CN103338434B - 智能电网中基于位置的干扰避免方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能电网中基于位置的干扰避免方法，应用于蜂窝系统，蜂窝的频带包括M个子频带，包括：根据每个用户设备的位置将用户设备分为N个簇；基站根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇；当一干扰源进入蜂窝系统，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰，采用第一干扰信息报告并发送至基站；基站根据第一干扰信息报告估计干扰区域；每个簇中预先指定的用户设备采用第二干扰信息报告，并发送至基站；基站根据两次所述第一干扰信息报告确认干扰区域，根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，并将干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇，从而减少因干扰带来的重新分配子频带的开销。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种智能电网中基于位置的干扰避免方法和系统。
背景技术
智能电网是一种现代电力电网基础设施，通过采用自动控制和现代通信技术，可以提高电网的使用效率、可靠性和安全性，顺利整合可再生能源和替代能源的使用。现有的电网缺乏通信能力，而智能电网具有增强检测能力和先进的通信和计算能力，为不同的系统组件联系在一起的通信路径和传感器节点之间提供互操作性，例如，输电，配电及其他变电站；又如住宅，商业和工业用地。
通信系统是智能电网的重要组成部分，使用有线和无线通信两个主要的通信媒介产生了各种通信技术。其中，先进的宽带无线通信系统可以提供物美价廉的产品，具有快速部署、成本低、易于安装、分布广泛、以及移动通信等特点，有线技术甚至旧的窄带无线技术往往不具备这些优点。然而，由于无线通信较低的数据速率、易受干扰、安全性能差、有限的产品等问题，过去无线技术在电力行业的接受度相对较低。
目前各种标准化的无线通信技术被应用到智能电网中，如基于IEEE802.11的无线局域网，IEEE802.16为基础的WiMAX，3G/4G蜂窝网，基于IEEE802.15的ZigBee等等。这些无线技术在智能电网中的应用均考虑到了数据传输速率、覆盖距离以及其他重要技术特点。
如图1所示，其是现有技术的智能电网中的蜂窝系统结构示意图。所述智能电网中的蜂窝系统包括基站(BS)11、若干个用户设备(UE)12和外部系统设备13。在智能电网中的蜂窝系统中，干扰是导致无线网络性能退化的主要原因之一。采用信道分配算法，通过使用非重叠信道可以减少整个网络范围内的干扰。然而，与普通的蜂窝系统应用场景不同，智能电网无线通信中除了小区内和小区间干扰，还存在无法控制的外部干扰14。在230MHz的频带上，可能存在其他通信系统，如天文系统和无线电定位系统等。这些外部干扰14的活动通常是难以捕捉的。此外，由于大多数的用户设备12和基站11部署在固定位置，与蜂窝的移动环境相比，用户设备12和其相关的基站11之间的信道变化是缓慢的。因此，不需要像普通的蜂窝LTE系统间隔10毫秒报告信道状态信息。另外，在智能电网的小区中用户设备12的数目要远远大于一般蜂窝小区，因此，在智能电网的蜂窝系统中调度信令的成本是巨大的。
发明内容
本发明的目的在于提供智能电网中基于位置的干扰避免方法和系统，以解决现有智能电网中因为存在外部干扰而需要调度信令，但调度信令成本开销巨大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种智能电网中基于位置的干扰避免方法，应用于蜂窝系统，其中，蜂窝的频带包括M个子频带，包括：
根据每个用户设备的位置将用户设备分为N个簇，其中M≧N，M和N为正整数；
基站根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇；
当一干扰源进入蜂窝系统形成干扰区域，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰，并生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
基站根据所述第一干扰信息报告使用质心定位机制估计干扰区域；指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息报告发送至基站；
基站根据两次第一干扰信息报告确认干扰区域，并根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，将所述干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇。
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法中，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，所述第一干扰信息结构包含一个比特的信息，用“1”表示当前子频带受到干扰，用“0”表示当前子频带没有受到干扰。
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法中，当簇在一个干净的子频带上工作时，即使所述簇在干扰区域中，基站不需要重新分配子频带给所述簇。
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法中，指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站的步骤中，若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备；
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法中，基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息结构生成第二干扰信息报告，所述第二干扰信息结构是用M个比特表示受到干扰的子频带的位置，用“1”表示子频带受到干扰，用“0”表示子频带没有受到干扰，比特的位置对应子频带序号。
同时，本发明还提供智能电网中基于位置的干扰避免系统，应用于蜂窝系统，其中，蜂窝的频带包括M个子频带，包括：
分簇模块，用于根据每个用户设备的位置将用户设备分为N个簇，其中M≧N，M和N为正整数；
第一分配模块，用于基站根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇；
第一检测模块，用于当一干扰源进入蜂窝系统形成干扰区域，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰，并生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
第一估计模块，用于基站根据所述第一干扰信息报告使用质心定位机制估计干扰区域，指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
第二检测模块，用于基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息报告发送至基站；
