新型电网资源分配系统及通信方法技术方案

本发明专利技术提供的新型电网资源分配系统及基于其的通信方法，所述系统包括至少一个宏基站和若干个分别与所述宏基站连接的小区基站，所述系统以时隙方式运行，在每个时隙中，所述宏基站将自身分配的频谱资源划分为多个相同带宽的子信道，且所述子信道由个宏基站用户和个小区基站用户共享。本申请提供的新型电网资源分配系统及基于其的通信方法，在传统电网的基础上将5G中的短包机制体制和异构蜂窝网络引入智能电网，不仅解决了大量电网设备带来的无线接入网拥塞问题，还大大提高了电网系统的可靠性，同时，在保证可靠实时通信的前提下，联合功率分配和信道分配，最大化了系统的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
新型电网资源分配系统及通信方法
本专利技术属于电力通信网络资源分配
，具体涉及新型电网资源分配系统及基通信方法。
技术介绍
随着新一代5G通信技术和智能控制设备的发展，智能电网在电力传输、电力资源分配和监控等方面发挥了越来越重要的作用，使能源管理方案更加高效、可靠、经济，已经逐渐成为新一代电网的核心。智能电网通信系统由三部分网络组成：广域网、邻域网和家庭区域网。其中，邻域网是智能电网通信网络的核心，在分布层进行通信，它包括智能电表向各种智能家电进行数据收集，然后智能电表将这些数据向控制中心发送，以此来控制不同的应用程序如：能源分配、配电自动化、停机管理等。因此，邻域网是传输大量智能电网数据最核心的部分，它决定了整个智能电网的效率。电网设备种类繁多，使得邻域网需要同时传输大量延迟敏感的智能电网数据，可能导致无线接入网拥塞，异构蜂窝网络被认为是减少无线接入网拥塞的关键技术，因为异构蜂窝网络能够通过将访问尝试从宏单元卸载到小单元来缓解无线接入网拥塞，在异构蜂窝网络，低功率和低成本的小蜂窝基站被部署来增加小区基站用户的数据速率。同时，由于智能电网中的设备数量和类型的激增，不同设备对于Qos需求也不尽相同，对于一些关键的智能电网业务，数据传输的可靠性和实时性是保证电网高效、安全、可靠运行的重要因素。只有提供可靠的实时通信，控制中心才能做出准确有效的决策。
技术实现思路
本申请的目的之一在于针对现有技术的不足之处，提供一种新型电网资源分配系统及通信方法，以大大提高了电网系统的可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型电网资源分配系统，所述系统包括一个宏基站和S个分别与所述宏基站连接的小区基站，小区基站和宏基站均支持多个电网设备的数据传输；其中宏基站位于小区中心并完整地覆盖了整个小区；所述系统以时隙方式运行，在每个时隙中，宏基站为宏基站电网设备分配多个相同的子带宽信道，同时这些子信道又被小区基站电网设备所共享；宏基站电网设备m在子信道n上的最大上行可达速率Rm，n的表达式为：其中，γm，n表示所述宏基站电网设备m在所述子信道n上的信干噪比，Vk＝1，n0是给定的数据包长度，是函数的反函数，是上行传输错误率；小区基站电网设备k在子信道n上的最大上行可达速率Rk，n的表达式为：其中，γk，n表示小区基站电网设备k在所述子信道n上的信干噪比。优选的，所述宏基站电网设备m在所述子信道n上的信干噪比γm，n的计算公式为：其中，pm,n表示宏基站电网设备m在子信道n上的传输功率，gm,n表示宏基站电网设备m在子信道n上的信道增益，pk,n表示小区基站电网设备k在子信道n上的传输功率，gk,n表示小区基站电网设备k在子信道n上的信道增益，σ表示噪声方差。优选的，所述小区基站电网设备k在所述子信道n上的信干噪比γk，n的计算公式为：其中，pk,n表示小区基站电网设备k在子信道n上的传输功率，gks,n表示小区基站电网设备k和小区基站s在子信道n上的信道增益，pm,n表示宏基站电网设备m在子信道n上的传输功率，gms,n表示宏基站电网设备m和小区基站s在子信道n上的信道增益，σ表示噪声方差。优选的，小区基站电网设备k和小区基站s在子信道n上的信道增益gks,n的计算公式为：gks,n＝ωδksζks(dks)-α，其中，α表示路径损耗指数，ω表示路径损耗常数，δks表示小区电网设备k到小区基站s的遵循指数分布的快衰落增益，ζks表示小区电网设备k到小区基站s的遵循对数正态分布的慢衰落增益，dks表示小区电网设备k到小区基站s的传输距离。一种基于新型电网资源分配系统的通信方法，包括：进行电力无线通信业务的资源分配时，首先固定信道分配矩阵W，进行功率分配，计算功率最优解；功率分配完成后，利用获得的功率分配最优解进行信道分配，从而得出最优的信道分配矩阵W；所述系统以最优的信道分配矩阵W进行电力无线通信业务的资源分配。优选的，具体包括以下步骤：初始化系统参数；固定信道分配矩阵W，计算功率最优解；初始化Pk,n,令变量l＝0；对f(Pm,n)＝f(Pk,n,Pm,n)求泰勒一阶展开；令变量l增加1；判断是否收敛，若是，进入下一步；若否，求解f(Pm,n)＝f(Pk,n,Pm,n)的泰勒一阶展开；令初始化令变量t＝0；对f(Pk,n)＝f(Pk,n,Pm,n)求泰勒一阶展开；令变量t增加1；判断是否收敛，若是，进入下一步；若否，初始化令变量t＝0；令输出利用获得的功率分配最优解：进行信道分配，从而得出最优的信道分配矩阵W；以最优的信道分配矩阵W进行电力无线通信业务的资源分配。优选的，用凸优化工具包cvx求解f(Pm,n)＝f(Pk,n,Pm,n)的泰勒一阶展开。优选的，信道分配矩阵W中的元素先随机取值，之后进行功率分配时W矩阵固定不变，等功率分配结束后再进行信道分配。相对对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本申请提供的新型电网资源分配系统及基于其的通信方法，在传统电网的基础上将5G中的短包机制体制和异构蜂窝网络引入智能电网，不仅解决了大量电网设备带来的无线接入网拥塞问题，还大大提高了电网系统的可靠性，同时，在保证可靠实时通信的前提下，联合功率分配和信道分配，最大化了系统的吞吐量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种新型电网资源分配系统的结构示意图；图2是本专利技术提供的一种新型电网资源分配系统的通信方法示意图；图3是不同传输错误率和MUE数量下系统吞吐量的比较图；图4是不同传输错误率和SUE数量下系统吞吐量的比较图；图5是本专利技术提供的一种基于新型电网资源分配系统的通信方法在不同宏基站用户数量下的平均系统吞吐量比较图；图6是本专利技术提供的一种基于新型电网资源分配系统的通信方法在不同小区基站用户数量下的平均系统吞吐量比较图。具体实施方式下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型电网资源分配系统，其特征在于，所述系统包括一个宏基站和S个分别与所述宏基站连接的小区基站，小区基站和宏基站均支持多个电网设备的数据传输；/n其中宏基站位于小区中心并完整地覆盖了整个小区；/n所述系统以时隙方式运行，在每个时隙中，宏基站为宏基站电网设备分配多个相同的子带宽信道，同时这些子信道又被小区基站电网设备所共享；/n宏基站电网设备m在子信道n上的最大上行可达速率R

