[发明专利]一种基于概率论及包碰撞模型的误包率计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于概率论及包碰撞模型的误包率计算方法。

背景技术

智能电网是一种融合了电力、控制和通信技术的复杂而又精细的系统，它能够监测和优化从发电站到终端用户的整个电力传输服务。智能电网的一个主要特点是能够对电能和各种数据信息进行实时的双向传输，从而使得电能供应和用户的需求达到平衡。与电力传输配套的、无处不在的通信网络是实现电网智能化的基础。就目前通信技术发展情况来看，无线通信与网络技术的应用电网智能化是必然选择。为推动无线通信技术在智能电网信息接入与传输中的应用，IEEE标准化组织成立专门的工作组——IEEE 802.15.4g智能公用事业网(Smart Utility Network,SUN)标准化工作组。该工作组所制定的新的无线网络标准IEEE 802.15.4g是一个针对大范围智能控制应用的全球网络标准，其主要功能是通过较大地理范围内数据信息的实时传输实现整个系统的检测和控制。该标准定义了一种低功耗、低数据传输速率、低成本的多跳无线网络，其主要应用场景是智能电网中的邻域数据接入与传输网。

IEEE 802.15.4g标准所规定的SUN工作频段是免许可的公共频段，最典型的频段是ISM 2.4GHz频段。在智能电网邻域组网应用中，SUN主要用于连接智能电表间的信息接入与传输，将一定地理范围内的智能电表组成无线多跳网络。对于一种工作在免许可频段上的新的无线网络标准，研究其在公共频段上与其他共存网络的相互干扰特性是组网时必须考虑的问题，例如同样应用于邻域网的WLAN(Wireless Local Area Network)网络也工作在2.4GHz的频段上，因而WLAN网络对SUN网络的干扰是不可避免的。由于SUN是一种新的网络标准，目前还没有专门针对存在随机分布的WLAN网络干扰时SUN网络工作性能的相关研究。

一般通过数据包传输的误包率(PER)、平均接收时间、平均传输时延以及网络吞吐量来评价网络的干扰特性，而网络的PER性能也直接决定了吞吐量、时延等其他性能。因此，通过分析SUN网络节点的PER特性，可以从理论上得出SUN网络内部的干扰特性。通常在计算PER时，若一个数据包中至少存在一个错误比特，则称其为一个差错数据包。误包率大小不仅与数据包传输的误码率有关也与数据包的长度有关。求系统误包率的传统方法可以用下面的式子表示

P_p＝1-(1-P_b)^N

式中，P_p表示误包率，P_b表示系统的误码率，N为数据包的总比特数。该误包率计算模型是一个非常粗糙的模型，在计算过程中只考虑了系统误码率特性，并没有考虑两个系统的数据包传输模式，因而并不能准确地反映系统的误包率性能。

传统的包碰撞模型在分析误包率方面有很大的局限性，仅适用于分析干扰节点到接收机距离固定时的系统工作性能。而在实际中，作为SUN网络的部署人员，我们很难明确地给出其异构网络(即WLAN网络)节点位置的具体信息，并且干扰节点的位置也可能是可变的，因而很难应用传统的包碰撞模型计算出SUN系统的误包率。例如，在图2所示的SUN与WLAN的共存情况中，作为SUN系统的部署人员，期望SUN发射机T_d与期望SUN接收机的位置V_r是已知的，因而之间的距离r_sun是可以获得的，而实际情况中我们很难获得WLAN干扰源T_i的位置信息，因而其与V_r之间的距离r是未知的，但大部分情况下，可以分析出干扰源分布的大致区域(即图中的灰色圆环区域)，进而得到干扰源与接收机距离的变化范围[R_min,R_max]，在无法获得干扰源真实位置的情况下，可以假设干扰源在该区域内是随机存在的，即距离r是区间[R_min,R_max]上均匀分布的随机变量。在这种共存场景中，原有的包碰撞模型由于其无法适应变化的误码率而失去了解决问题的能力。

发明内容

本发明的目的是解决当干扰节点到接收机距离未知或为不定值时，由于其到达接收机功率的不确定性，通过现有计算方法很难给出误包率具体数值的问题，而提供一种通过结合概率论和现有包碰撞模型建立的平均误包率以及误包率分布函数的计算方法，其具体方法按照以下步骤进行：

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：