CN113890550A - 一种电网通信噪声抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电网通信技术领域，尤其涉及一种电网通信噪声抑制方法。包括如下步骤：通信组划分；基于信道质量的初步划分；基于干涉概率的重新划分；基于在划分结果的标签序列处理；本申请针简单，实用，便于实施，其在源头上减少噪声产生的概率，更合理高效的利用数据，在考虑系统软硬件基础上充分利用系统性能，进而不需要进行大量的软硬件修改的情况下实现目的，实用性更好。
Description
技术领域
本申请属于电网通信技术领域，尤其涉及一种电网通信噪声抑制方法。
背景技术
相对于有线通信，采用无线通信能够减少大量的通信线缆以及节点设备，能够避免简化配电网内诸多数据终端接线线缆数量庞大，布线困难，后期维护升级难度高的问题，基于无线通信数据终端需要借助各通信设备来实现数据的收发控制，随着电网智能化远程化的不断推进，大量传统设备由更加智能化的设备代替，同时许多新的设备仪器也不断接入，上述过程使得电网无线通信系统变得更加复杂和庞大，由于上述设备或仪器常常需要长时间连续连接和收发数据，而单一通信设备的同时接入量有限，因此随着电网的智能化推进过程，多通信设备的系统设计开始在电网内得到推广普及。为了保证各数据终端均能够有效获得稳定有效的数据通道资源，多通信设备系统内的任意通信设备通常被设计为可以与任意数据终端连接并为其提供相应服务，除了采用多通信设备，部分系统还会启用信道共享机制，同时为了使通信设备能够有效识别不同数据终端以及新增的移动功能终端，各类终端向通信设备发送的数据内一般均包含有标签类数据，在数据终端数量更多的系统内部，为压缩数据容量，降低软硬件成本，还会采用标签复用策略，上述策略能够降低通信设备负载率，避免数据拥塞，提高接入效率，但在某些情况下，会导致标签类数据失真或干扰，并产生噪声信号，影响通信设备对数据终端的识别或数据传输错误。此时可以通过增加数据甄别和分类的处理方式，但该操作相当于前述处理过程的逆向处理，并非对于方案的进一步改进和提升，限制了该方案的进一步利用。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种通过能够降低通信系统内标签数据冲突干扰，提高通信系统连接效率，抑制噪声产生的电网通信噪声抑制方法。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种电网通信噪声抑制方法，包括如下步骤：
步骤一、通信组划分
在多通信设备的电网通信网络，基于数据终端优先与信道质量最佳的通信设备连接的原则，以通信网络内通信设备为基准，将全部数据终端划分为若干通信组；
步骤二、基于信道质量的初步划分；
基于信道质量构建信道质量系数αij作为判定基准，将通信组内数据终端进行初步划分，具体而言，在各通信组内部，计算其包含数据终端的信道质量系数αij；
其中Nj为通信组J内数据终端的总数，i＝1、2、3...Nj，ki为通信组J内第i数据终端的信道质量系数，rij为通信组J内第i数据终端的抗干扰系数；信道质量系数和抗干扰系数通过实际测量后者模拟计算后经过归一化处理后得到，是可直接确定的实数；
得到信道质量系数αij后，由专家指定，或通过模拟计算以某一优先连接概率对应的信道质量系数α0为阈值基准，将通信组内数据终端进行划分得到高信道质量数据终端和低信道质量数据终端的划分结果；
步骤三、基于干涉概率的重新划分
对步骤一划分中确定的低信道质量数据终端进行划分，采用干涉率βpq来进行计算，干涉指数是通信组q内第p数据终端在通信系统工作周期发生同步传输的概率，其中
M为通信组q的所有相邻通信组内数据终端的总数，f为数据终端中数据传输的频率，T为单次传输时长，βpq为通信组q内第p数据终端的干涉率；fpq为通信组q内第p数据终端的数据传输频率，其值为单位时间内启动传输的次数；Tpq为通信组q内第p数据终端的单次平均传输时长；
根据通信网络数据要求，由专家指定，或通过模拟计算以某一有效传输概率对应的干涉率βpq为阈值基准，将前述可以低信道质量数据终端重新划分组，将可以有效传输的低信道质量数据终端重新高信道质量数据终端，并得到高质量数据终端以及低质量数据终端；
步骤四、基于在划分结果的标签序列处理；
基于步骤三的划分结果，对于所有通信组内的高质量数据终端，复用相同的标签序列，对于所有通信组内的低质量数据终端，采用不同的标签序列。
对前述电网通信噪声抑制方法的进一步改进或优选方案还包括，所述步骤四还包括，对于均布通信系统的再划分的步骤，具体而言，
