本申请涉及基于干扰特征的编解码跨协议干扰消除方法及装置,方法包括:获取异构设备之间跨协议干扰的特征信息;跨协议干扰的特征信息包括WiFi SER、WiFi PBR、WiFi PCR、ZigBee有效报文和ZigBee损坏报文;基于跨协议干扰的特征信息,确定跨协议干扰的类型;跨协议干扰的类型包括对称干扰R1、第一非对称干扰R2和第二非对称干扰R3;针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除。本申请基于细粒度评估指标,深入分析跨协议干扰特性,实现跨协议设备之间的透明共存。实现跨协议设备之间的透明共存。实现跨协议设备之间的透明共存。
【技术实现步骤摘要】
基于干扰特征的编解码跨协议干扰消除方法及装置
[0001]本申请涉及异构网络干扰
,具体地,涉及一种基于干扰特征的编解码跨协议干扰消除方法及装置。
技术介绍
[0002]2.4GHz频段是全球共享的ISM频段,WiFi、蓝牙、ZigBee等无线网络都可以在这个频段工作。由于不同的通信模式遵循不同的协议和标准,如WiFi遵循802.11a/b/g/n协议,ZigBee遵循802.15.4协议,再加上物理调制和解调的不兼容性,不同设备之间不可避免的会在同一频段产生干扰。现如今,在物联网、智能监控等领域,利用WiFi覆盖范围广、传输能力强等优势,结合ZigBee等低成本无线传感器,可以有效实现智能家居、环境监控等功能。在移动互联网大力发展下,不同设备间的共存成为主流趋势,因此如何使这些不同协议的无线设备彼此可以良好的共存,一直都是通信业界广泛关注的一个重要课题。
[0003]异构无线网络共存环境下,多元化设备间的数据传输面临频谱受限、无线干扰等多重挑战。一般地,共享频谱的设备可使用CSMA(CarrierSense Multiple Access,载波侦听多路访问)协议实现数据传输。但是,由于跨协议干扰的异质性和不可控性,当高功率设备检测不到低功耗设备的存在时,低功耗设备发送的信号湮没在高功率信号中,最终导致高功率设备独占共享频谱,低功耗设备“饿死”。异构无线网络共存环境下,若采用不同通信协议的共存设备不能有效分享有限的频谱资源,将会引起信号干扰、丢包、重传频现,导致数据传输成功率与资源利用率均极其低下。因此,消除跨协议干扰实现异构网络的透明共存尤为重要。
[0004]消除跨协议干扰的相关研究主要分为干扰避免、干扰容忍和干扰消除三个方向,目前已相继提出多种跨协议干扰缓解方案;然而,异构无线网络环境中,跨协议干扰具有异质性和不可控性,WiFi和ZigBee之间存在明显的功率、协议和机制差异;由于这种差异,在时域、频域和功率会存在正确解码信号的机会,但是也产生不同的干扰特性;在不同的干扰特性下,WiFi产生差错的原因和位置都是不一致的,因此上述跨协议干扰消除方法的适用性存在问题。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术中的至少一个不足,本申请实施例提供一种基于干扰特征的编解码跨协议干扰消除方法及装置。
[0006]第一方面,提供一种基于干扰特征的编解码跨协议干扰消除方法,包括:
[0007]获取异构设备之间跨协议干扰的特征信息;跨协议干扰的特征信息包括WiFi SER、WiFi PBR、WiFi PCR、ZigBee有效报文和ZigBee损坏报文;
[0008]基于跨协议干扰的特征信息,确定跨协议干扰的类型;跨协议干扰的类型包括对称干扰R1、第一非对称干扰R2和第二非对称干扰R3;
[0009]针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除。
[0010]在一个实施例中,针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除,包括:
[0011]针对对称干扰R1,在对ZigBee信号进行编码时,数据传输时间长度以及数据传输沉默时间长度为4ms;在对ZigBee信号解码时,采用SVM分类器;其中,SVM分类器在训练时,采用的特征包括:一个观测窗口内WiFi吞吐量的平均值、一个观测窗口内WiFi EVM的平均值、一个观测窗口内WiFi CSI的方差和一个观测窗口内WiFi吞吐量的最小值。
[0012]在一个实施例中,针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除,包括:
[0013]针对第一非对称干扰R2,确定受到跨协议干扰的WiFi子载波的位置和WiFi子载波携带的数据;
[0014]基于长训练序列和WiFi子载波携带的数据,确定每个受到跨协议干扰的WiFi子载波的信道系数;
[0015]根据信道系数确定WiFi信号预编码信道系数;
[0016]基于WiFi信号预编码信道系数对WiFi信号进行预编码,实现对ZigBee设备的干扰消除,得到干扰消除后的WiFi信号;
[0017]对干扰消除后的WiFi信号进行解码,得到解码后的WiFi信号;
[0018]基于WiFi信号预编码信道系数确定ZigBee解码信号;
[0019]对ZigBee解码信号进行解码,得到解码后的ZigBee信号。
[0020]在一个实施例中,针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除,包括:
