一種低幹擾的無線通訊網絡的製作方法

2023-07-27 10:17:31

專利名稱：一種低幹擾的無線通訊網絡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線通訊網絡的設置，特別是一種通過測算最大幹擾距離設置的
低幹擾的無線通訊網絡。
背景技術：
本發明研究在無線網絡中幹擾的相關問題，尤其是802. 11類。在網絡通信，特別 是在無線網絡中，幹擾改變、修改或破壞信號在源點和終點之間的傳輸。幹擾通常是需要 摒棄的，因為它損害了本發明的通信質量。在本發明的日常生活，也有許多幹擾信號，包括 手機、藍牙設備，以及其他無線區域網。上述任何一個幹擾源都可能導致無線網絡的性能下 降。所以本發明必須計算出幹擾的最大半徑，這樣在建設無線網絡的時候能夠通過算的的 半徑來搭建，最大可能的減少由於幹擾傳遞性而造成的不必要的幹擾。 在無線通訊網絡中，基站一般作為信號發射源，而基站與基站之間的距離太遠，容 易造成信號覆蓋的盲區，也就是某區域無信號或者信號較弱，但是，信號發射源也並不是越 近越密集就行，信號發射源之間存在相互的幹擾，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量，同時，過於密集的設置信號發射源，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。現有技術中一般只是根據經驗或者是用儀器 設備實時實地測量，然後進行推算，其準確性低，而且，由於信號源的自身參數不同，其結果 也無法在各個地區推廣。

發明內容
發明目的本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種低幹擾 的無線通訊網絡。 技術方案本發明公開了一種低幹擾的無線通訊網絡，包含一組信號發射源，每個 信號發射源的功率相同，通信半徑相同，幹擾半徑相同，任意兩個相鄰的信號發射源之間的 距離大於h(P)， formula see original document page 3
其中p為信號發射源的幹擾半徑。 有益效果在此發明的規定要求範圍之內搭建無線網絡，尤其是802. ll類網絡， 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 的重複建設，減少成本。最重要的是，按此發明的公式和推導所得的結論搭建基站，可以降 低無線基站之間的由於幹擾傳遞性而產生的互幹擾現象，可以大大的提高通信的質量，確 保無線網絡的性能。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做更進一步的具體說明，本發明的上述和/或其他方面的優點將會變得更加清楚。 圖1為本發明中兩條相干連結= VlA2 = P 。 圖2為本發明中同一水平帶中三條連結。 圖3為本發明中等邊三角形A TVlv3和兩個等腰三角形A TulVl A和A Tu3v3。 圖4為本發明中矩形口 Z^JSp 圖5為本發明中三角形AZ^T。 圖6為本發明中圓〇S， Ul為中心，|TUl| = P為半徑。 圖7為本發明中矩形口 Z^TSp 圖8為本發明中兩條垂直直線L和M，垂足0為u2v2中點。 圖9為本發明中矩形口Z^SA。 圖10為本發明中〇S3，以S3為圓心，1/2為半徑，以及由此構成的直角三角形
△ 和A DTu"
具體實施例方式
本發明公開了一種低幹擾的無線通訊網絡，包含一組信號發射源，每個信號發射 源的功率相同，通信半徑相同，幹擾半徑相同，任意兩個相鄰的信號發射源之間的距離大於 h(P)， 其中p為信號發射源的幹擾半徑。 本發明的動機是研究在無線網絡中最小化幹擾的技術中，創造了一個特殊的無線 網絡拓撲網絡結構，此網絡包含了三條連結以及一系的列參數限制。通過這個網絡，本發明 將無線幹擾傳遞性的問題轉換為一個幾何問題。通過對這個幾何問題中的一個特例的詳 細分析，得到結論無線網絡中的幹擾具有傳遞性，並且求得的h值即為最大的互幹擾半徑 假設本發明有一個網絡拓撲結構實例用N表示。N建立在二維無限平面上，集合V 表示此網絡中的所有結點，r和P分別表示通信半徑和幹擾半徑。結點v(v G V)的有效 通信區域和幹擾區域分別是以v為圓心，r和P為半徑的圓形區域。
若且唯若v在u的通信範圍內，有一條v到u的連結。 如圖1所示，通信衝突(相互幹擾)如果N屬於802. 11類，兩個連結相干擾，當且 僅當至少一個連結中的一個端點在另一個連結的任意一個端點的幹擾半徑範圍之類。圖 1中兩條相干擾連結uA = VlA2 = P 。 考慮一個具體的網絡，其幹擾半徑P > 1，僅包含三個連結u力，u^，u^。 uiVi的
長度為這個網絡的通信半徑，並且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，連結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
區域裡。這就意味著u2v2至少和ulVl， u3v3中一條連結相干擾。 為了獲得h的最大值，首先假設兩條連結的中點都在此平面帶上。因此，本發明需 要構建一個圖形幫助解釋這個問題。
4
第一步本發明構建一個邊為P的等邊三角形A Tv^3，在圖3中TVl = Tv3 = Vlv3 =P。然後設u力=u3v3 = 1為連結的最大值，本發明等到兩個等腰三角形ATu^和 △ Tu3v3。 Zl， z3為兩條連結的中點。 為了更好解釋幹擾傳遞性與這個幾何問題的關係，本發明提供了如下的變換方 法。
如果本發明證明在特定的高度h下，連結UlVl和U3V3相干擾，若且唯若有一條鏈 接u2v2在ulVl和u3v3之間，並且至少和其中一條連結相干擾。這樣，本發明可以進一步證 明，在特定的高度h下，如果連結ulVl和u2v2相干擾，並且u2v2和u3v3相干擾，那麼ulVl和 u3v3相干擾。這個結論就是本發明提到的無線網絡中幹擾的傳遞性。
在最初的分析之後，本發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，連結U2V:
的中點Z2在Zi和Zs之間。 為了證明，本發明需要考慮兩種情況
I. u2v2 — 0
II. u2v2 — 1
I的證明 這種情況下，本發明將連結看做一個點。在圖中，如果本發明要證明在高度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，本發明只需要證明所有在區域 □ Z^JS工中的點都和ulVl相干擾，因為TS工是整個區域的對稱軸。 定義本發明使用DIST(AREA， POINT)表示任意點和一個區域中一點的距離。例 如，DIST( △ Z^J， u》表示在區域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。
證明本發明需要證明DIST( △ Z^T， u》《P
因為Tu」=P 本發明需要證明DIST( △ Z^T， u》《| Tu」 如圖5所示，DIST( △ ZiSJ， u》《|Tu」=P 。 Z Tz^ = 90， Z TS^ > 90，本 發明得到在ATz^， |ulZl| < iTu」，在ATS^中，|Uls3| < |TUl|。本發明使用uj乍為中 心，lTu」=p作為半徑，做一個圓0up如圖3. 2. 3。本發明得到ATz^和ATS^在0w 中。 因此，DIST( △ ZiSJ， u》《| Ti^ | = P。 如圖6所示，據此，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。 證明本發明需要證明DIST( △ Z^T， u》《P 本發明加入S工和Vl構成兩個三角形。這一步的證明由於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，所有的連結長度為l，所以，本發明需要假設連結的一端可能落入的區域為一個圓形區域。本發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。(對於M同樣成立)，如圖8所示。 證明本發明首先定義L的一邊兩個區域為I， ， II，並且這兩個區域都在M的下半
部分。如果本發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 :假設一個端點在區域I或者II。 這種情況已經滿足要求。 情況4 :假設一端在區域III或者IV，那麼通過0點到達線L另一端之後，另一個
端點一定在區域I或者II。 到此，引理(l)被證明。






