电力无线通信系统中的分层功率控制方法与流程

本发明是关于电力无线通信，特别是关于一种电力无线通信系统中的分层功率控制方法。

背景技术：

电力网无线通信系统主要用于用电信息采集、处理和实时监控，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等。

电力网无线通信系统中的网络节点位置分布比较集中，通信需求比较稳定，网络节点基本没有移动性，部分节点与中心节点(集中器)之间的通信需要中继，且电网系统上行数据传输业务需求较大。针对以上特点，我们采用具有较强抗路径损耗能力的线性调频技术，线性调频信号又称鸟声(chirp)信号，通过调整波形的初始频率、跳频图案、波形斜率来区分多用户。

图1为电力网无线通信系统的拓扑结构，如图1所示，t0为集中器，t1、t2、t3、t4为网络节点。集中器t0与第一层网络节点t1、t2可以直接通信，与第二层网络节点t3、t4之间的通信需要通过t1的中继。电力网网络结构的特点是，一般t0与t1的通信链路l01之间的距离一般较大，而链路l13及l14之间的距离较小。

基于此，本申请的发明人发现，现有的电力网无线通信系统中。节点采用相同的发射功率进行数据传输，距离近的节点到达的信号功率较强，而距离远的到达的信号功率较弱，对于节点间会产生相互干扰，导致接收信号恶化。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电力无线通信系统中的分层功率控制方法，其能够降低节点间的相互干扰。

为实现上述目的，本发明提供了一种电力无线通信系统中的分层功率控制方法，其中，电力无线通信系统为分层结构，下层节点周期性的向上层节点进行数据信号的发送，所述分层功率控制方法包括：第二节点获取与业务需求对应的当前周期的发射功率系数；第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对所述发射功率系数进行调整，使用调整后的发射功率系数对数据信号进行发送，其中所述数据信号为进行chirp调制后的信号；第一节点接收该数据信号，并根据所述数据信号计算所述第二节点上行链路的实际信干噪比sinr，其中，所述第二节点为所述第一节点的下一层节点；所述第一节点根据所述实际信干噪比sinr以及目标信干噪比sinrtarget生成功率控制命令；所述第一节点将所述功率控制命令发送给所述第二节点；所述第二节点根据所述功率控制命令对下一周期的发射功率系数进行调整，使用调整后的发射功率系数发送下一周期的数据信号。

在一优选的实施方式中，在所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对所述发射功率系数进行调整之前，还包括：根据网络分层结构中每一层节点的业务需求设置与每一层节点对应的功率调整因子，并将所述功率调整因子发送至相应的节点。

在一优选的实施方式中，所述第二节点获取与业务需求对应的当前周期的发射功率系数包括：获取当前周期的业务信道发射功率系数βdata；所述数据信号包括业务信号；所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对所述发射功率系数进行调整，使用调整后的发射功率系数对数据信号进行发送包括：所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对业务信道发射功率系数进行调整，使用调整后的业务信道发射功率系数对业务信号进行发送。

在一优选的实施方式中，所述第二节点获取与业务需求对应的当前周期的发射功率系数还包括：获取当前周期的导频信道发射功率系数βpilot；所述数据信号包括导频信号；所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对所述发射功率系数进行调整，使用调整后的发射功率系数对数据信号进行发送包括：所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对导频信道发射功率系数进行调整，使用调整后的导频信道发射功率系数对导频信号进行发送。

在一优选的实施方式中，所述第一节点接收该数据信号，并根据所述数据信号计算所述第二节点上行链路的实际信干噪比sinr包括：所述第一节点对接收到的数据信号进行时域及频域同步，并对业务信号及导频信号进行分离；根据所述导频信号进行功率、干扰及噪声功率估计，计算信干噪比sinr。

在一优选的实施方式中，所述根据所述实际信干噪比sinr以及目标信干噪比sinrtarget生成功率控制命令之前，还包括：第一节点对接收到的所述业务信号进行解调，根据所述业务信号中的循环冗余校验来计算误块率bler；根据所述bler、预设的与业务对应的blertarget以及公式一对sinrtarget进行调整，所述公式一为：

