CN108696898B - 一种针对wifi信号的干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种针对WIFI信号的干扰抑制方法，包括：确定进行干扰抑制的目标频段；在目标频段上，发送组合净空信号；其中，组合净空信号包括至少一个完整净空信号和/或至少一个不完整净空信号；完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧，不完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧截短后的信号、且包括PLCP部分；完整净空信号的duration字段取值和不完整信号的length字段取值是根据需要抑制WIFI信号的时间确定的。应用本申请，能够方便地抑制WIFI信号接入目标频带。

Description

一种针对WIFI信号的干扰抑制方法

技术领域

本申请涉及通信系统中的干扰抑制技术，特别涉及一种针对WIFI信号的干扰抑制方法。

背景技术

WIFI全称Wireless Fidelity，是基于IEEE 802.11系列协议的一种无线通信技术，其通常使用2.4GHz和5GHz两个独立的频段。IEEE 802.11标准将这两个频段划分为多个用于WIFI通信的信道。以2.4GHz频段为例，2.4GHz频段的频率范围为2400～2483.5MHz，共83.5MHz带宽，划分为14个信道，每个信道的有效宽度为20MHz，相邻信道的中心频点间隔5MHz，相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4信道有频率重叠)。WIFI采用的2.4GHz和5GHz这两个频段都属于ISM(Industrial Scientific Medical，工业的(Industrial)、科学的(Scientific)和医学的(Medical))频段，使用该频段无需获得授权，只要遵守一定的发射功率要求即可。

由于当前频谱资源紧张的现状，无需授权的ISM频段成为了许多无线通信系统常用的通信频段，然而在该频段中有大量的WIFI设备，且这些WIFI设备占用信道宽、频道交叠性强、发送功率大，若使用WIFI设备所在的相关频段进行通信，不仅受同信道和交叠信道的WIFI设备的干扰较大，且进行竞争接入的难度也由于可用频谱的减少而大大增加，因此，在特殊情况下，对WIFI信号干扰的抑制研究十分必要。

下面对当前一些常用的干扰抑制技术做出介绍。

按不同类型的干扰来划分，可以采用不同的抗干扰技术。多种抗干扰技术在实现方法上的不同使得性能和效果也各不相同。

对于窄带干扰、连续波干扰以及强的带外干扰，接收信号的频谱会出现明显的差异，可采用带通和带阻频谱滤波方法将它们滤掉，或者通过可编程IIR/FIR滤波器和相关器对干扰进行滤除。频域干扰消除处理通常有两种方法，一种是将超过门限的干扰频率成分做零陷处理，另一种是采用自适应滤波进行干扰滤除。时域和频域干扰消除的相同之处是都能有效对抗单频和窄带干扰，但对宽带干扰则都无能为力。

空域抗干扰技术能同时抑制窄带和宽带干扰，因此空域抗干扰技术也成为研究的热点。虽然单单利用空域的自由度进行自适应调零技术就可以对窄带干扰较为有效地抑制，但是当存在宽带干扰，尤其当干扰的多径反射存在时，空域抗干扰技术对干扰的抑制能力下降。

空时自适应技术克服了空域抗干扰技术的不足，能够在不增加阵元的前提下，增加阵元的自由度，从而增加可抑制干扰的数量。空时抗干扰方法中采用天线阵列，利用信号的特征完成干扰抵消，同时尽量保证信号不失真。基于同一时间延时节点，各阵元共同所起的作用相当于空域的自适应滤波，可以分辨空间干扰源，形成空域零陷抑制空域干扰。基于同一天线阵元，各级时延相当于时域FIR滤波，根据自适应滤波原理，在时域进行干扰抵消。空时联合处理能够在空域和时域的二维平面上抑制干扰。可以近似地认为联合空时处理是把空域滤波推广到了空时域，或把时域滤波推广到了空时二维滤波。

针对由WIFI设备带来的干扰，目前为止的抗干扰技术主要是从协议本身和编码方式上来达到自身通信的抗干扰技术。使用WIFI技术进行通信的终端设备会采用CSMA/CA方式来进行冲突避免，监测信道使用状态，在必要时进行合理退避。除此之外，在信号传播过程中采用直接序列扩频技术，也能够增强信号的抗干扰能力。电磁屏蔽方式是一种更为常用的切断通信的方法，但是这种方式会使有效范围内的全部电磁通信无效。

