[发明专利]一种电力认知无线网络的频率分配方法

权利要求书

1.一种电力认知无线网络的频率分配方法，其特征在于，所述电力认知无线网络包括电力认知基站、电力认知节点以及认知协调中心，所述频率分配方法针对电力认知基站和电力认知节点且基于公平性和频率利用率实现；

由电力认知基站和电力认知节点互动协作的电力认知无线网络的频率分配流程包括下述步骤：

(1)电力认知基站对所管理的频段进行分类，分为三类：经常不被使用的频段、偶尔会使用的频段和经常使用的频段；

(2)电力认知基站根据历史统计动态更新分类情况，向电力认知节点发送目标感知频段的命令，由电力认知节点根据命令执行分类频率感知；

(3)参与感知的电力认知节点将感知结果和预估的传输需求一并反馈给电力认知基站；

(4)电力认知基站对感知结果进行融合并做出判决；

(5)电力认知基站根据感知融合判决结果对可用空闲频带质量进行预先估计，并据此选取调制方式；

(6)确定可用空闲频带的传输能力；

(7)开始处理不同电力认知节点的接入需求；

(8)根据频率利用率最大化的原则，进行频带分配，并将结果发送给目标电力认知节点；

(9)电力认知节点执行频率分配的命令；

所述步骤(1)中，电力认知基站对所管理的频段分为三类：频率利用率低于20％的频段被称为经常不被使用的频段、频率利用率高于20％且低于50％的频段被称为偶尔会使用的频段以及频率利用率高于50％的频段被称为经常使用的频段；

高效频率利用的所述频率分配的方法包括下述步骤：

第一步：判断已感知到的空闲频带是否能够满足电力认知节点的接入需求，如果能，进入第二步，否则，降低电力认知节点要求，直至空闲频带的传输能力能够满足电力认知节点的要求；

第二步：判断是否存在多个空闲频带满足认知节点的接入需求，如果只有一个频带满足，执行分配，否则，进入第三步；

第三步：判断是否存在近似匹配的频带，如果否，则进入步骤(3-1)；如果是，则进入步骤(3-2)；

(3-1)：选取匹配度最高的聚合频带，判断是否存在多个满足条件的频带，如果否，执行分配，如果存在多个，随机选取其中一个，执行分配；

(3-2)：存在近似匹配的频带，进入第四步；

第四步：判断是否存在多种近似匹配的频带，如果存在进入步骤(4-1)，如果不存在进入步骤(4-2)；所述步骤(4-1)为：判断是否有连续频带，如果是，进入(4-1-1)，如果否，进入(4-1-2)；

(4-1-1)：判断是否有多个连续频带，如果有多个，随机选择其中一个，执行分配，如果只有一个，直接执行分配；

(4-1-2)：查看是否有多个节点的接入需求，如果是，选取匹配度最高的频带使用，执行分配，如果否，选取最大传输能力的频带使用，执行分配；

所述步骤(4-2)为：只有一种近似匹配的频段，判断是否有连续频带，如果有，执行分配，如果没有，进入(4-2-1)；

(4-2-1)：查看是否有多个节点的接入需求，如果是，选取匹配度最高的频带使用，执行分配，如果否，选取最大传输能力的频带使用，执行分配；

第五步：频率分配结束；

近似匹配是指节点的接入需求与目标频段传输能力高度匹配的情况，也即节点的传输需求容量和信道能提供最大容量的差值在一个极小范围内；所述极小范围由基站进行灵活配置，电力认知节点的传输需求容量与信道能提供最大容量的比值在90％以上称为近似匹配。

2.如权利要求1所述的频率分配方法，其特征在于，所述电力认知基站负责其覆盖区域范围内的无线管理，包括对认知节点的控制和管理、认知结果的融合判决、动态频率资源的分配和频率切换管理；所述电力认知节点负责对其所属区域的无线环境进行主动感知以及接受电力认知基站的命令执行的被动感知，以及执行电力认知基站发出的频率分配命令，在分配的频段上进行无线传输；认知协调中心负责不同电力认知无线网络之间的协商管理。

3.如权利要求1所述的频率分配方法，其特征在于，电力认知无线网络可利用的频率资源来源于电力McWiLL通信网络、电力WiMax通信网络、电力230MHz专网以及公共免费ISM频段的其中之一网络或多个网络中的空闲频率资源。

4.如权利要求1所述的频率分配方法，其特征在于，表示公平性的电力认知节点接入优先级影响参数包括重要性、急迫性和饥饿性，其定义为：接入优先级＝重要性*急迫性*饥饿性；其中重要性是指电力认知节点待传输数据的重要程度；急迫性是指电力认知节点待传输数据的急切程度；饥饿性是指电力认知节点提出接入需求而不被满足的程度；频率利用率是指在一定时间内一定频段范围内的频率被使用的频次比例。