CN112637091B - 跨协议通信的链路质量估计方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种跨协议通信的链路质量估计方法和装置。所述方法包括：向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。本发明实施例CTC发送端通过向CTC接收端发送用于信道估计的符号，根据从接收端反馈得到的CTC联合链路模型的信道系数估计CTC链路质量，能够提高估计CTC链路质量的精确度。

Description

跨协议通信的链路质量估计方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种跨协议通信的链路质量估计方法和装置。

背景技术

跨协议通信技术(Cross-Technology Communication，CTC)使得遵循不同通信标准的异构设备(比如WiFi、蓝牙、ZigBee)间可以进行直接通信。CTC不仅使得不同无线设备间可以传递信息，更提高了管理整个无线网络的能力。

CTC的有关研究在近几年已经吸引了很多的注意力。早期工作主要利用包层次的特征来携带信息，比如数据包的长度、传输时间和传输能量，这种方式被称为包层次CTC。目前的主流方式是物理层CTC，主要思想是物理模拟，即直接利用发射端来模拟接收端的目标信号。与包层次CTC相比，物理层CTC能够实现更大的吞吐量。随着CTC的快速发展，如何管理和利用CTC创造出的无线信道正成为一个愈发重要的问题。

最近CTC方向的工作已经或多或少开始关注CTC的质量。比如WEBee(WiFi到ZigBee的跨协议通信)的包接收率(Packet Reception Rate)在45％到55％之间，需要6次重传来保证99％的可靠传输。WIDE(WiFi到ZigBee的跨协议通信)改善了WEBee的可靠性，并且实现了80％到90％的可靠性。在信道变化和移动的条件下，BlueBee((Bluetooth到ZigBee的跨协议通信)的包接收率在73％到99％间变化。这些结果都反映了CEC的链路质量是一个动态因素。当CTC链路被纳入到一个无线网络中后，这些链路的质量会影响网络操作的很多方面，比如链路选择、传输测量和路由结构。但是如何估计一个CTC链路的质量始终是一个开放性问题。

链路质量估计是一个无线网路中的经典问题。考虑到测量链路质量的度量标准，存在很多不同的估计方式，大致上能够分成三类：(1)从接收端之间得到的原始物理层指标，比如RSSI(Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示)、SNR(Signal/Noise，信噪比)等等；(2)从物理层测量中得到的度量标准，比如LQI(LinkQuality Indicator，链路质量指示)和CSI(Channel State Information，信道状态信息)；(3)包层次的指标，例如PRR(Packet Reception Rate，包接收率)测量数据包成功接收的比例，ETX(Ex pected Transmission count，预期传输次数)计算成功发射一数据包所需的预期传输次数。除此之外，一些现有工作会结合上述的两到三种度量标准共同来估计链路质量，例如4BitLE指标。

然而，现存的方式都不能被用于CTC链路质量的估计。原因就在于CTC链路与传统无线链路之间存在着本质上的不同。基于物理层模拟，CTC链路上的传输会被两个因素共同影响：模拟误差和信道失真。不同模拟误符号在不同信道环境下拥有不同的符号错误概率(Symbol Error Rate)。物理层的链路度量标准不能完整刻画CTC的整个过程，而包层次的度量标准又会忽视物理层信息上的差异。使用现存的度量标准去估计CTC链路质量通常意味着堪忧的精确度和无法控制的负担。

发明内容

针对现有技术问题，本发明实施例提供一种跨协议通信的链路质量估计方法和装置。

本发明实施例提供一种跨协议通信的链路质量估计方法，应用于CTC发送端设备，所述方法包括：

向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

本发明实施例提供一种跨协议通信的链路质量估计方法，应用于CTC接收端设备，所述方法包括：

接收CTC发送端设备发送的探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

统计所述探测帧中正确解码的符号的概率，得到统计的符号正解概率；

根据所述符号正解概率计算CTC联合链路模型的信道系数，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

将所述信道系数发送到所述CTC发送端设备，以使所述CTC发送端设备根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

