[发明专利]一种基于LTE的子带跳频外部干扰避免系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于LTE的子带跳频外部干扰避免系统及方法，特别是涉及智能电网中的一种基于LTE的子带跳频外部干扰避免系统及方法。

背景技术

智能电网作为一种现代化的电力电网基础设施，通过自动化控制和现代通信技术平滑整合了可再生能源和替代能源，同时提高了效率，可靠性和安全性。对比现有缺乏沟通能力的电网，智能电网基础设施具有强力的遥感、先进的通信和计算能力。不同的系统组件通过通信路径和传感器节点联系在一起，提高了相互之间的互操作性，例如：输电、配电及其他变电站。

大家知道，通信系统是智能电网基础设施的重要组成部分。有线和无线这两个主要的通信媒体支持不同的通信技术，可用于智能电表和电力公司之间的数据传输。先进的宽带无线系统可以提供物美价廉的产品、快速的部署、低成本的安装、广泛的接入和移动通信，而这些都是有线通信技术甚至旧的窄带无线技术往往无法提供的好处。然而，在过去由于低数据速率、相关干扰、安全、有限的产品可用性等问题，无线技术在电力行业只能比较缓慢的被接受；几项活动已经启动来解决上述问题，并要求确定合适的无线技术尤其是应用于智能电网的技术。从最近的发展和进行的活动中可以看到为了提供各种智能应用而进行的努力，采用了各种标准化的无线通讯技术，例如：基于IEEE 802.11无线局域网、IEEE 802.16标准的WiMAX、3G/4G蜂窝、基于IEEE802.15的ZigBee、802.20标准为基础的MobileFi等。图1为当前智能电网中采用无线技术的LTE蜂窝系统的系统架构图，其包括基站、用户和外部设备，形成了特殊的无线宽带网络。

众所周知，干扰是无线网络性能退化的主要原因之一。成功的信道分配算法设计是通过在干扰链路上使用非重叠的信道减少了网络范围内的干扰。然而，除了小区内和小区间的干扰，与普通的蜂窝LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统的场景不同，在智能电网中还存在着不可控的外部干扰。例如，在230MHz的频段，有可能是天文系统和智能电网频谱的无线电定位系统同时在运行。这些外部的无线传输和设备，由于在不同网络运营商的控制之下通常不考虑信道分配过程中，因此他们的活动是难以捕捉。

另外，在智能电网的无线信道衰落是相当缓慢的。由于大多数的用户和基站部署在智能电网中的固定位置，用户和其相关的基站之间的无线通道变化相比移动LTE环境是相当缓慢的。因此，它没有必要像普通的蜂窝LTE系统调度那样每10毫秒更新信道状态信息。此外，智能电网的一个小区内的用户数目是远远多于一般的蜂窝小区，通常依据小区大小和地理区域，数千台设备要求10,000的信道资源[1]。因此LTE系统在智能电网调度的成本是巨大的。

综上所述，可知先前技术之智能电网存在外部系统干扰及大用户量带来庞大调度信令开销的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于LTE的子带跳频外部干扰避免系统及方法，以解决智能电网中的外部系统干扰及大用户量带来庞大调度信令开销的问题。

为达上述及其它目的，本发明提供一种基于LTE的子带跳频外部干扰避免系统，应用于包括基站、用户及外部设备的智能电网，该系统包括：

初始化模组，用于将小区的整个频谱分为M个子带，该小区中的所有用户根据其地理位置分为N个簇，其中满足M≥N，在一个簇内，设定其中的一个用户为簇头，基站给每个用户分配一个簇编号；

分配模组，用于根据簇头的信道干扰指示基站从该M个子带中选择N个子带，然后给每个簇分配一个子带，基站给每个簇内的用户分配在一个子带内相对位置的一个信道资源；

子带确定模组，用于根据簇头的信道干扰指示基站确定子带跳频图案；以及

广播模组，基站广播子带跳频结果给所有用户。

进一步地，该基站用CEIL(log₂(M！/(M-N)！))位比特的标志位表示所有子带的跳频模式，其中CEIL(X)表示不小于X的最小整数。

进一步地，该信道干扰指示的第一位表示基站和簇头在第一子带信道受外部干扰的状况，第二位表示基站和簇头在第二子带信道受外部干扰的状况。

进一步地，该信道干扰指示的第一位‘1’表示基站和簇头在第一子带信道被外部设备干扰，该信道干扰指示的第二位‘0’表示基站和簇头基站和簇头在第二子带信道是不受外部设备干扰的干净信道。