[發明專利]通過少量數據包估計無線傳感網絡鏈路質量的方法有效
| 申請號： | 201410584342.2 | 申請日： | 2014-10-27 |
| 公開（公告）號： | CN104320805B | 公開（公告）日： | 2018-02-16 |
| 發明（設計）人： | 魯琛 | 申請（專利權）人： | 浙江科技學院 |
| 主分類號： | H04W24/06 | 分類號： | H04W24/06;H04W84/18 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務所有限公司33200 | 代理人： | 林松海 |
| 地址： | 310023 *** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 通過 少量 數據包 估計 無線 傳感 網絡 質量 方法 | ||
1.一種通過少量數據包估計無線傳感網絡鏈路質量的方法，其特征在于，步驟包括：接收數據包SNR、LQI和PRR的統計、回歸參數計算和模型選擇、鏈路質量估計和修改估計鏈路質量表達式；
步驟1)：接收數據包SNR、LQI和PRR的統計，
發射機和接收機的位置固定后，發射機發送StartNum個StartTransmitMsg消息，消息的時間間隔為t1，StartNum≥100，StartTransmitMsg消息中包含消息序列號；接著，發射機無時間空隙地發送m*w個長度為Length的數據包，m、w分別為10‐20的自然數，Length為20‐30bytes，數據包的時間間隔為t2，每m個數據包記為一批，接收機接收到第一個StartTransmitMsg消息后，對于第1批數據包，根據接收到的StartTransmitMsg消息的時間和序列號分別計算發射機發送的第一批數據包中第1個、第m個數據包的時間點，其中，發射機發送第一批數據包中的第一個數據包的時刻記為第1個時間點，發射機發送第一批數據包中的第m個數據包的時刻記為第2個時間點，在第1個時間點之前將SNRtotal和LQItotal置為0，在第1個和第2個時間點之間接收發射機發送的數據包，計算每個包的信噪比的方法如下：接收機以60ms為周期定時采樣信道空閑時的接收信號功率，作為一次噪聲基底的樣本值并更新噪聲基底表中的條目，每8次采樣后由8個條目的平均值計算此時的噪聲基底，接收到的數據包的信噪比由該數據包的接收信號功率減去噪聲基底得到；把接收到的數據包的SNR和LQI的值累加，在第2個時間點將SNR和LQI的累加值分別記為SNRtotal1和LQItotal1，在第一批數據包中，接收機接收的數據包的個數是m'，按下述公式計算第一批數據包的平均信噪比SNRAvg1、第一批數據包的平均鏈路質量指數LQIAvg1和第一批數據包的數據包接收率PRR1:
對于發射機發送的第2,3……w批數據包，接收機也進行類似的統計和運算，分別得到SNRAvg2,LQIAvg2,PRR2,……,SNRAvgw,LQIAvgw,PRRw，去除PRR＝1的數據點，假設去除后只有p組數據點SNRAvg1,LQIAvg1,PRR1,……,SNRAvgp,LQIAvgp,PRRp；
步驟2)：模型參數計算和模型選擇，
2.1)使用的模型
鏈路質量估計中，步驟1)中每一批PRR<1的m個數據包的接收率和數據包的SNRAvgi和LQIAvgi符合下述單調遞增的模型表達式之一：
模型一，
模型二，
PRRi＝A2·SNRAvgi+B2·LQIAvgi+C2 ⑸，
其中，i＝1,2,……,p，A1、B1、A2、B2、C2是參數；
2.2)模型參數計算
分別按上述2.1)中兩種模型的表達式對p個數據點(SNRAvg1,LQIAvg1,PRR1),……,(SNRAvgp,LQIAvgp,PRRp)進行線性回歸，具體計算方法如下：
第一種模型，
對上述p個數據點采用二元線性回歸，得參數A1和B1的值計算公式如下：
由此得到公式⑷中的參數A1、B1，然后確定模型一的表達式；再將p個數據點對(SNRAvg1,LQIAvg1),……,(SNRAvgp,LQIAvgp)帶入模型一的表達式，可得p個計算得到的數據包接收率PRRcal1,PRRcal2,……,PRRcalp，記則皮爾遜相關系數R1由以下公式求出
第二種模型，
當p個數據點符合公式⑸的模型時，采用二元線性回歸的方法，得參數A2、B2和C2的值計算公式如下：
其中D、D1、D2、D3的計算方法如下：
由此得到公式⑸中的參數A2、B2、C2，進而確定模型二的表達式，再將p個數據點對(SNRAvg1,LQIAvg1),……,(SNRAvgp,LQIAvgp)帶入模型二的表達式，得到p個計算得到的數據包接收率PRRcal1,PRRcal2,……,PRRcalp，記則皮爾遜相關系數R2可由以下公式求出
步驟2.3)：模型選擇，
當R1和R2中只有一個大于0.7時，皮爾遜相關系數大于0.7的模型計算值能準確反應實際的PRR變化，用該模型表達式對鏈路質量進行估計；
當R1和R2都大于0.7時，這兩個模型計算值都能準確反應實際的PRR變化，因此這兩個模型都可對鏈路質量進行估計；
當R1和R2都小于0.7時，這兩個模型計算值都不能準確反應實際的PRR變化，因此重復步驟1)和步驟2)，直到選出皮爾遜相關系數大于0.7的模型，用該模型表達式對鏈路質量進行估計；
步驟3)：鏈路質量估計，
發射機發送q個長度為Length的數據包，q為10‐20，接收機將收到的數據包的SNR和LQI分別累加，得到SNRsum和LQIsum，在這q個數據包中接收機接收到的數據包個數為v，通過下述公式計算出SNR'Avg和LQI'Avg：
將計算得到的SNR'Avg和LQI'Avg代入步驟2.3)選擇的模型的表達式即可估計出這段時間內本條鏈路的包接收率PRRpresent；
發射機在緊接著5秒內發送長度為Length數據包時，
PRRprediction＝PRRpresent (19.5)，
步驟4)：鏈路質量估計后修改估計鏈路質量表達式，
在步驟3)中，如果發射機第1次發送了q個長度為Length的數據包，按表達式(19.5)計算出的PRRprediction記為PRRprediction1，緊接著5秒內發送了多個長度為Length的數據包，統計得到的數據包接收率為PRR1，鏈路質量估計的相對誤差為
同理可得第2,3,4,……,r次發送了q個長度為Length的數據包并實測數據包接收率后，鏈路質量估計的相對誤差為δ2,δ3,δ4,......,δr，當相對誤差的值大于10％的次數有3次時，就開始修改估計鏈路質量表達式的過程，即重復步驟1)、步驟2)、步驟3)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟2.3)：當R1和R2都大于0.7時，優選的，以皮爾遜相關系數更大的模型表達式對鏈路質量進行估計。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于浙江科技學院，未經浙江科技學院許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201410584342.2/1.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