其中，δ为sinr调整步长，blertarget为预设的与业务需求对应的目标误块率。

在一优选的实施方式中，所述根据所述实际信干噪比sinr以及目标信干噪比sinrtarget生成功率控制命令，包括：根据所述实际信干噪比sinr、目标信干噪比sinrtarget以及公式二生成功率控制命令，所述公式二包括：

其中，1为上调功率，-1为下调功率，0为功率不调整，δ为冗余范围。

在一优选的实施方式中，所述第二节点根据所述功率控制命令对下一周期的发射功率系数进行调整包括：当所述功率控制命令为1时，将下一周期发射功率系数在本周期发射功率系数的基础上，上调第一阈值的大小。

在一优选的实施方式中，所述第一阈值为所述第二节点对应的功率调整因子与所述当前周期的发射功率系数的乘积。

与现有技术相比，根据本发明的电力无线通信系统中的分层功率控制方法，对位于不同层数节点按照业务需求及信道质量分别设置不同的功率调整因子，使用根据功率调整因子调整后的发射功率系数对数据信号进行发送，并根据信干噪比进行调整，在保证通信质量的前提下使用低功率进行数据信号的发送，降低节点之间的通信干扰，提高系统整体的信号接收质量。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的电力网无线通信系统的拓扑结构。

图2是根据本发明一实施方式的电力无线通信系统中的分层功率控制方法的流程图。

图3是根据本发明另一实施方式的电力无线通信系统中的分层功率控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

如图2所示，其为根据本发明一优选实施方式的电力无线通信系统中的分层功率控制方法的流程图，本实施例中，电力无线通信系统为分层的拓扑结构，下层节点周期性的向上层节点进行数据信号的发送。针对电力网的无线通信系统应用特点及业务需求，我们采用线性调频技术(chirp)作为其基本波形，通过调整波形的初始频率、跳频图案、波形斜率或者upchirp和downchirp来区分多用户。

本实施例提供的分层功率控制方法包括：步骤s0-s6。

步骤s0，集中器根据网络分层结构中每一层节点的业务需求设置与每一层节点对应的功率调整因子，并将所述功率调整因子发送至相应的节点。

步骤s1，第二节点获取与业务需求对应的当前周期的发射功率系数。

具体的，每一个节点中预存有与不同业务对应的发射功率系数。

步骤s2，第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对所述发射功率系数进行调整，使用调整后的发射功率系数对数据信号进行发送，其中所述数据信号为进行chirp调制后的信号。

本实施例中chirp信号的波形可以根据需求定义，例如，基本的chirp、upchirp、downchirp、具有一定频率偏移的upchirp、具有一定频率偏移的downchirp、跳频upchirp、跳频downchirp、不同斜率的upchirp等。

步骤s3，第一节点接收该数据信号，并根据所述数据信号计算所述第二节点上行链路的实际信干噪比sinr，其中，所述第二节点为所述第一节点的下一层节点。

步骤s4，根据所述实际信干噪比sinr以及目标信干噪比sinrtarget生成功率控制命令。

其中，sinrtarget可以是预设的，根据各种业务的bler仿真性能曲线确定，也可以是根据实际信干噪比sinr进行调整后的。

步骤s5，将所述功率控制命令发送给所述第二节点。

步骤s6，所述第二节点根据所述功率控制命令对下一周期的发射功率系数进行调整，使用调整后的发射功率系数发送下一周期的数据信号。

需要说明的是，请再次参阅图1，本实施例中，第一节点可以为t0，第二节点可以为t1。或者，第一节点可以为t1，第二节点为t3或t4。本实施例中实现的是上层节点对下层节点的控制，即第一节点为上层节点，第二节点为下层节点，对具体的节点层级不做限定。本实施例中给出的示例仅仅是一组相邻层级间节点的控制，其他组相邻层级间节点的控制方法与本实施例中的方法相同，本实施例不再赘述。

由此，本实施例提供的电力无线通信系统中的分层功率控制方法，对位于不同层数节点按照路径长短分别设置不同的功率调整因子，使用根据功率调整因子调整后的发射功率系数对数据信号进行发送，并根据信干噪比进行调整，在保证通信质量的前提下使用低功率进行数据信号的发送，降低节点之间的通信干扰，提高系统整体的信号接收质量。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，对分层功率控制方法进行进一步限定。

