CN105491668A - 密集wlan环境下基于多ap协同的干扰消除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，主要解决现有接入点间相互干扰，系统容量低的问题，其实现步骤为：在站点与当前接入点的通信过程中，其他邻居接入点判断是否能发送数据，如果能，则邻居接入点直接发送数据，并等待站点回复确认字符；邻居接入点发送数据后，通过有线传输给当前接入点；当前接入点利用物理层网络编码技术对接收到的污染信号进行解调映射，再利用前导码相关性检测确定污染的起始位置；在起始位置之后直接按位异或，从污染信号中恢复出原始数据，实现对干扰信号的消除。本发明在消除干扰的同时实现了邻居接入点与其相关联站点的下行业务传输，提高了系统容量，可用于在密集部署的WLAN环境。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种干扰消除方法，可用于在密集部署的WLAN环境下接入点AP间通过有线连接相互协作实现干扰消除，提升系统容量。
背景技术
随着无线局域网WLAN的快速发展，WLAN中的干扰使得信道利用率大大降低。WLAN中的干扰主要包括系统内干扰和系统外干扰两大类，其中对于系统外的干扰，例如WLAN与现有的GMS网络、TD网络以及未来LTE网络共址或者合路，尤其以2.3GHZ频段LTE对WLAN的干扰尤为严重；其他的一些设备包括微波炉、无绳电话、蓝牙等也会产生干扰；对于系统内的干扰，如同频干扰不仅导致原接入点AP吞吐量明显下降，总吞吐量也呈下降趋势。
针对WLAN中的干扰问题，例如隐藏终端，暴露终端，多设备竞争导致的传输效率低以及微波、无绳电话、蓝牙干扰等，WLAN提出了如下抗干扰方案：
1.动态功率控制方案，通过对接入点AP发送功率的控制来控制接入点AP的可见程度；
2.动态信道调整方案，通过接入点AP扫描各个信道占用率、信号场强等情况，并考虑整网的信道分布，选择工作在质量好的信道；
3.针对隐藏终端提出的请求发送RTS/清除发送CTS方案，在发送数据报文之前，使用请求发送RTS/清除发送CTS交互进行信道的预约，以短包的形式向其他节点说明信道被占用，防止碰撞；
4.针对暴露终端的影响，提出动态调整空闲信道评估CCA门限的方案，在干扰环境下，通过接入点AP对无线环境的检测，可适当调整空闲信道评估CCA门限；
5.退避参数的优化方案，通过调整分布式帧间间隙DIFS、短帧间间隔SIFS、最小竞争窗口CWmin、最大竞争窗口CWmax、确认字符ACK等参数，避免干扰。
对于网络覆盖不是非常密集，干扰不是非常严重的情况下，可以通过上述方案进行优化；然而对于密集部署的WLAN环境下，接入点AP间的相互干扰使得上述的抗干扰方案效果非常有限。针对上述密集WLAN环境下的接入点AP间相互干扰，近些年来已出现了相关的解决方案，一方面是降低接入点AP的发射功率或者动态关闭某些接入点AP，使得接入点AP间不存在相互干扰或者干扰很轻，这种方法虽然可以减少接入点AP间的信号干扰，但是使得单个接入点AP服务的用户数减少；另一方面当某个接入点AP与站点STA通信时，受干扰的接入点AP暂停通信，直至通信结束，这种方法虽能有效避免网络冲突，但却导致是受干扰的接入点AP的吞吐量大大降低。
发明内容
本发明目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，以提升系统吞吐量。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：
(1)在发送站点STA1与当前接入点AP1建立通信的过程中，受干扰的邻居接入点AP判断是否要发送无线数据：如果要发送无线数据，执行步骤(2)；如果不发送无线数据，执行步骤(3)；
(2)邻居接入点AP判断能否发送无线数据：如果能发送无线数据，则直接发送数据，执行步骤(4)；如果不能发送无线数据，则执行步骤(3)；
(3)按照现有的802.11协议，邻居接入点AP保持静默，等待网络分配矢量NAV定时器到时，定时结束后返回步骤(2)；
(4)邻居接入点AP在发送数据，等待与其通信的站点回复确认字符ACK，并对当前接入点AP1接收数据产生干扰；
(5)当前接入点AP1从受污染的数据中解出需要的数据：
(5.1)邻居接入点AP将发送的无线数据通过MAC层的协议转换模块转换成有线网络的帧格式，通过有线网络传送给当前接入点AP1，当前接入点AP1接收并缓存此数据；
