[发明专利]基于物理层参数的无线链路质量快速预测方法

说明书

本发明公开了一种基于物理层参数的无线链路质量快速预测方法，使用物理层参数历史序列对下一时刻的物理层参数进行预测，并通过该物理层参数与收包率之间的映射模型对下一时刻的链路质量进行评估。本方法能够避免直接使用收包率进行链路质量预测的敏捷性较差以及直接使用物理层参数评价链路质量的精细度较低等问题，因此更适合存在较多波动的低功率无线链路。

技术领域

本发明涉及无线通信和网络领域，具体涉及低功率无线网络中一种基于物理层参数的无线链路质量快速预测方法。

背景技术

为了降低能耗，无线传感器节点等低功耗无线网络设备通常使用低发射功率的射频收发机进行通信，因此其链路的稳定性较差。当信道环境发生变化时，这些低功率无线链路很容易出现波动，从而影响网络的传输效率。为了降低链路波动的不利影响，辅助上层协议选择高质量链路进行数据传输，需要在链路出现波动时快速、准确地估计其质量。特别的，对于无线传感器网络等快速时变系统，还需要预先感知链路的变化趋势，从而做出动态调整。因此，准确、敏捷的链路质量预测机制对低功率无线链路而言至关重要。

收包率（PRR, Packet Reception Ratio）是评价链路质量的最直接指标。然而，短时间统计的PRR无法准确地反映链路质量，需要长时间统计才能获得较为准确的PRR估计值。因此，直接使用PRR进行链路质量预测的敏捷性通常较差。使用链路质量指示（LQI,Link Quality Indicator）、接收信号强度指示（RSSI, Received Signal StrengthIndicator）和信噪比（SNR, Signal-to-Noise Ratio）等物理层参数对链路质量进行评价可以有效提高敏捷性。然而，直接使用物理层参数评价链路质量的精细度较低，通常只能给出链路质量的分级描述，因为其忽略了物理层参数与PRR之间存在的解析的或经验的确定性关系。仅使用预测模型去挖掘物理层参数时间序列的关系，而将物理层参数到PRR的映射使用确定性的理论解析模型或经验拟合模型来实现，即将确定性的映射部分从预测模型中独立出来，则能够在有效提高敏捷性的基础上，实现更为准确、精细的链路质量预测。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种适用于低功率无线网络、基于物理层参数映射收包率用于在短时间内快速、准确、精细的无线链路质量预测的方法。

技术方案：为了实现前述的方法，本发明的基于物理层参数映射的无线链路质量预测方法，包括如下步骤：

（S1）构建空的物理层参数序列X = {}；

（S2）每隔时间窗口n对物理层参数进行统计，计算其均值X_i，更新物理层参数序列以获得下一时刻的物理层参数预测值：

（S21）如果物理层参数序列长度小于m，将X_i直接添加到当前物理层参数序列，更新后的物理层参数序列为X = {X₁, X₂, …, X_i}；将更新后物理层参数序列的均值作为下一时刻的物理层参数预测值；