具体地，传统抑制WIFI系统同频干扰的方法，一般是采用在无线通信系统接收机上应用高性能的干扰抑制算法(如精确的干扰信号协方差矩阵和高性能MMSE均衡器)，对WIFI干扰信号进行分离进而进行抑制，其干扰抑制的效果与接收机算法复杂度成正比，为了达到一定的干扰抑制效果，其接收机实现复杂度和成本必然大大增加，并且，当WIFI信号在功率上较大占优时，传统干扰抑制算法性能会迅速恶化。

公开号为CN107182060的专利申请了一种在特定频率上持续或周期性发送干扰信号对所述频率资源上的WIFI通信信道形成干扰，使WIFI系统在所述频段上非正常工作而需要切换到其他频段上，从而为其他通信系统留出了频率资源，达到抑制WIFI系统干扰的目的。

公开号为US2017/0325252A1的专利申请了一种基于IEEE802.15.2协议PTA(Packet Traffic Arbitration)仲裁方式进行WIFI信号退避来最小化WIFI信号干扰和重传碰撞的机制。该专利通过PTAController来判定WIFI信号与蓝牙信号的优先级，以此仲裁WIFI信号与蓝牙信号在同频段的通信优先级，以此避免WIFI系统对同频段蓝牙、Zigbee等通信系统造成干扰。

公开号为CN107182060的专利申请了一种在特定频率上持续或周期性发送干扰信号对所述频率资源上的WIFI通信信道形成干扰，使WIFI系统在所述频段上非正常工作而需要切换到其他频段上，从而为其他通信系统留出了频率资源，达到抑制WIFI系统干扰的目的。该技术方法的主要问题在于：如果在期望进行通信的频段内持续发送干扰信号，虽可有效抑制WIFI信号干扰，但也将同时造成期望频段的频谱不可用，至少接收端会由于持续发送干扰信号而无法正常进行信号接收；如果周期性发送干扰信号，由于该专利并没有对所发送的干扰信号进行特殊解释，可认为是一般干扰信号如限带白噪声，由于WIFI设备都具有CCA的载波监听功能，该方法对WIFI形成有效干扰将仅仅局限在发送干扰信号的时间段内，在不发送干扰信号时仍无法有效的对WIFI信号实施抑制；此外，目前并非所有WIFI设备都具有并且启用了根据频段干扰进行信道切换的功能，因此该专利所描述的有效性是受到很大局限的。

公开号为US2017/0325252A1的专利所申请的基于TPA机制的WIFI抗干扰技术，其技术原理主要依赖于PTA Controller的部署，而在实际应用中，当前产品几乎没有应用，也就是说，该专利提出的技术在实际上可应用程度极低。即使在已部署PTA Ctroller的环境下，该技术只能用于协调蓝牙、Zigbee等通信协议与WIFI共存时的WIFI干扰消除，当使用的目标通信系统非蓝牙、Zigbee系统时，适用性较低。

发明内容

本申请提供一种针对WIFI信号的干扰抑制方法，能够方便地抑制WIFI信号接入目标频带。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种针对WIFI信号的干扰抑制方法，包括：

确定进行干扰抑制的目标频段；

在目标频段上，发送组合净空信号；

其中，所述组合净空信号包括至少一个完整净空信号和/或至少一个不完整净空信号；所述完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧，所述不完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧截短后的信号、且包括PLCP部分；所述完整净空信号的duration字段取值和所述不完整信号的length字段取值是根据需要抑制WIFI信号的时间确定的。

较佳地，对于所述组合净空信号的每个净空信号，其发送周期内依次包括信号部分、缓冲部分和净空可用部分；

其中，所述任一净空信号的发送周期是根据需要抑制WIFI信号的时间确定的，所述信号部分用于发送所述净空信号，所述缓冲部分用于WIFI设备解码所述净空信号，净空可用部分为净空信号发送和解码结束、且可净空抑制WIFI设备接入的部分。

