專利名稱：一種低干擾的無線通訊網(wǎng)絡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通訊網(wǎng)絡的設置，特別是一種通過測算最大干擾距離設置的
低干擾的無線通訊網(wǎng)絡。
背景技術(shù)：
本發(fā)明研究在無線網(wǎng)絡中干擾的相關(guān)問題，尤其是802. 11類。在網(wǎng)絡通信，特別 是在無線網(wǎng)絡中，干擾改變、修改或破壞信號在源點和終點之間的傳輸。干擾通常是需要 摒棄的，因為它損害了本發(fā)明的通信質(zhì)量。在本發(fā)明的日常生活，也有許多干擾信號，包括 手機、藍牙設備，以及其他無線局域網(wǎng)。上述任何一個干擾源都可能導致無線網(wǎng)絡的性能下 降。所以本發(fā)明必須計算出干擾的最大半徑，這樣在建設無線網(wǎng)絡的時候能夠通過算的的 半徑來搭建，最大可能的減少由于干擾傳遞性而造成的不必要的干擾。 在無線通訊網(wǎng)絡中，基站一般作為信號發(fā)射源，而基站與基站之間的距離太遠，容 易造成信號覆蓋的盲區(qū)，也就是某區(qū)域無信號或者信號較弱，但是，信號發(fā)射源也并不是越 近越密集就行，信號發(fā)射源之間存在相互的干擾，設置的太近，不僅起不到增強信號的作 用，反而會降低無線通訊的質(zhì)量，同時，過于密集的設置信號發(fā)射源，既增加了基礎設施的 投入費用，也造成輻射的累加，沒有任何益處?，F(xiàn)有技術(shù)中一般只是根據(jù)經(jīng)驗或者是用儀器 設備實時實地測量，然后進行推算，其準確性低，而且，由于信號源的自身參數(shù)不同，其結(jié)果 也無法在各個地區(qū)推廣。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低干擾 的無線通訊網(wǎng)絡。 技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種低干擾的無線通訊網(wǎng)絡，包含一組信號發(fā)射源，每個 信號發(fā)射源的功率相同，通信半徑相同，干擾半徑相同，任意兩個相鄰的信號發(fā)射源之間的 距離大于h(P)， <formula>formula see original document page 3</formula>
其中p為信號發(fā)射源的干擾半徑。 有益效果在此發(fā)明的規(guī)定要求范圍之內(nèi)搭建無線網(wǎng)絡，尤其是802. ll類網(wǎng)絡， 可以清楚的分析出無線基站之間的最小間隔距離，在保障正常通信的同時，降低無線基站 的重復建設，減少成本。最重要的是，按此發(fā)明的公式和推導所得的結(jié)論搭建基站，可以降 低無線基站之間的由于干擾傳遞性而產(chǎn)生的互干擾現(xiàn)象，可以大大的提高通信的質(zhì)量，確 保無線網(wǎng)絡的性能。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。 圖1為本發(fā)明中兩條相干鏈接= VlA2 = P 。 圖2為本發(fā)明中同一水平帶中三條鏈接。 圖3為本發(fā)明中等邊三角形A TVlv3和兩個等腰三角形A TulVl A和A Tu3v3。 圖4為本發(fā)明中矩形口 Z^JSp 圖5為本發(fā)明中三角形AZ^T。 圖6為本發(fā)明中圓〇S， Ul為中心，|TUl| = P為半徑。 圖7為本發(fā)明中矩形口 Z^TSp 圖8為本發(fā)明中兩條垂直直線L和M，垂足0為u2v2中點。 圖9為本發(fā)明中矩形口Z^SA。 圖10為本發(fā)明中〇S3，以S3為圓心，1/2為半徑，以及由此構(gòu)成的直角三角形
△ 和A DTu"
具體實施例方式
本發(fā)明公開了一種低干擾的無線通訊網(wǎng)絡，包含一組信號發(fā)射源，每個信號發(fā)射 源的功率相同，通信半徑相同，干擾半徑相同，任意兩個相鄰的信號發(fā)射源之間的距離大于 h(P)， 其中p為信號發(fā)射源的干擾半徑。 本發(fā)明的動機是研究在無線網(wǎng)絡中最小化干擾的技術(shù)中，創(chuàng)造了一個特殊的無線 網(wǎng)絡拓撲網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，此網(wǎng)絡包含了三條鏈接以及一系的列參數(shù)限制。通過這個網(wǎng)絡，本發(fā)明 將無線干擾傳遞性的問題轉(zhuǎn)換為一個幾何問題。通過對這個幾何問題中的一個特例的詳 細分析，得到結(jié)論無線網(wǎng)絡中的干擾具有傳遞性，并且求得的h值即為最大的互干擾半徑 假設本發(fā)明有一個網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)實例用N表示。N建立在二維無限平面上，集合V 表示此網(wǎng)絡中的所有結(jié)點，r和P分別表示通信半徑和干擾半徑。結(jié)點v(v G V)的有效 通信區(qū)域和干擾區(qū)域分別是以v為圓心，r和P為半徑的圓形區(qū)域。