(5.2)当前接入点AP1根据发送站点STA1发送信号的调制方式以及邻居接入点AP发送信号的帧格式，采用物理层网络编码方法对接收的被污染的无线数据信号进行解调映射，并缓存此数据；
(5.3)当前接入点AP1根据步骤(5.1)缓存的数据中的前导码，利用前导码相关性检测方法确定出步骤(5.2)中缓存数据的开始污染位置；
(5.4)当前接入点AP1将步骤(5.1)缓存的数据信号与步骤(5.2)缓存的数据信号在开始污染位置之后直接按位异或，从污染信号中恢复出原数据信号，实现对干扰的消除。
本发明具有两个方面的优点：
首先，本发明结合接入控制器AC，利用物理层网络编码技术的优点，通过有线对干扰信号的重传，实现了干扰信号的消除；
其次，在消除干扰的同时也实现了邻居接入点AP与其相关联站点STA的下行业务传输。本发明可以解决在密集WLAN环境下，AP间因相互干扰导致的吞吐量降低的问题，提高了系统容量。
附图说明
图1是本发明使用的场景图；
图2是本发明的实现流程图；
图3是本发明中邻居接入点通信的站点STA延迟回复ACK的示意图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明进行详细描述：
参照图1，本发明使用的场景是一个密集WLAN环境下的多AP之间相互干扰的场景，其包括三个接入点AP1、AP2、AP3和三个站点STA1、STA2、STA3以及一个接入控制器AC。其中第一接入点AP1相关联的站点是第一站点STA1，第二接入点AP2相关联的站点是第二站点STA2，第三接入点AP3相关联的站点是第三站点STA3。这三个接入点AP1、AP2和AP3之间相互干扰。第二接入点AP2和第三接入点AP3能收到第一站点STA1给第一接入点AP1发送的RTS帧，第二接入点AP2和第三接入点AP3也能收到第一接入点AP1向第一站点STA1回复的CTS帧。第二站点STA2和第三站点STA3不在第一接入点AP1和第一站点STA1的覆盖范围内，第一站点STA1在这三个接入点AP1、AP2和AP3的覆盖范围内。这三个接入点AP1、AP2和AP3通过有线连分别接到接入控制器AC上。
参照图2，本发明的实现流程如下：
步骤1：第二接入点AP2获取第一接入点AP1和第一站点STA1通信的信息。
第一站点STA1和第一接入点AP1采用RTS/CTS握手机制建立通信，根据图1，第二接入点AP2在第一站点STA1和第一接入点AP1的通信覆盖范围内，第二接入点AP2既能收到第一站点STA1向第一接入点AP1发送的RTS帧，也能收到第一接入点AP1向第一站点STA1回复的CTS帧。根据CTS帧中的信息，第二接入点AP2更新NAV定时器，并记录第一接入点AP1的地址和第一发送站点STA1与第一接入点AP1通信结束的时刻D。
步骤2：第二接入点AP2发送数据
在第一站点STA1和第一接入点AP1通信的过程中，第二接入点AP2首先判断应用层是否有数据要发送，如果没有数据发送，则保持静默，等待NAV定时器到时后重新判断是否有数据要发送；如果有，此时第二接入点AP2比较NAV定时器剩余时间与给定阈值的大小：如果NAV定时器剩余时间小于给定阈值，则第二接入点AP2不能发送数据，等待NAV定时器到时后再重新判断是否能发送数据；如果大于或者等于给定阈值，则此时的第二接入点AP2能发送数据；
第二接入点AP2向接入控制器AC请求解除静默，以便开始发送数据。第二接入点AP2通过有线向接入控制器AC发送一个请求解除静默的短帧，此时如果已经有其他的邻居接入点向AC请求解除静默，则接入控制器AC回复第二接入点AP2不允许解除静默；如果没有，则回复允许解除静默；第二接入点AP2解除静默后，开始向第二站点STA2发送数据，当第二接入点AP2发送数据所用时间大于NAV定时器剩余时间，则按照现有的802.11协议分段发送数据；当小于或等于NAV定时器剩余时间，直接发送数据，向第二接收站点STA2发送的数据里包含步骤1中记录的通信结束时刻D。
第二站点STA2接收数据后，向第二接入点AP2回复确认字符ACK。
参照图3，第二站点STA2延迟回复ACK的过程如下：
第二站点STA2接收数据后，通过解调该数据，记录下第一站点STA1与第一接入点AP1通信结束的时刻D，同时记录自己完成数据接收的时刻E，根据以上两个参数，计算出第二站点STA2中NAV定时器的定时时间为D+SIFS-E，这里SIFS是短帧时间间隔，该定时时间即为回复ACK时的延迟时间；
