CN113938239A

CN113938239A - 提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质

Info

Publication number: CN113938239A
Application number: CN202111193491.2A
Authority: CN
Inventors: 刘志农
Original assignee: Suzhou Haoxi Microelectronics Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Haoxi Microelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2041-10-13
Also published as: CN113938239B

Abstract

本发明公开了一种提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质，该方法包括步骤S1，检测当前无线信道的干扰特征，根据获取的干扰特征判断所处干扰等级；S2，根据当前无线信道所处的干扰等级进行抗干扰能力调整。本发明通过采用最高优先级的数据发送帧间隔、关闭数据发送前的CCA检测、burst机制、提高设备数据的NAV占用时间以及干扰避让机制，能够很大程度提高设备的抗干扰能力，减少数据的时延，提高设备无线数据的传输效率；同时，通过对干扰等级进行划分，根据当前无线信道所处的干扰等级，执行相应的抗干扰机制，避免对其他设备造成影响，能够灵活的针对不同应用场景。

Description

提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域领域，特别涉及一种提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质。

背景技术

随着智能化设备的不断普及，使用WIFI连接其他设备或是互联的设备越来越多，这些智能化设备一般都采用IEEE802.11标准协议实现通信。基于IEEE 802.11的无线传输技术，由于频谱资源免费、设备部署简单，得到了广泛的应用。

基于IEEE 802.11的无线传输技术，由于设备发送的数据都采用自由竞争的方式，随着设备部署的越来越多，当组网内存在大量设备和数据时，会造成数据传输带宽下降、数据传输时延增大，造成了频谱资源越来越拥挤，从而对设备无线信号的收发都造成了比较大的干扰，很大程度影响了用户的使用体验。因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质，在设备部署较多、信道占用比较大的环境中，能够很大程度提高设备的抗干扰能力，减少数据的时延，提高设备无线数据的传输效率。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高无线通信抗干扰能力的方法，基于IEEE 802.11协议开发，包括以下步骤：

S1，检测当前无线信道的干扰特征，根据获取的干扰特征判断所处干扰等级；

其中，所述干扰等级被划分为干扰程度依次递增的第一干扰等级、第二干扰等级和第三干扰等级；

S2，根据当前无线信道所处的干扰等级进行抗干扰能力调整；

当无线信道处于所述第一干扰等级状态时，执行第一抗干扰机制，所述第一抗干扰机制为提高设备数据的NAV占用时间；

当无线信道处于所述第二干扰等级状态时，执行第二抗干扰机制，所述第二抗干扰机制包括开启burst机制且同时执行所述第一抗干扰机制；

当无线信道处于所述第三干扰等级状态时，执行第三抗干扰机制，所述第三抗干扰机制包括开启最高优先级的数据发送帧间隔并关闭数据发送前的CCA检测以及同时执行所述第二抗干扰机制。

作为本发明的进一步改进，所述S1具体包括以下步骤：

S11，获取物理层提供的干扰检测数据并进行统计，得出无线信道的统计特征值；

S12，根据所述统计特征值进行计算得出当前无线信道的干扰特征量；

S13，将所述干扰特征量与预设阈值进行比较，判断出当前无线信道所处干扰等级。

作为本发明的进一步改进，在所述S11中，由物理层根据数据收发的占用时间将所有的时间片划分为第一部分、第二部分和第三部分并分别进行统计数据，同时对物理层错误进行统计数据；

其中，第一部分为PCU处于TX状态的Ticks；第二部分为PCU处于RX状态且报文是发送给设备自身的Ticks；第三部分为PCU处于RX状态的Ticks，包括报文是发送给设备自身的Ticks和报文是发送给外部设备的Ticks。

作为本发明的进一步改进，所述统计特征值包括同频干扰、信道占用、总共信道占用、物理层错误以及报文发送失败，相对应计算得出的所述干扰特征量包括同频干扰占用率、可用信道占用率、总共信道占用率、物理层错包率以及报文发送失败率，通过对每个所述干扰特征量分别预设高、中、低阈值，当检测到任一所述干扰特征量达到其预设的高、中或低阈值后，系统判断出当前无线信道所处最高的干扰等级并执行相应的抗干扰机制。

作为本发明的进一步改进，在所述S2步骤执行所述第一干扰等级中，将NAV占用时间配置为允许的最大值，并同时将NAV功能开关关闭。

作为本发明的进一步改进，在所述S2步骤中开启burst机制时，当AMPDU数据发送时，数据的帧间隔均采用SIFS时间。

作为本发明的进一步改进，在所述S2步骤中，若当前处于执行所述第三抗干扰机制且检测无线信道仍存在干扰，则开启干扰避让机制。

作为本发明的进一步改进，所述干扰避让机制为信道切换，在进行信道切换时，接入点设备通过beacon中携带channel switch字段，当客户端设备收到接入点设备发送的channel switch报文后开始计时，到达切换时间后，客户端设备与接入点设备同时切换到新的无线信道。

