无线局域网中的干扰导向方法技术

本发明专利技术公开了一种无线局域网中的干扰导向方法，主要解决现有干扰管理技术中由于干扰通信发射机发送干扰管理信号的功率开销较大，导致系统频谱效率低的问题。其方案是：1)各接入点检测并共享信道状态信息与数据信息；2)目标通信发射机与干扰通信发射机根据1)得到的信息，分别计算各自发送期望信号的预编码向量和滤波向量；3)控制中心根据预编码向量和滤波向量计算干扰导向信号的预编码向量与功率开销；4)接入点根据3)得到的预编码向量及功率开销发送干扰导向信号，实现干扰导向。本发明专利技术不仅能消除干扰，而且能降低目标通信发射机发送干扰导向信号的功率开销，提高了系统的频谱效率，可用于无线通信网络系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，更进一步主要涉及一种干扰导向方法，可用于无线局域网，混合蜂窝网络等无线通信网络系统中。
技术介绍
下一代无线移动通信网络的特点是高数据传输速率、高系统容量以及大量设备的互联。无线网络的容量预计在2020年可以增加1000倍，连接的设备达到1000亿台。为了满足这一需求，超过1000MHz的新频带需要被开发用于填补频谱资源的缺口。因此，急需高效的频谱利用技术，以使得大量分布的基站或者接入点为不断增长的用户更多样的无线服务。然而，随着频谱利用率的增加，干扰日益成为制约网络性能的关键因素。目前已经有大量的干扰管理技术被提出，主要分为两大类。第一类是通过资源分配使相互干扰的传输被隔离，比如部分频率复用FFR，软频率复用SFR，增强型小区间干扰协调eICIC等，然而，这些方法会导致频谱效率的降低。第二类是使用各种信号处理技术，比如迫零波束成形ZFBF，迫零ZF接收，多点协作传输CoMP，干扰消除IC，干扰对齐IA以及干扰中和IN等对干扰进行管理，实现多路数据的并发传输。文献J.Chen,A.Singh,P.Elia,etal.,“Interferenceneutralizationforseparatedmultiuseruplink-downlinkwithdistributedrelays,”inProc.oftheInf.TheoryandApplicationsWorkshop(ITA),pp.1-9,2011，提出了一种线性分布式IN，在多用户上下行双向通信系统中，分别在空域和时域对信号进行编码。T.Gou,S.A.Jafar,C.Wang,etal.,“Alignedinterferenceneutralizationandthedegreesoffreedomofthe2×2×2interferencechannel,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.58,no.7,pp.4381-4395,2012，将干扰对齐与干扰中和相结合，应用在由两个源节点、两个中继和两个目的节点构成的网络中，发送端通过预编码处理实现干扰对齐，中继对解码的信号进行转发，在接收端通过干扰中和实现干扰消除和期望信号的恢复。然而上述两种方法提出的所有干扰管理技术都有使用条件，并且存在开销。例如，在方法二中提及的IA、ZF与ZFBF需要利用信道状态信息，而IC、CoMP与IN需要利用信道状态信息和干扰携带的数据信息。对于IN，发射机通过发送干扰的复本以实现中和，中和信号的产生将导致额外的功率开销。在功率受限的情况下，IN消耗的功率越多，用于传输期望信号的功率越少，尤其当干扰很强时，将没有足够的功率产生中和信号，此时IN不可用。ZFBF和ZF需要在发射机与接收机配置多天线，为了在空域上分辨期望信号与干扰，需要消耗自由度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种无线局域网中的干扰导向方法，以减小功率开销，避免自由度的消耗。为实现上述目的，本专利技术技术方案包括如下：(1)移动台S通过扫描射频信道接收所有接入点发送的信标信号，并根据接收到的信标信号构建可用网络列表；(2)移动台S利用可用网络列表，判断其自身状态：若可用网络列表中只有一项，则判为该移动台S为非边缘用户，执行步骤(3)，否则，该移动台S为边缘用户，执行步骤(4)；(3)移动台S估计该移动台与和它相关联的接入点Q之间的信道状态信息T；(4)移动台S估计该移动台与和它相关联的接入点Q之间的信道状态信息Z，以及该移动台与相邻接入点P之间的信道状态信息G，并用这两种信道状态信息Z和G构成信道状态信息向量V＝[ZG]；(5)移动台S将信道状态信息T或信道状态信息向量V发送给与自己相关联的接入点Q；(6)与移动台S关联的接入点Q将信道状态信息T或信道状态信息向量V上报给控制中心；(7)移动台S在数据传输阶段检测来自邻近接入点P的干扰，并在检测到干扰后向关联接入点Q寻求协助，该关联接入点Q向控制中心发送干扰管理请求；(8)控制中心产生干扰导向指令：(8a)控制中心接收到来自关联接入点Q的干扰管理请求，并计算干扰矩阵：A＝CT-1-P，其中C表示接入点与移动台S之间的可达状态；T表示接入点进行数据发送的状态；P为K×K的单位矩阵，K≥1；(8b)根据干扰矩阵A画出干扰图，以描述无线局域网中基本服务集BSS之间的干扰关系；(8c)判断上一步骤中画出的干扰图是否连通：若干扰图是连通的，则直接执行步骤(8d)；若干扰图不是连通的，则采用宽度优先搜索算法得到所有连通的子图，并对每一个连通子图执行步骤(8d)；(8d)采用深度优先算法判断每个连通图或连通子图是否存在回路：若存在回路，则删除部分顶点以破坏回路，得到多个有向无回路图，并执行步骤(8e)；若不存在回路，则直接执行步骤(8e)。