CN117439686A - 信道选择方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种信道选择方法、装置和电子设备；其中，信道选择方法包括：响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；信道信息包括扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽；对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率；性能损失率用于表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度；根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道。本申请分析了影响信道性能的各个因素，解决了信道选择不是性能最优解的问题，使信道选择策略得到更加全面和准确的优化，且更贴近实际场景的最优解。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种信道选择方法、装置和电子设备。
背景技术
随着无线通信技术的发展，无线通信方式也越来越多，常见的无线通信方式包括无线保真(Wi-Fi，WIreless-Fidelity)通信，无线保真通信允许终端设备接入一个无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Networks)。
传统技术中，AP(Access Point，无线接入点)信道选择策略是在WLAN的AP设备开机启动后，进行全信道扫描；然而，目前的AP信道选择策略，并不能选到性能最优的信道。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够选取较优性能信道的信道选择方法、装置和电子设备。
第一方面，本申请提供了一种信道选择方法，该方法包括：
响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；信道信息包括扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽；
对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率；性能损失率用于表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度；
根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道。
在其中一个实施例中，频谱重叠信号包括扫描信道的干扰信号，以及扫描信道上与干扰信号存在频谱重叠的通信信号；叠频带宽包括通信信号与干扰信号频谱重叠部分的带宽；
性能损失率用于表征存在干扰信号时扫描信道的信道性能，相比于不存在干扰信号时扫描信道的信道性能的损失。
在其中一个实施例中，根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道的步骤，包括：
将性能损失率最小的扫描信道，确定为目标信道。
在其中一个实施例中，对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率的步骤，包括：
根据叠频带宽、通信信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到通信信号的频谱面积；
根据叠频带宽、干扰信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到干扰信号的频谱面积；
基于通信信号的频谱面积和干扰信号的频谱面积，获取扫描信道对应的平均频谱面积；
采用拟合函数处理信道繁忙度和平均频谱面积，得到性能损失率。
在其中一个实施例中，信道繁忙度为干扰信号的吞吐量与扫描信道的信道带宽的比值；性能损失率为基于信道繁忙度与平均频谱面积的乘积确定。
在其中一个实施例中，拟合函数包括经人工智能算法处理得到的线性函数；方法还包括步骤：
获取测试条件下的数据集；数据集包括平均频谱面积，对应平均频谱面积的信道繁忙度，以及相应的性能损失率；测试条件包括针对扫描信道上与干扰信号的频谱重叠部分的配置条件，以及针对干扰信号的配置条件；
对数据集进行划分，得到测试集和验证集；
训练测试集，得到线性函数；
采用验证集对线性函数进行验证，直至验证集中的性能损失率的平均误差落入预设误差范围。
在其中一个实施例中，信道选择操作包括自动信道选择操作；方法还包括步骤：
在自动信道选择周期到来的情况下，触发自动信道选择操作；
若当前选取的目标信道，与上一次选取的目标信道为同一扫描信道，则变更自动信道选择周期。
第二方面，本申请还提供了一种信道选择装置，该装置包括：
信道扫描模块，用于响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；信道信息包括扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽；