较佳地，当所述组合净空信号包括多个净空信号时，所述多个净空信号采用时分方式发送。

较佳地，组合净空信号中的不同净空信号间发送周期相同或不同；和/或，所述净空信号的发送周期固定或可变。

较佳地，对于所述组合净空信号中的不同净空信号，当发送周期固定时，不同净空信号间发送周期是倍数关系，或者，不同净空信号发送周期的若干整数倍间的时长是相同的。

较佳地，对于任一净空信号，若所述任一净空信号为完整净空信号，则根据所述任一净空信号的发送周期确定该完整净空信号中duration字段的取值；若所述任一净空信号为不完整净空信号，则根据所述任一净空信号的发送周期确定该不完整净空信号中length字段的取值。

较佳地，该方法进一步包括：在所述组合净空信号中，将所述组合净空信号包括的各个净空信号的净空可用部分的交集作为有效净空时间，用于信号传输。

较佳地，当所述目标频段包括多个信道时，

所述发送组合净空信号包括：在每个信道上，发送所述组合净空信号；

当所述多个信道中的不同信道间频带交叠的部分超过设定阈值时，相应不同信道上发送的组合净空信号间采用时分的方式发送。

较佳地，对于频带交叠部分超过设定阈值的每个当前信道，对于发送的净空信号，净空可用部分中与指定信道上发送所述组合净空信号的时间重叠的部分不作为有效净空时间；其中，所述指定信道为与所述当前信道存在频率交叠的其他信道。

较佳地，当所述目标频段包括多个信道时，对于不存在频带交叠或频带交叠部分未超过设定阈值的不同信道，采用相同的时间发送所述组合净空信号。

由上述技术方案可见，本申请中，首先确定进行干扰抑制的目标频段；然后在目标频段上，发送组合净空信号。其中，组合净空信号包括至少一个完整净空信号和/或至少一个不完整净空信号。完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧，不完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧截短后的信号、且包括PLCP部分；完整净空信号的duration字段取值和不完整信号的length字段取值是根据需要抑制WIFI信号的时间确定的。通过上述方式，完整净空信号的发送使得采用物理载波侦听的WIFI设备不会在完整净空信号指定的时间段内接入目标频段，不完整净空信号的发送使得采用虚拟载波监听的WIFI设备不会在不完整净空信号指定的时间段内接入目标频段，从而实现在指定时间段内抑制WIFI设备的信号接入，以达到针对WIFI信号的干扰抑制。

附图说明

图1为本申请中针对WIFI信号的干扰抑制方法的基本流程示意图；

图2为净空信号的发送周期示意图；

图3为按照802.11系列协议在2.4GHz频段的无线帧结构示意图；

图4为按照802.11系列协议在5GHz频段的无线帧结构示意图；

图5为完整无线帧信号和不完整净空信号的对比示意图；

图6为以2.4G频段为例的组合净空信号的构成示意图；

图7为以5G频段为例的组合净空信号的构成示意图；

图8为组合净空信号中不同净空信号的发送周期示意图；

图9给出了2.4G频段信道规划示意图；

图10简要示意了5G频段的信道规划情况；

图11为多信道净空抑制时的组合净空信号发送示意图；

图12为对当前市面上五种主流商用产品进行测试后得到的时域干扰抑制成功率的示意图；

图13为干扰抑制前的时域图；

图14为干扰抑制生效后的时域图；

图15为本申请中干扰抑制方法的WIFI设备接收功率与时域干扰抑制成功率的关系示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。

为了更好的理解本申请针对WIFI信号的干扰抑制方法，首先对WIFI体制定义的载波侦听做出介绍。

802.11协议具备两种载波侦听功能：物理载波侦听(physical carrier-sensing)与虚拟载波监听(virtual carrier-sensing)。只要其中有一个监听功能显示媒介处于忙碌状态，WIFI设备的MAC层就会将此状况汇报给较高层的协议，WIFI设备将不会在显示媒介为忙碌状态时尝试接入信道。

