CN102724674B - 一种3G与Ad hoc融合网络的干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提出了一种3G与Ad hoc融合网络的干扰抑制方法，属于异构网络技术领域。该方法首先通过全球定位系统GPS获取移动终端的位置，然后根据移动终端和基站、移动终端和移动终端之间位置关系选择不同的接入网络，主要包括3G与Ad Hoc同频异构网络上行链路的干扰抑制算法以及下行链路的干扰抑制算法，最终有效地提高异构网络容量。本发明适用于任何同频异构网络的干扰抑制，且不需要对现有的通信系统做任何改造，仅需对终端设备进行GPS的硬件配置，因而本发明具有易于实现、性能优越的特点。

Description

一种3G与Ad hoc融合网络的干扰抑制方法

技术领域

本发明涉及异构网络领域，特别涉及一种用于提高同频异构网络容量的干扰抑制算法。

背景技术

目前存在的各种各样的无线通信系统中，第三代移动通信系统（3G，3rd Generation）和自组织网络（Ad hoc）是比较典型的两种网络结构。其中，3G网络能够提供广泛区域的覆盖范围，是一个中央控制的通信网络，移动终端与基站之间建立通信链路来实现通信。而Ad hoc是一种自组织短距离通信网络，不用靠固定的基站而直接通过单跳或者多跳模式来进行通信。所以Ad hoc网络可以作为3G网络的一个补充，从而实现任何时间、任何地点、任何终端之间的无缝通信。因此，3G网络与Ad hoc网络这两种典型网络的优势互补也促使了它们之间的异构融合。在3G与Ad hoc异构网络中，移动终端均具备了3G网络和Ad hoc网络两种空中接口。在传统的3G网络中，两个移动终端必须经过各自的基站从而完成信息的传递，而在3G 与Ad hoc异构网络中，若两个移动终端相距较近，则可以通过Ad hoc网络直接进行通信。同时，移动终端不仅自己可以正常通信，还能够以中继或者协同的方式帮助其他移动终端完成高质量的通信，更能充分发挥出每种网络的独特优势，最大化提高异构网络的性能。与蜂窝网与WLAN网络的异构不同，3G与Ad hoc异构网络也更易于配置，不需要布置固定的AP。

众所周知，传统的Ad hoc网络通常运行在2.4GHz的频段，该频段是一个拥挤和嘈杂的频段，原因是目前大多数国家和地区将它用于工业、科学、医疗领域的频段。我国也将2.4GHz频段作为WLAN、无线接入系统、Bluetooth等各类无线电台的公用频段，在该频段内工作的移动终端之间会产生干扰，原则上不予保护。目前研究比较多的3G与WLAN的异构网络中，WLAN用的就是免费的2.4GHz频段，因此在WLAN网络配置的密集区域内的移动终端可能会因为相互之间产生的严重干扰而不能正常通信。

在3G与Ad hoc异构网络中，如果主呼移动终端和被呼移动终端距离较近则可以建立Ad hoc网络来完成通信。此时，如果两个移动终端传输的是语音业务，则需要实时可靠的链路保障，对QoS要求也很高。因此，使用Ad hoc网络通信的两个移动终端既要满足实时语音业务和实时多媒体业务的要求，也要满足非实时数据业务的要求。

传统异构网络所存在的主要不足，可以归纳为如下几点：

1. 不能满足通信的实时性要求

如上所述，3G与WLAN的异构网络中的WLAN网络用的是2.4GHz的免费频段，所以容易受到外界同频无线电波的影响。如果移动终端受到了严重的外界干扰，对于非实时数据业务来说会选择延迟一段时间继续重发数据，而对实时语音业务和实时多媒体业务来说则是不允许的，不能保证实时语音业务和实时多媒体业务的QoS。

2. 不利于垂直切换

在3G与Ad hoc异构网络中，移动终端可能会在3G网络和Ad hoc网络中不断进行切换来达到网络的最优性能。当移动终端在两种网络之间来回切换时，如果这两种网络采用不同频率，移动终端需要检测不同频率下的接收到的信号功率的大小，并在不同频率中来回切换，这大大增加了系统的信令负荷，也同时提高了系统设计的复杂度，容易增加垂直切换的时延，对系统的性能会有较大的影响。

