一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法。该方法包括以下步骤：首先按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，并确定每个区域可使用的发送频段范围和发送功率范围；其次基站通过无线传输的方式，以广播的形式将小区内的区域划分情况、发送频段范围和发送功率范围告知小区内的所有设备；之后设备通过基站的信号信息，计算出自身所在的区域；最后设备在自身所在区域的发送频段范围和发送功率范围内进行通信。本发明专利技术能够降低小区边缘用户受到的干扰，提升小区边缘用户的传输速率，提升小区整体传输速率。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法
本专利技术涉及无线通信
，特别是一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法。
技术介绍
2010年至今，国家电网在多地进行了配电自动化试点建设，基本奠定了EPON光纤通信技术作为配电自动化接入网主要通信方式的地位，但是受到成本与地域等限制，光纤网络难以实现配电通信接入网的全覆盖，所以需要寻求其他通信方式进行补充。无线通信技术由于其部署灵活的特性，成为智能电网接入网的研究的热点。随着TD-LTE4G技术的成熟，4G无线通信技术以其高速率和易覆盖的特点，作为光纤通信的有效补充，应用于配电自动化的建设中。此外，随着清洁能源替代和电能替代，以及能源变革的深入推进，分布式光伏、电动汽车充电桩等业务将呈现爆发式增长，电网源-网-荷-储互动模式将发生改变，这要求对配电网的掌控能力、感知能力全面提升，需要全面提升低压电网(380kV/220kV)运行状态的准实时采集能力，从而促进电网运行水平及服务模式质的飞跃。电力无线专网是实现电网末端业务接入与采集的重要组成部分，因此需要建立基于专用授权频段的电力无线通信宽带专网。考虑到建设成本，电力无线专网基站间间距比公网基站要大，而且采取同频组网，因此小区边缘用户受到强烈的邻小区干扰，通信速率低。而且电力设备通常都是固定的，所以小区边缘设备长期处于受干扰情况且传输速率低，是整个电力无线专网通信的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法，从而降低小区边缘用户受到的干扰，提升小区边缘用户的传输速率。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法，包括以下步骤：步骤1、按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，并确定每个区域可使用的发送频段范围和发送功率范围；步骤2、基站将小区区域的划分情况通知设备；步骤3、设备通过基站的信号信息，计算出自身所在的区域；步骤4、设备在自身所在区域的发送频段范围和发送功率范围内进行通信。进一步地，步骤1所述的按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，具体为：给出两个半径值，将整个小区划分为1个圆形区域和2个环型区域，每个区域内的设备有给定的发送频段范围和发送功率范围，设备在给定的发送频段范围和发送功率范围内进行通信。进一步地，步骤2所述基站将小区区域划分情况通知设备，具体为：基站通过无线传输的方式，以广播的形式将小区内的区域划分情况、发送频段范围和发送功率范围告知小区内的所有设备。进一步地，步骤3所述的设备通过基站的信号信息，计算出自身所在的区域，具体为：设备通过接收基站的参考信号，估计出接收信号的SNR为η，则路径损耗Δ为：Δ＝p-η其中，p为基站发送参考信号的功率，η的单位为dB；然后根据路径损耗计算出设备与基站间的距离，通过距离确定该设备所处的区域。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)降低了小区边缘设备受到的干扰；(2)提高了小区边缘设备的传输速率；(3)提升了整个小区整体的传输性能。附图说明图1是SFR场景下边缘与中心用户的频谱效率对比图。图2是本专利技术提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法的流程图。图3是本专利技术中的小区区域划分示意图。图4是实施例1中采用本专利技术方法控制小区边缘传输速率的性能示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。由于小区内的用户会受到来自相邻小区的同频干扰，这会降低边缘用户的信噪比。在公网LTE通信系统中，通常采用频率复用技术以及多点协作传输技术(CoMP)来抑制这种干扰。CoMP技术需要多个小区间进行协作，需要进行基站间信息交换，降低邻小区频带利用率，且调度复杂，对于固定的小区边缘设备不适用。频率复用技术主要有两种，部分频率复用技术(FFR)与软频率复用技术(SFR)。