本发明实施例提供一种跨协议通信的链路质量估计装置，应用于CTC发送端设备，所述装置包括：

第一发送单元，用于向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

第一接收单元，用于接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

第一估计单元，用于根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

本发明实施例提供一种跨协议通信的链路质量估计装置，应用于CTC接收端设备，所述装置包括：

第二接收单元，用于接收CTC发送端设备发送的探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

统计单元，用于统计所述探测帧中正确解码的符号的概率，得到统计的符号正解概率；

计算单元，用于根据所述符号正解概率计算CTC联合链路模型的信道系数，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

第二发送单元，用于将所述信道系数发送到所述CTC发送端设备，以使所述CTC发送端设备根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述跨协议通信的链路质量估计方法。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述跨协议通信的链路质量估计方法。

本发明实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法和装置，CTC发送端通过向CTC接收端发送用于信道估计的符号，CTC接收端接收用于信道估计的符号，统计符号的解码概率，根据解码概率计算CTC联合链路模型的信道系数，将信道系数发送给CTC发送端，CTC发送端根据信道系数估计所有符号解码信息，根据所有符号解码信息估计CTC链路质量，能够提高估计CTC链路质量的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的ZigBee符号的模拟误差分布示意图；

图2为本发明一实施例ZigBee符号的实际解码错误概率示意图；

图3为本发明一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法的流程示意图；

图4为本发明一实施例提供的CTC联合链路模型的示意图；

图5为本发明一实施例提供的信道系数与比特错误概率的对应关系的示意图；

图6为本发明一实施例提供的信道系数与比特错误概率的对应关系的示意图；

图7为本发明一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法的流程示意图；

图8为本发明一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计装置的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计装置的结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在对本发明实施例进行详细阐述之前，首先引入CTC联合链路模型及C-LQI(CrossLink Quality Indicator)的概念。

本发明实施例提出的C-LQI为一种新型的度量标准，它被定义为一个符号在CTC链路的接收端被成功解码的期望概率。C-LQI建立在一个CTC联合链路模型上，该模型同时考虑CTC过程中的模拟误差和信道失真两个方面。

不失一般性，本***以WiFi到ZigBee的物理层跨协议通信为例介绍C-LQI。

图1示出了ZigBee符号的模拟误差分布示意图。

图2示出了ZigBee符号的实际解码错误概率示意图。

当ZigBee符号经过WiFi发射端模拟时，由于WiFi无法完美模拟ZigBee符号对应信号的波形，会使得不同ZigBee符号拥有不同的模拟误差，参照图1。当这些模拟信号经过实际信道，在ZigBee接收端被解码时，其错误概率与其模拟误差并不一致，参照图2。其中的原因就在于信号在实际信道中会由于噪声、多径等影响产生失真。而失真带来的信号变化与ZigBee符号本身的模拟误差会产生叠加，使得经过实际信道的解码错误概率与模拟误差相比发生变化。

具体来说，每个ZigBee符号的解码结果都是由30位比特来决定，而每一位比特又是通过相邻采样点间的相位差决定。WiFi发射端带来的模拟误差会使得这些相位差发生确定性的变化，有些变化足以改变对应比特的解码结果：在ZigBee解码过程中，相位差大于0度则解码为1，否则为0。还有一些变化不足以改变解码结果，却也会改变解码出错的概率。这些模拟误差也就相应会影响ZigBee符号的解码结果。

另一方面，实际信道给模拟信号带来的干扰是随机的，这会使得模拟信号在原有模拟误差的基础上进一步产生相位差的变化，从而影响整个符号的解码结果。因此，在每个符号的模拟误差确定的情况下，不同的链路质量就会导致不同的符号解码概率。

因此，要估计CTC链路质量，必须提出一个新的度量标准。这个度量应该与模拟误差以及信道失真相关。C-LQI是一个针对物理层CTC链路质量估计的通用度量标准。本发明实施例提出了C-LQI的定义，并且利用CTC链路质量受模拟误差和信道失真两方面影响的特点，进一步提出了用于刻画CTC链路质量的联合链路模型，以此对CTC链路进行准确估计。

图3示出了本发明一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法的流程示意图。

图3所示方法应用于CTC发送端设备，如图3所示，具体包括以下步骤：

S31、向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

具体地，CTC发射端周期性的向CTC接收端发送探测帧，探测帧中嵌入用于信道估计的符号。需要说明的是，在设计探测帧内容时，需要提前在发射端和接收端确定探测帧内容，且接收端利用解码结果与探测帧内容的相关性来识别探测帧。