在前述步骤三的基础之上，对于通信设备均匀分布的通信系统，在划分了所有通信组中的高质量数据终端以及低质量数据终端以后；以低质量数据终端比例最大的通信组为标准，对前述步骤三中得到的划分结果进行再划分，按照干涉率从高到低的顺序，将其他通信组中高质量数据终端依次划分至低质量数据终端，直至所有通信组的比例一致，得到最终划分结果；以最终结果为基础，对于所有通信组内的高质量数据终端，复用相同的标签序列，对于所有通信组内的低质量数据终端，采用不同的标签序列。
其有益效果在于：
本申请针对电网系统内数量庞大的数据终端的通信连接过程中，由于标签序列复用分配不合理，导致数据冲突干扰，数据终端无法有效连接，通信系统内产生噪声干扰的问题，在考虑硬件自身性能以及系统质量的，结合标签序列重新划分处理的方案，提出了一种简单，实用，便于实施的电网通信噪声抑制方法，本方法重点在于可以有效抑制前述问题，在源头上减少噪声产生的概率，更合理高效的利用数据，在考虑系统软硬件基础上充分利用系统性能，进而不需要进行大量的软硬件修改的情况下实现目的，实用性更好。
附图说明
图1是多通信设备的电网通信网络的连接概率示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
本申请基于电网无线通信网络，在多通信设备的电网通信网络，数据终端与各通信设备的连接概率受两者之间的信道质量影响，且基于最优原则，数据终端优先与信道质量最佳的通信设备连接，以通信网络内通信设备为基准，可以将全部数据终端划分为若干通信组，每个通信组由若干个优先与某通信设备(如图1中的O1、O2)连接数据终端(如图1中的A、B、C、D等)组成，每个通信组内数据终端之间一般具有唯一的标签，而在不同通信组之间则可能存在重复标签；在实施过程中，在遵循优先原则以及依序传输的前提下，每个通信组内根据信道质量的好坏，可以将数据终端划分为高质量终端和低质量终端，其中低质量终端更容易面临通信设备信道利用率高、排序滞后的问题，并会基于信道复用向其他通信组内的空闲通信设备发送连接请求，也更容易与其他通信组内数据终端的标签数据发生冲突。
因此，为了优化标签数据的使用，本申请采用了分类处理方案，具体而言：
首先，基于数据终端与多个通信设备的信道质量，将所有数据终端分为高质量数据终端和低质量数据终端；
对于不同通信组内的高质量数据终端，大概率会与所在通信组内的节点通讯设备连接，即使发生小概率事件，即高质量数据终端与其他通信组中的通信设备连接，但不同通信组内的高质量数据终端同步传输的概率也很小，因此不同导致标签冲突的概率极小，因此可以将所有通信组内的高质量数据终端(如图1中的B、D)采用同一个标签序列涉及，而对于容易发生标签冲突的低质量数据终端的标签序列组，则采用正交设计，具体实施方案如下；
首先、在前述基础上基于信道质量进行初步划分，
基于信道质量构建信道质量系数α作为判定基准，将通信组内数据终端进行划分，通信组的信道质量系数α的差异会导致数据信号的稳定性和受干扰程度；
由于受通信设备自身性能的影响，因此需要分别在各通信组内部，计算其包含数据终端的信道质量系数αij，在计算时将信道质量系数进行归一化处理，之后以所有通信组中数据终端的信道质量系数以及设定阈值为基准划分数据终端；
其中Nj为通信组J内数据终端的总数，i＝1、2、3...Nj，ki为通信组J内第i数据终端的信道质量系数，rij为通信组J内第i数据终端的抗干扰系数，其中信道质量系数和抗干扰系数通过实际测量后者模拟计算后经过归一化处理后得到，是可直接确定的实数；
得到信道质量系数αij后，由专家指定，或通过模拟计算以某一优先连接概率对应的信道质量系数α0为阈值基准，将通信组内数据终端进行划分；
基于前述步骤，以相同连接概率依次随每个通信组内数据终端进行划分，得到具有高信道质量数据终端和具有低信道质量数据终端的划分结果；
需要注意的是，计算时，不同通信组内相同概率对应的信道质量系数αij并不一致，因为通信设备质量以及去噪能力的差异会导致不同通信组内连接概率的差异，例如即使某个通信组内某数据终端的信道质量较差(如图1中的E)，当通信设备质量较好时，也足以保证该数据终端的连接率足够高而不会连接至其他通信组，因此需要在通信组内独立计算并划分结果。
其次、在前述基础上基于干涉概率的重新划分；
前述基于信道质量系数αij的划分结果，主要体现了不发生标签干涉情况下，系统内数据终端的连接倾向，但在实际应用过程中，相邻通信组内的低信道质量数据终端因其数据传输周期的交叉错开，也会获得有效的传输保障，即某些在所在通信组属于低信道质量数据终端在数据传输周期内，由于相邻的通信组内进行数据传输数据终端数量很少，则可以通过相邻通信组的通信设备进行有效传输(如图1中的C)，因此有必要对前述步骤划分中确定的低信道质量数据终端进行划分，并将前述可以有效传输的低信道质量数据终端重新划分组，得到高质量数据终端以及低质量数据终端；