3. 对已有3G网络和Ad hoc网络协议的改变

在传统的3G网络中，CDMA码字通常被分配给不同的基站和移动终端。在3G与Ad hoc异构网络中，Ad hoc网络也可采用基于CDMA的MAC层协议。但是在不同的频率下，不利于异构网络中CDMA码字的统一分配与管理。

4. 终端硬件设计复杂度较高

在异构网络中，如果不同网络使用不同频率，移动终端从一个网络切换到另外一个网络时需要改变收发机频率，移动终端则需要多对不同频率的收发机。

基于上述介绍，在3G与Ad hoc同频异构网络中，3G网络和Ad hoc网络采用了同一工作频率，因此使用3G网络的移动终端和使用Ad hoc网络的移动终端相互之间会产生干扰。一方面，不同网络之间的异构融合提高了网络容量，而另一方面，同频引入的干扰则降低了网络容量。因此，对于同频异构网络中的干扰抑制则尤其重要。目前在同频异构网络领域，尚没有有效的干扰抑制算法，用以降低额外的干扰，从而最大化网络容量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中提出的缺陷，提出一种提高3G与Ad Hoc同频异构网络容量的干扰抑制算法，用以降低额外的干扰，从而最大化网络容量。

本发明为解决以上技术问题，采用的技术方案为：

一种3G与Ad hoc融合网络的干扰抑制方法，包括上行链路的干扰抑制方法、下行链路的干扰抑制方法，其中：

所述上行链路的干扰抑制方法包括以下步骤：

步骤（1），当3G与Ad hoc融合网络中有一个主叫移动终端欲与被叫移动终端建立通信时，首先通过全球定位系统GPS获取主、被叫移动终端的各自位置信息，然后计算出主叫移动终端与被叫移动终端之间的距离I；

步骤（2），判断主叫与被叫移动终端之间的距离I是否在以R_Adhoc为半径的同一Ad hoc网络覆盖区域内，即判断是否I < R_Adhoc；如果I < R_Adhoc则转至步骤（3），如果I > R_Adhoc，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络；

步骤（3），根据步骤（1）中得到的主叫移动终端的位置信息，计算出主叫移动终端与3G基站之间的距离L；

步骤（4），通过Matlab程序进行仿真，根据当前网络容量计算出上行链路干扰抑制区域的最佳值，得到该干扰抑制区域的半径R_fzu；

步骤（5），判断主叫移动终端与基站之间的距离L与上行链路的干扰抑制区域R_fzu的大小，如果L>R_fzu，则建立主叫和被叫移动终端间的Ad hoc网络，如果L< R_fzu，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络；

所述下行链路的干扰抑制方法包括以下步骤：

步骤A，当3G与Ad hoc融合网络中有一个主叫移动终端欲与被叫移动终端建立通信时，首先通过全球定位系统GPS获取主、被叫移动终端的位置信息，然后计算出主叫移动终端与被叫移动终端之间的距离I；

步骤B，判断主叫与被叫移动终端之间的距离I是否在以R_Adhoc为半径的同一Ad hoc网络覆盖区域内，即判断是否I < R_Adhoc；如果I < R_Adhoc，则转至步骤C；如果I > R_Adhoc，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络；

步骤C，根据步骤A中得到的主叫移动终端的位置信息，计算出主叫移动终端与同小区的所有其他移动终端之间的距离并得到距离的最小值L_min；

步骤D，通过Matlab程序进行仿真，根据当前网络容量计算出下行链路干扰抑制区域的最佳值，得到该干扰抑制区域的半径R_fzd；

步骤E，判断主叫移动终端与同小区的所有其他移动终端之间的最小距离L_min与下行链路的干扰抑制区域半径R_fzd的大小，如果L_min > R_fzd，则建立主叫和被叫移动终端间的Ad hoc网络；如果L_min<R_fzd，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

在本发明的3G与Ad hoc同频异构网络中，3G网络和Ad hoc网络使用同一个频段，即3G的授权频段，有以下进步：

1、移动终端仅需检测同一频率下接收到的信号功率大小，有利用异构网络的垂直切换。

2、有利于异构网络中CDMA码字的统一分配与管理。

3、可以减少终端硬件设计的复杂度。

本发明适用于任何同频异构网络的干扰抑制，能有效地提高异构网络容量，且不需要对现有的通信系统做任何改造，仅需对终端设备进行GPS的硬件配置。因而本发明具有易于实现、性能优越的特点。

附图说明

图1是3G与Ad Hoc同频异构网络的干扰抑制方法流程图；

图2是3G与Ad Hoc同频异构网络上行链路的干扰抑制算法流程图；

图3是3G与Ad Hoc同频异构网络下行链路的干扰抑制算法流程图；

图4是上行链路的干扰抑制区域示意图；

图5是下行链路的干扰抑制区域示意图；

图6是由MATLAB软件得到的上行链路情况的仿真图；

图7是由MATLAB软件得到的下行链路情况的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

一种提高3G与Ad Hoc同频异构网络容量的切实有效的干扰抑制算法，包括如下步骤：

（1）通过全球定位系统GPS获取移动终端的位置；

（2）判断移动终端和基站、移动终端和移动终端之间位置关系；

（3）根据位置关系选择相应的接入网络。

所述的算法包括两部分，一部分是3G与Ad Hoc同频异构网络上行链路的干扰抑制算法；另一部分是3G与Ad Hoc的同频异构网络下行链路的干扰抑制算法。

如图2所示，3G与Ad Hoc同频异构网络上行链路的干扰抑制算法包括以下步骤：

步骤（1），当有一个新的主叫想要进入网络时，计算主叫与被叫之间的距离I；

步骤（2），判断主叫与被叫移动终端之间的距离I是否在以R_Adhoc为半径的同一Ad hoc网络覆盖区域内，如果在，即I < R_Adhoc，则转至步骤（3），如果不在，即I > R_Adhoc，则建立主叫和被叫间的3G网络，结束算法过程；

步骤（3），计算主叫与基站之间的距离L；

步骤（4）通过Matlab程序进行仿真，根据当前网络容量计算出上行链路干扰抑制区域的最佳值，得到该干扰抑制区域的半径R_fzu；

步骤（5）判断主叫与基站之间的距离L与上行链路的干扰抑制区域R_fzu的大小，如果L>R_fzu，则建立主叫和被叫间的Ad hoc网络，如果L<R_fzu，则建立主叫和被叫间的3G网络。

如图3所示，3G与Ad Hoc同频异构网络下行链路的干扰抑制算法包括以下步骤：

步骤（1）有一个新的主叫想要进入网络时，计算主叫与被叫之间的距离I；

步骤（2）判断主叫与被叫移动终端之间的距离I是否在以R_Adhoc为半径的同一Ad hoc网络覆盖区域内，如果在，即I < R_Adhoc，则转至步骤（3），如果不在，即I > R_Adhoc，则建立主叫和被叫间的3G网络，结束算法过程；

步骤（3），根据步骤1中得到的主叫移动终端的位置信息，计算出主叫移动终端与同小区的所有其他移动终端之间的距离并得到距离的最小值L_min；

步骤（4），通过Matlab程序进行仿真，根据当前网络容量计算出下行链路干扰抑制区域的最佳值，得到该干扰抑制区域的半径R_fzd；

步骤（5）判断主叫与基站之间的最小距离L_min与下行链路的干扰抑制区域半径R_fzd的大小，如果L_min>R_fzd，则建立主叫和被叫间的Ad hoc网络；如果L_min<R_fzd，则建立主叫和被叫间的3G网络。

图4示意了由本算法得出的3G与Ad Hoc同频异构网络上行链路的干扰抑制区域，该区域是以基站为中心，R_fzu为半径的圆形区域。

图5示意了由本算法得出的3G与Ad Hoc同频异构网络下行链路的干扰抑制区域，该区域是以小区内所有的移动终端为中心，以R_fzd为半径的圆形区域的集合。

图6是由MATLAB软件得到的上行链路情况的仿真图。N_df表示3G与Ad hoc使用不同频段时的网络容量；N_C3G-A表示该3G与Ad hoc融合网络使用干扰抑制方法时的网络容量，其中，N_C3G-3G是3G与Ad hoc融合网络中使用3G网络的终端数，N_C3G-Adhoc是G与Ad hoc融合网络中使用Ad hoc网络的终端数，有N_C3G-A=N_C3G-3G+N_C3G-Adhoc；N_3G表示使用传统3G网络时的网络容量。从图中我们可以看出，使用本方法后的网络容量要明显比使用传统3G网络的大，几乎可以接近3G与Ad hoc融合网络使用不同频段时的网络容量。

图7是由MATLAB软件得到的下行链路情况的仿真图。N_df，N_C3G-A，N_C3G-3G，N_C3G-Adhoc，N_3G表示的意义如上所述。从图中我们可以看出，使用本方法后的网络容量要明显比使用传统3G网络的大，几乎可以接近3G与Ad hoc融合网络使用不同频段时的网络容量。

Claims (1)

1. 一种3G与Ad hoc融合网络的干扰抑制方法，其特征在于，该方法包括上行链路的干扰抑制方法、下行链路的干扰抑制方法，其中：

所述上行链路的干扰抑制方法包括以下步骤：

步骤（1），当3G与Ad hoc融合网络中有一个主叫移动终端欲与被叫移动终端建立通信时，首先通过全球定位系统GPS获取主、被叫移动终端的各自位置信息，然后计算出主叫移动终端与被叫移动终端之间的距离I；

步骤（2），判断主叫与被叫移动终端之间的距离I是否在以R_Adhoc为半径的同一Ad hoc网络覆盖区域内，即判断是否I < R_Adhoc；如果I < R_Adhoc则转至步骤（3），如果I > R_Adhoc，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络；

步骤（3），根据步骤（1）中得到的主叫移动终端的位置信息，计算出主叫移动终端与3G基站之间的距离L；

步骤（4），通过Matlab程序进行仿真，根据当前网络容量计算出上行链路干扰抑制区域的最佳值，得到该干扰抑制区域的半径R_fzu；

步骤（5），判断主叫移动终端与基站之间的距离L与上行链路的干扰抑制区域R_fzu的大小，如果L>R_fzu，则建立主叫和被叫移动终端间的Ad hoc网络，如果L< R_fzu，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络；

所述下行链路的干扰抑制方法包括以下步骤：

步骤A，当3G与Ad hoc融合网络中有一个主叫移动终端欲与被叫移动终端建立通信时，首先通过全球定位系统GPS获取主、被叫移动终端的位置信息，然后计算出主叫移动终端与被叫移动终端之间的距离I；

步骤B，判断主叫与被叫移动终端之间的距离I是否在以R_Adhoc为半径的同一Ad hoc网络覆盖区域内，即判断是否I < R_Adhoc；如果I < R_Adhoc，则转至步骤C；如果I > R_Adhoc，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络；

步骤C，根据步骤A中得到的主叫移动终端的位置信息，计算出主叫移动终端与同小区的所有其他移动终端之间的距离并得到距离的最小值L_min；

步骤D，通过Matlab程序进行仿真，根据当前网络容量计算出下行链路干扰抑制区域的最佳值，得到该干扰抑制区域的半径R_fzd；

步骤E，判断主叫移动终端与同小区的所有其他移动终端之间的最小距离L_min与下行链路的干扰抑制区域半径R_fzd的大小，如果L_min> R_fzd，则建立主叫和被叫移动终端间的Ad hoc网络；如果L_min<R_fzd，则建立主叫和被叫移动终端间的3G网络。