高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)取得了 非凡的進(jìn)步。無(wú)線局域網(wǎng)（wirelesslocalareanetwork,簡(jiǎn)稱WLAN)利用無(wú)線射頻（radio 化equency，簡(jiǎn)稱R巧技術(shù)，W無(wú)線電波作為傳輸介質(zhì)，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的信道多址接入與控 制協(xié)議支持便攜式終端隨時(shí)隨地接入并訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，為通信移動(dòng)化、個(gè)性化和多媒體應(yīng)用 提供了可能。
[0003] 由于無(wú)線頻譜的排他性和不可再生性，任何無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)都不可能有足夠多的 獨(dú)立信道分配給網(wǎng)內(nèi)每個(gè)站點(diǎn)/終端使用，而分配給WLAN的工作頻段主要在2. 4GHz和 5. 8GHz的ISM頻段，完全正交的信道僅有3個(gè)。因此，基于有限的無(wú)線信道資源部署WLAN 必須首先設(shè)計(jì)信道共享利用和資源分配機(jī)制。目前，WLAN已廣泛部署在住宅小區(qū)、辦公大 樓、公共場(chǎng)所等室內(nèi)外區(qū)域，用W組建無(wú)線企業(yè)網(wǎng)、區(qū)域無(wú)線專網(wǎng)等。WLAN密集部署會(huì)帶 來(lái)3個(gè)問(wèn)題：一是有限正交信道資源與接入點(diǎn)覆蓋小區(qū)高度重疊，必然造成信道沖突；二是 存在嚴(yán)重的小區(qū)間干擾；=是用戶效用和公平性等性能指標(biāo)惡化。配置了頻譜感知功能的 WLAN設(shè)備通過(guò)分析無(wú)線通信場(chǎng)景，能獲取F當(dāng)前臨時(shí)可用的空白（whitespace,W巧頻譜資 源，為WLAN提供了動(dòng)態(tài)可用的新的通信資源。WLAN實(shí)時(shí)尋找并動(dòng)態(tài)接入WS頻段，能緩解甚 至消除覆蓋區(qū)域重疊帶來(lái)的信道接入沖突，但WLAN非協(xié)調(diào)部署仍需制定合理的信道分配 機(jī)制，使每個(gè)WLAN設(shè)備在ISM頻段或WS頻段選擇工作信道。與基于預(yù)留的信道分配機(jī)制 不同，基于ISM頻段和WS頻段的WLAN信道分配機(jī)制需要解決兩個(gè)問(wèn)題；一是確定信道優(yōu)先 級(jí)，即在ISM信道和WS信道之間進(jìn)行選擇時(shí)，除了避免彼此干擾外，信道優(yōu)先級(jí)也應(yīng)納入考 慮；二是確定頻譜異質(zhì)性指標(biāo)，即對(duì)不同的接入點(diǎn)（accesspoint,AP)，信道可用性是不同 的，與授權(quán)用戶（primaryuser,PU)的位置和活躍度有關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法W解決上述問(wèn) 題。
[0005] 本發(fā)明提供的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，包括：
[0006]a.尋找臨時(shí)可用的空白頻譜資源，并確定其信道的優(yōu)先級(jí)；
[0007]b.建立潛在干擾預(yù)測(cè)模型，所述潛在干擾預(yù)測(cè)模型為工作信道、可用域和干擾域 的關(guān)系板型；
[0008]C.根據(jù)潛在干擾預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行信道分配。
[0009] 進(jìn)一步，步驟C包括根據(jù)潛在干擾預(yù)測(cè)模型，利用分布式非協(xié)調(diào)信道分配算法進(jìn) 行信道分配。
[0010] 進(jìn)一步，所述潛在干擾預(yù)測(cè)模型為：
[0011]ipi(y，z) =(UAzfllAy一z)/UAz
[0012] 其中，y，z分別代表干擾設(shè)備和被干擾設(shè)備；^,是z的可用域，lA,^是y和z之 間的干擾域；i為工作信道，ipi(y，z)為z的可用域UA,中存在潛在干擾的百分比。
[0013] 進(jìn)一步，所述分布式非協(xié)調(diào)信道分配算法包括
[0014]cl.獲取可用的空白頻譜資源并構(gòu)成當(dāng)前潛在可用信道集合；
[0015]c2.在當(dāng)前潛在可用信道集合中，優(yōu)先選擇ISM信道；
[0016]c3.根據(jù)效用函數(shù)表征接入點(diǎn)在尋找工作信道時(shí)的選擇偏好；
[0017]c4.當(dāng)接入點(diǎn)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化時(shí)，在所述可用信道集合中依據(jù)步驟c2確定的 優(yōu)先級(jí)隨機(jī)選取一條信道i作為當(dāng)前工作信道分配給接入點(diǎn)；
[0018]c5.根據(jù)步驟c2確定的優(yōu)先級(jí)選取一條信道作為分配給接入點(diǎn)的候選信道；
[0019]c6.重復(fù)執(zhí)行c5,直到可用信道集合中的所有信道輪詢完畢。
