阅读说明：本技术 一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统 (A kind of electric power wireless private network Frequency spectrum quality appraisal procedure and system ) 是由 缪巍巍 于鹏飞 张小建 吴鹏 蒋承伶 张明轩 刘锐 余勇 冯谷 曹婉恬 于 2018-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统,根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值,并测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围；根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率；根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量；利用所述修正量评估电力无线专网频谱质量。本发明融合频谱质量的持续性因素和频谱质量覆盖范围因素的评价指标,使得在多种维度下的综合后评价指标更加准确。(The present invention relates to a kind of electric power wireless private network Frequency spectrum quality appraisal procedure and systems, the equivalent SINR value of the corresponding resource block group of each measurement point is determined according to the Signal to Interference plus Noise Ratio SINR value of each carrier wave in the corresponding resource block group of each measurement point, and measures the optimal equivalent comparable coverage area of SINR value in the equivalent SINR value of the corresponding resource block group of each measurement point；The probability of noise is not included according to the corresponding n continuous time interval of resource block group of each measurement point of determine the probability for not including noise in the corresponding resource block group single time interval of each measurement point；The correction amount of the corresponding channel quality indicator (CQI) numerical value of the optimal equivalent SINR value of the determine the probability for not including noise according to the coverage area and the corresponding n continuous time interval of resource block group of each measurement point；Electric power wireless private network Frequency spectrum quality is assessed using the correction amount.The present invention merges the lasting sexual factor of Frequency spectrum quality and the evaluation index of Frequency spectrum quality coverage area factor, so that the Comprehensive Post Evaluation index under a variety of dimensions is more accurate.)

一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统

技术领域

本发明涉及电力无线通信领域，具体涉及一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统。

背景技术

电力无线专网建设采用TD-LTE制式，该无线制式中频域资源调度是系统资源调度的重要方法。在频域资源调度中，下行调度是由eNodeB决定，而eNodeB作为发射端，并不清楚信道条件如何，信道质量衡量由UE来完成。UE反馈信道质量，协议把信道质量量化成0～15的序列(4bit数来承载)，并定义为CQI，eNodeB根据上报的CQI(CQI，Channel QualityIndicator，信道质量指示)来决定编码方式。CQI的选取准则是UE接收到的传输块的误码率不超过10％。

根据3GPP协议，可以找一对最接近于选择的CQI对应的码率的调制方式和传输块大小，而CQI可以通过BLER-SINR表得到。通过指示当前无线信道质量的CQI值，TD-LTE应用基于物理层的链路自适应技术，通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率，确保链路的传输质量。当信道条件较差时，选择较小的调制方式与编码速率；当信道条件较好时，选择较大的调制方式，从而最大化了传输速率。在无线链路传输的调制方式与编码速率的调整过程中，系统总是希望传输的数据速率与信道变化的趋势一致，从而最大化地利用无线信道的传输能力。

CQI指示的无线信道质量信息的准确性与实时性会影响TD-LTE基于物理层的链路自适应的性能，进而影响无线链路的传输质量。CQI指示的无线信道质量信息的准确性与信道估计算法以及信道质量的量化误差有着直接关系，无线信道质量的实时性受到信道质量测量时刻与传输时刻时延的影响，这是由于系统本身的处理时延和调度时延等带来的时延。一般情况下，无线信道变化比较缓慢，有限的延迟不会造成性能显著的损失，但如果无线信道变化比较快，那么对TD-LTE系统性能就有严重的影响。

电力无线专网接入的终端一般为准静态部署，同频段其它行业系统以及复杂的应用环境影响带来的突发噪声是影响无线信道质量的重要因素。虽然突发噪声对无线信道质量的影响可能是短暂的，但可能会造成业务的重传或者传输时延的增大。

发明内容

为解决上述现有技术中对TD-LTE系统性能就有严重的影响和造成业务的重传或者传输时延的增大的问题，本发明的目的是提供一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统，通过融合无线终端信号与干扰加噪声比(SINR)、SINR质量的持续性和该SINR质量无线物理信道覆盖范围三种因素，对当前的无线物理信道质量进行评估。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种电力无线专网频谱质量评估方法，其改进之处在于：

