[發明專利]基于物理層參數的無線鏈路質量快速預測方法

有效

• 申請號: 202110962717.4
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113408094B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 許鳴;黃婷
• 申請（專利權）人: 南京邁一勤電子科技有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00;G06F111/02
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 顧晨

本發明公開了一種基于物理層參數的無線鏈路質量快速預測方法，使用物理層參數歷史序列對下一時刻的物理層參數進行預測，并通過該物理層參數與收包率之間的映射模型對下一時刻的鏈路質量進行評估。本方法能夠避免直接使用收包率進行鏈路質量預測的敏捷性較差以及直接使用物理層參數評價鏈路質量的精細度較低等問題，因此更適合存在較多波動的低功率無線鏈路。

技術領域

本發明涉及無線通信和網絡領域，具體涉及低功率無線網絡中一種基于物理層參數的無線鏈路質量快速預測方法。

背景技術

為了降低能耗，無線傳感器節點等低功耗無線網絡設備通常使用低發射功率的射頻收發機進行通信，因此其鏈路的穩定性較差。當信道環境發生變化時，這些低功率無線鏈路很容易出現波動，從而影響網絡的傳輸效率。為了降低鏈路波動的不利影響，輔助上層協議選擇高質量鏈路進行數據傳輸，需要在鏈路出現波動時快速、準確地估計其質量。特別的，對于無線傳感器網絡等快速時變系統，還需要預先感知鏈路的變化趨勢，從而做出動態調整。因此，準確、敏捷的鏈路質量預測機制對低功率無線鏈路而言至關重要。

收包率（PRR, Packet Reception Ratio）是評價鏈路質量的最直接指標。然而，短時間統計的PRR無法準確地反映鏈路質量，需要長時間統計才能獲得較為準確的PRR估計值。因此，直接使用PRR進行鏈路質量預測的敏捷性通常較差。使用鏈路質量指示（LQI,Link Quality Indicator）、接收信號強度指示（RSSI, Received Signal StrengthIndicator）和信噪比（SNR, Signal-to-Noise Ratio）等物理層參數對鏈路質量進行評價可以有效提高敏捷性。然而，直接使用物理層參數評價鏈路質量的精細度較低，通常只能給出鏈路質量的分級描述，因為其忽略了物理層參數與PRR之間存在的解析的或經驗的確定性關系。僅使用預測模型去挖掘物理層參數時間序列的關系，而將物理層參數到PRR的映射使用確定性的理論解析模型或經驗擬合模型來實現，即將確定性的映射部分從預測模型中獨立出來，則能夠在有效提高敏捷性的基礎上，實現更為準確、精細的鏈路質量預測。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種適用于低功率無線網絡、基于物理層參數映射收包率用于在短時間內快速、準確、精細的無線鏈路質量預測的方法。

技術方案：為了實現前述的方法，本發明的基于物理層參數映射的無線鏈路質量預測方法，包括如下步驟：

（S1）構建空的物理層參數序列X = {}；

（S2）每隔時間窗口n對物理層參數進行統計，計算其均值X_i，更新物理層參數序列以獲得下一時刻的物理層參數預測值：

（S21）如果物理層參數序列長度小于m，將X_i直接添加到當前物理層參數序列，更新后的物理層參數序列為X = {X₁, X₂, …, X_i}；將更新后物理層參數序列的均值作為下一時刻的物理層參數預測值；