如图3所示，其为根据本发明另一优选实施方式的电力无线通信系统中的分层功率控制方法的流程图，本实施例中业务需求可以具体包括业务信道以及导频信道，相应的步骤s1可以具体包括：

步骤s11，第二节点获取当前周期的业务信道发射功率系数βdata以及导频信道发射功率系数βpilot。

所述数据信号包括业务信号以及导频信号，业务信号以及导频信号为进行调制后的信号，具体的，第二节点根据本系统采用的chirp多址方式对业务信道上的信息进行调制，根据chirp波形对导频信道上的信息进行调制，chirp波形可以根据需求定义。

步骤s2具体包括：

步骤s21，所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对业务信道发射功率系数进行调整，使用调整后的业务信道发射功率系数对调制后的业务信号进行发送。

步骤s22，所述第二节点根据预存的与所述第二节点对应的功率调整因子对导频信道发射功率系数进行调整，使用调整后的导频信道发射功率系数对调制后的导频信号进行发送。

具体的，若第二节点对应的功率调整因子为α0，则使用α0与βdata进行加权，加权后的系数对调制后的业务信号进行发送。相应的，使用α0与βpilot进行加权，加权后的系数对调制后的导频信号进行发送。

步骤s3包括：

步骤s31，所述第一节点对接收到的数据信号进行时域及频域同步，并对业务信号及导频信号进行分离；

步骤s32，根据所述导频信号进行功率、干扰及噪声功率估计，计算信干噪比sinr。

步骤s4之前，还包括：

步骤s41，第一节点对接收到的所述业务信号进行解调，根据所述业务信号中的循环冗余校验(英文全称：cyclicredundancycheck，英文缩写：crc)来计算误块率(英文全称：blockerrorrate，英文缩写：bler)。

其中，误块率bler为累计量，是出错的块在所有发送的块中所占的百分比。误块率是一个长期统计平均量，是反映网络性能服务质量的一个重要指标，当每次接收到业务信号时，bler进行自动累计。具体的，当crc校验不正确时，认定为传输出错。例如，假设发送了500个block的数据，其中499个blockcrc校验正确，1个block校验不正确，则bler为1/500＝0.002*100％＝0.2％。

步骤s42，根据所述bler、预设的与业务对应的blertarget以及公式一对sinrtarget进行调整，所述公式一为：

其中，δ为sinr调整步长，可以为0.5db或1db等，根据具体的业务需求进行设定。blertarget为预设的与业务需求对应的目标误块率。当bler小于0.7倍的blertarget时，将sinrtarget调整为sinrtarget-δ，当bler大于1.3倍的blertarget时，将sinrtarget调整为sinrtarget+δ，当bler在0.7倍的blertarget与1.3倍的blertarget之间时，不作调整。

需要说明的是，本实施例中提供的方法，在没有累计bler或是没有进行目标信干噪比调整时，不执行步骤s41-s42。步骤s43中的sinrtarget为预设的目标信干噪比。当存在累计bler并根据bler进行调整后，步骤s43中的sinrtarget为调整后的sinrtarget。

步骤s4包括：

步骤s43，根据所述实际信干噪比sinr、调整后的sinrtarget以及公式二生成功率控制命令，所述公式二包括：

其中，1为上调功率，-1为下调功率，0为功率不调整，δ为冗余范围。

步骤s6包括：

步骤s61，当所述功率控制命令为1时，将下一周期发射功率系数在本周期发射功率系数的基础上，上调第一阈值的大小。其中，所述第一阈值可以为所述第二节点对应的功率调整因子与所述当前周期的发射功率系数的乘积，或者其他的预设阈值。

步骤s62，使用调整后的发射功率系数发送下一周期的数据信号。

由此，本实施例提供的电力无线通信系统中的分层功率控制方法，对位于不同层数节点按照信道质量分别设置不同的功率调整因子，使用根据功率调整因子调整后的发射功率系数对数据信号进行发送，并根据信干噪比进行调整，在保证通信质量的前提下使用低功率进行数据信号的发送，降低节点之间的通信干扰，可以使得上层节点的通信链路不受下层节点之间的通信链路干扰，且同一层的节点之间的通信干扰降到最低，达到理想的信号接收。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。