【技术特征摘要】
1.一种新型电网资源分配系统，其特征在于，所述系统包括一个宏基站和S个分别与所述宏基站连接的小区基站，小区基站和宏基站均支持多个电网设备的数据传输；
其中宏基站位于小区中心并完整地覆盖了整个小区；
所述系统以时隙方式运行，在每个时隙中，宏基站为宏基站电网设备分配多个相同的子带宽信道，同时这些子信道又被小区基站电网设备所共享；
宏基站电网设备m在子信道n上的最大上行可达速率Rm，n的表达式为：



其中，γm，n表示所述宏基站电网设备m在所述子信道n上的信干噪比，Vk＝1，n0是给定的数据包长度，是函数的反函数，是上行传输错误率；
小区基站电网设备k在子信道n上的最大上行可达速率Rk，n的表达式为：



其中，γk，n表示小区基站电网设备k在所述子信道n上的信干噪比。


2.根据权利要求1所述的新型电网资源分配系统，其特征在于，所述宏基站电网设备m在所述子信道n上的信干噪比γm，n的计算公式为：



其中，pm,n表示宏基站电网设备m在子信道n上的传输功率，gm,n表示宏基站电网设备m在子信道n上的信道增益，pk,n表示小区基站电网设备k在子信道n上的传输功率，gk,n表示小区基站电网设备k在子信道n上的信道增益，σ表示噪声方差。


3.根据权利要求1所述的新型电网资源分配系统，其特征在于，所述小区基站电网设备k在所述子信道n上的信干噪比γk，n的计算公式为：



其中，pk,n表示小区基站电网设备k在子信道n上的传输功率，gks,n表示小区基站电网设备k和小区基站s在子信道n上的信道增益，pm,n表示宏基站电网设备m在子信道n上的传输功率，gms,n表示宏基站电网设备m和小区基站s在子信道n上的信道增益，σ表示噪声方差。


4.根据权利要求3所述的新型电网资源分配系统，其特征在于，小区基站电网设备k和小区基站s在子信道n上的信道增益gks,n的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：吴赛，马宝娟，王智慧，丁慧霞，汪洋，郑伟军，邵炜平，陈鼎，方景辉，吴国庆，唐锦江，姚舜禹，王莹，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11