(8e)在有向无回路图或各个有向无回路子图中，采用深度优先算法方法进行拓扑排序，得到多个接入点的干扰导向求解顺序；(8f)根据干扰导向求解顺序，设计第一个基本服务集的干扰导向信号：(8f1)目标通信发射机AP0向目标通信接收机S0发送期望信号x0，干扰通信发射机AP1向干扰通信接收机S1发送通信信号x1，AP1发送的信号对AP0与S0之间的传输产生干扰，即S0接收到来自AP1的干扰信号；(8f2)目标通信发射机AP0获取干扰通信发射机AP1向干扰通信接收机S1发送的通信信号x1，并向目标通信接收机S0发送干扰导向信号st，该干扰导向信号st与通信信号x1携带相同的数据；(8f3)目标通信发射机AP0计算它发送的干扰导向信号st在期望信号x0方向上的投影；(8f4)控制中心计算干扰导向信号的预编码向量以及目标通信发射机AP0发送干扰导向信号st的功率开销(8g)重复步骤(8a)～(8f)遍历所有的基本服务集，直到所有的基本服务集得到访问；(9)控制中心将所有基本服务集的干扰导向信号的预编码向量以及功率开销发送给每个接入点AP，每个接入点AP根据该预编码向量及功率开销发送干扰导向信号。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、本专利技术通过采用干扰导向技术，相比于现有的干扰管理技术可以降低发射机进行干扰管理的功率开销，从而将更多的发射功率用于发送期望信号，提高了系统的数据传输速率。2、本专利技术通过在每个基本服务集采用干扰导向技术，可以有效抑制边缘用户受到的来自相邻基本服务集的干扰，相比于现有的频分复用技术，多个相邻的接入点可以同时利用相同频道无干扰地传输数据，提高了系统的频谱效率。3、本专利技术通过受干扰接收机对应的发射机进行干扰导向信号的构造与发送，受干扰的接收机只需估计它与干扰发射机之间的信道信息，没有增加其它信号处理工作，利于实际应用。4、本专利技术不仅适用于只存在一对干扰通信对的情况，还适用于干扰通信对大于等于两对或者干扰通信对为一对但其传输多路数据时的通信场景。5、本专利技术不仅适用于基于信道矩阵奇异值分解设计的预编码向量和滤波向量，还适用于各种其他预编码向量和滤波向量的设计算法。附图说明图1是本专利技术的实现流程图；图2是本专利技术使用的无线局域网系统模型；图3是本专利技术基于图2系统在不同干扰管理方法下的系统频谱效率与信噪比的关系曲线图；具体实施方法为了使本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线局域网中的干扰导向方法，包括以下步骤：(1)移动台S通过扫描射频信道接收所有接入点发送的信标信号，并根据接收到的信标信号构建可用网络列表；(2)移动台S利用可用网络列表，判断其自身状态：若可用网络列表中只有一项，则判为该移动台S为非边缘用户，执行步骤(3)，否则，该移动台S为边缘用户，执行步骤(4)；(3)移动台S估计该移动台与和它相关联的接入点Q之间的信道状态信息T；(4)移动台S估计该移动台与和它相关联的接入点Q之间的信道状态信息Z，以及该移动台与相邻接入点P之间的信道状态信息G，并用这两种信道状态信息Z和G构成信道状态信息向量V＝[Z G]；(5)移动台S将信道状态信息T或信道状态信息向量V发送给与自己相关联的接入点Q；(6)与移动台S关联的接入点Q将信道状态信息T或信道状态信息向量V上报给控制中心；(7)移动台S在数据传输阶段检测来自邻近接入点P的干扰，并在检测到干扰后向关联接入点Q寻求协助，该关联接入点Q向控制中心发送干扰管理请求；(8)控制中心产生干扰导向指令：(8a)控制中心接收到来自关联接入点Q的干扰管理请求，并计算干扰矩阵：A＝CT‑1‑P，其中C表示接入点与移动台S之间的可达状态；T表示接入点进行数据发送的状态；P为K×K的单位矩阵，K≥1；(8b)根据干扰矩阵A画出干扰图，以描述无线局域网中基本服务集BSS之间的干扰关系；(8c)判断上一步骤中画出的干扰图是否连通：若干扰图是连通的，则直接执行步骤(8d)；若干扰图不是连通的，则采用宽度优先搜索算法得到所有连通的子图，并对每一个连通子图执行步骤(8d)；(8d)采用深度优先算法判断每个连通图或连通子图是否存在回路：若存在回路，则删除部分顶点以破坏回路，得到多个有向无回路图，并执行步骤(8e)；若不存在回路，则直接执行步骤(8e)。(8e)在有向无回路图或各个有向无回路子图中，采用深度优先算法方法进行拓扑排序，得到多个接入点的干扰导向求解顺序；(8f)根据干扰导向求解顺序，设计第一个基本服务集的干扰导向信号：(8f1)目标通信发射机AP0向目标通信接收机S0发送期望信号x0，干扰通信发射机AP1向干扰通信接收机S1发送通信信号x1，AP1发送的信号对AP0与S0之间的传输产生干扰，即S0接收到来自AP1的干扰信号i；(8f2)目标通信发射机AP0获取干扰通信发射机AP1向干扰通信接收机S1发送的通信信号x1，并向目标通信接收机S0发送干扰导向信号st，该干扰导向信号st与通信信号x1携带相同的数据；(8f3)目标通信发射机AP0计算它发送的干扰导向信号st在期望信号x0方向上的投影；(8f4)控制中心计算干扰导向信号的预编码向量以及目标通信发射机AP0发送干扰导向信号st的功率开销(8g)重复步骤(8a)～(8f)遍历所有的基本服务集，直到所有的基本服务集得到访问；(9)控制中心将所有基本服务集的干扰导向信号的预编码向量以及功率开销发送给每个接入点AP，每个接入点AP根据该预编码向量及功率开销发送干扰导向信号。...