信息处理模块，用于对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率；性能损失率用于表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度；
信道选择模块，用于根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道。
第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
上述信道选择方法、装置和电子设备，在信道选择操作触发时进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息，该信道信息可以包括扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽，进而通过对信道信息进行处理，可以确定出各扫描信道的性能损失率，而该性能损失率能够表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度，从而根据性能损失率，从各扫描信道中选取出目标信道，能够减少信号之间的干扰；本申请分析了影响信道性能的各个因素，解决了信道选择不是性能最优解的问题，使信道选择策略得到更加全面和准确的优化，且更贴近实际场景的最优解。
附图说明
图1为Wi-Fi 2.4G信道示意图；
图2为一个实施例中信道选择方法的应用环境图；
图3为一个实施例中信道选择方法的流程示意图；
图4为一个实施例中获取扫描信道的性能损失率步骤的流程示意图；
图5为一个实施例中获取平均频谱面积的Wi-Fi信道示意图；
图6为一个实施例中信道选择装置的结构框图；
图7为一个实施例中电子设备的内部结构图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
传统的AP(Access Point，无线接入点)自动信道选择策略是在WLAN的AP设备开机启动后，进行全信道扫描，然后根据扫描到的信道使用情况，选择一个繁忙度较低的信道来传输数据，并在一个计时器内重新计算信道，不断调整。此外，传统信道选择策略还包括根据邻区BSS(Basic Service Set，基本服务集)的个数，选择BSS个数最少的信道作为最优信道来传输数据。然而，目前的AP自动信道选择策略并不能选到性能最优的信道。
实际应用中，Wi-Fi在某信道的性能好坏受多种因素的影响，以Wi-Fi 2.4G信道为例，如图1所示，假设1信道利用率较高，但若在1信道上的干扰信号强度很弱，即使当前选择1信道传输数据也不会受到影响。同样地，如果1信道上的利用率较低，但若干扰信号强度很强，AP选择1信道传输数据也会受到很大影响。同理，假设某干扰信号在1信道，但结果并不是2～13信道都可以作为最优信道，而是在理论上只有6～13信道可以作为最优信道，原因在于Wi-Fi的2、3、4、5信道在频谱上与1信道都有交叠的部分，会对Wi-Fi性能产生较大影响，称为“叠频干扰”，例如1信道和2信道在频谱上叠加了5M带宽。另外1信道和1信道之间的干扰称为“同频干扰”，在频谱上是完全重合的，此处可以认为叠加了20M带宽。
本申请提出在AP开机启动之后或者选择自动信道时，先进行全信道扫描，然后通过AI(Artificial Intelligence，人工智能)训练出来的拟合函数计算每个信道的Tloss(性能损失率)值，进而可以选择Tloss最小的信道进行实际业务。为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的信道选择方法，可以应用于如图2所示的应用环境中。其中，无线接入点AP可以与各类外部设备进行通信，无线接入点AP工作时，外部终端设备可以接入无线接入点AP，其他具备无线连接功能的电子设备也可以接入无线接入点AP。示例性地，无线接入点AP可以指WLAN中的AP设备。进一步的，无线接入点AP还可以采用Wi-Fi芯片实现相关功能，在一些示例中，该Wi-Fi芯片底层扫描后可以得到Wi-Fi全信道信息，如信道繁忙度等。
进一步的，用户可以通过终端设备接入AP设备，通过该AP设备接入Wi-Fi网络。AP设备作为无线接入点，是一个无线网络的创建者，是无线网络的中心节点。一般家庭或办公室使用的无线路由器属于AP设备。终端设备可以称为(Station，STA)站点，每一个连接到无线网络中的终端设备(如笔记本电脑、PDA及其它可以联网的用户设备)都可称为一个站点。STA在无线局域网(WLAN)中一般为客户端，可以是装有无线网卡的计算机，也可以是有Wi-Fi模块的智能手机，可以是移动的，也可以是固定的。
需要说明的是，本申请实施例所涉及到的终端设备可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)，移动台(Mobile Station，MS)，终端设备(Terminal Device)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为终端设备。