其核心原理都是让小区边缘的用户使用与干扰小区边缘用户不同的频段，从而降低同频干扰。由于SFR的复用因子要优于FFR，所以SFR技术更适合与电力专网。从理论上对SFR技术进行分析，我们仅考虑1层小区对服务小区的干扰情况。假设设备i的发射功率为那么基站接收到该设备发送的信号能量为其中是信号从设备i传输到基站时的路径损耗。因此，接收到设备i信号的SNR可以表示为其中，K为工作在相同频段上的设备个数，N0是噪声功率谱密度，ζ是噪声系数。根据香浓公式，频谱效率可以表示为si＝log2(1+βηi)其中β是用来弥补理论公式和实际情况的补偿参数。我们用频谱效率CDF中5％对应的值作为边缘用户性能的评价标准。图1给出了上行传输采用SFR场景下边缘与中心用户的频谱效率情况，其中中心用户与边缘用户的分界线为0.8R，R为小区半径。从图中我们可以看出，中心用户的频谱效率在5％处要低于边缘用户。这就意味着，整个小区的性能在采用SFR技术之后的瓶颈在于分界线边缘的中心用户的性能。由于电力无线专网中设备是固定的，所以可以通过本专利技术提出的技术进一步提高这些设备的传输速率。结合图2～3以及表1，本专利技术提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法，将整个小区划分为3个区域，每个区域采用不同的发射功率以及不同的工作频率，能够降低小区边缘用户受到的干扰，提升小区边缘用户的传输速率，具体步骤如下：步骤1、按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，并确定每个区域可使用的发送频段范围和发送功率范围，具体如下：给出两个半径值，将整个小区划分为1个圆形区域和2个环型区域，每个区域内的设备有给定的发送频段范围和发送功率范围，设备在给定的发送频段范围和发送功率范围内进行通信。步骤2、基站将小区区域的划分情况通知设备，具体如下：基站通过无线传输的方式，以广播的形式将小区内的区域划分情况、发送频段范围和发送功率范围告知小区内的所有设备，也可以在基站与设备间进行事先的约定，设定几组备选的值，只需要广播相应参数序号即可。步骤3、设备通过基站的信号信息，计算出自身所在的区域，具体如下：设备通过接收基站的参考信号，估算出接收信号的SNR为η，则路径损耗Δ为：Δ＝p-ηdB，其中，p为基站发送参考信号的功率，η的单位为dB；然后根据路径损耗估算出设备与基站间的距离，通过距离确定该设备所处的区域；也可以预先算出不同区域对应的路径损耗值范围，直接通过路径损耗值所在的范围区间来判断设备所处的区域。步骤4、设备在自身所在区域的发送频段范围和发送功率范围内进行通信，具体为：设备以不高于设备所在区域规定的最大发射功率进行数据发送，设备发送数据的发射频段从区域规定的发射频段范围内挑选出来的。表1小区区域划分情况表实施例1结合图2～3以及表1，本专利技术的方法步骤如下：步骤1、按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，并确定每个区域可使用的发送频段范围和发送功率范围，具体为：如图3和表格1所示，整个小区划分为3个环形区域，分界线分别为0.6R和0.8R，在区域1和2内可以使用全频段通信，区域3只能使用全频段的三分之一，且保证相邻小区的区域3采用不同的频段。当区域2使用区域3的频段进行通信时，最大发送功率为20dBm。步骤2、基站将小区区域的划分情况通知设备，具体为：将表格1中的关键参数通过广播信道通知小区内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，并确定每个区域可使用的发送频段范围和发送功率范围；步骤2、基站将小区区域的划分情况通知设备；步骤3、设备通过基站的信号信息，计算出自身所在的区域；步骤4、设备在自身所在区域的发送频段范围和发送功率范围内进行通信。

【技术特征摘要】
1.一种提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，并确定每个区域可使用的发送频段范围和发送功率范围；步骤2、基站将小区区域的划分情况通知设备；步骤3、设备通过基站的信号信息，计算出自身所在的区域；步骤4、设备在自身所在区域的发送频段范围和发送功率范围内进行通信。2.根据权利要求1所述的提高电力无线专网小区边缘传输速率的功率控制方法，其特征在于，步骤1所述的按照两个给定的半径值，将小区划分为3个区域，具体为：给出两个半径值，将整个小区划分为1个圆形区域和2个环型区域，每个区域内的设备有给定的发送频段范围和发送功率范围，设备在给定的发送频段...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪巍巍，蒋承伶，韦磊，陈向东，郭波，李伟，刘锐，邹骏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司信息通信分公司，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32