S32、接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

具体地，接收从接收端反馈的ACK(Acknowledgement，确认字符)，ACK中包括接收端根据符号的解码信息计算的CTC联合链路模型的信道系数。

进一步地，CTC联合链路模型用来分析和计算C-LQI，C-LQI为一个符号被CTC链路中的接收端成功解码的期望概率，原始信号受模拟误差和信道随机误差所影响经过实际信道后的解码概率由CTC联合链路模型的信道系数确定。CTC链路模型展示了符号解码概率与信道系数之间的关系，信道参数对应了每个符号的一系列比特正解概率。

S33、根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

具体地，发射端根据信道系数能够计算将要发送的数据包的所有符号的正解概率，即CTC链路中的C-LQI。如果知道数据包内容的组成，C-LQI就能够被用于估计CTC链路上的包接收率，以包接收率度量链路质量。

本发明实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法，CTC发送端通过向CTC接收端发送用于信道估计的符号，根据从接收端反馈得到的CTC联合链路模型的信道系数，根据信道系数估计所有符号解码信息，根据所有符号解码信息估计CTC链路质量，能够提高估计CTC链路质量的精确度。

在上述实施例的基础上，所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n,S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

{i₁,i₂…i_n}是从{i₁,i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率，每个符号由m个比特映射得到；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x,x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数。

具体地，图4示出了CTC联合链路模型的示意图，从中可以看出，引入模拟误差(Emulation Error)的模拟过程是逻辑链路(Logical Link)，而无线信道则是物理链路(Physical Link)，这两部分共同组成了整个CTC链路。

为了估计CTC链路质量，必须考虑整个链路。模拟误差和信道失真(ChannelDistortion)都必须考虑进去。如果S_r代表接收信号，S_i代表原始信号，E_e和E_d分别代表模拟误差和信道失真带来的随机误差，那么它们的关系就是：

S_r＝S_i·E_e·E_d

这意味着原始信号被模拟误差和信道随机误差所影响，在估计链路质量是，这两部分应该都被考虑。

假设信道对模拟波形中的采样点的影响是随机的，那么对应采样点的相位变化也是随机的。并且不同的信道对于相位的影响应该是不同的。如果p₁和p₂分别代表模拟波形中两个相邻采样点的相位，而信道会使这些相位差产生一个[-x,x]的随机变化，用a₁和a₂来表示经过实际信道后这两个采样点的实际相位，则有：

a₁～U(p₁-x,p₁+x),a₂～U(p₂-x,p₂+x)

接下来考虑a₂-a₁的概率分布，也就是相位差的概率分布。如果X₁和X₂都是服从U(0,1)的独立随机变量，Y＝X₂-X₁，那么Y的累积分布为：

利用这个结论，考虑到

就可以得到a₂-a₁的累积分布为

需要注意的是，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，所以如果y的取值超过这个范围，F(y)的值是对应的0或1。

其中p₂-p₁就是ZigBee符号在模拟之后的相位差，即包含了模拟误差，而x则代表了信道带来的随机失真。这就解释了实际符号错解概率与模拟误差存在差异的原因。在采样点间的相位差的模拟误差确定后，不同的信道系数x就对应着实际相位差的不同分布。

在得到每个符号中每个相位差的概率分布后，就可以得到每个相位差正解的概率。使用C_i代表第i个比特被成功解码的概率，那么就有

当相位差对应的标准比特为0时，相位差应该不大于0度，所以这个比特的成功解码概率为P(a₂-a₁≤0)，也就是F(0)；当相位差对应的标准比特为1时，相位差应该高大于0度，所以对应的成功解码概率为P(a₂-a₁≥0)，也就是1-F(0)。

图5示出了信道系数x＝π/3时不同符号的模拟波形最终的比特错解概率示意图。

图6示出了信道系数x＝2π/3时不同符号的模拟波形最终的比特错解概率示意图。

结合图5和图6，展示了信道系数与比特错误概率(Chip Error Probability)的对应关系。当信道系数不同时，同样符号的模拟波形最终的比特错解概率也不相同；同时，当信道系数相同时，不同符号由于模拟波形不同，被信道失真影响后，其比特错解概率也不相同。