802.11标准在物理层使用信道空闲评估(clear channel assessment,CCA)技术进行物理信道载波侦听，用以确定无线介质的当前占用状态。CCA由两部分组成：载波侦听和能量检测。在CCA技术中，802.11帧在前导码(preamble)的PLCP中包含length字段，用于指示当前WIFI无线帧的帧长。物理层载波侦听是指接收方通过侦测和解码前导码中的该字段确定出当前WIFI无线帧的帧长，并在该帧长持续时间内报告传输相应无线帧的媒介为BUSY状态。能量检测(Energy Detection，ED)对媒介的每个时隙进行采样，以判断当前能量等级是否超过能量检测阈值，若高于该阈值则报告媒介为BUSY状态。基于这两种基本技术，通常有以下三种常用CCA模式：

Mode1，当能量超过能量检测(ED)阀值时，会汇报媒介处于忙碌状态，ED阀值因功率而异；

Mode2，采用这种模式的实现产品首先进行载波侦听，如果检测到有效信号(即根据length字段确定的时间不为0)，就算信号能量低于检测阀值ED，也会汇报该媒介处于忙碌状态；

Mode3，结合了Mode1和Mode2，所检测到的信号必须具备足够的能量，才会向上一层汇报媒介处于忙碌状态。

在上述三种模式中，单独使用Model1的WIFI产品目前不存在。

虚拟载波侦听由网络分配矢量(Network Allocation Vector,NAV)所提供。802.11帧通常在MAC头部分包含duration字段，用来预定一段媒介使用时间。具体地，WIFI设备在检测到802.11帧后，从duration字段的取值所代表的时间开始进行倒计时，并将当前计时时间作为WIFI设备所记录的媒介持续时间。按照WIFI设备所遵循的CSMA原则，只有当WIFI设备所记录的媒介持续时间减到零时，该设备才会尝试接入信道。

根据上述WIFI系列标准中涉及的处理可见，WIFI设备在接入信道前都会进行载波侦听，只有在载波侦听结果显示当前信道空闲时才会接入信道，即发送WIFI信号。基于此，本申请提出一种针对WIFI信号的干扰抑制方法，基于NAV与CCA的原理，通过发送组合净空信号，使周围WIFI设备认为当前媒介为忙碌状态，从而不进行信道接入操作，抑制WIFI设备的信号发送，从源头上消除由WIFI设备带来的干扰，达到针对WIFI信号的干扰抑制目的。由于本申请中采用抑制WIFI信号发送的方式来实现干扰抑制，因此，将这种干扰抑制的方法也称为净空抑制方法。

图1为本申请中针对WIFI信号的干扰抑制方法的基本流程示意图。其中，用于执行本申请方法的可以是某种通信终端设备，例如LTE终端或LTE-A终端等，利用本申请的方法抑制WIFI信号的干扰，从而进行本设备的通信。下文将用于执行本申请方法的通信终端设备称为本设备。如图1所示，该方法包括：

步骤101，确定进行干扰抑制的目标频段。

其中，目标频段可能是一个信道，也可能包括多个信道。

步骤102，在目标频段上，发送组合净空信号。

其中，组合净空信号包括至少一个完整净空信号和/或至少一个不完整净空信号。完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧，不完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧截短后的信号、且包括PLCP部分，完整净空信号的duration字段取值和不完整信号的length字段取值是根据需要抑制WIFI信号的时间确定的。

这里说明一下完整净空信号和不完整净空信号设计理念。如果严格按照WIFI协议标准，WIFI设备接收无线帧信号后，应当在duration字段声明的时间段内不再接入信道。因此，在本申请的最初设计阶段，仅利用完整净空信号的发送来进行干扰抑制，通过对duration字段取值的设置，来预定一个时间段用于本设备的通信。但是在测试过程中发现，对于duration字段声明的时间段，仍然有部分WIFI设备会进行接入处理；针对这些WIFI设备，通过实验发现，在length字段声明的无线帧持续时间内，WIFI设备是不会接入信道的。基于此，申请人想到可以利用length字段的设置，来抑制WIFI设备接入；但是，由于length字段取值实际上就是其所在完整无线帧的帧长，因此，需要对该无线帧进行截短，以利用完整无线帧截短后的剩余时间进行本设备的通信。