本申请实施例所涉及到的接入点(AP)设备可以包括客户前置设备(CustomerPremise Equipment，CPE)以及无线路由器等。CPE是一种接收移动信号并以无线WI-FI信号转发出来的移动信号接入设备。CPE可将高速4G/5G信号转换成Wi-Fi信号的设备，可支持同时上网的终端设备数量较多。无线路由器(比如，Wi-Fi无线路由器)可以把有线网络信号和移动网络信号转换成无线信号。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种信道选择方法，以该方法应用于图2中的AP为例进行说明，包括以下步骤：
步骤302，响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；信道信息包括扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽。
其中，信道选择操作可以指用于指示AP设备进行信道选择的操作；该操作可以是AP设备在开机启动后触发，还可以是终端设备打开无线局域网(WLAN)的开关的情况下触发，也可以是AP设备以预定的时间间隔(例如，AP自动信道选择周期)触发。进一步的，AP设备的信道选择操作可以是AP设备的自动信道选择操作。在一些示例中，AP设备没有达到业务量的阈值时，确定自动信道选择操作触发，进而AP设备可以进入自动信道选择逻辑。
本申请中，AP设备可以响应信道选择操作的触发，进行信道扫描；在一些示例中，AP设备可以进行全信道扫描，该全信道扫描表示扫描所有的信道，以获得每个信道的信道信息；以Wi-Fi 2.4G频段为例，可以扫描1～13信道。需要说明的是，本申请中的扫描信道可以指AP设备进行信道扫描时扫描到的信道。
具体地，信道信息可以包括扫描信道的信道繁忙度。其中，信道信息可以是在全信道扫描完成后，由Wi-Fi芯片上报，例如，Wi-Fi芯片底层扫描后上报信道繁忙度。在一些示例中，本申请中的信道繁忙度可以根据扫描信道的干扰信号的吞吐量，以及扫描信道的带宽确定。
进一步的，除信道繁忙度之外，本申请中的信道信息还包括扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽。其中，本申请实施例中的信号强度，可以指RSSI(ReceivedSignal Strength Indicator，接收的信号强度指示)。基于本申请，在AP设备的信道选择中，对扫描信道上频谱重叠信号的信号强度和叠频带宽等因素的影响进行分析，即本申请提出将每个进行Wi-Fi业务的设备的信号强度以及在频谱上的重叠度作为影响信道选择的因素，使信道选择策略得到更加全面和准确的优化。
在其中一个实施例中，频谱重叠信号包括扫描信道的干扰信号，以及扫描信道上与干扰信号存在频谱重叠的通信信号；叠频带宽包括通信信号与干扰信号频谱重叠部分的带宽。
具体而言，扫描信道上的频谱重叠信号，可以指扫描信道上存在频谱重叠的至少两个无线信号；在一些示例中，可以将存在频谱重叠的信号分别称之为通信信号、干扰信号；以Wi-Fi 2.4G频段为例，1信道有2个Wi-Fi信号，这2个Wi-Fi信号可以互为干扰信号。进一步的，频谱重叠信号的信号强度可以包括通信信号的信号强度，以及干扰信号的信号强度。
本申请中的叠频带宽可以指通信信号与干扰信号频谱重叠部分的带宽。其中，叠频带宽表示扫描信道上的通信信号和干扰信号频谱重叠的部分，必然小于或等于扫描信道的信道带宽。
以上，除了邻区BSS，信道繁忙度之外，本申请提出将干扰信号的信号强度和叠频带宽作为影响信道选择的因素进行分析，使信道的选择更加科学和准确，选择的信道可以很好地减少信号之间的干扰。
需要说明的是，本申请实施例中的干扰信号可以包括BT(Bluetooth，蓝牙)信号(即BT信号的干扰)，以及在扫描信道有信号频谱的Wi-Fi信号；此外，干扰信号还可以包含其它在扫描信道有频谱的无线信号。需要说明的是，GSM(Global System for Mobilecommunications，全球移动通信系统)、WCDMA(Wideband Code Division MultipleAccess，宽带码分多址)、LTE(Long Term Evolution，长期演进)在Wi-Fi 2.4G频段上是没有频谱交叠的。
进一步的，以频谱交叠信号包括扫描信道的干扰信号为例，在其中一个实施例中，信道繁忙度可以为干扰信号的吞吐量与扫描信道的信道带宽的比值。
具体而言，本申请中的信道繁忙度U(利用率)可以满足如下公式：
U＝T干扰/信道带宽
其中，T干扰表示干扰信号的吞吐量；信道带宽表示扫描信道的带宽。以Wi-Fi2.4G频段为例，扫描信道为1信道，则扫描信道的信道带宽是20M，与干扰信号无关。