以ZigBee符号为例，ZigBee符号有16种不同的符号，每个符号由30个比特映射得到，经过这种方式，一个信道参数x就对应了每个符号的一系列比特正解概率C₁,C₂…C₃₀。之后就可以利用这些比特正解概率来计算对应符号的解码概率。利用S_a和S_b来代表符号a和符号b，P(S_a→S_b)代表符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率。那么可以通过下面关系计算得到符号解码概率：

其中P(n,S_a)代表符号a中的30比特错误n位的概率，P(S_a→S_b|n)代表在30位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形解码为符号b的概率。如果能够得到所有的P(S_a→S_b|n)和P(n,S_a)，就能够计算得到符号a的模拟波形解码为符号b的概率。

由于16个ZigBee符号的标准比特是已知的，很容易就能够通过遍历计算得到所有的P(S_a→S_b|n)。而P(n,S_a)则可以通过下面公式计算：

其中{i₁,i₂…i_n}是从{i₁,i₂…i₃₀}中选择n位的组合，C_i是由信道系数x确定的比特正解概率。通过这种方式，一旦信道系数确定，就能够确定所有的P(n,S_a)，最终就能够确定所有的P(S_a→S_b)，也就能够得到对应C-LQI的值。

在上述实施例的基础上，步骤S33具体包括：

根据所述信道系数计算将要发送的数据包的符号正解概率；

根据所述符号正解概率计算所述将要发送的数据包的包接收率，以估计所述跨协议通信的链路质量，所述包接收率的计算公式为：

其中，PRR_e表示包接收率，n_i表示符号a_i在发送内容中的个数；

表示根据信道系数计算的符号a_i的正解概率，所述数据包包括j种符号。

具体地，发射端根据信道系数计算将要发送的数据包的所有符号的正解概率，能够被用于估计CTC链路上的包接收率。ZigBee数据包包括16种符号，则j＝16，包接收率的计算公式为：

需要说明的是，上述实施例应用于存在双向链路的CTC通信，针对拥有双向链路的单个发射的应用场景，该场景下发射端和接收端之间能够彼此交流。在这种情况下，在接收到探测帧后，接收端能够计算出信道系数的值并将其通过ACK返回给发射端。之后发射端使用这些信息来得到每个符号的正解概率。如果不存在双向链路，所有的估计工作就需要在接收端进行。

图7示出了本发明又一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法的流程示意图。

图7所示方法应用于CTC接收端设备，如图7所示，具体包括以下步骤：

S71、接收CTC发送端设备发送的探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

具体地，CTC接收端接收并解码发射端周期性发送的探测帧，得到探测帧中用于信道估计的符号的解码信息。需要说明的是，在设计探测帧内容时，需要提前在发射端和接收端确定探测帧内容，且接收端利用解码结果与探测帧内容的相关性来识别探测帧。

S72、统计所述探测帧中正确解码的符号的概率，得到统计的符号正解概率；

具体地，根据所述探测帧中正确解码的符号占所有符号的比例，得到统计的符号正解概率。

S73、根据所述符号正解概率计算CTC联合链路模型的信道系数，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

具体地，CTC链路模型展示了符号解码概率与信道系数之间的关系，信道参数对应了每个符号的一系列比特正解概率，根据正确解码的符号的概率计算CTC联合链路模型的信道系数。

进一步地，CTC联合链路模型用来分析和计算C-LQI，C-LQI为一个符号被CTC链路中的接收端成功解码的期望概率，原始信号受模拟误差和信道随机误差所影响经过实际信道后的解码概率由CTC联合链路模型的信道系数确定。

S74、将所述信道系数发送到所述CTC发送端设备，以使所述CTC发送端设备根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

具体地，将计算得的信道参数的值加到ACK中返回给发射端。发射端利用信道参数来估计当前的信道质量。如果接收端没有接收到探测帧，它就不会发送ACK，并且通过序列数得知探测帧丢失。

本发明实施例提供的跨协议通信的链路质量估计方法，CTC接收端通过接收CTC发送端发送的用于信道估计的符号，统计符号的解码概率，根据解码概率计算CTC联合链路模型的信道系数，将信道系数发送给CTC发送端，以使发送端进行CTC链路质量的估计，能够提高估计CTC链路质量的精确度。