由上述可见，完整净空信号利用NAV的原理，将duration字段的取值设置为符合自身通信需求的时间，作为组合净空信号的一部分进行周期性广播，使周围WIFI设备接收并解读该信号，认定当前媒介忙碌，不进行信道接入。不完整净空信号利用CCA的原理，根据自身通信需求的时间设置length字段的取值，将不完整净空信号作为组合净空信号的一部分进行周期性广播，使周围WIFI设备接收并解读该信号，认定当前媒介忙碌，不进行信道接入。

同一组合净空信号中的不同信号间是时分发送的，也就是说，同一组合净空信号中的不同信号间不存在时间上的重叠。另外，考虑到在同一目标频段内可能支持多个不同的WIFI标准，不同标准间WIFI无线帧的格式会有所差别，因此，完整净空信号或不完整净空信号可以发送多个，以适应不同种类的WIFI无线帧；同时，也可以发送多个符合同一标准的完整净空信号或不完整净空信号，以使WIFI设备能够准确译码相应信号。

由上述组合净空信号的构成可见，对于遵从虚拟载波侦听的WIFI设备，完整净空信号可以抑制相应WIFI设备的信号发送；对于遵从物理载波侦听的WIFI设备，不完整净空信号可以抑制相应WIFI设备的信号发送。具体组合净空信号中完整净空信号和不完整净空信号的构成比例，可以根据实际需要进行设计，例如，目标频段上支持的协议种类、周围的WIFI设备种类等，本申请对此不作限定。

至此，本申请中的基本方法流程结束。

在具体实现本申请时，需要进行干扰抑制的可能是单个信道，也可能是在多个信道构成的大带宽范围内进行干扰抑制。下面分别针对单个信道和多个信道的情况，介绍本申请中干扰抑制方法的具体实现。

实施例一：单信道的净空抑制

如前所述，在本申请的干扰抑制方法中，首先确定需要进行干扰抑制的目标频段。在本实施例中，由于是单信道的净空抑制，因此确定出的目标频段为一个信道对应的频段范围。在该信道内，终端发送组合净空信号。

将组合净空信号中的每个信号称为净空信号。一个净空信号的发送周期内包含三个部分：信号部分、净空可用部分和缓冲部分，如图2所示。其中，信号部分用于发送净空信号，净空可用部分为净空信号没有发送和解码、但可净空抑制WIFI设备接入的部分，缓冲部分是为WIFI设备解码净空信号的时间。净空可用部分从缓冲部分的结束时间开始，到本发送周期的结束时间为止。整个发送周期时长为T，可以根据净空需求进行配置，一般不超过32.767ms；t为缓冲部分的时长，可预先配置，一般不大于SIFS或DIFS的时间长度，不同的净空信号可配置不同的t。优选地，根据需要进行WIFI信号抑制的时间确定净空信号的发送周期。由上述净空可用部分的定义可以看出，利用净空信号的duration字段或length字段的取值可以决定净空信号的发送周期。

本文中将duration字段预定的时间段和length字段设定的时间段都称为净空信号的预定使用时间段。

下面详细介绍完整净空信号和不完整净空信号的信号结构。如前所述，完整净空信号符合WIFI标准的完整无线帧信号。图3和图4分别为按照802.11系列协议在2.4GHz和5GHz频段的无线帧结构示意图，也就是在这两个目标频段内的完整净空信号的信号结构示意图。对于完整净空信号，通过设置Duration字段的取值，保证本完整净空信号预定的使用时间段的结束时间与本净空信号发送周期的结束时间相同。

如前所述，不完整净空信号是符合WIFI标准的完整无线帧信号截短后的信号，且该截短后的信号中至少保留PLCP部分，通过设置length字段的取值，保证本不完整净空信号所预定的时间段的结束时间与本净空信号发送周期的结束时间相同。图5为完整无线帧信号和不完整净空信号的对比示意图。如图5所示，将WIFI无线帧完整信号至少保留PLCP部分，对之后其它部分全部或部分裁剪后，即形成不完整净空信号。