根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，并测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围；

根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率；

根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量；

利用所述修正量评估电力无线专网频谱质量。

进一步地e：所述根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，包括：

按下式确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值：

SINR＝S/(I+N)

式中：SINR为各测量点对应的资源块组的等效SINR值；S为每个载波信号的有用信号功率；I为每个载波信号或信道干扰信号的功率，N为低频噪声。

进一步地：所述测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围，包括：

若所述最优等效SINR值对应测量点周围电力终端对应的信号与干扰加噪声比SINR值不小于ΔSINR_max，则该电力终端所处位置属于所述覆盖范围，其中，SINR_max为各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值，Δ为衰减系数。

进一步地：所述根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率，包括：

按下式确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率Pⁿ：

Pⁿ＝(1-p₁)ⁿ

上式中，Pⁿ表示n个连续时间间隔不包含噪声的概率，p₁表示当前时间间隔不包含噪声的概率。

进一步地：所述根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量，包括：

利用3GPP定义的CQI数值算法获取所述最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值；

将所述覆盖范围与现场电力应用终端覆盖要求对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值直至所述覆盖范围满足现场电力应用终端覆盖要求；

将所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率与现场电力应用适用规范定义的传输成功率对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值并减小连续时间间隔数，直至所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率满足现场电力应用适用规范定义的传输成功率要求。

进一步地：所述修正量与所述电力无线专网频谱质量成正相关。

本发明还提供一种电力无线专网频谱质量评估系统，其改进之处在于：

第一确定模块，用于根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，并测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围；

第二确定模块，用于根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率；

第三确定模块，用于根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量；

评估模块，用于利用所述修正量评估电力无线专网频谱质量。

进一步地：所述第一确定模块，还用于：按下式确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值：

SINR＝S/(I+N)

式中：SINR为各测量点对应的资源块组的等效SINR值；S为每个载波信号的有用信号功率；I为每个载波信号或信道干扰信号的功率，N为低频噪声。

进一步地：所述第二确定模块，还用于：按下式确定资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率Pⁿ：

Pⁿ＝(1-p₁)ⁿ

上式中，Pⁿ表示n个连续时间间隔不包含噪声的概率，p₁表示当前时间间隔不包含噪声的概率。

进一步地：所述第三确定模块，包括：

获取单元，用于利用3GPP定义的CQI数值算法获取所述最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值；

第一比较单元，用于将所述覆盖范围与现场电力应用终端覆盖要求对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值直至所述覆盖范围满足现场电力应用终端覆盖要求；

第二比较单元，用于将所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率与现场电力应用适用规范定义的传输成功率对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值并减小连续时间间隔数，直至所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率满足现场电力应用适用规范定义的传输成功率要求。

进一步地：所述评估模块，还用于评估所述修正量与所述电力无线专网频谱质量成正相关。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的有益效果是：

本发明提出了一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统，根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，并测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围；根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率；根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量；利用所述修正量评估电力无线专网频谱质量。本发明融合频谱质量的持续性因素和频谱质量覆盖范围因素的评价指标，而3GPP中CQI仅由当前信噪比、信号与干扰加噪声比计算得出，因此本方法的多种维度下的综合后评价指标更加准确。将本发明提出的评估方法得出无线信道质量指示值应用于TD-LTE基于物理层的链路自适应技术，更加能够满足电力业务低延时、高可靠的传输需求。

附图说明

图1是本发明提供的电力无线专网频谱质量评估方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

实施例一、

本发明提供一种电力无线专网频谱质量评估方法，其流程图如图1所示，包括如下步骤：

根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，并测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围；

根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率；

根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量；

利用所述修正量评估电力无线专网频谱质量。

进一步地：利用EESM(指数有效信噪比映射)模型拟合每个载波的SINR值，得出对应资源块组的等效SINR。所述根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，包括：

按下式确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值：

SINR＝S/(I+N)