在上述实施例的基础上，在S73具体包括：

确定与所述统计的符号正解概率最接近的映射表中的符号正解概率，所述映射表包括信道系数及符号正解概率的对应关系；

确定使所述统计的符号正解概率和所述映射表中的符号正解概率之间的欧式距离最小的信道系数为所述CTC联合链路模型的信道系数；

所述方法还包括所述映射表的生成步骤：

根据信道系数的取值范围，选取指定间隔的信道系数的值，根据所述CTC联合链路模型分别计算每个选取的信道系数对应的符号正解概率；

将所述选取的信道系数及对应的符号正解概率生成映射表。

具体地，CTC链路模型展示了符号解码概率与信道系数之间的关系。虽然理论上只需要一个符号解码概率就能算出对应的信道系数，但这个过程需要大量的计算并且非常困难。商用ZigBee设备也通常不支持这种计算。由于信道系数的取值范围是从0到π，那么可以先分别令信道系数为

之后直接计算对应的所有符号的正解概率。这样就能得到信道参数的值与符号解码概率之间的映射表。

当得到一系列符号解码概率后，可以将它们与映射表中的符号解码概率进行比较，得到最相似符号解码概率对应的信道系数的值，作为计算结果。

为了得到更精确的估计结果，随机误差的影响应该被减少，因此应该选择拥有最高正解或误解率的符号作为发送内容，这样样本数才会增加。最终选择了两个正解率最高的符号作为发送内容，这是为了进一步减少统计误差带来的影响，从而进一步提高统计符号解码概率的准确度。

当探测帧中包含两个符号时，使用符号解码概率间的欧式距离作为判断相似性的度量标准。然后使用下列公式来计算信道参数x：

计算的具体思路是将这个问题转换成一个优化问题，并且计算得到使欧式距离最小的x。

和

分别代表通过统计得到的符号正解概率和映射表中的符号正解概率，

代表ZigBee符号a_i。这样就得到了信道系数的值。

在上述实施例的基础上，所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n,S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

{i₁,i₂…i_n}是从{i₁,i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率，每个符号由m个比特映射得到；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x,x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数。

具体地，CTC联合链路模型的表达式的推导过程已在CTC发送端进行详细阐述，这里不再赘述。

在上述实施例的基础上，在确定与所述统计的符号正解概率最接近的所述映射表中的符号正解概率之后，所述方法还包括：

计算将要接收的数据包的平均符号正解概率，以估计所述跨协议通信的链路质量，所述平均符号正解概率的计算公式为：

其中，

表示映射表中的符号a_i的正解概率，所述数据包包括j种符号。

具体地，由于异构设备之间的双向通信并没有全部实现，针对只有单向链路的多个发射端的场景下，接收端必须自身判断链路质量。接收端需要计算所有的符号正解概率并作出判断。以ZigBee符号为例，ZigBee数据包包括16种符号，j＝16，假设接下来数据包中每个符号出现的概率相同，可通过下面公式来估计链路质量：

通过这种方式，接收端能够判断出每个发射端对应链路的质量并选择最优链路。

图8示出了本发明实施例提供的跨协议通信的链路质量估计装置的结构示意图。

图8所示装置应用于CTC发送端设备，如图8所示，所述装置还包括：第一发送单元81、第一接收单元82和第一估计单元83，其中：

所述第一发送单元81，用于向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

所述第一接收单元82，用于接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

所述第一估计单元83，用于根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

本发明实施例提供的跨协议通信的链路质量估计装置，通过能够。

在上述实施例的基础上，所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n,S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

每个符号由m个比特映射得到；

{i₁,i₂…i_n}是从{i₁,i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x,x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数。