因为不同的WIFI设备可能采取不同的载波侦听技术，本申请采取发送组合净空信号的方式增强净空抑制效果。如前所述，组合净空信号可以由多个完全相同的净空信号组成，也可以由多个符合不同WIFI标准的完整净空信号和/或不完整净空信号组成，WIFI标准指802.11系列的所有不同标准(包括但不限于802.11、802.11b、802.11g、802.11a、802.11n等)。

在组合净空信号中包括的多个净空信号在时间上应保证无交叠，也就是不同净空信号采用时分方式发送。不同净空信号的相互之间可以连续发送或者也可以有一定的时间间隔，间隔长短可根据需要设置。图6和图7分别以2.4G频段与5G频段为例，举例说明了组合净空信号的构成。需注意的是，图中的完整净空信号(2.4G频段净空帧、5G频段净空帧)及不完整净空信号均作为元素出现，其在组合净空信号中的数量、类型、位置、互相之间的间隔均可按照需求进行调节。其中，图6和图7仅为示例，具体组合净空信号并不局限于这两个图的组合方式。

当组合净空信号中包括多个净空信号时，多个净空信号采用时分方式发送。同时，不同净空信号间的发送周期可以相同，也可以不同。优选地，可以将组合净空信号中的所有信号发送周期设置为相同；或者，不同净空信号的发送周期间可以是倍数关系，例如，信号A的发送周期等于信号B发送周期的两倍；或者，对于不同净空信号的发送周期，可以将其若干整数倍间设置为相同的时长，例如，信号A发送周期的2倍时长和信号B发送周期的3倍时长相等，如图8所示。总之，组合净空信号中的不同信号间，发送周期可以根据需要进行设定，本申请对此不作限定。这里，信号A和信号B可能都是完整净空信号，或者，信号A和信号B可能都是不完整净空信号，或者信号A和信号B可能一个是完整净空信号另一个是不完整信号。

上述不同净空信号的发送周期间的关系一般适用于净空信号是固定发送周期的情况。事实上，由于不同净空信号需要保证时分发送，同时，不同净空信号的周期还可能不同，因此不同净空信号间可能出现发送碰撞的问题。为避免碰撞或考虑到其他需求，同一净空信号的发送周期还可以是可变的。例如，当不同净空信号间的发送碰撞时，可以延迟其中某个净空信号的发送，保证不同净空信号间采用时分方式发送。对于延迟发送后的净空信号，优选地，可以通过duration字段或length字段取值的调整保证本次发送周期的结束时间与不延迟发送时相同，这时，净空信号的发送周期就发生了改变。在此之后，净空信号下一次发送时，还可以改回原来的发送周期，或者，也可以按照修改后的发送周期进行发送，或者，还可以根据实际需要再次修改发送周期。举个简单的例子，如图8所示，信号A的第二次发送和信号B的首次发送出现碰撞，信号A延迟发送，预留出信号B的发送时间并间隔一定时间后进行发送，同时，对duration字段修改保证与原发送周期相同，并在后续仍然按照原发送周期进行发送。当然，对于前述碰撞的情况，净空信号也可以不改变发送周期，只是延迟一段时间进行发送，具体处理可以根据实际需求进行设定。

另外，由上述情况可见，同一净空信号在不同发送周期间可以是连续发送的，也可以是不连续发送的，例如图8中信号A前预留了时间而导致净空信号A的两个发送周期不连续。

在组合净空信号中，某个净空信号的净空可用部分可能与其他净空信号的信号部分或缓冲部分存在交集，在这些位置上，无法进行本设备的通信。因此，优选地，在组合净空信号中，将组合净空信号包括的各个净空信号的净空可用部分的交集作为有效净空时间，用于信号传输。如图8所示，首次发送的信号B的净空可用部分与第二次和第三次发送的信号A的信号部分存在交集，这些存在交集的部分就不适合进行本设备的通信。

