先级使用被授权的频段。当主用户要使用授权频段时，次级用户需要及时停止使用频谱，将信道让给主用户，那么当前频谱效率低下的现状将得以大大的改善。在本专利技术的应用背景下，电力业务终端为次级用户，以期通过使用223
‑
235MHz频段内非授权的频率，提高电力无线专网的吞吐量。
[0004]现有的认知无线电频谱感知的专利比较丰富，例如CN1885741A认知无线电系统的授权用户信号检测方法、US10555180B2 Systems,methods,and devices for electronic spectrum management、CN101123477A认知无线电频谱感测用长延迟生成技术的系统、方法和装置。这些专利都是基于一般的应用场景的分析，如果认知无线电的感知节点的数量有限，不能达到一个比较良好的检查效果。因此如何克服现有技术的不足是目前无线通信
亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，该方法基于电力采集类和控制类业务的数据传输要求，采用计量类业务终端作为认知无线电的频谱感知节点，有效地检测频谱空洞，提高电力无线专网的网络吞吐量，并可以有效降低控制类业务的传输延时。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，包括如下步骤：
[0008]步骤S1：采集类业务终端周期性地对非授权频率进行频谱感知；
[0009]步骤S2：频谱服务器基于地理信息，融合判决是否存在频谱空洞；
[0010]步骤S3：采集类业务终端传输采集类业务数据；
[0011]步骤S4：控制类业务终端传输控制类业务数据。
[0012]进一步，优选的是，步骤S1的具体方法为：
[0013]采集类业务终端的单位时隙包括频谱感知时隙和数据传输时隙；在频谱感知时隙，采集类业务终端采用前导序列检测的方式进行主用户检测；
[0014]如果在频谱感知时隙，采集类业务终端接收到的N个信号采样点为y0,y1,
…
y
N
‑1，该采样点为基带信号；已知主用户前导序列为s0,s1,
…
s
K
‑1，前导序列的长度为K，N>K；则检测判决序列为
[0015][0016]其中，i＝0,1,
…
,(N
‑
K)；该判决序列的长度为N+1
‑
K；表示的是s
j
的共轭，Re表示取复数的实部；
[0017]整个共轭序列的平均值为：
[0018][0019]则判决准则为：当存在一个M
i
,i＝0,...,N
‑
K，使得则判断主用户在使用该频点，即活跃状态，电力次级用户不能动态使用该频点；若所有的M
i
,i＝0,...,N
‑
K都小于则判断主用户未使用该频点，即空闲状态；其中，λ为常数；
[0020]完成判决后，终端把判决结果上传至频谱服务器。
[0021]进一步，优选的是，步骤S2的具体方法为：
[0022]步骤S21：频谱服务器接收到多个终端上传的判决结果后，根据判决为主用户为活跃状态的业务终端的地理位置，生成判决区域；
[0023]步骤S22：频谱服务器在得到有效的判决区域后，判决是否存在频谱空洞。
[0024]进一步，优选的是，步骤S22中当该判决区域80％终端对于某频点的判决结果均为空闲状态，则该频点为频谱空洞。
[0025]进一步，优选的是，步骤S3的具体方法为：
[0026]步骤S31：采集类业务终端通过频谱服务器获取可用的频率，可用频率包括了授权频率和存在频谱空洞的非授权频率；频谱服务器根据该采集类业务终端是否在有效的判决区域内，判断该采集类业务是否能动态使用频谱空洞进行业务传输；
[0027]步骤S32：在数据传输时隙，采集类业务终端使用可用频率传输数据业务。
[0028]进一步，优选的是，步骤S4的具体方法为：
[0029]步骤S41：当控制类业务需要传输数据时，该终端向频谱服务器获取可用的频率；频谱服务器根据该控制类业务终端是否在有效的判决区域内，判断该控制类业务是否能动态使用频谱空洞进行业务传输；
[0030]步骤S42：控制类业务终端使用可用频率传输数据业务。
[0031]进一步，优选的是，判决区域的计算方法如下：
[0032]步骤X1：频谱服务器接收采集类终端的判决结果，在频谱感知时隙结束后进入步骤X2；
[0033]步骤X2：从电力数据库获取已判决主用户为活跃状态的终端的地理位置，进入步骤X3；
[0034]步骤X3：初始化判决点集，一个终端的地理位置为一个点，判决点集包括了所有判决主用户为活跃状态的点；进入步骤X4；
[0035]步骤X4：基于判决点集，计算判决区域，进入步骤X5；
[0036]步骤X5：定义判决区域半径的最大值为判决半径门限；如果当前判决区域的半径小于该门限，则认为该区域为有效的判决区域，进入步骤X6，否则该判决区域不是有效判决区域，进去步骤X9剔除判决点重新生成新的判决区域；
[0037]步骤X6：输出有效的判决区域，在该区域进行最终的频谱空洞判决；如果最终判决该区域不存在频谱空洞，即主用户存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：采集类业务终端周期性地对非授权频率进行频谱感知；步骤S2：频谱服务器基于地理信息，融合判决是否存在频谱空洞；步骤S3：采集类业务终端传输采集类业务数据；步骤S4：控制类业务终端传输控制类业务数据。2.根据权利要求1所述的基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，其特征在于，步骤S1的具体方法为：采集类业务终端的单位时隙包括频谱感知时隙和数据传输时隙；在频谱感知时隙，采集类业务终端采用前导序列检测的方式进行主用户检测；如果在频谱感知时隙，采集类业务终端接收到的个信号采样点为，该采样点为基带信号；已知主用户前导序列为，前导序列的长度为，；则检测判决序列为其中，；该判决序列的长度为；表示的是的共轭，表示取复数的实部；整个共轭序列的平均值为：则判决准则为：当存在一个，使得，则判断主用户在使用该频点，即活跃状态，电力次级用户不能动态使用该频点；若所有的都小于，则判断主用户未使用该频点，即空闲状态；其中，为常数；完成判决后，终端把判决结果上传至频谱服务器。3.根据权利要求2所述的基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：步骤S21：频谱服务器接收到多个终端上传的判决结果后，根据判决为主用户为活跃状态的业务终端的地理位置，生成判决区域；步骤S22：频谱服务器在得到有效的判决区域后，判决是否存在频谱空洞。4.根据权利要求3所述的基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，其特征在于，步骤S22中当该判决区域80%终端对于某频点的判决结果均为空闲状态，则该频点为频谱空洞。5.根据权利要求3所述的基于电力无线专网的认知无线电频谱检测方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：步骤S31：采集类业务终端通过频谱服务器获取可用的频率，可用频率包括了授权频率和存在频谱空洞的非授权频率；频...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪坚，刘秀，满红任，李呓瑾，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司信息中心，
类型：发明
国别省市：