當且僅當v在u的通信范圍內(nèi)，有一條v到u的鏈接。 如圖1所示，通信沖突(相互干擾)如果N屬于802. 11類，兩個鏈接相干擾，當且 僅當至少一個鏈接中的一個端點在另一個鏈接的任意一個端點的干擾半徑范圍之類。圖 1中兩條相干擾鏈接uA = VlA2 = P 。 考慮一個具體的網(wǎng)絡，其干擾半徑P > 1，僅包含三個鏈接u力，u^，u^。 uiVi的
長度為這個網(wǎng)絡的通信半徑，并且UiVi《1。
Zi為U力的中點。假設三個中點Zp 22禾口&
都在一個高度為h的水平帶中，另外，鏈接ulVl和u3v3是相干繞的，如圖2所示。 想要確定h的最大值P ，保證u2或v2在以Ul， Vl， u3， v3為圓心，P為半徑的圓形
區(qū)域里。這就意味著u2v2至少和ulVl， u3v3中一條鏈接相干擾。 為了獲得h的最大值，首先假設兩條鏈接的中點都在此平面帶上。因此，本發(fā)明需 要構(gòu)建一個圖形幫助解釋這個問題。
4
第一步本發(fā)明構(gòu)建一個邊為P的等邊三角形A Tv^3，在圖3中TVl = Tv3 = Vlv3 =P。然后設u力=u3v3 = 1為鏈接的最大值，本發(fā)明等到兩個等腰三角形ATu^和 △ Tu3v3。 Zl， z3為兩條鏈接的中點。 為了更好解釋干擾傳遞性與這個幾何問題的關(guān)系，本發(fā)明提供了如下的變換方 法。
如果本發(fā)明證明在特定的高度h下，鏈接UlVl和U3V3相干擾，當且僅當有一條鏈 接u2v2在ulVl和u3v3之間，并且至少和其中一條鏈接相干擾。這樣，本發(fā)明可以進一步證 明，在特定的高度h下，如果鏈接ulVl和u2v2相干擾，并且u2v2和u3v3相干擾，那么ulVl和 u3v3相干擾。這個結(jié)論就是本發(fā)明提到的無線網(wǎng)絡中干擾的傳遞性。
在最初的分析之后，本發(fā)明可以得到以下的證明 p的最大值，W^)-」y02—丁cos(了 + arcsin「)在高度為h的水平帶中，鏈接U2V:
的中點Z2在Zi和Zs之間。 為了證明，本發(fā)明需要考慮兩種情況
I. u2v2 — 0
II. u2v2 — 1
I的證明 這種情況下，本發(fā)明將鏈接看做一個點。在圖中，如果本發(fā)明要證明在高度h為 水平帶中所有在z工和23的點都和u力或者u^3相干擾，本發(fā)明只需要證明所有在區(qū)域 □ Z^JS工中的點都和ulVl相干擾，因為TS工是整個區(qū)域的對稱軸。 定義本發(fā)明使用DIST(AREA， POINT)表示任意點和一個區(qū)域中一點的距離。例 如，DIST( △ Z^J， u》表示在區(qū)域A Z^J中任一點和點^的距離。
子公式(1):在A Z^T中的所有點和ulVl相干擾。
證明本發(fā)明需要證明DIST( △ Z^T， u》《P
因為Tu」=P 本發(fā)明需要證明DIST( △ Z^T， u》《| Tu」 如圖5所示，DIST( △ ZiSJ， u》《|Tu」=P 。 Z Tz^ = 90， Z TS^ > 90，本 發(fā)明得到在ATz^， |ulZl| < iTu」，在ATS^中，|Uls3| < |TUl|。本發(fā)明使用uj乍為中 心，lTu」=p作為半徑，做一個圓0up如圖3. 2. 3。本發(fā)明得到ATz^和ATS^在0w 中。 因此，DIST( △ ZiSJ， u》《| Ti^ | = P。 如圖6所示，據(jù)此，子公式(1)被證明。 子公式(2):所有在A Z^J中的點和ulVl相干擾。 證明本發(fā)明需要證明DIST( △ Z^T， u》《P 本發(fā)明加入S工和Vl構(gòu)成兩個三角形。這一步的證明由于A Z^J和A Z^J為相 同的三角形所以證明和子公式(1)的證明過程是相同的，因此子公式(2)被證明。
因此I被證明。
II的證明 如圖7所示，這種情況下，所有的鏈接長度為l，所以，本發(fā)明需要假設鏈接的一端可能落入的區(qū)域為一個圓形區(qū)域。本發(fā)明只需要證明所有的圓心在正方形口Z^JS工和w^ 相干擾。因為TS工為整個區(qū)域的對稱軸。 引理(1):假設直線L和直線M垂直，交點為0，如果0為u2v2， u2v2 = 1，則u2v2的
一個端點線段的或者在L上，或者在L的任意一邊。(對于M同樣成立)，如圖8所示。 證明本發(fā)明首先定義L的一邊兩個區(qū)域為I， ， II，并且這兩個區(qū)域都在M的下半
部分。如果本發(fā)明能夠證明這個情況，另外3種都可以分別被求證。 情況1 :假設一個端點在L上， 另一個端點Q也一定在L上。 情況2 :假設一個端點在M上， 另一個端點一定在M的下半部分。
情況3 :假設一個端點在區(qū)域I或者II。 這種情況已經(jīng)滿足要求。 情況4 :假設一端在區(qū)域III或者IV，那么通過0點到達線L另一端之后，另一個