按照上述结构发送组合净空信号，可以实现在某一特定WIFI信道针对该信道频率范围的干扰抑制。

实施例二：多信道的净空抑制

为了满足较大带宽通信需求的场景，本申请提出扩展频率范围干扰抑制的流程。由于2.4G频段与5G频段的信道规划差异，其需进行多信道净空抑制的目的也不尽相同。

从2.4G频段来说，WIFI设备的有效带宽为20M，信道交叠情况严重。图9给出了2.4G频段信道规划示意图。如图9所示，若目标通信信道为7，则4、5、6、8、9、10信道均会对7信道的通信带宽产生严重影响，因此，为保证7信道可以在20M内进行有效通信，需要进行多信道净空抑制。因此，2.4G频段多信道净空主要有以下两个目的：1、保证某单一信道可以在20M带宽进行有效通信；2、采用多个信道同时通信，扩展净空带宽。

从5G频段来说，WIFI设备的有效带宽根据传输速率的大小，可分为20M、40M或80M，然而，其基础的信道单位仍为20M，其40M或80M的有效通信带宽由信道绑定技术达到。从信道规划的角度来说，除极少数国家外，大多数国家(包括中美)5G频段信道规划不存在交叠，图10简要示意了5G频段的信道规划情况。因此，5GHz频段频率扩展以扩展净空带宽为主要目的。

由于WIFI设备是在信号发送带宽内进行扩频或者OFDM通信，需在每个交叠信道上分别发送组合净空信号才能被各个信道工作的WIFI设备成功接收、解读，达到理想的净空效果。下面对多信道干扰抑制的步骤做出详细介绍：

1、根据净空需求按上述方法确定需要进行干扰净空抑制的多个信道；

若净空需求为扩展带宽，那么将目标带宽内包括的所有信道作为净空抑制的多个信道；若净空需求为保证有效信号传输，则将影响目标带宽所在的信道和影响目标带宽内数据传输的各个信道作为净空抑制的多个信道。

2、对于确定出的进行净空抑制的多个信道，在其中每个信道上发送组合净空信号。

其中，在每一个单一信道上，其发送信号的形式、内容均可以与实施例一中所述的单信道净空抑制方案相同。在不同的信道上，组合净空信号的构成可以是相同的，也可以是不同的。在不同的信道上，构成组合净空信号的各个净空信号的发送周期间可以是相同的，也可以是不同的。当然，为保证更长的干扰抑制时间，优选地，不同信道上净空信号的发送周期应当是相同的。

在进行多信道净空抑制时，考虑到某些频段信道交叠严重的实际情况，净空信号在相互存在明显交叠的不同频段上可采取时分的方式发送组合净空信号，如图11中的信道3～信道6以及信道7～信道8。图11是以各组合净空信号为单个净空信号构成为例进行说明的。其中，明显交叠也就是信道交叠会对彼此信道造成严重干扰的情况，在实际实现中，可以预先设定阈值，当不同信道的交叠部分大于阈值时，认为存在明显交叠。需注意的是，若采用时分方式发送净空信号，考虑到在存在明显交叠的信道上，净空信号的发送也会影响其他信道上的信号传输，因此如图11所示，对于任一当前信道，有效净空时间为净空可用部分时长的基础上，减去指定信道上净空信号的发送时间。指定信道即与当前信道存在明显信道交叠的其他信道。这里，有效净空时间即为本设备在当前信道可以进行通信的时间，由于指定信道上净空信号的发送也会对当前信道的通信造成影响，因此当前信道上不在指定信道上净空信号的发送期间进行通信，也就是有效净空时间比净空可用时长更短。

另外，从减少组合净空信号总占用时间的角度，对于不存在交叠的信道或交叠不明显的信道(例如可以是交叠部分不大于阈值的信道)，其组合净空信号可以同时发送，例如图11中的信道3和信道7、信道4和信道8、信道5和信道9等。

上述即为本申请中针对WIFI信号的干扰抑制方法的具体实现方式。为说明上述干扰抑制方法的有效性，申请人对上述干扰抑制方法和现有的干扰抑制方法进行性能比较。

本申请中基于网络分配矢量和信道空闲评估原理相结合的WiFi干扰抑制方案，经验证可对当前市面上绝大多数商用产品产生作用。其效果衡量可由时域干扰抑制成功率η衡量，计算方式如下式：