第二站点STA2等待NAV定时器到时后，向第二接入点AP2回复确认字符ACK。
以上描述仅是本发明的具体实例，不构成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，其特征在于，包括：
(1)在发送站点STA1与当前接入点AP1建立通信的过程中，受干扰的邻居接入点AP判断是否要发送无线数据：如果要发送无线数据，执行步骤(2)；如果不发送无线数据，执行步骤(3)；
(2)邻居接入点AP判断能否发送无线数据：如果能发送无线数据，则直接发送数据，执行步骤(4)；如果不能发送无线数据，则执行步骤(3)；
(3)按照现有的802.11协议，邻居接入点AP保持静默，等待网络分配矢量NAV定时器到时，定时结束后返回步骤(2)；
(4)邻居接入点AP在发送数据，等待与其通信的站点回复确认字符ACK，并对当前接入点AP1接收数据产生干扰；
(5)当前接入点AP1从受污染的数据中解出需要的数据：
(5.1)邻居接入点AP将发送的无线数据通过MAC层的协议转换模块转换成有线网络的帧格式，通过有线网络传送给当前接入点AP1，当前接入点AP1接收并缓存此数据；
(5.2)当前接入点AP1根据发送站点STA1发送信号的调制方式以及邻居接入点AP发送信号的帧格式，采用物理层网络编码方法对接收的被污染的无线数据信号进行解调映射，并缓存此数据；
(5.3)当前接入点AP1根据步骤(5.1)缓存的数据中的前导码，利用前导码相关性检测方法确定出步骤(5.2)中缓存数据的开始污染位置；
(5.4)当前接入点AP1将步骤(5.1)缓存的数据信号与步骤(5.2)缓存的数据信号在开始污染位置之后直接按位异或，从污染信号中恢复出原数据信号，实现对干扰的消除。
2.根据权利要求1所述的密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，其特征在于，多AP协同是指多个接入点AP之间通过接入控制器AC以有线的形式连接到一起，邻居接入点AP发送的数据通过有线传输给当前接入点AP。
3.根据权利要求2所述的密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，其特征在于，接入控制器AC是用于控制邻居接入点AP是否解除静默。
4.根据权利要求1所述的密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，其特征在于，步骤(1)中判断邻居接入点AP是否要发送数据，是根据高层是否有数据到达MAC层：如果有，则邻居接入点AP发送数据；如果没有，则邻居接入点AP不发送数据。
5.根据权利要求1所述的密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，其特征在于，步骤(2)中判断邻居接入点AP能否发送数据，按如下步骤进行：
(2.1)设定系统阈值，如果NAV定时器剩余时间小于设定阈值，则邻居接入点AP就不再发送数据；如果大于或等于设定阈值，执行步骤(2.2)；
(2.2)邻居接入点AP通过有线向接入控制器AC发送一个请求解除静默的短帧，此时如果已经有其他的邻居接入点向AC请求解除静默，则接入控制器AC回复此邻居接入点AP不允许解除静默；如果没有，则回复允许解除静默，执行步骤(2.3)；
(2.3)邻居接入点AP解除静默，开始发送数据。当邻居接入点AP发送数据所用时间大于NAV定时器剩余时间，则按照现有的802.11协议分段发送数据；当小于或等于NAV定时器剩余时间，直接发送数据。
6.根据权利要求1所述的密集WLAN环境下基于多AP协同的干扰消除方法，其特征在于，步骤(4)中接收站点STA回复确认字符ACK，按如下步骤进行：
(4.1)邻居接入点AP解调当前接入点AP1发送的CTS帧，得到发送站点STA1与当前接入点AP1通信结束的时刻D，并把该时刻D包含在向接收站点STA发送的数据帧里；记录将接收站点STA完成数据接收的时刻记E，则接收站点STA回复确认字符ACK时，NAV定时器的定时时间是D+SIFS-E，SIFS是短帧间隔。
(4.2)接收站点STA向邻居接入点AP回复确认字符ACK的时刻为D+SIFS。
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