步骤304，对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率；性能损失率用于表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度。
具体而言，对信道信息进行处理，可以指处理扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽，进而得到各扫描信道的性能损失率。例如，可以基于频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽，确定出扫描信道的各干扰信号的频谱重叠面积，进而结合信道繁忙度，得到扫描信道的性能损失率。
在一些示例中，可以采用拟合函数处理上述信道信息；其中，该拟合函数可以采用人工智能算法AI训练得到。进一步的，该拟合函数可以为线性函数；本申请通过全面地分析各个影响因素和AI的训练优化，使信道选择更加准确。
本申请中的性能损失率，可以用于表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度。即本申请利用性能损失率来评估各个扫描信道的优劣程度，使信道选择更贴近实际场景的最优解。
在其中一个实施例中，性能损失率用于表征存在干扰信号时扫描信道的信道性能，相比于不存在干扰信号时扫描信道的信道性能的损失。
具体而言，性能损失率Tloss＝1-干扰性能/无干扰性能；其中，干扰性能可以指在扫描信道上传输无线信号，存在干扰信号时的信道性能；无干扰性能可以指在扫描信道上传输无线信号，没有干扰信号存在时的信道性能。
进一步的，性能损失率Tloss＝1-T实际/Tmax；其中，T实际表示扫描信道在干扰信号下的性能，Tmax表示在扫描信道的信道带宽和测试条件下(例如MIMO天线数)无干扰的理论最大吞吐量。进而，性能损失率Tloss可以用于表征扫描信道的信道性能的“丢失”率。
以上，本申请通过对信道信息进行处理，可以确定出各扫描信道的性能损失率Tloss；该性能损失率Tloss与叠频带宽B和接收的信号强度RSSI正相关，而与信道繁忙度U成正比，符合Wi-Fi抗干扰相关理论。假设某信道的性能损失率Tloss最小，则该信道的预期性能最高，可以认为该信道是最优信道。本申请能够更加准确地选取到最优信道上。
步骤306，根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道。
具体而言，在获取到各个扫描信道的性能损失率后，可以根据性能损失率，从各扫描信道中选取出目标信道；本申请中的性能损失率可以表征各扫描信道的优劣，从而可以通过性能损失率来选取出目标信道；该目标信道可以指AP设备选取的用于传输数据的信道，也可以指AP设备选取的用于进行实际业务的信道；在一些示例中，该目标信道可以指最优信道。
在其中一个实施例中，根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道的步骤，包括：
将性能损失率最小的扫描信道，确定为目标信道。
具体地，本申请将性能损失率最小的扫描信道，确定为目标信道。即本申请将性能损失率最小的扫描信道作为最优信道予以选择，解决了信道选择不是性能最优解的问题。
上述信道选择方法，通过全面地分析各个影响因素和AI的训练优化，使最优信道的选择更加科学和准确。选择最优信道可以很好地减少信号之间的干扰，从而在理论和实践上有效地提升用户体验。本申请全面分析了在干扰下影响信道条件的各个因素，使AP设备能够更加准确地选到最优信道上。
在其中一个实施例中，信道选择操作包括自动信道选择操作；方法还包括步骤：
在自动信道选择周期到来的情况下，触发自动信道选择操作；
若当前选取的目标信道，与上一次选取的目标信道为同一扫描信道，则变更自动信道选择周期。
具体而言，本申请中的信道选择操作可以包括自动信道选择操作；在AP设备刚启动或者AP设备没有达到业务量的阈值时，AP设备可以进入自动信道选择逻辑。进一步的，在自动信道选择周期到来的情况下，可以触发自动信道选择操作。
通过调整自动信道选择周期，进而本申请可以实现AP自动信道选择的周期惩罚机制，能够提高信道选择的稳定性，并保证一定的灵敏性。其中，惩罚可以指增加自动信道选择周期。进一步的，自动信道选择周期可以指选择目标信道(例如，最优信道)时对选择周期的预设置。在一些示例中，自动信道选择周期可以在1s～10s中选择；在另一些示例中，自动信道选择周期可以为4s，进而一次惩罚后自动信道选择周期可以是8s，然后是16s，32s，60s。
下面结合具体示例予以说明，以信道选择周期是T，首次选择的目标信道是x为例，若经过T时间之后选择的还是x信道，则对T周期进行惩罚，例如设置为2T。需要说明的是，本申请中周期T不超过60s。
本申请可以避免长时间较小的周期T所导致的AP频繁扫描信道，引起不必要的开销和稳定性的问题。同时，本申请避免了周期T设置太大，进而对环境变化的处理时间不够灵敏(即过了较长时间才重新进入信道选择逻辑)的情况。本申请通过设置周期惩罚机制能够提高信道选择的稳定性，并保证信道选择具有一定的灵敏性。
