一種適用于電力無線專網(wǎng)寬帶化的解決方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于電力無線專網(wǎng)寬帶化的解決方法，解決了電力無線專網(wǎng)頻譜資源利用率較低，吞吐量、傳輸速率等性能較弱的問題，其利用優(yōu)化的頻譜感知技術(shù)對可用頻譜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和感知，通過將多個離散的窄帶頻譜進(jìn)行自適應(yīng)融合，形成1.4MHz的帶寬，從而將FDD-LTE應(yīng)用于電力無線專網(wǎng)；方案是，本發(fā)明針對窄帶化FDD-LTE部署于230MHz離散頻段時，需滿足系統(tǒng)最小帶寬1.4MHz，因此至少找到56個可用頻點(diǎn)（56×25KHz）進(jìn)行自使用融合和利用，同時，當(dāng)授權(quán)用戶出現(xiàn)是需及時讓出使用頻點(diǎn)的情況，本發(fā)明提出在搜索56個頻點(diǎn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)搜索M個備用頻點(diǎn)，M的取值決定于230MHz頻段范圍的利用率，為剩余可用子信道（去除56個已選子信道）的10％，即根據(jù)剩余子信道數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
【專利說明】-種適用于電力無線專網(wǎng)寬帶化的解決方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種適用于電力無線專網(wǎng)寬帶化的解決方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前電力無線專網(wǎng)的頻譜利用率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)，亟需改進(jìn)。為了 提高電力無線專網(wǎng)的頻譜利用率、吞吐量等多項(xiàng)指標(biāo)，建設(shè)新型技術(shù)體制的電力無線專網(wǎng)， 本專利提出將FDD - LTE技術(shù)體制應(yīng)用于電力無線專網(wǎng)中，但需滿足FDD - LTE最小帶寬 1. 4MHz的需求。然而，230MHz頻段內(nèi)很難找到如此大的帶寬，另外，針對分布在其頻段內(nèi)的 上述諸多離散頻點(diǎn)，本專利提出一種將離散頻段自適應(yīng)融合利用的方法，從而解決電力無 線專網(wǎng)的寬帶化問題，改進(jìn)系統(tǒng)性能。
[0003] 國家電網(wǎng)公司"十二五"規(guī)劃中明確指出：在加快部署智能化業(yè)務(wù)的同時，進(jìn)一步 加強(qiáng)終端通信接入網(wǎng)建設(shè)，提高專網(wǎng)覆蓋比例，將通信覆蓋向低壓側(cè)業(yè)務(wù)終端延伸。
[0004] 目前，從采用的通信方式來看，終端通信接入網(wǎng)采用了光纖、載波、無線等多種通 信方式混合組網(wǎng)，其中光纖專網(wǎng)占8. 58%，中壓電力線載波占12. 78%，無線公網(wǎng)（GPRS/ CDMA)占72. 03%，無線專網(wǎng)占6. 61 %。隨著城鎮(zhèn)化的深入，終端通信接入網(wǎng)進(jìn)一步向廣袤 的縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村延伸，光纖受地域、成本等因素的限制，已越來越難以敷設(shè)；電力線載波 調(diào)試復(fù)雜、通信穩(wěn)定性難以滿足需求；無線公網(wǎng)不屬于電力系統(tǒng)專有網(wǎng)絡(luò)，安全性、服務(wù)質(zhì) 量均難以滿足業(yè)務(wù)需求。因此，無線專網(wǎng)存在著較大的應(yīng)用空間。