第二分配模块，用于基站根据两次第一干扰信息报告确认干扰区域，并根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，将所述干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇。
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免系统中，在第一检测模块中，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，所述第一干扰信息结构包含一个比特的信息，用“1”表示当前子频带受到干扰，用“0”表示当前子频带没有受到干扰。
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免系统中，在所述第一估计模块中，若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备。
可选的，在所述的智能电网中基于位置的干扰避免系统中，在第二检测模块中，基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息结构生成第二干扰信息报告，所述第二干扰信息结构是用M个比特表示受到干扰的子频带的位置，用“1”表示子频带受到干扰，用“0”表示子频带没有受到干扰，比特的位置对应子频带序号。
本发明提供的智能电网中基于位置的干扰避免方法和系统，具有以下有益效果：基站根据两次所述第一干扰信息报告确认干扰区域，根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，并将干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇，从而减少因干扰带来的重新分配子频带的开销。此外，若干个用户设备检测所述第一干扰信息报告上的干扰区域，并更新第一干扰信息报告，可以更准确的估计干扰区域。进一步，通过每个簇中预先被分配到的用户设备，可以发现潜在的干扰区域，避免了重新分配后仍在干扰区域的可能。
附图说明
图1是现有技术的智能电网中的蜂窝系统结构示意图；
图2是本发明实施例的智能电网中基于位置的干扰避免方法的示意图；
图3是本发明实施例的智能电网中基于位置的干扰避免方法受到干扰的示意图；
图4是本发明实施例的智能电网中基于位置的干扰避免方法估计干扰区域的示意图；
图5是本发明实施例的智能电网中基于位置的干扰避免方法重新分配子频带的示意图；
图6是本发明实施例的智能电网中基于位置的干扰避免系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的智能电网中基于位置的干扰避免方法和系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，智能电网中基于位置的干扰避免方法，应用于蜂窝系统，其中，蜂窝的频带包括M个子频带，包括：
步骤一：根据每个用户设备201的位置将用户设备201分为N个簇202，其中M≧N，M和N为正整数；
步骤二：基站203根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇202；
步骤三：当一干扰源进入蜂窝系统形成干扰区域204，工作在被干扰子频带且在干扰区域204的用户设备205检测到干扰，并生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站203；
在本实施例中，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，所述第一干扰信息结构包含一个比特的信息，用“1”表示当前子频带受到干扰，用“0”表示当前子频带没有受到干扰。
例如，如图3所示，M＝N＝7，即有7个子频带和7个簇。簇A、B、C、D、E、F和G分别工作在子频带1、2、3、4、5、6和7上，当有一干扰源进入蜂窝系统形成干扰区域204，子频带1、2、3和4受到干扰。
由于子频带1是一个干净的子频带，所以簇A的用户设备301并不受到干扰源的干扰；子频带4虽然受到干扰，但干扰区域204并未干扰到簇D上的用户设备302；因此只有在子频带2和3的簇B的用户设备303和簇C的受干扰的用户设备304检测到干扰。
簇B的用户设备303和簇C的受干扰的用户设备304采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站。
步骤四：基站根据所述第一干扰信息报告使用质心定位机制估计干扰区域204，指定若干其它用户设备401检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
所述干扰区域204可以是一个圆，但是在实际情况中，通常干扰区域204的形状是不规则的。在本实施例中，如图4所示若干个其他用户设备401包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域204的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域204的簇的边缘的用户设备401，其中边缘包括内部和外部。
例如，若干个用户设备401检测所述第一干扰信息报告上的干扰区域204，即检测子频带2和3，如果在子频带2和3检测到干扰，则第一干扰信息报告中应该包含检测到干扰的用户设备401所在的子频带，反之，则排除用户设备401所在的子频带。所有用户设备401将第一干扰信息报告发送至基站，经过迭代确认，基站可以根据两次第一干扰信息报告进一步准确地估计干扰区域。
步骤五：基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备402采用第二干扰信息报告发送至基站；
在本实施例中，每个簇中预先指定的用户设备采用第二干扰信息结构生成第二干扰信息报告，所述第二干扰信息结构是用M个比特表示受到干扰的子频带的位置，用“1”表示子频带受到干扰，用“0”表示子频带没有受到干扰，比特的位置对应子频带序号。也就是说有几个子频带受到干扰，M就等于几。
例如，虽然在第一干扰信息报告中没有子频带4，但在图4中，可以看出子频带4其实也受到了干扰。由于工作在子频带4的簇D并不在干扰范围，因此簇D的用户设备并没有检测到干扰。但是如果基站将子频带4重新分配给一个被干扰的子频带，这个子频带上的簇仍然会被干扰。
因此，基站会预先指定的用户设备402采用如表1所示的第二干扰信息结构检测所有的子频带生成第二干扰信息报告。在第二干扰信息报告中会显示有几个子频带受到干扰。
| 子频带 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 第二干扰信息结构 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
表1
步骤六：基站根据两次第一干扰信息报告确认干扰区域，并根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，将所述干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇。
例如，如图5所示，当簇在一个干净的子频带上工作时，即使所述簇在干扰区域中，基站不需要重新分配子频带给所述簇。也就是说，簇A仍然可以使用子频带1。对于簇B，基站可以分配子频带5、6或7作为干净的子频带给簇B。对于簇C，基站可以分配子频带5、6或7作为干净的子频带给簇C，其中簇B和簇C被分配到的是不同的子频带。经过重新分配后，所有簇都可以避免外部干扰204的影响。
