[发明专利]一种智能电网通信底衬式频谱接入方法

摘要

本发明设计了智能电网通信一种底衬式频谱接入方法，利用同一频段同时传输上行和下行数据，该方法适用于智能电网通信系统。在智能电网的电力无线通信专网，终端可以按业务流向分为下行关键类智能电网用户与上行大规模智能电网用户。其中，CSU直接接受宏小区基站的下行控制类业务。在上行用户密集区域设置有数据汇聚单元，接受MSU传输的上行采集类业务。本发明在TD‑LTE的下行时隙，为专网内每个CSU分配不同的频率资源。在保证每个CSU的通信速率的基础之上，并限制BS的下行总发射功率与每个MSU的上行发射功率，允许单个MSU复用单个CSU的频率资源。通过为MSU其分配合适的CSU频率资源复用，使得专网系统接入的MSU总体上行通信速率最大化。

主权项

1.一种智能电网通信底衬式频谱接入方法，应用于包含一个宏小区基站BS，N个数据汇聚单元DAU，K个正交的关键类智能电网用户CSU和S个大规模智能电网用户MSU的电力无线通信专网，其特征在于：该底衬式频谱接入方法在保证每个CSU的通信速率的基础之上，并限制BS的下行总发射功率与每个MSU的上行发射功率，通过分配CSU频段给MSU复用来最大化所有MSU的总体通信速率，并且协调MSU和CSU之间的传输功率；包括如下步骤：(1)初始化判决精度ε，拉格朗日乘子上下界l_a＝0,l_b＝a，其中a是一个正数，令循环次数m＝1计算变量其中P为基站最大发射功率，b_k为基站到第k个CSU的信道增益，R_k为第k个CSU所需的最低通信速率；(2)在第m次迭代中，对于给定的λ_m，计算任意s，k的当前迭代轮次的最佳拉格朗日乘子和最佳发射功率，s＝1,2,…,S，k＝1,2,…,K；步骤包括：(2.1)初始化内循环次数j＝1，令拉格朗日乘子μ_j＝(μ_1，j,...,μ_s，j,...,μ_S，j)取某一正向量；(2.2)根据下式计算发射功率p_s,k：其中，c_s,k为第s个MSU复用第k个CSU的频段时MSU到DAU的信道增益，a_n,k为基站使用第k个CSU的频段对第n个DAU造成干扰的信道增益，d_s,k为第s个MSU到第k个CSU的干扰信道增益；(2.3)根据下式计算H_s,k：(2.4)根据如下规则为MSU做频谱分配：x_s,k＝1,x_s,k＝0,其中，x_s,k∈{0,1}为第s个MSU复用第k个CSU的频段k的标识，x_s,k＝1表示第s个MSU将在与第k个CSU相同的频段上向邻近的DAU传输数据，否则x_s,k＝0；(2.5)更新μ_s,j+1，对于其中P_s为每个MSU的最大发送功率，θ_j是步递减量，[z]⁺＝max(z,0)；更新j＝j+1；(2.6)对于所有的s，若满足|μ_s,j‑μ_s,j‑1|＜ε，得到最佳频段分配方案和MSU最佳发射功率为否则，返回步骤(2.2)；(3)计算变量(4)判断P^sur'与P^sur的大小，当P^sur'＜P^sur，l_b＝λ_m；否则，l_a＝λ_m；若|l_a‑l_b|≤ε，步骤(2.6)得到和即为全局最佳发射功率和最佳分配方案，否则更新λ_m+1＝(l_a+l_b)/2，m＝m+1，返回步骤(2)；(5)对于所有的s,k中计算第k个CSU的最佳发射功率