式中：SINR为各测量点对应的资源块组的等效SINR值；S为每个载波信号的有用信号功率；I为每个载波信号或信道干扰信号的功率，N为低频噪声。

进一步地：所述测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围，包括：

若所述最优等效SINR值对应测量点周围电力终端对应的信号与干扰加噪声比SINR值不小于ΔSINR_max，则该电力终端所处位置属于所述覆盖范围，其中，SINR_max为各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值，Δ为衰减系数。

进一步地：所述根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率，包括：

通过一段时间固定间隔的持续测量，可以统计历史上某频段频谱受到突发噪声干扰的几率。定义包含突发噪声的概率为P₀，不包含突发噪声的概率为P₁，那么如果当前测量的信道质量不包含噪声，下一个时间间隔仍然不包含噪声的概率为P₁·P₁，n个连续时间间隔不包含噪声的概率为n的值应有电力业务传输需求定义，那么经过N次占用对应资源块组的n个连续时间间隔成功传输的概率为应符合电力业务传输成功率的规定，如电力配电自动化遥控正确率要求不小于98％(年)。N由电力业务实时性确定，如在无线通信下配电自动化遥控时延为不大于6秒，6秒内允许重传的次数即N。

最后得出，按下式确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率Pⁿ：

Pⁿ＝(1-p₁)ⁿ

上式中，Pⁿ表示n个连续时间间隔不包含噪声的概率，p₁表示当前时间间隔不包含噪声的概率。

进一步地：所述根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量，包括：

电力业务传输成功率的规定电力终端部署环境需求。关于电力业务传输成功率的出处很多，如：根据《配电自动化主站系统功能规范》(Q/GDW 513-2010)[36]，遥测综合误差≤1.5％，遥测合格率≥98％，遥信动作正确率(年)≥99％，遥控正确率≥98％(年)，遥信拒动率(年)≤2％。其它的如视频监控、用采等都有数据传输成功率的要求。

利用3GPP定义的CQI数值算法获取所述最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值；

将所述覆盖范围与现场电力应用终端覆盖要求对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值直至所述覆盖范围满足现场电力应用终端覆盖要求(关于电力终端部署需求，与具体的业务的实施相关，如馈线自动化，可能某个变电站的馈线上的自动化设备上的无线数据传输质量应该类似，否则某一个数据迟到了，会影响整体数据的处理，那么这个馈线存在的物理范围中的无线频谱质量应该类似；再如继电保护业务，就地保护、站域保护、站间保护要求的自动化设备部署范围是不同的，那么不同的保护方式，对于不同区域的无线频谱质量一致性要求也是不同的。那么本申请说明的同一SINR值的覆盖范围是否满足业务需求指的就是上述需求)；CQI数值一个自然数，根据3GPP协议，修正后的CQI数值对应一个新的可容仍等效SINR值下限，即衰减系数Δ也会相应变大，即所述的最优等效SINR值相当的覆盖范围也会变大；如果向下修正CQI数值后对应的覆盖范围不能满足现场电力应用终端覆盖要求，继续向下修正CQI数值一个自然数，并重复上述步骤，直至修正后的覆盖范围满足现场电力应用终端覆盖要求，该修正后的CQI数值即是本步骤所求值。

将所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率与现场电力应用适用规范定义的传输成功率对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值并减小连续时间间隔数，直至所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率满足现场电力应用适用规范定义的传输成功率要求。

测量与资源块组的等效SINR值相当的覆盖范围C(Δ)。与资源块组的等效SINR值相当可以根据电力无线专网承载需求(关于电力业务传输成功率的出处很多，如：根据《配电自动化主站系统功能规范》(Q/GDW 513-2010)[36]，遥测综合误差≤1.5％，遥测合格率≥98％，遥信动作正确率(年)≥99％，遥控正确率≥98％(年)，遥信拒动率(年)≤2％。其它的如视频监控、用采等都有数据传输成功率的要求)定义，推荐Δ不小于95％即可以认为与资源块组的等效SINR值相当。覆盖范围应满足电力终端现场需求(关于电力终端部署需求，与具体的业务的实施相关，如馈线自动化，可能某个变电站的馈线上的自动化设备上的无线数据传输质量应该类似，否则某一个数据迟到了，会影响整体数据的处理，那么这个馈线存在的物理范围中的无线频谱质量应该类似；再如继电保护业务，就地保护、站域保护、站间保护要求的自动化设备部署范围是不同的，那么不同的保护方式，对于不同区域的无线频谱质量一致性要求也是不同的。那么本申请说明的同一SINR值的覆盖范围是否满足业务需求指的就是上述需求)，如电力挂杆的无线终端，应覆盖杆塔四周可部署无线终端的位置；部署在道路边环网柜的电力无线终端，应覆环网柜四周可部署无线终端的位置。