在上述实施例的基础上，所述第一估计单元83包括：

第一计算模块，用于根据所述信道系数计算将要发送的数据包的符号正解概率；

第二计算模块，用于根据所述符号正解概率计算所述将要发送的数据包的包接收率，以估计所述跨协议通信的链路质量，所述包接收率的计算公式为：

其中，PRR_e表示包接收率，n_i表示符号a_i在发送内容中的个数；

表示根据信道系数计算的符号a_i的正解概率，所述数据包包括j种符号。

图9示出了本发明又一实施例提供的跨协议通信的链路质量估计装置的结构示意图。

图9所示装置应用于CTC接收端设备，如图9所示，具体包括：第二接收单元91、统计单元92、计算单元93和第二发送单元94，其中：

所述第二接收单元91，用于接收CTC发送端设备发送的探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

统计单元92，用于统计所述探测帧中正确解码的符号的概率，得到统计的符号正解概率；

计算单元93，用于根据所述符号正解概率计算CTC联合链路模型的信道系数，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；

第二发送单元94，用于将所述信道系数发送到所述CTC发送端设备，以使所述CTC发送端设备根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

在上述实施例的基础上，所述计算单元93包括：

第一确定模块，用于确定与所述统计的符号正解概率最接近的映射表中的符号正解概率，所述映射表包括信道系数及符号正解概率的对应关系；

第二确定模块，用于确定使所述统计的符号正解概率和所述映射表中的符号正解概率之间的欧式距离最小的信道系数为所述CTC联合链路模型的信道系数；

所述装置还包括生成单元，用于生成所述映射表；所述生成单元包括：

第三计算模块，用于根据信道系数的取值范围，选取指定间隔的信道系数的值，根据所述CTC联合链路模型分别计算每个选取的信道系数对应的符号正解概率；

生成模块，用于将所述选取的信道系数及对应的符号正解概率生成映射表；

所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n,S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

每个符号由m个比特映射得到；

{i₁,i₂…i_n}是从{i₁,i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x,x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数。

在上述实施例的基础上，所述装置还包括：

第二估计单元，用于计算将要接收的数据包的平均符号正解概率，以估计所述跨协议通信的链路质量，所述平均符号正解概率的计算公式为：

其中，

表示映射表中的符号a_i的正解概率，所述数据包包括j种符号。

本实施例所述的跨协议通信的链路质量估计装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图10示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图10所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)101、通信接口(Communications Interface)102、存储器(memory)103和通信总线104，其中，处理器101，通信接口102，存储器103通过通信总线104完成相互间的通信。处理器101可以调用存储器103中的逻辑指令，以执行上述各实施例提供的方法。

此外，上述的存储器103中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种跨协议通信的链路质量估计方法，其特征在于，应用于CTC发送端设备，所述方法包括：

向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；过下面关系计算得到符号解码概率：

其中P(n，S_a)代表符号a中的30比特错误n位的概率，P(S_a→S_b|n)代表在30位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形解码为符号b的概率；如果能够得到所有的P(S_a→S_b|n)和P(n，S_a)，就能够计算得到符号a的模拟波形解码为符号b的概率；根据信道系数的取值范围，选取指定间隔的信道系数的值，根据所述CTC联合链路模型分别计算每个选取的信道系数对应的符号正解概率；将所述选取的信道系数及对应的符号正解概率生成映射表；所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n，S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

每个符号由m个比特映射得到；

{i₁，i₂…i_n}是从{i₁，i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x，x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数；

根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

2.根据权利要求1所述的跨协议通信的链路质量估计方法，其特征在于，所述根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量包括：

根据所述信道系数计算将要发送的数据包的符号正解概率；

根据所述符号正解概率计算所述将要发送的数据包的包接收率，以估计所述跨协议通信的链路质量，所述包接收率的计算公式为：

其中，PRR_e表示包接收率，n_i表示符号a_i在发送内容中的个数；

表示根据信道系数计算的符号a_i的正解概率，所述数据包包括j种符号。

3.一种跨协议通信的链路质量估计方法，应用于CTC接收端设备，其特征在于，所述方法包括：

接收CTC发送端设备发送的探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

统计所述探测帧中正确解码的符号的概率，得到统计的符号正解概率；

根据所述符号正解概率计算CTC联合链路模型的信道系数，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；确定与所述统计的符号正解概率最接近的映射表中的符号正解概率，所述映射表包括信道系数及符号正解概率的对应关系；

确定使所述统计的符号正解概率和所述映射表中的符号正解概率之间的欧式距离最小的信道系数为所述CTC联合链路模型的信道系数；

所述方法还包括所述映射表的生成步骤：

根据信道系数的取值范围，选取指定间隔的信道系数的值，根据所述CTC联合链路模型分别计算每个选取的信道系数对应的符号正解概率；

将所述选取的信道系数及对应的符号正解概率生成映射表；

所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n，S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

