专利名称：无线局域网自组织网络抗干扰方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)自组织网络抗干扰方法，属于无线局域网抗干扰技术领域。
背景技术：
近年来，无线局域网作为无线通信领域内的代表技术，取得了很大发展。无线局域网具有成本低，组网灵活，速率高等优点，在企业、教育等不同领域得到广泛应用，并被电信业务运营商用于在“热点”地区提供公众无线接入服务。
无线局域网工作在免费的工科医频段。在中国使用的无线局域网设备，遵守国际电子电气工程师协会(International Electrical Electronic Engineers，IEEE)802.11无线局域网系列标准。目前使用最广泛的IEEE802.11b标准，采用直接序列扩展频谱方式工作在2.4GHz，共占用83.5MHz带宽，支持11Mbps的最高速率。在实际应用中，自组织网络不需要无线接入点(Access Point，AP)，可用于若干移动终端(Mobile Terminal，MT)直接互连，实现信息快速共享和传输。
目前，很多设备选择工作在2.4GHz，造成2.4GHz频段上干扰现象比较严重。IEEE802.11b设备采用直接序列扩展频谱方式工作，而直接序列扩展频谱技术自身就能提供一定的抗干扰能力。这种干扰主要针对于白噪声、突发性干扰和来自其它不同类型设备的干扰。在IEEE802.11b使用中，由于用户缺少专业无线局域网布网知识，而且无线信号受环境等因素影响较大，同信道或相邻信道干扰很难避免。同信道或相邻信道干扰是指在自组织网络工作范围内，由其它无线局域网无线接入点或移动终端工作在相同信道或相邻信道所造成的干扰。由于IEEE802.11b使用相同的扩频序列码，这种同信道或相邻信道干扰强度大，而且持续时间长，对系统吞吐量性能影响严重。
已经有许多方法用于对抗这种同信道或相邻信道干扰。其中包括使用无线信号能量分集技术或时分复用技术等。各种形式的抗干扰技术都是通过在时间或空间上合理分布无线信号能量的方法实现降低或消除同信道或相邻信道干扰发生概率来实现的。
现在采用的无线局域网对抗同信道或相邻信道技术存在着许多缺点。其中主要是由于无线信号传播受环境因素的影响比较大，无线信号无法确定传播边界，造成无法对无线信号的分布情况进行定量分析。而且实际情况往往不允许采用分集技术，即使采用分集技术也增加了系统成本而不能广泛应用。采取时分复用技术也降低了系统性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于无线局域网自组织网络的抗干扰方法。该方法在实现IEEE802.11b有效对抗同信道或相邻信道干扰的同时，还具有以下特点不增加系统成本，原理简单，易于软件实现。
本发明的目的是这样实现的提供一种无线局域网自组织网络抗干扰方法，其主要步骤有工作信道切换判决、工作信道选择、通知和切换；所述的工作信道切换判决用于判决同信道或相邻信道干扰是否发生，工作信道选择按照预定的工作信道选择算法产生的工作信道序列选择新的工作信道，工作信道通知用于移动终端将工作信道选择结果通过特定数据帧通知其它移动终端，工作信道切换用于当前工作信道切换到新的工作信道；若选择的新的工作信道判决无同信道或相邻信道干扰发生，结束信道切换过程并稳定工作，否则继续按照工作信道序列选择新的工作信道，直至扫描完所有工作信道；若所有工作信道均判决有同信道或相邻信道干扰发生，则选择同信道或相邻信道干扰最小的信道切换并工作，等待新的切换周期来临。
所述的工作信道切换判决，当平均噪声值超过预定噪声门限值而且持续时间超过预定时长门限值时，判决同信道或相邻信道干扰发生，否则判决同信道或相邻信道干扰没有发生。
所述的平均噪声值，由移动终端对当前工作信道参数通过软件获取，用于对同信道或相邻信道干扰是否发生判决。
所述的工作信道选择，按照预定的工作信道选择算法选择新的工作信道。
所述的工作信道选择算法，在每一个切换周期内，算法随机生成工作信道序列，由移动终端根据当前工作信道选择新的工作信道。