综合考虑得出的资源块组的等效SINR值、该资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率为P₁ ⁿ和与资源块组的等效SINR值相当的覆盖范围C(Δ)是否满足电力业务需求三个因素，参照3GPP定义的LTE传输链路对SINR的要求和CQI数值和对应的调制策略及传输速率，得出修正后的CQI数值。

式中：是指经过N次占用对应资源块组的n个连续时间间隔成功传输的概率为(1-P1n)N是否符合电力业务传输成功率的规定的判断函数；D_coverC(Δ)是指资源块组的等效SINR值相当的覆盖范围是否满足电力终端部署环境需求的判断函数；CQI(SINR_等效)是指3GPP定义的CQI数值算法，为待修正的CQI数值；Φ是综合判断函数，当或D_coverC(Δ)或两者都不能满足电力终端现场需求时，CQI数值适当向下修正，直至满足设定的频段频谱SINR要求、连续性要求和覆盖范围要求后终止；C(Δ)为不小于设定阈值的衰减系数作为资源块组的等效信号与干扰加噪声比SINR值对应的覆盖范围，Δ表示衰减系数。

进一步地：所述修正量与所述电力无线专网频谱质量成正相关。

实施例二、

基于同样的发明构思，本发明还提供一种电力无线专网频谱质量评估系统，包括：

第一确定模块，用于根据各测量点对应的资源块组中每个载波的信号与干扰加噪声比SINR值确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值，并测量各测量点对应的资源块组的等效SINR值中最优等效SINR值相当的覆盖范围；

第二确定模块，用于根据各测量点对应的资源块组单次时间间隔内不包含噪声的概率确定各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率；

第三确定模块，用于根据所述覆盖范围和各测量点对应的资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率确定最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值的修正量；

评估模块，用于利用所述修正量评估电力无线专网频谱质量。

进一步地：所述第一确定模块，还用于：按下式确定各测量点对应的资源块组的等效SINR值：

SINR＝S/(I+N)

式中：SINR为各测量点对应的资源块组的等效SINR值；S为每个载波信号的有用信号功率；I为每个载波信号或信道干扰信号的功率，N为低频噪声。

进一步地：所述第二确定模块，还用于：按下式确定资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率Pⁿ：

Pⁿ＝(1-p₁)ⁿ

上式中，Pⁿ表示n个连续时间间隔不包含噪声的概率，p₁表示当前时间间隔不包含噪声的概率。

进一步地：所述第三确定模块，包括：

获取单元，用于利用3GPP定义的CQI数值算法获取所述最优等效SINR值对应的信道质量指示CQI数值；

第一比较单元，用于将所述覆盖范围与现场电力应用终端覆盖要求对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值直至所述覆盖范围满足现场电力应用终端覆盖要求；

第二比较单元，用于将所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率与现场电力应用适用规范定义的传输成功率对比，若不满足要求，则向下修正CQI数值并减小连续时间间隔数，直至所述资源块组n个连续时间间隔不包含噪声的概率满足现场电力应用适用规范定义的传输成功率要求。

进一步地：所述评估模块，还用于评估所述修正量与所述电力无线专网频谱质量成正相关。

本发明提出了一种电力无线专网频谱质量评估方法及系统，满足电力业务对无线通信低延时、高可靠的需求，融合信号与干扰加噪声比持续性因素和覆盖范围因素，改善了TD-LTE基于物理层的链路自适应技术的稳定性、准确性和行业的适用性。

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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。