端點一定在區(qū)域I或者II。 到此，引理(l)被證明。
引理(2) :&r(p)4
證明由于Z/(p) = _ 士 cos(， + arcsin^^),Z/ = - ^
本發(fā)明有
=P - V ^ "4xcos(;+arcsin^"))2 44 6
ll-(cos(f+arcsini))2 4 V6 2/
_2 1 . , . 1 、 =4///一一xsin(_+arcsin—)
V 4 6 2p
因此本發(fā)明需要證明&r(/ ) = 、 / 2 — ^xsin(; + arcsin^)2!
V 4 6 2/ 2
、 / 21 . . 1 、
= * ——x sm(— + arcsin——) 3 vw 乂〃4 v6 2y
L / 1 、2 .71 、
=/ /1 —(——x sin(— + arcsin——) V 6 2/
令^ = *得至lj。^會
以上的公式還有因子VT^
6
首先，本發(fā)明需要找到一個合適的1，令>/[^121-&2 事實上，本發(fā)明需要VT^21-&2，即t2-8t+4《0 因此，f = 4-2^是滿足以上不等式一個值。
/ 1 ， ；r 1 iS^rO):/ —)2 xsin(—十a(chǎn)rcsin—)
V 2y0 6 2y0
_ (4 - 2V^)(丄)2)x sin(— + arcsin丄)
=/ sin(! + arcsin丄)-p(4 - 2 VJ)(丄)2 sin(! + arcsin丄) 6 2/ 2/7 6 2/7
=/ sin(f + arcsin丄)-(4 - 2 V^)丄sin(工+ arcsin丄)(/ 21)
6 2yO 4y0 6 2/7
.,tt . 1 、4-2^ n/J
2 sin(—H arcsin——)--x——
〃 、6 4 2
., .1 、 2V^-3入
=/ sin(— + arcsin——)--令
^ 6 2/ 4
^) = PSin(f+ areSini)，現(xiàn)在本發(fā)明計算""的導數(shù)
1
.1 、 J .1 、 2/7'
G'(/ ) = sin(— + arcsin——)+ / cos(— + arcsin——), 「
6 2/7 6 2/7 , 1
.7 . 1 、 =sin(- + arcsin——)-
6 2yO
.,tt . 1 、
:sin(——harcsin——)-
6 2yO
," .1 、 cos(— + arcsin——)
6_2/7
7 . 1 、 cos(— + arcsin——)
6_^
》o
表示G(P)在[1，①)區(qū)間是遞增的。 所以，G(l)-f是G(P)的最小值。 因此，
。t… .. 1 、 2力-3
S3r(yO) = / sin(丁 + arcsm --^~
6 2p 4
、J 2>/^-3 一 ^
>2 —;
所以，&r(p) +會此引理被證明。
從這點出發(fā)，本發(fā)明證明ii是成立的。
子公式(3) :Ifu2v2以T為中心，它必和UlVl或者U3V3相干擾。
證明根據(jù)子定義(1)，本發(fā)明知道鏈接U,2至少有一個端點在區(qū)域口Z^3S4Z3中，
根據(jù)子定義(2)，本發(fā)明有&7XP)^1因為在區(qū)域口Z^AZ3的點，和u力或者和u^相干
擾已經(jīng)在I中被證明，所以子定理(3)被證明。如圖9所示。 0101] 子公式(4):如果u^以Si為中心，它必和u^或者u^相干擾。 0102] 證明此證明方法和子定理(3)的證明方法一致，子定理(4)也成立。 0103] 子公式(5):如果112^以S3為中心，它必和ulVl相干擾，如圖10所示。
0104] 證明本發(fā)明先做一個以S3為圓心半徑為l的圓，得到兩個交點u2和v2。 UlD和鏈
接11^2垂直，垂足為D。 0105] 因為u2D+DS3 = S3v2，并且DS3 > 0 0106] f尋至lj， u2D < Dv2 < DT。
0107] 因為直角三角形A u2DUl和A DTUl有共同的邊DUl，
0108] 所以本發(fā)明根據(jù)直角三角形邊的關(guān)系得到Ulu2 < UlT = P 。
0109] 所以，u2v2和ulVl是相干擾的。
0110] 子定理(6):如果112^以為中心，它必和ulVl相干擾。
證明如果U2V2以為中心，得到"A = V2^ =5
因為，"A =v2Zl =| WlZl =VlZl =|并且根據(jù)直徑為圓上兩點最長距離的定理，得
<formula>formula see original document page 8</formula>因為p > 1，
所以，1!2^和U^相干擾。
到此，本發(fā)明已經(jīng)證明了所有的定理P的最大值
0112]
到l罕2
0113] 0114] 0115]