在一个实施例中，如图4所示，步骤304对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率，可以包括：
步骤402，根据叠频带宽、通信信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到通信信号的频谱面积；
步骤404，根据叠频带宽、干扰信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到干扰信号的频谱面积；
步骤406，基于通信信号的频谱面积和干扰信号的频谱面积，获取扫描信道对应的平均频谱面积；
步骤408，采用拟合函数处理信道繁忙度和平均频谱面积，得到性能损失率。
具体而言，本申请中信道损失率可以是根据平均频谱面积和信道繁忙度得到。其中，平均频谱面积可以指各干扰信号平均的频谱重叠面积；进而，本申请将平均的频谱重叠面积和信道繁忙度作为导致干扰下性能损失的主要因素。本申请全面分析了在干扰下影响信道条件的各个因素，使AP设备能够更加准确地选择到最优信道上。
其中，环境噪声信号可以指电子设备(例如，终端设备)所在背景环境的噪声信号，即底噪信号；该环境噪声信号的信号强度，通常与外部环境中的宇宙射线等和接收机内部噪声的强度有关。在一些示例中，环境噪声信号的信号强度在-100dBm以下。
本申请中，平均频谱面积可以采用相应的方式计算得到。以Wi-Fi 2.4G频段为例，参阅图5可知，1信道有2个Wi-Fi信号(502和504)，Wi-Fi信号(502)和Wi-Fi信号(504)在横坐标上交叠了20M(叠频带宽)；Wi-Fi信号(502)和Wi-Fi信号(504)互为干扰信号；其中，Wi-Fi信号(502)的信号强度RSSI1＝-66dBm(纵坐标)，叠频带宽＝20M(横坐标)，底噪信号的信号强度RSSI0＝-100dBm，则Wi-Fi信号(502)的频谱面积＝(RSSI1-RSSI0)*20＝34*20＝680。同理可得，Wi-Fi信号(504)的频谱面积＝(-88+100)*20＝240。进而，1信道的平均频谱面积＝(680+240)/2＝460。
在其中一个实施例中，性能损失率为基于信道繁忙度与平均频谱面积的乘积确定。
具体而言，本申请采用拟合函数处理信道繁忙度和平均频谱面积，进而得到性能损失率；在一些示例中，该拟合函数可以为线性函数。
以各干扰信号的平均频谱面积A和信道繁忙度U是导致干扰下性能损失的主要因素为例，可以令性能损失率Tloss＝f(A)*U。在一些示例中，本申请在评估性能损失率Tloss时，可以令f(A)是平均频谱面积A的线性函数(有利于简化计算)，即f(A)＝kA+b；其中，b为常数。
在一些示例中，可以将b的值设为0，采用Tloss＝kA*U来确定性能损失率Tloss的大小。其中，系数k可以是固定的(k＞0，可以由数据训练得到)，进而，本申请可以比较A*U的大小。在全信道扫描后，可以计算出所有扫描信道的A*U的值，并在预设时段内(例如，一个计时器内)，选择A*U最小的信道即可(将A*U最小的信道作为目标信道)。
在其中一个实施例中，拟合函数可以包括经人工智能算法处理得到的线性函数；方法还包括步骤：
获取测试条件下的数据集；数据集包括平均频谱面积，对应平均频谱面积的信道繁忙度，以及相应的性能损失率；测试条件包括针对扫描信道上与干扰信号的频谱重叠部分的配置条件，以及针对干扰信号的配置条件；
对数据集进行划分，得到测试集和验证集；
训练测试集，得到线性函数；
采用验证集对线性函数进行验证，直至验证集中的性能损失率的平均误差落入预设误差范围。
具体而言，本申请中的拟合函数可以是经人工智能算法处理得到的线性函数；本申请不仅解决了信道选择不是性能最优解的问题，还通过AI训练使信道选择策略得到更加全面和准确的优化。
基于本申请，在AP进行全信道扫描，获取到各扫描信道的信道信息后，可以通过AI训练出来的拟合函数计算每个信道的性能损失率Tloss值，最后Tloss值最小的信道进行实际业务即可。
其中，本申请通过AP设备拟合性能损失率Tloss与平均频谱面积A和信道繁忙度U之间的函数关系。在一些示例中，获取测试条件下的数据集，例如，通过本地测试得到一定数量的数据集(例如，100组平均频谱面积A，100组对应的信道繁忙度U，以及100组对应的性能损失率Tloss)，把数据集中的一部分(例如，90％)的数据作为测试集，数据集中的另一部分(例如，10％)的数据作为验证集。进而可以使用线性函数拟合，并使验证集中性能损失率Tloss的平均误差落入在预设误差范围(例如，10％)以内。
进一步的，测试条件可以经过测试设计；在一些示例中，测试条可以件包括针对扫描信道上与干扰信号的频谱重叠部分的配置条件，以及针对干扰信号的配置条件；例如，可以在实验室设计100种不同的场景组合(10种不同的频谱交叠面积和10种不同干扰配置，进而可以组合成100个数据集)。
在实际应用时，利用拟合函数计算出所有扫描信道的性能损失率Tloss，选择性能损失率Tloss最小的信道即可；在其中一个示例中，可以在一个计时时段内选择性能损失率Tloss最小的信道。
为了进一步阐释本申请的方案，下面结合一个具体示例予以说明：