本发明还提供一种通信设备，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，所述处理器执行所述程序时实现上述提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤。

本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤。

本发明的有益效果是：本发明提供一种提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质，通过采用最高优先级的数据发送帧间隔、关闭数据发送前的CCA检测、burst机制、提高设备数据的NAV占用时间以及干扰避让机制，能够很大程度提高设备的抗干扰能力，减少数据的时延，提高设备无线数据的传输效率；同时，通过对干扰等级进行划分，根据当前无线信道所处的干扰等级，执行相应的抗干扰机制，避免对其他设备造成影响，能够灵活的针对不同应用场景。

附图说明

图1为本发明提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤示意框图；

图2为本发明提高无线通信抗干扰能力的方法中S1步骤示意框图；

图3为本发明提高无线通信抗干扰能力的方法的流程示意框图；

图4为本发明提高无线通信抗干扰能力的方法中burst机制的原理示意图；

图5为本发明提高无线通信抗干扰能力的方法中信道切换流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

参阅图1至图5，本发明提供一种提高无线通信抗干扰能力的方法，基于IEEE802.11标准协议开发，包括步骤S1和步骤S2。

S1，检测当前无线信道的干扰特征，根据获取的干扰特征判断所处干扰等级；其中，干扰等级被划分为干扰程度依次递增的第一干扰等级、第二干扰等级和第三干扰等级。

具体的，S1包括步骤S11～S13。S11，获取物理层提供的干扰检测数据并进行统计，得出无线信道的统计特征值。在设备运行时，无线启动以提供无线服务，通过802.11设备物理层的芯片提供干扰检测数据。首先，由物理层根据数据收发的占用时间将所有的时间片划分为第一部分、第二部分和第三部分并分别进行统计数据，其中，第一部分为tx_cu：PCU处于TX状态的Ticks；第二部分为rx_cu：PCU处于RX状态且报文是发送给设备自身的Ticks；第三部分为rx_time：PCU处于RX状态的Ticks，包括报文是发送给设备自身的Ticks和报文是发送给外部设备的Ticks。同时，通过PCU实时统计phy_err计数和tx_err计数，对物理层错误进行统计数据。然后再根据上述统计数据得出802.11无线信道的统计特征值，相对应的，统计特征值包括有同频干扰、信道占用、总共信道占用、物理层错误以及报文发送失败。

S12，根据S11步骤中的统计特征值进行计算得出当前无线信道的干扰特征量。通过对同频干扰、信道占用、总共信道占用、物理层错误以及报文发送失败分别采用设定的计算方式，一一对应表示出当前802.11无线信道的干扰特征量，包括有同频干扰占用率、可用信道占用率、总共信道占用率、物理层错包率以及报文发送失败率。并且系统对每个干扰特征量即同频干扰占用率、可用信道占用率、总共信道占用率、物理层错包率以及报文发送失败率分别预设高、中、低阈值。

优选地，在本实施例中对每个干扰特征量阈值设定如下：

同频干扰占用率(％)，高、中、低阈值分别为40％、30％、20％；

可用信道占用率(％)，高、中、低阈值分别为60％、50％、40％；

总共信道占用率(％)，高、中、低阈值分别为70％、60％、50％；

物理层错包率(个每秒)，高、中、低阈值分别为400、300、200；

报文发送失败率(％)，高、中、低阈值分别为40％、30％、20％。

S13，将干扰特征量与预设阈值进行比较，当干扰特征量大于设定的高阈值时，系统判断当前802.11无线信道为第三干扰等级；当干扰特征量位于设定的高阈值和中阈值之间时，系统判断当前802.11无线信道为第二干扰等级；当干扰特征量位于设定的中阈值和低阈值之间时，系统判断当前802.11无线信道为第一干扰等级。当802.11设备中的干扰检测模块检测到任意一干扰特征量达到其预设的高、中或低阈值后，系统判断出当前无线信道所处最高的干扰等级并执行S2步骤中相应的抗干扰机制。

S2，根据当前无线信道所处不同的干扰等级进行抗干扰能力调整。具体如下：

当无线信道处于第一干扰等级状态时，执行第一抗干扰机制，第一抗干扰机制为提高设备数据的NAV占用时间。在802.11系统中，各设备数据的收发均采用自由竞争方式，节点设备在数据发送前采用CCA机制和NAV机制进行信道监听，NAV机制为虚拟载波监听，用于802.11信号的发射者向无线监听者通告本次发射的持续时间，即802.11协议报文中携带的NAV字段，当无线检测者的NAV持续时间到期后，无线设备才允许进行数据发送。本实施例通过将NAV占用时间配置为允许的最大值，并同时将NAV功能开关关闭，即本设备忽略NAV字段(ignore_nav)，可以使本设备避免因为其他设备的NAV时间导致本设备产生的避让，从而提高本设备的信道占用能力与抗干扰能力。