[0020] 進(jìn)一步，步驟c3中所述效用函數(shù)為
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：包括 a. 尋找臨時(shí)可用的空白頻譜資源，并確定其信道的優(yōu)先級(jí)； b. 建立潛在干擾預(yù)測(cè)模型，所述潛在干擾預(yù)測(cè)模型為工作信道、可用域和干擾域的關(guān) 系豐吳型； c. 根據(jù)潛在干擾預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行信道分配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：步驟c 包括根據(jù)潛在干擾預(yù)測(cè)模型，利用分布式非協(xié)調(diào)信道分配算法進(jìn)行信道分配。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：所述 潛在干擾預(yù)測(cè)模型為： IPi(Y1Z) = (UAz Π IAy ^z)/UAz 其中，y，Z分別代表干擾設(shè)備和被干擾設(shè)備；說(shuō)2是Z的可用域，IA 是y和Z之間的 干擾域；i為工作信道，IPiG, z)為z的可用域UAz中存在潛在干擾的百分比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：所述 分布式非協(xié)調(diào)信道分配算法包括 cl.獲取可用的空白頻譜資源并構(gòu)成當(dāng)前潛在可用信道集合； c2.在當(dāng)前潛在可用信道集合中，優(yōu)先選擇ISM信道； c3.根據(jù)效用函數(shù)表征接入點(diǎn)在尋找工作信道時(shí)的選擇偏好； c4.當(dāng)接入點(diǎn)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化時(shí)，在所述可用信道集合中依據(jù)步驟c2確定的優(yōu)先 級(jí)隨機(jī)選取一條信道i作為當(dāng)前工作信道分配給接入點(diǎn)； c5.根據(jù)步驟c2確定的優(yōu)先級(jí)選取一條信道作為分配給接入點(diǎn)的候選信道； c6.重復(fù)執(zhí)行c5,直到可用信道集合中的所有信道輪詢完畢。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：步驟 c3中所述效用函數(shù)為
其中：
：時(shí)的效用值，s決定效用函數(shù)的斜率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：步驟 c5還包括根據(jù)效用函數(shù)，選擇是否更換信道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：當(dāng)授 權(quán)用戶在空白頻譜資源的信道上的干擾小于其接收靈敏度與保護(hù)容限之差時(shí)，則該信道可 被接入點(diǎn)占用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：所述 保護(hù)容限根據(jù)衰落余量和最小接收信干比獲取。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：步驟 cl還包括根據(jù)潛在干擾預(yù)測(cè)模型生成接入點(diǎn)的可用信道集合。
【專利摘要】本發(fā)明提供的高密度無(wú)線局域網(wǎng)部署的信道分配方法，其特征在于：包括a.尋找臨時(shí)可用的空白頻譜資源，并確定其信道的優(yōu)先級(jí)；b.建立潛在干擾預(yù)測(cè)模型，所述潛在干擾預(yù)測(cè)模型為工作信道、可用域和干擾域的關(guān)系模型；c.根據(jù)潛在干擾預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行信道分配；本發(fā)明適用于密集部署WLAN的場(chǎng)所，可以通過(guò)頻譜感知獲得臨時(shí)可用的WS信道資源，能避免由于I SM信道資源不足導(dǎo)致的阻塞和干擾。并通過(guò)制定信道優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先選用I SM信道并盡可能不分配WS信道，可以有效避免對(duì)授權(quán)用戶造成干擾和WLAN用戶站點(diǎn)頻繁切換。本發(fā)明的AP之間無(wú)需交互信息，非協(xié)調(diào)執(zhí)行信道分配。利用模擬退火算法為AP選擇工作信道，兼顧了頻譜異質(zhì)性，解決了WLAN密集部署造成的信道沖突、小區(qū)干擾、用戶效用和公平性等性能指標(biāo)惡化問(wèn)題。
【IPC分類】H04W72-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104754747
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510201798
【發(fā)明人】吳維農(nóng), 卓靈, 唐夲, 馮文江, 黃天聰, 劉孝先, 肖靜薇, 李秉毅, 艾乾可
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司信息通信分公司, 重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日