引理(2) :&r(p)4
證明由於Z/(p) = _ 士 cos(， + arcsin^^),Z/ = - ^
本發明有
=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，本發明需要找到一個合適的1，令>/[^121-&2 事實上，本發明需要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arcsin—)
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)，現在本發明計算""的導數
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，本發明證明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。
證明根據子定義(1)，本發明知道連結U,2至少有一個端點在區域口Z^3S4Z3中，
根據子定義(2)，本發明有&7XP)^1因為在區域口Z^AZ3的點，和u力或者和u^相干
擾已經在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，並且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] 所以本發明根據直角三角形邊的關係得到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 =|並且根據直徑為圓上兩點最長距離的定理，得
formula see original document page 8因為p > 1，
所以，1!2^和U^相干擾。
到此，本發明已經證明了所有的定理P的最大值
0112]
到l罕2
0113] 0114] 0115]
0116]formula see original document page 80117] 在高度為h.的水平帶上，u2v2的中點Z2 —定是在Zl和23之間。
0118] 本發明演繹了 802. ll類中的幹擾和幹擾的傳遞性。本發明不僅創造出了一個網
絡模型和一個有三條連結的特殊例子，而且本發明將論證幹擾的傳遞性轉化為論證一個幾
何問題，本發明得到了如下的結論
formula see original document page 8在高度/zO) = 、 / 2 -- cos(— + arcsin—)中，如果ulVl和u2v2相干擾，u2v2和u3v3相
formula see original document page 8
幹擾，那麼U力和U^3必是相干擾的，這就是在無線網絡中幹擾具有傳遞性。同時P的值
h就是幹擾的最大距離。
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，幹擾半徑都為P ，如 何擺放基站才能保證之間不相干擾。之前本發明論證得到了公式 能夠求出幹擾的最大值，從而將基站相互之間的距離大於P的最大值，這樣基站 之間的就能避免由於幹擾的傳遞性而造成的互幹擾。 本發明注意到一般在實際的無線通訊網絡的基礎建設中，在一個通訊區域內建設 的基站，其功率、通信半徑、幹擾半徑都相同，極少數出現不同的情況，因此，只要相同參數 的基站，都可以依次推算，而在一個地區出現不同基站的情況，幾乎是沒有的，也是不實際 的，因此不在本發明考慮範圍之內。 本發明提供了一種低幹擾的無線通訊網絡的實現思路及方法，具體實現該技術方 案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，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明的保護範圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以 實現。
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權利要求
一種低幹擾的無線通訊網絡，包含一組信號發射源，每個信號發射源的功率相同，通信半徑相同，幹擾半徑相同，其特徵在於，任意兩個相鄰的信號發射源之間的距離大於h(ρ)， h ( )= 2 - 14 cos ( 6 + arcsin 1 2 ), 其中ρ為信號發射源的幹擾半徑。
全文摘要
本發明公開了一種低幹擾的無線通訊網絡，包含一組信號發射源，每個信號發射源的功率相同，通信半徑相同，幹擾半徑相同，任意兩個相鄰的信號發射源之間的距離大於h(ρ)，其中ρ為信號發射源的幹擾半徑。在本發明規定要求範圍之內搭建無線網絡，尤其是802.11類網絡，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，降低無線基站的重複建設，減少成本。最重要的是，按此發明的公式和推導所得的結論搭建基站，可以降低無線基站之間的由於幹擾傳遞性而產生的互幹擾現象，可以大大的提高通信的質量，確保無線網絡的性能。
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 優先權日2009年12月3日
發明者俞力, 朱晨明, 譚潭 申請人:江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司