本申请中，性能损失率满足公式①：Tloss＝1-T实际/Tmax；
即本申请中的性能损失率与PER(Packet Error Rate，误包率)的概念类似，可以用于表征信道性能的“丢失”率；其中，T实际表示扫描信道在干扰信号下的性能，Tmax表示信道带宽下的最大吞吐量；在一些示例中，Tmax表示在扫描信道的信道带宽和测试条件下(例如MIMO天线数)无干扰的理论最大吞吐量。
进一步的，信道繁忙度U满足公式②：U＝T干扰/信道带宽；
扫描信道在干扰信号下的实际性能满足公式③：T实际＝Tmax-T干扰*m；
其中，m表示干扰信号对信道实际性能的影响系数，m取决于干扰信号的信号强度和叠频带宽，T干扰表示干扰信号的吞吐量，Tmax表示信道带宽下的最大吞吐量；在一些示例中，Tmax表示在扫描信道的信道带宽和测试条件下(例如MIMO天线数)无干扰的理论最大吞吐量。
由上述公式①、公式②和公式③可得：Tloss＝m*U*信道带宽/Tmax，其中信道带宽和Tmax是常量，进而，性能损失率Tloss正比于信道繁忙度U。
此外，影响系数m与干扰信号的信号强度和叠频带宽正相关，进而可以简化为线性关系：m＝k*干扰信号强度*叠频带宽+b＝k*频谱叠频面积A+b＝kA+b，其中，k是常量。多个干扰信号时，A可以取平均的频谱叠频面积(即平均平谱面积)。
需要说明的是，本申请中干扰信号的信号强度可以对应SNR(Signal-Noiseratio，信噪比)的noise，而叠频带宽可以增加退避和碰撞的概率，进而影响系数m则与干扰信号的信号强度和叠频带宽正相关。
以上，本申请使得信道选择为性能最优解。通过全面地分析各个影响因素和AI的训练优化，使最优信道的选择更加准确。本申请可以选择最优信道，进而可以很好地减少信号之间的干扰，从而在理论和实际应用中有效地提升用户体验。本申请全面分析了在干扰下影响信道条件的各个因素，使AP能够准确地选到最优信道上。此外，本申请利用实验数据并使用AI训练的方式拟合性能损失率Tloss的公式，使信道选择更贴近实际场景的最优解。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的信道选择方法的信道选择装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个信道选择装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于信道选择方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种信道选择装置，包括：
信道扫描模块610，用于响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；信道信息包括扫描信道的信道繁忙度，扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽；
信息处理模块620，用于对信道信息进行处理，确定出各扫描信道的性能损失率；性能损失率用于表示频谱重叠信号对扫描信道的信道性能的影响程度；
信道选择模块630，用于根据性能损失率，从各扫描信道中选取目标信道。
在其中一个实施例中，频谱重叠信号包括扫描信道的干扰信号，以及扫描信道上与干扰信号存在频谱重叠的通信信号；叠频带宽包括通信信号与干扰信号频谱重叠部分的带宽；
性能损失率用于表征存在干扰信号时扫描信道的信道性能，相比于不存在干扰信号时扫描信道的信道性能的损失。
在其中一个实施例中，信道选择模块630，用于将性能损失率最小的扫描信道，确定为目标信道。
在其中一个实施例中，信息处理模块620包括：
频谱面积获取模块，用于根据叠频带宽、通信信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到通信信号的频谱面积；以及用于根据叠频带宽、干扰信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到干扰信号的频谱面积；
平均面积获取模块，用于基于通信信号的频谱面积和干扰信号的频谱面积，获取扫描信道对应的平均频谱面积；
拟合模块，用于采用拟合函数处理信道繁忙度和平均频谱面积，得到性能损失率。
在其中一个实施例中，信道繁忙度为干扰信号的吞吐量与扫描信道的信道带宽的比值；性能损失率为基于信道繁忙度与平均频谱面积的乘积确定。
在其中一个实施例中，拟合函数包括经人工智能算法处理得到的线性函数；装置还包括：
数据获取模块，用于获取测试条件下的数据集；数据集包括平均频谱面积，对应平均频谱面积的信道繁忙度，以及相应的性能损失率；测试条件包括针对扫描信道上与干扰信号的频谱重叠部分的配置条件，以及针对干扰信号的配置条件；
数据划分模块，用于对数据集进行划分，得到测试集和验证集；
训练模块，用于训练测试集，得到线性函数；
验证模块，用于采用验证集对线性函数进行验证，直至验证集中的性能损失率的平均误差落入预设误差范围。
在其中一个实施例中，信道选择操作包括自动信道选择操作；装置还包括：