[0005] 從承載的業(yè)務(wù)來看，終端通信接入網(wǎng)主要承載用電信息采集、配電自動化、輸電線 路狀態(tài)監(jiān)測、配變視頻監(jiān)控、智能用電服務(wù)等窄帶、寬帶業(yè)務(wù)。長期以來電力無線專網(wǎng)缺乏 統(tǒng)一的規(guī)劃與建設(shè)，呈現(xiàn)了 230M數(shù)傳電臺、Mobitex、MicWill、ZigBee/WiFi等多種技術(shù)體 制并行的建設(shè)模式，沒有考慮業(yè)務(wù)系統(tǒng)的帶寬靈活性、頻點(diǎn)合法性、信息安全、網(wǎng)絡(luò)管理等 具體需求，均無法得到推廣應(yīng)用。因此亟需建設(shè)采用新型技術(shù)體制的電力無線專網(wǎng)，在電力 系統(tǒng)合法頻點(diǎn)內(nèi)滿足不同的業(yè)務(wù)需求，在終端通信接入網(wǎng)建設(shè)中占據(jù)重要的一席之地。
[0006] 電力無線專網(wǎng)基于國家無線電管理委員會分配的230MHz專用頻段進(jìn)行通信，無 需申請使用，其頻點(diǎn)離散分布在223MHz至235MHz總共12MHz帶寬內(nèi)，共40個頻點(diǎn)；每個 頻點(diǎn)帶寬25KHz，共1MHz帶寬。此外該頻段范圍內(nèi)還有360個頻點(diǎn)（共9MHz帶寬）由各 地市無線電管理處審批，需要申請使用。該頻段使用情況如圖1，由圖可知，該頻段占用度 為6. 38%，因此，本專利提出一種將離散頻段自適應(yīng)融合利用的方法，將上述230MHz頻段 內(nèi)諸多頻點(diǎn)進(jìn)行自適應(yīng)融合和利用，提高頻譜利用率。
[0007] 目前，電力無線專網(wǎng)在使用230MHz頻段無線資源時，普遍采用數(shù)傳電臺作為通信 終端，通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。啟動站采用雙頻、全雙工數(shù)傳電臺，從動站采用雙頻、半雙 工數(shù)傳電臺，其上行頻率為Π ，下行頻率為f〇,上下行頻率間隔f〇 - Π = 7MHz。
[0008] 數(shù)傳電臺通信系統(tǒng)對頻段資源利用率不高，通信時主要存在以下問題：
[0009] 1)數(shù)傳電臺之間各自分立，缺乏統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理，沒有無線信號的同步，因此必須 增加空閑時間作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)間隔，導(dǎo)致信道的利用率被降低，通信過程出現(xiàn)對資源 的浪費(fèi)；
[0010] 2)數(shù)傳電臺采用的調(diào)制方式相對落后，使得數(shù)據(jù)率降低，頻譜利用率僅為 0. 048 -0. 384bit/s/hz，而目前其它無線系統(tǒng)的頻譜利用率為1. 35-3bit/s/hz。由此可見 電力企業(yè)對無線資源的利用只是電信行業(yè)的10%左右，因此迫切需要改進(jìn)調(diào)制方式以提高 頻譜的利用率。
[0011] 3)數(shù)傳電臺通信系統(tǒng)采用輪詢的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，交換時獨(dú)占電路，降低了網(wǎng) 絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的靈活性和傳輸效率，使得緊急數(shù)據(jù)無法及時上傳。
[0012] 4)數(shù)傳電臺采用無協(xié)議的透明傳輸模式，無糾錯能力和加密功能，糾錯和加密功 能也只能在TRU或中心站計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，使得傳輸延時非常大，影響了系統(tǒng)的吞吐量。
[0013] 5)數(shù)傳電臺通信系統(tǒng)對230MHz頻率使用不恰當(dāng)，造成一方面頻率資源緊缺，一方 面頻率使用浪費(fèi)的局面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種適用于電力 無線專網(wǎng)寬帶化的解決方法，解決了電力無線專網(wǎng)頻譜資源利用率較低，吞吐量、傳輸速率 等性能較弱的問題，其利用優(yōu)化的頻譜感知技術(shù)對可用頻譜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和感知，通過將 多個離散的窄帶頻譜進(jìn)行自適應(yīng)融合，形成1.4MHz的帶寬，從而將FDD-LTE應(yīng)用于電力無 線專網(wǎng)。
