CN109451588A - 基于230m频段的通信系统的抗干扰方法 - Google Patents

基于230m频段的通信系统的抗干扰方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，包括：设置干扰测量帧；在基站侧设置一个受干扰子带列表；当干扰测量帧周期性到来时，在干扰测量帧的时长内，所有终端均停止发送无线信号，基站对所有子带进行干扰测量；根据干扰测量结果，基站更新受干扰子带列表中的信息；在相邻的两个干扰测量帧之间，基站停止使用受干扰子带列表中的频率资源，若基站已经分配受干扰子带到某一终端，则基站给该终端重新分配其他未受到干扰的子带并向该终端发送无线资源重配置信令；终端在收到无线资源重配置信令后进行子带切换。该基于230M频段的通信系统的抗干扰方法能够克服230M频段的通信系统的工作频点上间歇出现的来自于电力通信系统之外的强干扰。

Description

基于230M频段的通信系统的抗干扰方法
技术领域
本发明是关于无线通信技术领域，特别是关于一种基于230M频段的通信系统的抗干扰方法。
背景技术
电力系统在230M频段获得了共计约7M的频率资源使用权，分为两段：223-226MHz和229-233MHz，单个工作频点25KHz，合计278个工作频点，双工方式为TDD(时分双工)，终端的最大发射功率为30dBm，基站的最大发射功率为44dBm，且一个工作频点的最大发射功率为30dBm。
国家电网提出的230MHz无线专网通信系统是在4G的OFDM通信传输技术的基础上特殊定制的，为符合230M频段频率资源的使用规定，对物理层的资源映射、帧结构、传输块等进行了重新设计，规定一个25KHz的工作频点对应一个子带，子载波宽度为2KHz(国网LTE-G技术标准定义)或者3.75KHz(国网IoT-G技术标准定义)，相应地一个子带有11个或者6个子载波，上下行的多址方式与4G系统完全一致，且大部分沿用了4G协议栈中媒体介质控制层以上的技术实现。
发明人在实现本发明的过程中，发现目前230M频段为电力与其他行业共用，使用单位包括工业、农业、天文、军队等多个行业，频率使用并没有统一的规划。230M频段规定的终端发射功率大，工作频点不连续分布、工作带宽窄，导致工作频点之间的系统内干扰较大。对于电力系统于2018年末获得批复使用的约7M频率资源，工信部并未做频率清理工作，那些前期已获各级无线电管理机构批复使用的工作频点可以继续被使用，直至使用批复的期限到期，这导致在某些工作频点上存在异系统的强干扰。在230MHz频段，电力系统以外的通信多数属于资源勘探、工程实验、应急类型的，在时间分布上是非长期的、无规律变化，持续时间在几分钟或者数小时不等，导致电力无线专网部署后无线资源的网络规划和优化比较难做。
目前，230MHz频段电力无线专网技术标准草案规定了跳频机制来应对来自系统内外的干扰。跳频是成熟的用于对抗无线传播深衰落的通信技术，频率跳变越快、跳频图案越大，跳频增益越高，抗干扰的效果越好。但是，由于230无线专网通信系统定义的子载波宽度仅为2或3.75KHz，一个子带包含的子载波个数仅为11或6个，无论实现子载波之间的跳频或是子带间的跳频，所能够获得的跳频增益很低，无法解决230M频段的系统的内外干扰，特别是230M频段工作频点上间歇性出现的持续数分钟以上的来自于电力通信系统之外的强干扰。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其能够克服230M频段的通信系统的工作频点上间歇出现的来自于电力通信系统之外的强干扰。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其包括：设置干扰测量帧的周期和时长；在基站侧设置一个受干扰子带列表；当所述干扰测量帧周期性到来时，在所述干扰测量帧的时长内，所述通信系统内的所有终端均停止发送无线信号，所述基站对所述通信系统的所有子带进行干扰测量；根据所述干扰测量的结果，所述基站更新所述受干扰子带列表中的受干扰子带的信息；在相邻的两个所述干扰测量帧之间，所述基站停止使用所述受干扰子带列表中的频率资源，若所述基站已经分配所述受干扰子带到某一终端，则所述基站给该终端重新分配其他未受到干扰的子带，并向该终端发送无线资源重配置信令消息，所述无线资源重配置信令消息中携带有该重新分配的子带的信息；所述终端在收到所述无线资源重配置信令消息后进行子带切换，将当前的子带切换到所述重新分配的子带上进行通信。
在一优选的实施方式中，设置干扰测量帧的周期和时长包括：将所述干扰测量帧的周期配置为所述通信系统定义的信号传输的无线帧的长度的整倍数，所述周期的值根据所述通信系统的实际干扰信号特征来确定；将所述干扰测量帧的时长配置为与所述无线帧的长度相同。