每个符号由m个比特映射得到；

{i₁，i₂…i_n}是从{i₁，i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x，x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数；

将所述信道系数发送到所述CTC发送端设备，以使所述CTC发送端设备根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

4.根据权利要求3所述的跨协议通信的链路质量估计方法，其特征在于，在确定与所述统计的符号正解概率最接近的所述映射表中的符号正解概率之后，所述方法还包括：

计算将要接收的数据包的平均符号正解概率，以估计所述跨协议通信的链路质量，所述平均符号正解概率的计算公式为：

其中，

表示映射表中的符号a_i的正解概率，所述数据包包括j种符号。

5.一种跨协议通信的链路质量估计装置，其特征在于，应用于CTC发送端设备，所述装置包括：

第一发送单元，用于向CTC接收端设备发送探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

第一接收单元，用于接收CTC接收端设备发送的确认消息，所述确认消息包括CTC联合链路模型的信道系数，所述信道系数根据所述符号的解码概率确定，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；过下面关系计算得到符号解码概率：

其中P(n，S_a)代表符号a中的30比特错误n位的概率，P(S_a→S_b|n)代表在30位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形解码为符号b的概率；如果能够得到所有的P(S_a→S_b|n)和P(n，S_a)，就能够计算得到符号a的模拟波形解码为符号b的概率；根据信道系数的取值范围，选取指定间隔的信道系数的值，根据所述CTC联合链路模型分别计算每个选取的信道系数对应的符号正解概率；将所述选取的信道系数及对应的符号正解概率生成映射表；所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n，S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

每个符号由m个比特映射得到；

{i₁，i₂…i_n}是从{i₁，i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x，x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数；

第一估计单元，用于根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

6.一种跨协议通信的链路质量估计装置，应用于CTC接收端设备，其特征在于，所述装置包括：

第二接收单元，用于接收CTC发送端设备发送的探测帧，所述探测帧包括用于信道估计的符号；

统计单元，用于统计所述探测帧中正确解码的符号的概率，得到统计的符号正解概率；

计算单元，用于根据所述符号正解概率计算CTC联合链路模型的信道系数，所述CTC联合链路模型根据原始信号经过实际信道后的解码概率以及所述信道系数确定；确定与所述统计的符号正解概率最接近的映射表中的符号正解概率，所述映射表包括信道系数及符号正解概率的对应关系；

确定使所述统计的符号正解概率和所述映射表中的符号正解概率之间的欧式距离最小的信道系数为所述CTC联合链路模型的信道系数；

其中，所述映射表的生成步骤：

根据信道系数的取值范围，选取指定间隔的信道系数的值，根据所述CTC联合链路模型分别计算每个选取的信道系数对应的符号正解概率；

将所述选取的信道系数及对应的符号正解概率生成映射表；

所述CTC联合链路模型的表达式为：

其中，P(S_a→S_b)表示符号a的模拟波形在经过实际信道后被解码为符号b的概率；

P(n，S_a)表示符号a中的所有比特错误n位的概率；

P(S_a→S_b|n)表示在符号a的所有位比特中错误n位的情况下符号a的模拟波形经过实际信道后被解码为符号b的概率；

每个符号由m个比特映射得到；

{i₁，i₂…i_n}是从{i₁，i₂…i_m}中选择n位的组合，C_i表示第i个比特被成功解码的概率；

F(y)为每个符号中每个相位差的概率分布，p₁和p₂分别表示模拟波形中两个相邻采样点的相位，实际信道会使p₁和p₂产生一个[-x，x]的随机变化，a₁和a₂分别表示经过实际信道后两个采样点的实际相位，a₂-a₁的取值范围为p₂-p₁-2x到p₂-p₁+2x，x为信道系数；

第二发送单元，用于将所述信道系数发送到所述CTC发送端设备，以使所述CTC发送端设备根据所述信道系数估计所述跨协议通信的链路质量。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述跨协议通信的链路质量估计方法的步骤。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述跨协议通信的链路质量估计方法的步骤。

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