[发明专利]联合功率控制的无线Mesh网络部分重叠信道分配方法

说明书

一种联合功率控制的无线Mesh网络部分重叠信道分配方法，包括以下步骤：1)根据网络负载确定需要分配的链路集合，使用链路的负载和潜在干扰确定链路的分配次序，为负载重和潜在干扰大的链路分配较高优先级；2)根据链路等级建立信干噪比(Signal to interference plus noise ratio，SINR)矩阵；3)依据链路等级的降序排列，计算链路使用不同信道时所有链路的SINR，将结果更新到SINR矩阵中；4)计算链路使用不同信道时全网的SINR，选择全网SINR最大的信道分配给链路；5)更新SINR矩阵6)调整节点发射功率，优化信道分配结果。本发明提供的联合功率控制的无线Mesh网络部分重叠信道分配方法可以有效的降低链路间干扰，提升网络性能。

技术领域

本发明属于移动通信Mesh网络技术领域。

背景技术

无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks,WMN)具有动态自组织和自配置的能力，网络中的节点可以动态建立网络连接，确保网络连通性，是无线网络的关键技术之一。上述特征使得WMN具有低成本、易维护、高鲁棒性、易扩展等优势。WMN已经逐渐成为“最后一公里”接入问题的理想解决方案。

WMN面临的主要挑战是由干扰而造成的网络容量下降问题，合理的信道分配策略可以有效降低网络干扰，提高网络性能。但由于信道数目的有限性，信道资源的分配与管理是WMN研究中的关键问题。当WMN物理层/MAC层使用IEEE 802.11b/g标准传输数据时，可用的正交信道只有3条，正交信道分配算法为多条链路分配相同的信道，带来了同信道干扰，进而影响网络性能，因此仅利用正交信道很难设计出一种有效的信道分配方案。部分重叠信道是在频域内相互重叠的信道，虽然部分重叠信道会带来邻信道干扰，但研究表明，合理的部分重叠信道分配算法可以有效的降低网络干扰，增加网络中的并行流数目，提高频谱利用率，显著提升网络容量，因此部分重叠信道对于改善网络性能有重要意义。此外，网络中干扰的大小受节点发射功率的影响，使用合理的功率调整方法可以有效地降低干扰。从目前国内外的研究现状来看，WMN中的部分重叠信道分配的干扰问题还没有得到有效的解决。现有的信道分配方法存在以下不足：大多数部分重叠信道分配算法在确定链路分配顺序时，使用链路负载、邻居数和跳数决定链路等级，对链路的潜在干扰计算不准确；在衡量干扰时，利用干扰度来衡量链路之间的干扰关系，忽略了发射功率对干扰的影响。因此确定链路分配等级时，应该同时考虑链路负载和潜在干扰的影响，为链路分配干扰最小的信道，并使用功率控制方案降低网络中干扰。

发明内容

现有无线Mesh网络部分重叠信道分配方法存在两点不足：确定链路等级时，对链路的潜在干扰计算不准确；在衡量干扰时，忽略了发射功率对干扰的影响，从而导致了现有的使用重叠信道分配方法的无线Mesh网络的网络性能较低问题。

针对上述不足，本发明提出联合功率控制的无线Mesh网络部分重叠信道分配方法，以降低网络干扰、提升WMN的网络性能。

本发明采用的技术方案如下：

1)计算链路等级：根据网络的负载情况，统计负载大于零的链路，确定需要分配信道的链路。每个节点的初始发射功率均相同。在为链路分配信道之前，需要确定链路分配信道的顺序，即链路等级。本发明中使用链路的负载和潜在干扰的乘积计算链路等级。所述的潜在干扰定义为链路使用某条信道时可能受到的干扰功率。当m∈[1，|e|]时，链路l_m的潜在干扰I(l_m)为：

其中：表示链路l_m同信道干扰范围内链路的集合；表示在双径传输模型中链路l_g与链路l_m使用相同信道时，链路l_m接收到链路l_g发射的干扰功率。