[0021]针对第二非对称干扰R3,确定受到跨协议干扰的WiFi子载波的位置和WiFi子载波携带的数据;
[0022]基于长训练序列和WiFi子载波携带的数据,确定每个受到跨协议干扰的WiFi子载波的信道系数;
[0023]基于信道系数确定ZigBee解码信号;
[0024]对ZigBee解码信号进行解码,得到解码后的ZigBee信号。
[0025]在一个实施例中,方法还包括:
[0026]基于跨协议干扰的特征信息判断异构设备之间是否存在ZigBee干扰,当存在ZigBee干扰时,进行干扰消除。
[0027]在一个实施例中,基于跨协议干扰的特征信息判断异构设备之间是否存在ZigBee干扰,包括:
[0028]确定ZigBee干扰检测基准;
[0029]若跨协议干扰的特征信息不满足ZigBee干扰检测基准,则判断异构设备之间疑似存在ZigBee干扰;
[0030]确定受到跨协议干扰的WiFi子载波的位置;
[0031]若受到跨协议干扰的WiFi子载波的位置与ZigBee的工作频段相匹配,则判断异构设备之间存在ZigBee干扰。
[0032]在一个实施例中,基于跨协议干扰的特征信息,确定跨协议干扰的类型,包括:
[0033]当WiFi PCR小于20%、WiFi PBR大于20%、WiFi SER大于50%、ZigBee有效报文小
Rate,数据包传输退避率)、WiFi PCR(Packet Correct
‑
Acceptance Rate,数据包正确接受率)、ZigBee有效报文和ZigBee损坏报文。
[0066]其中,WiFi PCR表示成功接收到的报文中能够完全正确解码的百分比;WiFi PBR表示发送数据时由于WiFi退避机制而被丢弃的报文数与总发送报文数的比值;WiFi SER表示接收到的报文中错误符号的比率。
[0067]通过对ZigBee设备的跨协议干扰进行了细粒度的观察,将观察到的ZigBee报文类型分为三类:有效报文、CAF报文和损坏的报文。有效报文是指接收成功的报文,CAF报文是由于信道接入失败而丢失的报文,损坏报文是指由于比特损坏导致CRC(CyclicRedundancyCheck,循环冗余校验)测试失败的报文。
[0068]然后,在步骤S120,基于跨协议干扰的特征信息,确定跨协议干扰的类型,这里,跨协议干扰的类型包括:对称干本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于干扰特征的编解码跨协议干扰消除方法,其特征在于,包括:获取异构设备之间跨协议干扰的特征信息;所述跨协议干扰的特征信息包括WiFi SER、WiFi PBR、WiFi PCR、ZigBee有效报文和ZigBee损坏报文;基于所述跨协议干扰的特征信息,确定跨协议干扰的类型;所述跨协议干扰的类型包括对称干扰R1、第一非对称干扰R2和第二非对称干扰R3;针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除,包括:针对对称干扰R1,在对ZigBee信号进行编码时,数据传输时间长度以及数据传输沉默时间长度为4ms;在对ZigBee信号解码时,采用SVM分类器;其中,SVM分类器在训练时,采用的特征包括:一个观测窗口内WiFi吞吐量的平均值、一个观测窗口内WiFi EVM的平均值、一个观测窗口内WiFi CSI的方差和一个观测窗口内WiFi吞吐量的最小值。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除,包括:针对第一非对称干扰R2,确定受到跨协议干扰的WiFi子载波的位置和所述WiFi子载波携带的数据;基于长训练序列和所述WiFi子载波携带的数据,确定每个受到跨协议干扰的WiFi子载波的信道系数;根据所述信道系数确定WiFi信号预编码信道系数;基于所述WiFi信号预编码信道系数对WiFi信号进行预编码,实现对ZigBee设备的干扰消除,得到干扰消除后的WiFi信号;对干扰消除后的WiFi信号进行解码,得到解码后的WiFi信号;基于所述WiFi信号预编码信道系数确定ZigBee解码信号;对所述ZigBee解码信号进行解码,得到解码后的ZigBee信号。4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,针对不同类型的跨协议干扰,采用不同的编解码方案进行干扰消除,包括:针对第二非对称干扰R3,确定受到跨协议干扰的WiFi子载波的位置和所述WiFi子载波携带的数据;基于长训练序列和WiFi子载波携带的数据,确定每个受到跨协议干扰的WiFi子载波的信道系数;基于所述信道系数确定ZigBee解码信号;对所述ZigBee解码信号进行解码,得到解码后的ZigBee信号。5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:基于所述跨协议干扰的特征信息判断所述异构设备之间是否存在Z...
【专利技术属性】
技术研发人员:尹小燕,王培勇,徐星星,牟文杰,崔瑾,王薇,陈晓江,房鼎益,
申请(专利权)人:西北大学,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。