同时，如图6所示，本发明还提供一种智能电网中基于位置的干扰避免系统，应用于蜂窝系统，其中，蜂窝的频带包括M个子频带，包括：
分簇模块601，用于根据每个用户设备的位置将用户设备分为N个簇，其中M≧N，M和N为正整数；
第一分配模块602，用于基站根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇；
第一检测模块603，用于当一干扰源进入蜂窝系统，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰，并生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
具体的，在第一检测模块603中，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，所述第一干扰信息结构包含一个比特的信息，用“1”表示当前子频带受到干扰，用“0”表示当前子频带没有受到干扰。
第一估计模块604，用于基站根据所述第一干扰信息报告使用质心定位机制估计干扰区域，指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
具体的，在所述第一估计模块604中，若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备。
第二检测模块608，用于基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息报告发送至基站；具体的，在第二检测模块中608，基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息结构生成第二干扰信息报告，所述第二干扰信息结构是用M个比特表示受到干扰的子频带的位置，用“1”表示子频带受到干扰，用“0”表示子频带没有受到干扰，比特的位置对应子频带序号；
第二分配模块609，用于基站根据两次第一干扰信息报告确认干扰区域，并根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，将所述干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (9)
1.智能电网中基于位置的干扰避免方法，应用于蜂窝系统，其中，蜂窝的频带包括M个子频带，其特征在于，包括：
根据每个用户设备的位置将用户设备分为N个簇，其中M≧N，M和N为正整数；
基站根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇；
当一干扰源进入蜂窝系统形成干扰区域，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
基站根据所述第一干扰信息报告使用质心定位机制估计干扰区域；
指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站，所述若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备；
基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息报告发送至基站；
基站根据两次第一干扰信息报告确认干扰区域，并根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，将所述干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇。
2.根据权利要求1所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法，其特征在于，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，所述第一干扰信息结构包含一个比特的信息，用“1”表示当前子频带受到干扰，用“0”表示当前子频带没有受到干扰。
3.根据权利要求2所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法，其特征在于，当簇在一个干净的子频带上工作时，即使所述簇在干扰区域中，基站不需要重新分配子频带给所述簇。
4.根据权利要求3所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法，其特征在于，指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站的步骤中，若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备。
5.根据权利要求1所述的智能电网中基于位置的干扰避免方法，其特征在于，基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息结构生成第二干扰信息报告，所述第二干扰信息结构是用M个比特表示受到干扰的子频带的位置，用“1”表示子频带受到干扰，用“0”表示子频带没有受到干扰，比特的位置对应子频带序号。
6.智能电网中基于位置的干扰避免系统，应用于蜂窝系统，其中，蜂窝的频带包括M个子频带，其特征在于，包括：
分簇模块，用于根据每个用户设备的位置将用户设备分为N个簇，其中M≧N，M和N为正整数；
第一分配模块，用于基站根据子频带的信道质量在M个子频带中选出N个子频带分别分配给N个簇；
第一检测模块，用于当一干扰源进入蜂窝系统形成干扰区域，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰，并生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站；
第一估计模块，用于基站根据所述第一干扰信息报告使用质心定位机制估计干扰区域，指定若干其它用户设备检测干扰，并再次生成第一干扰信息报告，并将所述第一干扰信息报告发送至基站，所述若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备；
第二检测模块，基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息报告发送至基站；
第二分配模块，用于基站根据两次第一干扰信息报告确认干扰区域，并根据第二干扰信息报告确认干净的子频带，将所述干净的子频带重新分配给在干扰区域的簇。
7.根据权利要求6所述的智能电网中基于位置的干扰避免系统，其特征在于，在第一检测模块中，工作在被干扰子频带且在干扰区域的用户设备检测到干扰并采用第一干扰信息结构生成第一干扰信息报告，所述第一干扰信息结构包含一个比特的信息，用“1”表示当前子频带受到干扰，用“0”表示当前子频带没有受到干扰。
8.根据权利要求7所述的智能电网中基于位置的干扰避免系统，其特征在于，在所述第一估计模块中，若干其它用户设备包括不工作在所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇，且靠近所述第一干扰信息报告上的干扰区域的簇的边缘的用户设备。
9.根据权利要求8所述的智能电网中基于位置的干扰避免系统，其特征在于，在第二检测模块中，基站指定第一次上报干扰信息的用户设备中某些用户设备采用第二干扰信息结构生成第二干扰信息报告，所述第二干扰信息结构是用M个比特表示受到干扰的子频带的位置，用“1”表示子频带受到干扰，用“0”表示子频带没有受到干扰，比特的位置对应子频带序号。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |