CN103561411B - 一种控制信号干扰的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制干扰信号的方法及系统，包括AP上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；中心控制服务器根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP；AP根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。通过本发明方法，减少了AP间的信号干扰，同时减少了信令开销；而且AP的部署更为灵活。

Description

一种控制信号干扰的方法及系统

技术领域

本发明涉及WiFi技术，尤指一种WiFi密集分布情况下的控制信号干扰的方法及系统。

背景技术

运营商提供的公共WiFi所使用的是无线局域网中的工业科学医疗（ISM）频段。在ISM频段中，互不干扰、互不重叠的频段非常有限。对于一个高密度的无线局域网（WLAN）而言，当同一信道挤占着不同无线接入点（AP）时，这些AP的发射区域就会非常容易重叠，结果是就造成AP信号互相退避，由此降低了性能。尤其是在AP辐射的100米范围内，如果集中很多个AP，这种互相干扰的影响就会非常明显。在实际应用中，在上海虹桥火车站，商铺林立，第三方监测人员曾在现场监测到有20多个AP同时运行，由于这些AP发射信号互相干扰，最终这个区域内的WiFi测速低于1M。

目前，通常使用双信道或多信道来避免竞争和干扰，即利用数据信道收发数据，而利用控制信道收发控制信号，这样，虽然能够减少干扰，但是信令负荷开销大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种控制信号干扰的方法及系统，能够减少AP间的信号干扰，同时不会增大信令开销；而且能够灵活部署AP。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种控制干扰信号的方法，包括：无线接入点AP上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；

中心控制服务器根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP；

AP根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。

所述AP的位置信息包括AP编号和AP坐标；在所述中心控制服务器中预先设置有用于存储AP编号，AP坐标，位置状态，最稀疏扇区，干扰节点，干扰半径对应关系的数据结构；

所述确定AP位置状态包括：根据接收到的AP编号和AP坐标，

如果所述控制中心服务器中存储有该AP的位置信息，并且存储的AP编号和AP坐标与接收到的一致，则确定AP的位置状态为0，表示该AP未发生位置移动或关机；

如果所述控制中心服务器未存储该AP的位置信息，则增加新记录，且确定该AP的位置状态为1，表示该AP为新部署节点；

如果所述控制中心服务器中存储有该AP的位置信息，但是存储的AP编号和AP坐标与接收到的不一致，则利用接收到的AP编号和AP坐标更新控制中心服务器中存储的该AP的位置信息，并确定该AP的位置状态为2，表示该AP的位置发生移动。

该方法之前还包括：所述AP开机时，其中设置的GPS装置自动定位AP的位置并获取器位置信息。

所述AP一直开机，所述AP周期性获取自身的位置信息。

所述确定AP位置状态包括：

如果所述控制中心服务器中存储有AP的位置信息，但是在周期上报的位置信息中无该AP的位置信息，并且该AP的位置信息在达到预先设置的时间阈值仍没有，则设置该AP的位置状态为3，表示该AP已长期关机或已从该区域撤走。

所述按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径包括：

如果所有AP的位置状态都为0，则所述中心控制服务器不做任何处理；

所述AP仅在一个扇区发射，在其位置状态为1或者2时，计算该AP的最稀疏扇区和干扰半径；

如果存在K个AP的位置状态为3，其中K>=1，则所述中心控制服务器计算全网AP的最稀疏扇区和干扰半径。

所述计算最稀疏扇区和干扰半径具体包括：

所述中心控制服务器分别计算所述AP的四个扇区内的其他AP节点数，其中数目最少的扇区为该AP的最稀疏扇区；

在最稀疏扇区内找到距离所述AP最近的AP并确定为干扰节点，干扰节点距离所述AP的距离为干扰半径。

所述计算最稀疏扇区时，如果存在两个以上扇区内的其他AP数相同，该方法还包括：

比较这几个扇区内距离所述AP最近的AP，找出距离最大的AP，该距离最大的AP所在扇区即为最稀疏扇区，该距离最大的AP为干扰节点，所述距离为干扰半径。

本发明还提供一种控制干扰信号的系统，至少包括两个或两个以上AP，中心控制服务器；其中，

AP，用于上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率；

中心控制服务器，用于根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP。

所述AP中设置有GPS定位模块、信号收发模块、处理模块以及其他常规AP功能；其中，

GPS定位模块，用于实现对AP的自动定位以获取AP自身的位置信息；

第一收发模块，用于将AP自身的位置信息发送给中心控制服务器，接收来自中心控制服务器的发射功率及工作扇区的值；

第一处理模块，用于按照接收到的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。

所述中心控制服务器包括信号收发模块、存储模块、处理模块；其中，

第二收发模块，用于接收来自AP的位置信息，将计算得到的AP的发射功率与AP的工作扇区的值一起发送给AP；

存储模块，用于存储接收到的AP的位置信息；

第二处理模块，用于根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率。

与现有技术相比，本发明包括AP上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；中心控制服务器根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP；AP根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。通过本发明方法，减少了AP间的信号干扰，同时减少了信令开销；而且AP的部署更为灵活。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明控制干扰信号的方法的流程图；

图2为本发明控制干扰信号的系统的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1为本发明控制干扰信号的方法的流程图，如图1所示，包括：

步骤100：AP上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线。

本步骤中，AP开机时，其中设置的GPS装置自动定位AP的位置，并将AP的位置信息发送给中心控制服务器，在位置信息中至少包含有AP编号和AP坐标。对于长期开机的AP，AP将周期性地发送其自身的位置信息给中心控制服务器。

步骤101：中心控制服务器根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径。需要说明的是，对于稳定的网络，网络中所有开机的AP都会上报其自身的位置信息，而中心服务器会根据收到的位置信息分别确定各AP的位置状态以及每个AP的各扇区节点密度等。

在中心控制服务器中预先设置用于存储AP编号，AP坐标，位置状态，最稀疏扇区，干扰节点，干扰半径对应关系的数据结构，比如就是一张数据表。

本步骤中，确定AP位置状态包括：根据接收到的AP编号和AP坐标，

如果控制中心服务器中存储有该AP的位置信息，并且存储的AP编号和AP坐标与接收到的一致，则确定AP的位置状态为0，表示该AP未发生位置移动或关机；

如果控制中心服务器未存储该AP的位置信息，则增加新记录，且确定该AP的位置状态为1，表示该AP为新部署节点；

如果控制中心服务器中存储有该AP的位置信息，但是存储的AP编号和AP坐标与接收到的不一致，则利用接收到的P编号和AP坐标更新控制中心服务器中存储的该AP的位置信息，并确定该AP的位置状态为2，表示该AP的位置发生移动。

对于AP周期性上报位置信息的情况下，如果控制中心服务器中存储有某AP的位置信息，但是在周期上报的位置信息中无该AP的位置信息，并且该AP的位置信息在达到预先设置的时间阈值仍然没有，则设置该AP的位置状态为3，表示该AP已长期关机或已从该区域撤走。

本步骤中，按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径包括：

如果所有AP的位置状态都为0，则中心控制服务器不做任何处理；

本发明中的AP具有多扇区天线，而AP仅在一个扇区发射，因此认为AP在系统内移动后对其他AP的影响很小，因此，在位置状态为1或者2时，不对全网AP的最稀疏扇区和干扰半径重新计算，仅计算该AP的最稀疏扇区和干扰半径；也就是说，在AP仅有一个扇区发射的情况下，对于新部署或发生移动的AP，只是对该AP重新计算最稀疏扇区和干扰半径，而无需对网络内全部活动的AP进行扇区和半径的重新计算。这样，减少了信令开销，AP部署也灵活了。

如果存在K个AP的位置状态为3，其中K>=1，K值可自行预先设置，则中心控制服务器计算全网AP的最稀疏扇区和干扰半径。

其中，计算最稀疏扇区和干扰半径具体包括：

中心控制服务器分别计算该AP的四个扇区内的其他AP节点数，即每个扇区的AP节点，就是以某AP为原点，分别处于四个象限的AP节点个数也就是某AP的四个扇区的其他AP节点数。其中数目最少的扇区即为该AP的最稀疏扇区（按照象限取1或2或3或4值）；然后，中心控制服务器在最稀疏扇区内找到距离该AP最近的那个AP节点，即为干扰节点，其距离该AP的距离即为干扰半径。其中，确定干扰节点包括：首先通过四个扇区中的AP节点数比较，找出节点数最少的扇区，即为最稀疏扇区；然后，通过在中心控制服务器中登记过即在数据表中记录有的各AP位置信息，比较该扇区所有AP节点与该AP的距离，找出距离最小的那个AP，即为干扰节点。

特别地，当计算最稀疏扇区时得到大于等于2个扇区内的其他AP节点数相同，则比较这几个扇区内距离该AP节点最近的AP节点，找出距离最大的节点，则其所在扇区即为最稀疏扇区，该节点为干扰节点，这个距离即为干扰半径，也就是说，在几个扇区内最近节点中找出距离该AP最远的，这样既达到了干扰最小，又使得通信距离最大化。

步骤102：根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP。

根据干扰半径计算最大发射功率，该功率即为该AP在该扇区工作后会对临近节点产生干扰的临界功率，也就是该AP的发射功率要小于该最大发射功率。

本发明的实施方式中，计算AP的最大发射功率可以如公式(1)所示：

$\frac{P_r*r^n}{G_t{G}_r{h}_t^n{h}_r^n*\mathrm{SNR}\_\mathrm{THRESHOLD}}---\left(1\right)$

公式(1)中，n为信号衰减因子，r为干扰半径，可以表示为|X₁-X₂|，X₁为该AP的位置，X₂为离该AP最近的AP的位置。P_r为与该AP距离最近的AP的接收功率，G_t为该AP的天线增益，h_t为该AP的天线高度，G_r为与该AP距离最近的AP的天线增益，h_r为与该AP距离最近的AP天线高度；SNR_THRESHOLD为信噪比门限值，可以但不限于为10。

通常，当干扰半径较近，处于Freznel区域范围之内时，信号衰减因子为2；反之，处于Freznel区域范围之外时，信号衰减因子为4。

关于公式(1)的说明如下：

假定接收信号的信噪比大于或等于某一门限SNR_THRESHOLD时为有效信号。移动终端的发射信号发出的同时，距离接收机为r的视为干扰节点的AP发出干扰信号，接收机对于发射信号的接收功率为P_r，对于干扰信号的接收功率（即噪声功率）为P_i，那么不计热噪声，接收机接收到的信号的信噪比为：SNR=P_r/P_i；

如果要使接收机成功接收到有效信号，应有SNR≥SNR_THRESHOLD，即：

$P_i\≤\frac{P_r}{\mathrm{SNR}\_\mathrm{THRESHOLD}};$

对于给定的发射功率P_t，忽略多径衰落和阴影衰落（在空旷的环境下，其影响较小），则接收信号的功率主要受传输距离带来的信号衰减所影响。当传输距离较近，处于Freznel区域范围之内时，信号衰减因子为2；反之，处于Freznel区域范围之外时，信号衰减因子为4。

假定信号衰减因子为2，则按照T.Rappaport提出的信号传播模型，接收机对于干扰信号的接收功率P_i为：

$P_i=P_t{G}_t{G}_r\frac{h_t^2{h}_r^2}{r^2};$

其中，P_i为干扰节点的发射功率，G_t和G_r分别为干扰节点和接收机的天线增益，r为干扰节点和接收机的距离，h_t和h_r分别为干扰节点和接收机的天线高度。

由此可得到干扰节点的发射功率为：

将前文的式（1）代入，则会得到使接收机成功接收到有效信号的情况下，干扰节点的发射功率应为： $P_t\≤\frac{P_r*r^2}{G_t{G}_r{h}_t^2{h}_r^2*\mathrm{SNR}\_\mathrm{THRESHOLD}}.$

假设节点AP₁的位置坐标为X₁，距离其最近的AP节点是AP₂，其位置坐标为X₂，则r＝|X₁-X₂|；SNR_THRESHOLD通常设为10，都代入式（B）得到：

$P_t\≤\frac{P_r*{|X_1-X_2|}^2}{10*G_t{G}_r{h}_t^2{h}_r^2}$

接收功率P_r，干扰节点和接收机的天线增益G_t和G_r，干扰节点和接收机的天线高度h_t和h_r，都是固定值，因此，可计算出信号衰减因子为2时干扰节点的临界最大发射功率为当节点AP₁采用该功率进行发射时，在距离节点AP₁最近的节点AP₂上所产生的干扰信号的接收功率为则节点AP₂上的信噪比将恰好等于SNR_THRESHOLD，不会产生干扰；当节点AP₁采用更小的功率进行发射时，在节点AP₂上产生的干扰信号的接收功率将更小，信噪比更大，更加不会产生干扰。信号衰减因子为4时的情况类似，这里不再赘述。

通过本步骤，中心服务器对每个需要重新计算最大发射功率的AP节点都进行一次计算，即得出AP的发射功率要小于计算得到的最大发射功率。工作扇区就是步骤101中的得出的该AP的最稀疏扇区。

步骤103：AP根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。本步骤中，AP调整期工作扇区为最稀疏扇区，而其发射功率也是小于最大发射功率的。

通过本发明方法，通过本发明方法，减少了AP间的信号干扰，同时减少了信令开销；而且，由于实现了根据AP的位置状况自动调整动率，因此，不论是AP撤掉、关机或者新加入AP，都无须提前规划整个网络的AP部署位置，即对AP的部署没有了限制，更加灵活了。

图2为本发明控制干扰信号的系统的组成结构示意图，如图2所示，至少包括两个或两个以上AP，中心控制服务器；其中，

AP中设置有GPS定位模块、信号收发模块、处理模块以及其他常规AP功能；其中，

AP，用于上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率；

中心控制服务器，用于根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP。

其中，AP至少包括GPS定位模块，用于实现对AP的自动定位以获取AP自身的位置信息，通常精确到1米；

第一收发模块，用于将AP自身的位置信息发送给中心控制服务器，接收来自中心控制服务器的发射功率及工作扇区的值；

第一处理模块，用于按照接收到的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。

中心控制服务器至少包括信号收发模块、存储模块、处理模块；其中，

第二收发模块，用于接收来自AP的位置信息，将计算得到的AP的发射功率与AP的工作扇区的值一起发送给AP；

存储模块，用于存储接收到的AP的位置信息；

第二处理模块，用于根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种控制干扰信号的方法，其特征在于，包括：无线接入点AP上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；

中心控制服务器根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP；

AP根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率；

所述确定AP位置状态包括：

如果所述控制中心服务器中存储有AP的位置信息，但是在周期上报的位置信息中无该AP的位置信息，并且该AP的位置信息在达到预先设置的时间阈值仍没有，则设置该AP的位置状态为3，表示该AP已长期关机或已从区域撤走。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP的位置信息包括AP编号和AP坐标；在所述中心控制服务器中预先设置有用于存储AP编号，AP坐标，位置状态，最稀疏扇区，干扰节点，干扰半径对应关系的数据结构；

所述确定AP位置状态包括：根据接收到的AP编号和AP坐标，

如果所述控制中心服务器中存储有该AP的位置信息，并且存储的AP编号和AP坐标与接收到的一致，则确定AP的位置状态为0，表示该AP未发生位置移动或关机；

如果所述控制中心服务器未存储该AP的位置信息，则增加新记录，且确定该AP的位置状态为1，表示该AP为新部署节点；

如果所述控制中心服务器中存储有该AP的位置信息，但是存储的AP编号和AP坐标与接收到的不一致，则利用接收到的AP编号和AP坐标更新控制中心服务器中存储的该AP的位置信息，并确定该AP的位置状态为2，表示该AP的位置发生移动。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，该方法之前还包括：所述AP开机时，其中设置的GPS装置自动定位AP的位置并获取器位置信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP一直开机，所述AP周期性获取自身的位置信息。

5.根据权利要求2或1所述的方法，其特征在于，所述按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径包括：

如果所有AP的位置状态都为0，则所述中心控制服务器不做任何处理；

所述AP仅在一个扇区发射，在其位置状态为1或者2时，计算该AP的最稀疏扇区和干扰半径；

如果存在K个AP的位置状态为3，其中K>＝1，则所述中心控制服务器计算全网AP的最稀疏扇区和干扰半径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算最稀疏扇区和干扰半径具体包括：

所述中心控制服务器分别计算所述AP的四个扇区内的其他AP节点数，其中数目最少的扇区为该AP的最稀疏扇区；

在最稀疏扇区内找到距离所述AP最近的AP并确定为干扰节点，干扰节点距离所述AP的距离为干扰半径。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算最稀疏扇区时，如果存在两个以上扇区内的其他AP数相同，该方法还包括：

比较这几个扇区内距离所述AP最近的AP，找出距离最大的AP，该距离最大的AP所在扇区即为最稀疏扇区，该距离最大的AP为干扰节点，所述距离为干扰半径。

8.一种控制干扰信号的系统，其特征在于，至少包括两个或两个以上AP，中心控制服务器；其中，

AP，用于上报自身位置信息至中心控制服务器，其中，AP具有多扇区天线；根据下发的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率；

中心控制服务器，用于根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率，并与AP的工作扇区的值发送给该AP；

所述确定其位置状态包括：

如果所述控制中心服务器中存储有AP的位置信息，但是在周期上报的位置信息中无该AP的位置信息，并且该AP的位置信息在达到预先设置的时间阈值仍没有，则设置该AP的位置状态为3，表示该AP已长期关机或已从区域撤走。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述AP中设置有GPS定位模块、信号收发模块、处理模块以及其他常规AP功能；其中，

GPS定位模块，用于实现对AP的自动定位以获取AP自身的位置信息；

第一收发模块，用于将AP自身的位置信息发送给中心控制服务器，接收来自中心控制服务器的发射功率及工作扇区的值；

第一处理模块，用于按照接收到的发射功率和工作扇区的值，调节自身天线的工作扇区和发射功率。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述中心控制服务器包括信号收发模块、存储模块、处理模块；其中，

第二收发模块，用于接收来自AP的位置信息，将计算得到的AP的发射功率与AP的工作扇区的值一起发送给AP；

存储模块，用于存储接收到的AP的位置信息；

第二处理模块，用于根据AP当前的位置信息确定其位置状态；按照AP的位置状态，确定各扇区的AP节点分布密度，并计算信号干扰半径；根据得到的信号干扰半径，计算AP的发射功率。