本文档属于类型a，是一篇关于灾后电力应急通信系统中多AP协作功率控制技术的原创研究论文。以下是对该研究的详细介绍：
本研究由刘喆、杨迎春、周剑、张颉、傅宁、白晖峰共同完成，分别来自西南交通大学信息科学与技术学院、国网四川省电力公司、国网四川省电力公司电力科学研究院、国网思极神往位置服务（北京）有限公司以及北京智芯微电子科技有限公司。该研究于2023年1月发表在《湖北大学学报（自然科学版）》第45卷第1期。
电力通信系统在自然灾害中可能遭受严重破坏，导致电网瘫痪。近年来，利用Wi-Fi结合北斗技术的解决方案被提出，以解决灾后电力应急通信问题。然而，如何提高系统的覆盖能力、数据传输能力和用户承载能力，同时增强部署的灵活性和经济性，成为该领域的核心挑战。为此，本研究基于第7代Wi-Fi多接入点（Access Point, AP）协作通信技术，提出了一种协作式功率控制技术，旨在优化频谱资源分配和功率控制，从而提升系统性能。
本研究主要包括以下几个步骤：
网络模型构建
研究首先构建了灾后电力应急通信系统的网络模型。在链路上行，灾区电力设备通过Wi-Fi无线AP节点完成本地入网，AP结合北斗模块通过北斗通信链路向卫星发送数据。在链路下行，卫星通过北斗通信链路向AP发送数据，AP再将数据转发给电力设备。
用户类型识别
为协调多AP间的干扰管理，研究将用户分为中心区域用户和边缘区域用户，并进一步将边缘区域用户细分为CSR（Coordinated Spatial Reuse）区域用户、3dB区域用户和C-OFDMA（Coordinated Orthogonal Frequency Division Multiple Access）区域用户。通过计算用户的信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR）值，结合预设阈值，实现用户类型划分。
协议帧结构调整
研究在现有协议帧结构中添加了新的字段，以指示新增用户类型。例如，在连接帧中添加了AP Information字段，用于存储AP的MAC地址和信号强度信息；在交换帧中添加了STA Information字段，用于存储与AP关联的用户信息。
频谱资源分配算法设计
研究提出了一种新的频谱资源分配算法，为不同类型的用户分配频谱资源。具体而言，将总带宽切分为多个正交频谱资源单元（Resource Unit, RU），并为C-OFDMA区域用户、CSR区域用户、3dB区域用户和中心区域用户分别分配特定的频谱资源，以减少干扰并提高频谱利用率。
AP中心功率控制算法设计
研究还提出了一种AP中心功率控制算法，通过调整AP向中心区域用户发送数据的发射功率，减小对协作AP关联用户的干扰。算法通过枚举不同功率配置组合，计算系统容量和干扰度，最终确定最优的中心发射功率值。
仿真验证
研究通过仿真验证了所提算法的性能。仿真场景包括4个协作AP，电力设备随机分布在以AP为中心的区域内。仿真结果表明，与现有的多AP协作技术和软频率复用技术相比，所提算法在数据传输能力和信号覆盖范围上均有显著提升。
系统容量提升
仿真结果显示，与CSR&OFDMA算法相比，所提算法在相同仿真参数下具有更大的系统容量，显著提高了数据传输能力。这主要归因于算法在保证用户通信速率的前提下，尽量提高了频谱复用率。
AP容量提升
所提算法对每个AP的数据传输能力均有提升，表明算法具有较好的公平性。
系统覆盖范围扩大
在用户承载能力相近的条件下，所提算法显著提高了系统的信号覆盖范围。具体而言，算法通过为C-OFDMA区域用户分配正交频谱资源，并控制AP中心发射功率，有效减少了干扰，使得用户通信质量良好的区域覆盖率达到100%，而现有CSR技术仅为84%。
本研究基于第7代Wi-Fi多AP协作通信技术，提出了一种协作式功率控制技术，通过增加用户类型、调整协议帧结构、设计频谱资源分配算法和AP中心功率控制算法，有效改善了灾后电力应急通信系统的数据传输能力和本地覆盖能力。仿真结果表明，所提算法在系统容量、AP容量和信号覆盖范围上均优于现有技术，具有重要的理论和应用价值。
创新性用户类型划分
研究首次将边缘区域用户细分为CSR区域用户、3dB区域用户和C-OFDMA区域用户，为多AP干扰管理提供了更精细的控制手段。
新型频谱资源分配算法
所提算法通过为不同类型用户分配正交频谱资源，显著提高了频谱利用率和系统容量。
AP中心功率控制算法
算法通过动态调整AP中心发射功率，有效减少了多AP间的干扰，提升了系统整体性能。
仿真验证的全面性
研究通过多种仿真场景，全面验证了所提算法在数据传输能力和信号覆盖范围上的优越性。
研究还详细介绍了协议帧结构的调整方法，为后续相关研究提供了技术参考。此外，研究提出的算法具有较强的可扩展性，可应用于其他多AP协作通信场景，如智能电网、工业物联网等。