η＝T_a/T_c

上式中，T_c为干扰抑制周期，T_c＝T_t+T_a+T_i，T_t为组合净空信号发送时长，T_a干扰抑制成功时长，T_i为残余干扰时长。图12给出对当前市面上五种主流商用产品进行测试后得到的时域干扰抑制成功率的示意图。在测试选取的参数设置条件下，由于组合净空信号发送时间的客观存在，η的理论上限为0.978，在此指标的基础上，实验结果证明，针对不同的厂商、型号、芯片WiFi产品所使用干扰抵抗策略，其时域干扰抑制成功率均接近理论上限，且均高于0.95，本专利提出的干扰抑制方案仍然有效，证明了其普遍适用性。

在进行干扰抑制操作时，组合净空信号发送过程结束后，干扰抑制范围内的WiFi设备接收组合净空信号并进入净空可用时长，也就是说，组合净空信号在干扰抑制过程中为周期性短时发送，精确来说，可以由发送时间为百微秒级组合净空信号得到最长约30ms的干扰有效抑制通信时间。图13和图14分别为干扰抑制前和干扰抑制生效后的时域图(为频谱分析仪截图得到)。根据图13和图14的比较可以看出干扰抑制效果。这两个图是在单信道上得到的测试结果。

由图13和图14可以看出，本申请提出的方案在净空可用时段干扰水平下降超过50dBm。图15为本申请中干扰抑制方法的WIFI设备接收功率与时域干扰抑制成功率的关系示意图。从图15可以看出，本申请净空抑制生效所需功率较低，如图15中，干扰抑制的生效点为-54dBm；同时，当WIFI设备接收功率大于生效值时，干扰抑制成功率接近理论上限，且均大于0.95，性能可以得到保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种针对WIFI信号的干扰抑制方法，其特征在于，包括：

确定进行干扰抑制的目标频段；

在目标频段上，发送组合净空信号；

其中，所述组合净空信号包括至少一个完整净空信号和/或至少一个不完整净空信号；所述完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧，所述不完整净空信号为符合WIFI系列标准的无线帧截短后的信号、且包括PLCP部分；对于所述组合净空信号的每个净空信号，其发送周期内依次包括信号部分、缓冲部分和净空可用部分；所述任一净空信号的发送周期是根据需要抑制WIFI信号的时间确定的，所述信号部分用于发送所述净空信号，所述缓冲部分用于WIFI设备解码所述净空信号，净空可用部分为净空信号发送和解码结束、且可净空抑制WIFI设备接入的部分；对于任一净空信号，若所述任一净空信号为完整净空信号，则根据所述任一净空信号的发送周期确定该完整净空信号中duration字段的取值；若所述任一净空信号为不完整净空信号，则根据所述任一净空信号的发送周期确定该不完整净空信号中length字段的取值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述组合净空信号包括多个净空信号时，所述多个净空信号采用时分方式发送。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，组合净空信号中的不同净空信号间发送周期相同或不同；和/或，所述净空信号的发送周期固定或可变。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于所述组合净空信号中的不同净空信号，当发送周期固定时，不同净空信号间发送周期是倍数关系，或者，不同净空信号发送周期的若干整数倍间的时长是相同的。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在所述组合净空信号中，将所述组合净空信号包括的各个净空信号的净空可用部分的交集作为有效净空时间，用于信号传输。

6.根据权利要求1、2或5所述的方法，其特征在于，

当所述目标频段包括多个信道时，

所述发送组合净空信号包括：在每个信道上，发送所述组合净空信号；

当所述多个信道中的不同信道间频带交叠的部分超过设定阈值时，相应不同信道上发送的组合净空信号间采用时分的方式发送。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于频带交叠部分超过设定阈值的每个当前信道，对于发送的净空信号，净空可用部分中与指定信道上发送所述组合净空信号的时间重叠的部分不作为有效净空时间；其中，所述指定信道为与所述当前信道存在频率交叠的其他信道。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述目标频段包括多个信道时，对于不存在频带交叠或频带交叠部分未超过设定阈值的不同信道，采用相同的时间发送所述组合净空信号。

Images