当无线信道处于第二干扰等级状态时，执行第二抗干扰机制，第二抗干扰机制包括开启burst机制且同时执行第一抗干扰机制即提高设备数据的NAV占用时间。在802.11协议中，为了避免数据碰撞规定所有的站在数据发送完成必须等待一单位帧间隔(IFS)，才能发送下一帧数据，帧间隔具有四个时间SIFS<PIFS<DIFS<EIFS，其中SIFS是两个帧数据发送需要间隔的最短时间。开启burst机制时，当AMPDU数据发送时，数据的帧间隔均采用SIFS时间，以保证该AMPDU的发送能够以最大的优先级获取发送权，从而提高数据的发送效率。

当无线信道处于第三干扰等级状态时，执行第三抗干扰机制，第三抗干扰机制包括开启最高优先级的数据发送帧间隔并关闭数据发送前的CCA检测以及同时执行第二抗干扰机制；其中，第二抗干扰机制即开启burst机制和提高设备数据的NAV占用时间。由于帧间隔时间长短取决于要发送数据帧的类型，高优先级的数据帧等待的时间短，可以获得数据的优先发送，低优先级的数据帧则要等待较长的时间，因此数据发送等待时间IFS越短代表数据帧的优先级越高，本申请中开启最高优先级的数据发送帧间隔，即数据发送的帧间隔采用SIFS时间，从而提高数据的发送效率。为了避免相互竞争，802.11设备在数据发送前，都会对当前工作信道的无线电信号能量值进行监听，关闭数据发送前的CCA检测，即关闭802.11协议的物理载波监听机制，能够使本设备获取到最高的发送优先权，同时后续数据都采用burst机制，使该设备的发送权限不会被抢占。

其中，当检测无线信道中存在的干扰未到达第一干扰等级时，系统判断干扰等级较弱，不执行任何抗干扰机制。

此外，在S2步骤中，获取无线信道当前抗干扰能力调整所处状态，若当前处于执行第三抗干扰机制且检测无线信道仍存在干扰，则开启干扰避让机制，该扰避让机制通过采用跳频技术进行信道切换，来规避当前工作信道上的干扰。

参阅图5，设备进行信道切换前，在保证当前队列中的数据发送完毕后，再进行802.11物理链路的channel switch动作。在进行信道切换时，接入点设备不会发送disassoc报文，客户端设备不会走重新关联流程，此时接入点设备通过beacon中携带channel switch字段，其中包含有接入点设备要切换的目的频点、信道切换的时间延时，当客户端设备收到接入点发送的channel switch报文后，所有客户端设备都会开始计时，当到达切换时间后，客户端设备与接入点设备同时切换到新的信道，进而在信道切换期间，使用户无感知，避免业务丢包，降低对业务的影响。

基于同一发明构思，本申请另一实施例提供一种通信设备，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，处理器执行程序时实现上述提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤。

基于同一发明构思，本申请另一实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤。

由此可见，本发明一种提高无线通信抗干扰能力的方法、通信设备及存储介质，通过采用最高优先级的数据发送帧间隔、关闭数据发送前的CCA检测、burst机制、提高设备数据的NAV占用时间以及干扰避让机制，能够很大程度提高设备的抗干扰能力，减少数据的时延，提高设备无线数据的传输效率；同时，通过对干扰等级进行划分，根据当前无线信道所处的干扰等级，执行相应的抗干扰机制，避免对其他设备造成影响，能够灵活的针对不同应用场景。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种提高无线通信抗干扰能力的方法，基于IEEE802.11协议开发，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于：在所述S11中，由物理层根据数据收发的占用时间将所有的时间片划分为第一部分、第二部分和第三部分并分别进行统计数据，同时对物理层错误进行统计数据；

4.根据权利要求2所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于：所述统计特征值包括同频干扰、信道占用、总共信道占用、物理层错误以及报文发送失败，相对应计算得出的所述干扰特征量包括同频干扰占用率、可用信道占用率、总共信道占用率、物理层错包率以及报文发送失败率，通过对每个所述干扰特征量分别预设高、中、低阈值，当检测到任一所述干扰特征量达到其预设的高、中或低阈值后，系统判断出当前无线信道所处最高的干扰等级并执行相应的抗干扰机制。

5.根据权利要求1所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于：在所述S2步骤执行所述第一干扰等级中，将NAV占用时间配置为允许的最大值，并同时将NAV功能开关关闭。

6.根据权利要求1所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于：在所述S2步骤中开启burst机制时，当AMPDU数据发送时，数据的帧间隔均采用SIFS时间。

7.根据权利要求1所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于：在所述S2步骤中，若当前处于执行所述第三抗干扰机制且检测无线信道仍存在干扰，则开启干扰避让机制。

8.根据权利要求7所述的提高无线通信抗干扰能力的方法，其特征在于：所述干扰避让机制为信道切换，在进行信道切换时，接入点设备通过beacon中携带channel switch字段，当客户端设备收到接入点设备发送的channel switch报文后开始计时，到达切换时间后，客户端设备与接入点设备同时切换到新的无线信道。

9.一种通信设备，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8任一项所述提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述提高无线通信抗干扰能力的方法的步骤。