0116]<formula>formula see original document page 8</formula>0117] 在高度為h.的水平帶上，u2v2的中點Z2 —定是在Zl和23之間。
0118] 本發(fā)明演繹了 802. ll類中的干擾和干擾的傳遞性。本發(fā)明不僅創(chuàng)造出了一個網(wǎng)
絡模型和一個有三條鏈接的特殊例子，而且本發(fā)明將論證干擾的傳遞性轉(zhuǎn)化為論證一個幾
何問題，本發(fā)明得到了如下的結(jié)論
<formula>formula see original document page 8</formula>在高度/zO) = 、 / 2 -- cos(— + arcsin—)中，如果ulVl和u2v2相干擾，u2v2和u3v3相
<formula>formula see original document page 8</formula>
干擾，那么U力和U^3必是相干擾的，這就是在無線網(wǎng)絡中干擾具有傳遞性。同時P的值
h就是干擾的最大距離。
實施例 假設有3個基站A，B，C功率一樣大，它們的通信半徑都為r，干擾半徑都為P ，如 何擺放基站才能保證之間不相干擾。之前本發(fā)明論證得到了公式 能夠求出干擾的最大值，從而將基站相互之間的距離大于P的最大值，這樣基站 之間的就能避免由于干擾的傳遞性而造成的互干擾。 本發(fā)明注意到一般在實際的無線通訊網(wǎng)絡的基礎建設中，在一個通訊區(qū)域內(nèi)建設 的基站，其功率、通信半徑、干擾半徑都相同，極少數(shù)出現(xiàn)不同的情況，因此，只要相同參數(shù) 的基站，都可以依次推算，而在一個地區(qū)出現(xiàn)不同基站的情況，幾乎是沒有的，也是不實際 的，因此不在本發(fā)明考慮范圍之內(nèi)。 本發(fā)明提供了一種低干擾的無線通訊網(wǎng)絡的實現(xiàn)思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方 案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進 和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以 實現(xiàn)。
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權(quán)利要求
一種低干擾的無線通訊網(wǎng)絡，包含一組信號發(fā)射源，每個信號發(fā)射源的功率相同，通信半徑相同，干擾半徑相同，其特征在于，任意兩個相鄰的信號發(fā)射源之間的距離大于h(ρ)， <mrow><mi>h</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>ρ</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>ρ</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mfrac><mn>1</mn><mn>4</mn> </mfrac></msqrt><mi>cos</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>π</mi><mn>6</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>arcsin</mi> <mfrac><mn>1</mn><mrow> <mn>2</mn> <mi>ρ</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow>其中ρ為信號發(fā)射源的干擾半徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低干擾的無線通訊網(wǎng)絡，包含一組信號發(fā)射源，每個信號發(fā)射源的功率相同，通信半徑相同，干擾半徑相同，任意兩個相鄰的信號發(fā)射源之間的距離大于h(ρ)，其中ρ為信號發(fā)射源的干擾半徑。在本發(fā)明規(guī)定要求范圍之內(nèi)搭建無線網(wǎng)絡，尤其是802.11類網(wǎng)絡，可以清楚的分析出無線基站之間的最小間隔距離，在保障正常通信的同時，降低無線基站的重復建設，減少成本。最重要的是，按此發(fā)明的公式和推導所得的結(jié)論搭建基站，可以降低無線基站之間的由于干擾傳遞性而產(chǎn)生的互干擾現(xiàn)象，可以大大的提高通信的質(zhì)量，確保無線網(wǎng)絡的性能。
文檔編號H04W16/18GK101711034SQ20091023260
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者俞力, 朱晨明, 譚潭 申請人:江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司