所述的工作信道通知，由移动终端采用特定的数据帧，将选择新的工作信道通知其它移动终端。
所述的特定数据帧，由帧头、帧结构体、校验码等组成，其中帧结构体含有自定义的标识段、工作信道代码等信息。
所述的工作信道选择算法，产生的信道序列为Fx＝{fx(1)，fx(2)，fx(3)，…，fx(p)}式中fx(i)是基于随机数x产生的工作信道序列号。
所述的工作信道切换，根据工作信道选择算法产生的工作信道序列，由移动终端选择新的工作信道，并通过软件方法设置。
所述的工作信道选择算法，随机生成的工作信道序列之间中心频率点相距至少20MHz。
本发明是一种原理简单、易于软件实现的无线局域网自组织网络抗干扰方法，可提供优良的对抗同信道或相邻信道干扰效果，该方法的原理可以用于各种需要多信道工作切换工作的无线通信设备中。其主要特点是采用软件方法检测当前工作信道质量，不受无线信号受环境变化的影响，而且易于软件实现集成在无线局域网设备中。因此本发明与其他对抗同信道或相邻信道干扰的方法相比较，抗干扰效果强且易于软件实现，具有较好的推广应用前景。
图1是本发明无线局域网自组织网络抗干扰方法的流程图。
图2是本发明无线局域网自组织网络抗干扰方法的工作信道通知帧结构。
图3是根据本发明无线局域网自组织网络抗干扰方法测试的吞吐量对比图。
具体实施例方式
参见图1，下面结合图示说明本发明具体工作原理。本发明是一种无线局域网自组织网络抗干扰的方法，其主要步骤有工作信道切换判决、工作信道选择、通知和切换；所述的工作信道切换判决用于判决同信道或相邻信道干扰是否发生，工作信道选择按照预定的工作信道选择算法产生的工作信道序列选择新的工作信道，工作信道通知用于移动终端将工作信道选择结果通过特定数据帧通知其它移动终端，工作信道切换用于当前工作信道切换到新的工作信道。
当无线局域网设备启动后，通过软件方法采集平均噪声值。当平均噪声值大于预设噪声门限值时，增加噪声持续时间，否则噪声持续时间清零。噪声采集采取延时循环的方法。当噪声持续时间超过预定时长门限值时，判决同信道或相邻信道干扰发生并记录当前噪声值，否则判决同信道或相邻信道干扰没有发生。
当判决同信道或相邻信道干扰发生，则判决是新的切换周期开始还是处于切换周期中。如判决是新的切换周期开始，则由预定算法产生工作信道序列，否则根据已有的工作信道序列，由移动终端根据当前的工作信道选择序列中下一个信道作为新的工作信道。
在实施例中，工作信道选择算法产生的信道序列为Fx＝{fx(1)，fx(2)，fx(3)，…，fx(p)}式中fx(i)是基于随机数x产生的工作信道序列号。
为了保证产生的信道序列不重复，x随机取值，服从区间(0，p-1)的均匀分布。fx(i)由下式产生fx(i)＝[b(i)+x]mod(11)+1其中b(i)在区间
随机取值，且满足相邻两个取值之间至少相差4。
在实施例中，特定数据帧结构如图2所示。移动终端发送工作信道切换请求帧并启动相关定时器，向自组织网络中其它移动终端请求进行工作信道切换。在定时器时间范围内，移动终端收到来自其它移动终端的工作信道切换确认帧后，进行工作信道切换。否则，移动终端重发工作信道切换请求帧。
移动终端收到来自其它移动终端的工作信道切换请求帧时，终止自己的工作信道切换过程，重新开始工作信道切换判决。移动终端通过软件设置新的工作信道。
移动终端设置新的工作信道后，返回工作信道切换判决过程。当完成一个扫描周期，判决所有工作信道均有同信道或相邻信道干扰，并根据记录的平均噪声值选择噪声值最小的工作信道作为新的工作信道。移动终端通过循环等待新的切换周期来临。
当新的切换周期开始时，移动终端进入工作信道切换判决过程，开始新的工作信道扫描过程。
图3为该实施例的测试结果，同信道或相邻信道干扰持续时间为20秒。从图3可以看出，相对于没有采用此发明方法的实验网络，采用此发明方法的实验网络的吞吐量受干扰影响更小，能更快从同信道或相邻信道干扰造成的吞吐量下降中恢复。
权利要求