操作触发模块，用于在自动信道选择周期到来的情况下，触发自动信道选择操作；
周期变更模块，用于若当前选取的目标信道，与上一次选取的目标信道为同一扫描信道，则变更自动信道选择周期。
上述信道选择装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，本申请中的AP设备可以采用电子设备予以实现，该电子设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WI-FI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种信道选择方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述信道选择方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述信道选择方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种信道选择方法，其特征在于，所述方法包括：
响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；所述信道信息包括所述扫描信道的信道繁忙度，所述扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽；
对所述信道信息进行处理，确定出各所述扫描信道的性能损失率；所述性能损失率用于表示所述频谱重叠信号对所述扫描信道的信道性能的影响程度；
根据所述性能损失率，从各所述扫描信道中选取目标信道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱重叠信号包括所述扫描信道的干扰信号，以及所述扫描信道上与所述干扰信号存在频谱重叠的通信信号；所述叠频带宽包括所述通信信号与所述干扰信号频谱重叠部分的带宽；
所述性能损失率用于表征存在所述干扰信号时所述扫描信道的信道性能，相比于不存在所述干扰信号时所述扫描信道的信道性能的损失。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述性能损失率，从各所述扫描信道中选取目标信道的步骤，包括：
将所述性能损失率最小的所述扫描信道，确定为所述目标信道。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述信道信息进行处理，确定出各所述扫描信道的性能损失率的步骤，包括：
根据所述叠频带宽、所述通信信号的信号强度和环境噪声信号的信号强度，得到所述通信信号的频谱面积；
根据所述叠频带宽、所述干扰信号的信号强度和所述环境噪声信号的信号强度，得到所述干扰信号的频谱面积；
基于所述通信信号的频谱面积和所述干扰信号的频谱面积，获取所述扫描信道对应的平均频谱面积；
采用拟合函数处理所述信道繁忙度和所述平均频谱面积，得到所述性能损失率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道繁忙度为所述干扰信号的吞吐量与所述扫描信道的信道带宽的比值；所述性能损失率为基于所述信道繁忙度与所述平均频谱面积的乘积确定。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述拟合函数包括经人工智能算法处理得到的线性函数；所述方法还包括步骤：
获取测试条件下的数据集；所述数据集包括所述平均频谱面积，对应所述平均频谱面积的所述信道繁忙度，以及相应的所述性能损失率；所述测试条件包括针对所述扫描信道上与所述干扰信号的频谱重叠部分的配置条件，以及针对所述干扰信号的配置条件；
对所述数据集进行划分，得到测试集和验证集；
训练所述测试集，得到所述线性函数；
采用所述验证集对所述线性函数进行验证，直至所述验证集中的所述性能损失率的平均误差落入预设误差范围。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道选择操作包括自动信道选择操作；所述方法还包括步骤：
在自动信道选择周期到来的情况下，触发所述自动信道选择操作；
若当前选取的目标信道，与上一次选取的目标信道为同一扫描信道，则变更所述自动信道选择周期。
8.一种信道选择装置，其特征在于，所述装置包括：
信道扫描模块，用于响应于信道选择操作的触发，进行信道扫描，获取各扫描信道的信道信息；所述信道信息包括所述扫描信道的信道繁忙度，所述扫描信道上频谱重叠信号的信号强度以及叠频带宽；
信息处理模块，用于对所述信道信息进行处理，确定出各所述扫描信道的性能损失率；所述性能损失率用于表示所述频谱重叠信号对所述扫描信道的信道性能的影响程度；
信道选择模块，用于根据所述性能损失率，从各所述扫描信道中选取目标信道。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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