[0015] 其解決方案是，本發(fā)明針對窄帶化FDD - LTE部署于230MHz離散頻段時，需滿足 系統(tǒng)最小帶寬1.4MHz，因此至少找到56個可用頻點(diǎn)（56*25KHz)進(jìn)行自使用融合和利用， 同時，當(dāng)授權(quán)用戶出現(xiàn)是需及時讓出使用頻點(diǎn)的情況，本發(fā)明提出在搜索56個頻點(diǎn)的基礎(chǔ) 上，繼續(xù)搜索Μ個備用頻點(diǎn)，Μ的取值決定于230MHz頻段范圍的利用率，為剩余可用子信道 (去除56個已選子信道）的10%，即根據(jù)剩余子信道數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，具體實(shí)現(xiàn)方法和 步驟如下：
[0016] 1)通過頻譜感知技術(shù)檢測230MHz頻段范圍內(nèi)的頻譜空洞（spectrum hole,指時 間和空間上空閑的頻譜資源）；
[0017] 2)找到合適的56+M個頻點(diǎn)，動態(tài)頻譜分配實(shí)現(xiàn)離散頻譜資源自適應(yīng)融合和利用。
[0018] (1)本發(fā)明中第一步是基于認(rèn)知無線電的頻譜感知：230MHz中的若干頻段已經(jīng)授 權(quán)，而且頻段之間呈離散狀態(tài)，若想至少找到56個可用頻點(diǎn)，首先得檢測出頻譜空洞，在檢 測過程中，不得影響已有通信系統(tǒng)的正常工作；而且由于無線電環(huán)境是時變的，系統(tǒng)需能及 時檢測出變化。
[0019] 本專利采用基于認(rèn)知無線電的頻譜感知，系統(tǒng)同時對多個信道進(jìn)行周期的感知， 將這些信道組成一個新的邏輯信道，定義這些信道為子信道，系統(tǒng)可以同時使用邏輯信道 上所有空閑的子信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，檢測時間和檢測周期太長可能造成授權(quán)信號的干擾或 者浪費(fèi)一些可能直接進(jìn)入頻譜的機(jī)會，檢測周期太短，又會造成感知開銷較大，因此每個子 信道檢測周期的選擇非常重要，本專利將從檢測周期方面進(jìn)行頻譜感知過程的優(yōu)化。
[0020] 令τ/OO表示子信道i在當(dāng)前時刻C為空閑狀態(tài)，在（t' +t)內(nèi)信道忙的平均時 間，即子信道i在t時間內(nèi)因未及時檢測而對再次出現(xiàn)的授權(quán)用戶造成干擾的平均時間。
[0021] 令

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于電力無線專網(wǎng)寬帶化的解決方法，其特征在于，針對窄帶化FDD-LTE 部署于230MHz離散頻段時，需滿足系統(tǒng)最小帶寬1. 4MHz，因此至少找到56個可用頻點(diǎn) (56*25KHz)進(jìn)行自使用融合和利用，同時，當(dāng)授權(quán)用戶出現(xiàn)是需及時讓出使用頻點(diǎn)的情況， 本發(fā)明提出在搜索56個頻點(diǎn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)搜索Μ個備用頻點(diǎn)，Μ的取值決定于230MHz頻 段范圍的利用率，為剩余可用子信道(去除56個已選子信道)的10%，即根據(jù)剩余子信道數(shù) 進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，具體實(shí)現(xiàn)方法和步驟如下： 1)通過頻譜感知技術(shù)檢測230MHz頻段范圍內(nèi)的頻譜空洞（spectrum hole,指時間和 空間上空閑的頻譜資源）； 2 )找到合適的56+M個頻點(diǎn)，動態(tài)頻譜分配實(shí)現(xiàn)離散頻譜資源自適應(yīng)融合和利用。
【文檔編號】H04W16/10GK104270767SQ201410516085
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】王世文, 李慧, 袁偉, 贠超, 鄭敏, 趙宇, 金圣峣, 楊燚 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司信息通信公司, 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所