1.一种无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于，包括以下主要步骤工作信道切换判决、工作信道选择、通知和切换；所述工作信道切换判决用于判决同信道或相邻信道干扰是否发生，工作信道选择按照预定的工作信道选择算法产生的工作信道序列选择新的工作信道，工作信道通知用于移动终端将工作信道选择结果通过特定数据帧通知其它移动终端，工作信道切换用于当前工作信道切换到新的工作信道；若选择的新的工作信道判决无同信道或相邻信道干扰发生，结束信道切换过程并稳定工作，否则继续按照工作信道序列选择新的工作信道，直至扫描完所有工作信道；若所有工作信道均判决有同信道或相邻信道干扰发生，则选择同信道或相邻信道干扰最小的信道切换并工作，等待新的切换周期来临。
2.根据权利要求1所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道切换判决，当平均噪声值超过预定噪声门限值而且持续时间超过预定时长门限值时，判决同信道或相邻信道干扰发生，否则判决同信道或相邻信道干扰没有发生。
3.根据权利要求1或2所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的平均噪声值由移动终端MT对当前工作信道参数通过软件获取，用于对同信道或相邻信道干扰是否发生判决。
4.根据权利要求1所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道选择，按照预定的工作信道选择算法选择新的工作信道。
5.根据权利要求1或4所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道选择算法，在每一个切换周期内，算法随机生成工作信道序列，由移动终端根据当前工作信道选择新的工作信道。
6.根据权利要求1所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道通知，由移动终端采用特定的数据帧，将选择新的工作信道通知其它移动终端。
7.根据权利要求1或6所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的特定数据帧，由帧头、帧结构体、校验码等组成，其中帧结构体含有自定义的标识段、工作信道代码等信息。
8.根据权利要求1所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道选择算法，产生的工作信道序列为Fx＝{fx(1)，fx(2)，fx(3)，…，fx(p)}式中fx(i)是基于随机数x产生的工作信道序列号。
9.根据权利要求1所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道切换，根据工作信道选择算法产生的工作信道序列，由移动终端选择新的工作信道，并通过软件方法设置。
10.根据权利要求1所述的无线局域网自组织网络抗干扰方法，其特征在于所述的工作信道选择算法，随机生成的工作信道序列之间中心频率点相距至少20MHz。
全文摘要
一种无线局域网自组织网络抗干扰方法。当移动终端MT根据平均噪声值判决发生同信道或相邻信道干扰，按照预定工作信道选择算法选择并切换工作信道，并通知其它移动终端MT进行工作信道切换。若选择的新工作信道平均噪声值恢复，结束信道切换过程，否则继续按照工作信道选择算法选择并切换工作信道，直至扫描完所有信道。其主要步骤包括信道切换判决、工作信道选择、通知并切换。本发明解决了无线局域网中移动终端MT工作信道设定，当来自同信道或相邻信道干扰导致性能严重下降后，无法通过主动切换工作信道方式恢复系统性能的缺陷，有效对抗来自同信道或相邻信道干扰，实现无线局域网自组织网络自适应工作信道优化。
文档编号H04L5/02GK1571327SQ20041003763
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者胡鹤飞, 刘元安 申请人:北京邮电大学