【技术特征摘要】
1.一种无线局域网中的干扰导向方法，包括以下步骤：(1)移动台S通过扫描射频信道接收所有接入点发送的信标信号，并根据接收到的信标信号构建可用网络列表；(2)移动台S利用可用网络列表，判断其自身状态：若可用网络列表中只有一项，则判为该移动台S为非边缘用户，执行步骤(3)，否则，该移动台S为边缘用户，执行步骤(4)；(3)移动台S估计该移动台与和它相关联的接入点Q之间的信道状态信息T；(4)移动台S估计该移动台与和它相关联的接入点Q之间的信道状态信息Z，以及该移动台与相邻接入点P之间的信道状态信息G，并用这两种信道状态信息Z和G构成信道状态信息向量V＝[ZG]；(5)移动台S将信道状态信息T或信道状态信息向量V发送给与自己相关联的接入点Q；(6)与移动台S关联的接入点Q将信道状态信息T或信道状态信息向量V上报给控制中心；(7)移动台S在数据传输阶段检测来自邻近接入点P的干扰，并在检测到干扰后向关联接入点Q寻求协助，该关联接入点Q向控制中心发送干扰管理请求；(8)控制中心产生干扰导向指令：(8a)控制中心接收到来自关联接入点Q的干扰管理请求，并计算干扰矩阵：A＝CT-1-P，其中C表示接入点与移动台S之间的可达状态；T表示接入点进行数据发送的状态；P为K×K的单位矩阵，K≥1；(8b)根据干扰矩阵A画出干扰图，以描述无线局域网中基本服务集BSS之间的干扰关系；(8c)判断上一步骤中画出的干扰图是否连通：若干扰图是连通的，则直接执行步骤(8d)；若干扰图不是连通的，则采用宽度优先搜索算法得到所有连通的子图，并对每一个连通子图执行步骤(8d)；(8d)采用深度优先算法判断每个连通图或连通子图是否存在回路：若存在回路，则删除部分顶点以破坏回路，得到多个有向无回路图，并执行步骤(8e)；若不存在回路，则直接执行步骤(8e)。(8e)在有向无回路图或各个有向无回路子图中，采用深度优先算法方法进行拓扑排序，得到多个接入点的干扰导向求解顺序；(8f)根据干扰导向求解顺序，设计第一个基本服务集的干扰导向信号：(8f1)目标通信发射机AP0向目标通信接收机S0发送期望信号x0，干扰通信发射机AP1向干扰通信接收机S1发送通信信号x1，AP1发送的信号对AP0与S0之间的传输产生干扰，即S0接收到来自AP1的干扰信号i；(8f2)目标通信发射机AP0获取干扰通信发射机AP1向干扰通信接收机S1发送的通信信号x1，并向目标通信接收机S0发送干扰导向信号st，该干扰导向信号st与通信信号x1携带相同的数据；(8f3)目标通信发射机AP0计算它发送的干扰导向信号st在期望信号x0方向上的投影；(8f4)控制中心计算干扰导向信号的预编码向量以及目标通信发射机AP0发送干扰导向信号st的功率开销(8g)重复步骤(8a)～(8f)遍历所有的基本服务集，直到所有的基本服务集得到访问；(9)控制中心将所有基本服务集的干扰导向信号的预编码向量以及功率开销发送给每个接入点AP，每个接入点AP根据该预编码向量及功率开销发送干扰导向信号。2.如权利要求1所述的方法，其中步骤(6)中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，舒灿宇，肖丽媛，丁汉清，赵林靖，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61