在一优选的实施方式中，所述基站对所述通信系统的所有子带进行干扰测量包括：所述基站在所述所有子带上计算接收到的载波信号强度，若所述子带上的所述载波信号强度超过设定阈值，则判定所述子带上存在来自所述通信系统外的强干扰；如果所述子带上的所述载波信号强度都低于所述设定阈值，则判定所述子带上没有受到所述通信系统外的强干扰。
在一优选的实施方式中，所述设定阈值根据所述基站的接收机的硬件实现和所述通信网络的受干扰程度来设置。
在一优选的实施方式中，根据所述干扰测量的结果，所述基站更新所述受干扰子带列表中的受干扰子带的信息包括：如果所述干扰测量的结果为所述子带上存在来自所述通信系统外的强干扰，则所述基站将所保存的所述受干扰子带列表中的受干扰的子带信息全部替换为刚测量到的受干扰的子带的信息；如果所述干扰测量的结果为所述子带上没有受到所述通信系统外的强干扰，则所述基站清空当前的所述受干扰子带列表中的信息。
在一优选的实施方式中，所述终端在收到所述无线资源重配置信令消息后进行子带切换，将当前的子带切换到所述重新分配的子带上进行通信包括：所述终端收到所述无线资源重配置信令消息后，所述终端启动子带切换过程，如果切换成功，则所述终端和所述基站在所述无线资源重配置信令中携带的重新分配的未受到干扰的子带上继续通信；如果切换失败，则所述基站收回在所述无线资源重配置信令中携带的子带，所述终端发起随机接入过程，所述终端随机接入成功后，所述基站给所述终端重新分配未受到干扰的子带使用。
与现有技术相比，根据本发明的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法设计了一个周期性的无线帧专门用于通信系统外的干扰测量，在一个干扰测量帧的持续时间内检测到受到强干扰的子带后，基站停止使用这些子带，对于受到干扰的通信终端，基站发送消息命令终端切换到不受干扰的子带上传输，相对于跳频机制的抗干扰方法，该基于230M频段的通信系统的抗干扰方法可以自主地动态检测并有效规避系统外的强干扰，便于进行电力无线专网部署后无线资源的网络规划和优化。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法的各个步骤组成。
图2是根据本发明一实施方式的终端实施子带切换的流程。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
为了能够更好地克服230M频段的系统的工作频点上间歇出现的持续数分钟以上的来自于电力通信系统之外的强干扰，本发明设计了一种自动检测和规避策略来动态应对上述干扰。具体来说，本发明设计了一个周期性的无线帧专门用于通信系统外的干扰测量，在一个干扰测量帧的持续时间内，230M专网系统内的所有终端都不发送无线信号，基站在所有的工作子带上做接收信号强度(RSSI)的测量。在基站侧保存一个受干扰子带列表，基站在给终端分配传输资源的时候，这些被干扰的子带是不使用的，对于已经在受干扰的子带上传输数据的终端，由基站发起无线资源重配置过程做子带切换。
图1是根据本发明一实施方式的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法的各个步骤组成。该基于230M频段的通信系统的抗干扰方法包括步骤S1～S6。
在步骤S1中设置干扰测量帧的周期和时长。干扰测量帧的周期是做一次230M通信系统外的干扰测量的间隔时间，优选地，该干扰测量帧的周期被配置为系统定义的信号传输的无线帧的长度的整倍数，周期大小需要依赖实际通信系统的干扰信号特征来确定。干扰测量帧的时长与系统定义的信号传输的无线帧的长度一致。
在步骤S2中基站侧设置一个受干扰子带列表，该受干扰子带列表用于存储受系统外强干扰的子带信息。
在步骤S3中在干扰测量帧的时长内进行干扰测量：在干扰测量阶段，系统内的所有终端都不发送无线信号，配合基站完成工作频点是否被干扰的周期性检测，基站在所有工作子带上计算接收到的载波信号强度(RSSI)，如果某些子带上测量得到的RSSI超过设定阈值，则判定这些子带上有来自系统外的强干扰；如果所有子带上测量得到的RSSI都低于设定阈值，则判定在工作子带上没有系统外的强干扰。
优选地，在系统层面上综合设计实现RSSI测量的算法、测量精度和基站接收机的处理能力，保证在一个干扰测量帧内，基站接收机的软硬件实现能够稳定地计算得出所有工作子带上的RSSI。RSSI的设定阈值需要根据接收机的硬件实现和实际网络的受干扰程度来确定。
在步骤S4中根据干扰测量结果，基站更新受干扰子带列表的受干扰子带的信息。具体地，如果干扰测量阶段的结果为有来自系统外的强干扰，则基站将所保存的受干扰子带列表全部替换为最新一次测量得到的受干扰的子带；如果干扰测量阶段的结果为没有来自系统外的强干扰，则基站清空已保存的受干扰子带列表的受干扰子带的信息。