具体实施时，采用干涉率βpq来进行计算，干涉指数是通信组q内第p数据终端在通信系统工作周期发生同步传输的概率，其中
M为通信组q的所有相邻通信组内数据终端的总数，f为数据终端中数据传输的频率，T为单次传输时长，βpq为通信组q内第p数据终端的干涉率；fpq为通信组q内第p数据终端的数据传输频率，其值为单位时间内启动传输的次数；Tpq为通信组q内第p数据终端的单次平均传输时长；
优选的、对于均布通信系统执行再划分
对于通信设备均匀分布的通信系统，各通信设备型号和性能接近，各通信组内数据终端的数量也基本相等，因此各通信组分割后的比例应该基本一致，由此可基于等比例的分割使标签序列正交互通，且不会产生无意义的补位标签数据。
但实际上，受环境干扰等内外部部因素影响，基于前述步骤进行分割后，有可能出现少量的异常数据，使得部分通信组的分割结果与大数据并不一致，有必要对其进行修正，因此，对于前述系统，可进行如下处理：
步骤四、基于在划分结果的标签序列处理；
在前述步骤一、二的基础之上，对于通信设备均匀分布的通信系统，在划分了所有通信组中的高质量数据终端以及低质量数据终端以后；以低质量数据终端比例最大的通信组为标准，对前述步骤二中得到的划分结果进行再划分，按照干涉率从高到低的顺序，将其他通信组中高质量数据终端依次划分至低质量数据终端，直至所有通信组的比例一致；
基于此步骤，该通信设备均匀分布的通信系统中每个通信组内数据终端的总数、高质量和低质量数据终端数量的比例均一致；基于前述步骤之后，以步骤二或者步骤三的划分结果为基础，对于所有通信组内的高质量数据终端，复用相同的标签序列，对于所有通信组内的低质量数据终端，采用不同的标签序列。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
Claims (2)
1.一种电网通信噪声抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、通信组划分
在多通信设备的电网通信网络，基于数据终端优先与信道质量最佳的通信设备连接的原则，以通信网络内通信设备为基准，将全部数据终端划分为若干通信组；
步骤二、基于信道质量的初步划分；
基于信道质量构建信道质量系数αij作为判定基准，将通信组内数据终端进行初步划分，具体而言，在各通信组内部，计算其包含数据终端的信道质量系数αij，
其中Nj为通信组J内数据终端的总数，i＝1、2、3...Nj，ki为通信组J内第i数据终端的信道质量系数，rij为通信组J内第i数据终端的抗干扰系数；信道质量系数和抗干扰系数通过实际测量后者模拟计算后经过归一化处理后得到，是可直接确定的实数；
得到信道质量系数αij后，由专家指定，或通过模拟计算以某一优先连接概率对应的信道质量系数α0为阈值基准，将通信组内数据终端进行划分得到高信道质量数据终端和低信道质量数据终端的划分结果；
步骤三、基于干涉概率的重新划分
对步骤一划分中确定的低信道质量数据终端进行划分，采用干涉率βpq来进行计算，干涉指数是通信组q内第p数据终端在通信系统工作周期发生同步传输的概率，其中
M为通信组q的所有相邻通信组内数据终端的总数，f为数据终端中数据传输的频率，T为单次传输时长，βpq为通信组q内第p数据终端的干涉率；fpq为通信组q内第p数据终端的数据传输频率，其值为单位时间内启动传输的次数；Tpq为通信组q内第p数据终端的单次平均传输时长；
根据通信网络数据要求，由专家指定，或通过模拟计算以某一有效传输概率对应的干涉率βpq为阈值基准，将前述可以低信道质量数据终端重新划分组，将可以有效传输的低信道质量数据终端重新高信道质量数据终端，并得到高质量数据终端以及低质量数据终端；
步骤四、基于在划分结果的标签序列处理；
基于步骤三的划分结果，对于所有通信组内的高质量数据终端，复用相同的标签序列，对于所有通信组内的低质量数据终端，采用不同的标签序列。
2.根据权利要求1所述的一种电网通信噪声抑制方法，其特征在于，所述步骤四还包括，对于均布通信系统的再划分的步骤，具体而言，
在步骤三的基础之上，对于通信设备均匀分布的通信系统，在划分了所有通信组中的高质量数据终端以及低质量数据终端以后；以低质量数据终端比例最大的通信组为标准，对前述步骤三中得到的划分结果进行再划分，按照干涉率从高到低的顺序，将其他通信组中高质量数据终端依次划分至低质量数据终端，直至所有通信组的比例一致，得到最终划分结果；以最终结果为基础，对于所有通信组内的高质量数据终端，复用相同的标签序列，对于所有通信组内的低质量数据终端，采用不同的标签序列。
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