在步骤S5中在两次干扰测量帧之间，基站停止使用受干扰子带列表中的频率资源。具体来讲，在两次干扰测量帧之间，基站停止使用受干扰子带列表中的频率资源，对于已经分配终端到受干扰子带的通信，基站给对应的终端分配其他未受到干扰的子带，并发送携带新分配的子带信息的无线资源重配置信令消息，命令终端从受干扰的子带切换到新分配的子带上继续通信。无线资源重配置信令可参考《230MHz离散多载波电力无线通信系统第2部分：LTE-G 230MHz技术规范》的11.6.5.4章节。
在步骤S6中终端在收到基站发来的无线资源重配置信令消息后，启动子带切换。具体地，如图2所示，终端收到无线资源重配置信令后，终端启动子带切换过程；如果切换成功，终端和基站在无线资源重配置信令中给出的未受到干扰的子带上继续通信；如果切换失败，基站收回在无线资源重配置信令中携带的子带，终端发起随机接入过程。终端随机接入成功后，基站给终端重新分配未受到干扰的子带使用。
综上，本实施方式的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法设计了一个周期性的无线帧专门用于通信系统外的干扰测量，在一个干扰测量帧的持续时间内检测到受到强干扰的子带后，基站停止使用这些子带，对于受到干扰的通信终端，基站发送消息命令终端切换到不受干扰的子带上传输，相对于跳频机制的抗干扰方法，该基于230M频段的通信系统的抗干扰方法可以自主地动态检测并有效规避系统外的强干扰，简化了网络维护工作，便于进行电力无线专网部署后无线资源的网络规划和优化。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其特征在于，包括：
设置干扰测量帧的周期和时长；
在基站侧设置一个受干扰子带列表；
当所述干扰测量帧周期性到来时，在所述干扰测量帧的时长内，所述通信系统内的所有终端均停止发送无线信号，所述基站对所述通信系统的所有子带进行干扰测量；
根据所述干扰测量的结果，所述基站更新所述受干扰子带列表中的受干扰子带的信息；
在相邻的两个所述干扰测量帧之间，所述基站停止使用所述受干扰子带列表中的频率资源，若所述基站已经分配所述受干扰子带到某一终端，则所述基站给该终端重新分配其他未受到干扰的子带，并向该终端发送无线资源重配置信令消息，所述无线资源重配置信令消息中携带有该重新分配的子带的信息；以及
所述终端在收到所述无线资源重配置信令消息后进行子带切换，将当前的子带切换到所述重新分配的子带上进行通信。
2.如权利要求1所述的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其特征在于，设置干扰测量帧的周期和时长包括：
将所述干扰测量帧的周期配置为所述通信系统定义的信号传输的无线帧的长度的整倍数，所述周期的值根据所述通信系统的实际干扰信号特征来确定；以及
将所述干扰测量帧的时长配置为与所述无线帧的长度相同。
3.如权利要求1所述的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其特征在于，所述基站对所述通信系统的所有子带进行干扰测量包括：
所述基站在所述所有子带上计算接收到的载波信号强度，若所述子带上的所述载波信号强度超过设定阈值，则判定所述子带上存在来自所述通信系统外的强干扰；如果所述子带上的所述载波信号强度都低于所述设定阈值，则判定所述子带上没有受到所述通信系统外的强干扰。
4.如权利要求3所述的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其特征在于，所述设定阈值根据所述基站的接收机的硬件实现和所述通信网络的受干扰程度来设置。
5.如权利要求3所述的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其特征在于，根据所述干扰测量的结果，所述基站更新所述受干扰子带列表中的受干扰子带的信息包括：
如果所述干扰测量的结果为所述子带上存在来自所述通信系统外的强干扰，则所述基站将所保存的所述受干扰子带列表中的受干扰的子带信息全部替换为刚测量到的受干扰的子带的信息；如果所述干扰测量的结果为所述子带上没有受到所述通信系统外的强干扰，则所述基站清空当前的所述受干扰子带列表中的信息。
6.如权利要求1所述的基于230M频段的通信系统的抗干扰方法，其特征在于，所述终端在收到所述无线资源重配置信令消息后进行子带切换，将当前的子带切换到所述重新分配的子带上进行通信包括：
所述终端收到所述无线资源重配置信令消息后，所述终端启动子带切换过程，如果切换成功，则所述终端和所述基站在所述无线资源重配置信令中携带的重新分配的未受到干扰的子带上继续通信；如果切换失败，则所述基站收回在所述无线资源重配置信令中携带的子带，所述终端发起随机接入过程，所述终端随机接入成功后，所述基站给所述终端重新分配未受到干扰的子带使用。
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