專利名稱：一種3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別涉及ー種用于提高同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)容量的干擾抑制算法。
背景技術(shù)：
目前存在的各種各樣的無線通信系統(tǒng)中，第三代移動通信系統(tǒng)(3G，3rdGeneration)和自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc)是比較典型的兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供廣泛區(qū)域的覆蓋范圍，是ー個中央控制的通信網(wǎng)絡(luò)，移動終端與基站之間建立通信鏈路來實現(xiàn)通信。而Ad hoc是ー種自組織短距離通信網(wǎng)絡(luò)，不用靠固定的基站而直接通過單跳或者多跳模式來進行通信。所以Ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以作為3G網(wǎng)絡(luò)的一個補充，從而實現(xiàn)任何時 間、任何地點、任何終端之間的無縫通信。因此，3G網(wǎng)絡(luò)與Ad hoc網(wǎng)絡(luò)這兩種典型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢互補也促使了它們之間的異構(gòu)融合。在3G與Ad hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，移動終端均具備了3G網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)兩種空中接ロ。在傳統(tǒng)的3G網(wǎng)絡(luò)中，兩個移動終端必須經(jīng)過各自的基站從而完成信息的傳遞，而在3G與Ad hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，若兩個移動終端相距較近，則可以通過Ad hoc網(wǎng)絡(luò)直接進行通信。同時，移動終端不僅自己可以正常通信，還能夠以中繼或者協(xié)同的方式幫助其他移動終端完成高質(zhì)量的通信，更能充分發(fā)揮出每種網(wǎng)絡(luò)的獨特優(yōu)勢，最大化提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能。與蜂窩網(wǎng)與WLAN網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)不同，3G與Ad hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)也更易于配置，不需要布置固定的AP。眾所周知，傳統(tǒng)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)通常運行在2. 4GHz的頻段，該頻段是ー個擁擠和嘈雜的頻段，原因是目前大多數(shù)國家和地區(qū)將它用于エ業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療領(lǐng)域的頻段。我國也將
2.4GHz頻段作為WLAN、無線接入系統(tǒng)、Bluetooth等各類無線電臺的公用頻段，在該頻段內(nèi)工作的移動終端之間會產(chǎn)生干擾，原則上不予保護。目前研究比較多的3G與WLAN的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，WLAN用的就是免費的2. 4GHz頻段，因此在WLAN網(wǎng)絡(luò)配置的密集區(qū)域內(nèi)的移動終端可能會因為相互之間產(chǎn)生的嚴重干擾而不能正常通信。在3G與Ad hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，如果主呼移動終端和被呼移動終端距離較近則可以建立Ad hoc網(wǎng)絡(luò)來完成通信。此時，如果兩個移動終端傳輸?shù)氖钦Z音業(yè)務(wù)，則需要實時可靠的鏈路保障，對QoS要求也很高。因此，使用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)通信的兩個移動終端既要滿足實時語音業(yè)務(wù)和實時多媒體業(yè)務(wù)的要求，也要滿足非實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求。傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)所存在的主要不足，可以歸納為如下幾點
I.不能滿足通信的實時性要求
如上所述，3G與WLAN的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的WLAN網(wǎng)絡(luò)用的是2. 4GHz的免費頻段，所以容易受到外界同頻無線電波的影響。如果移動終端受到了嚴重的外界干擾，對于非實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說會選擇延遲一段時間繼續(xù)重發(fā)數(shù)據(jù)，而對實時語音業(yè)務(wù)和實時多媒體業(yè)務(wù)來說則是不允許的，不能保證實時語音業(yè)務(wù)和實時多媒體業(yè)務(wù)的QoS。2.不利于垂直切換
在3G與Ad hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，移動終端可能會在3G網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中不斷進行切換來達到網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)性能。當(dāng)移動終端在兩種網(wǎng)絡(luò)之間來回切換時，如果這兩種網(wǎng)絡(luò)采用不同頻率，移動終端需要檢測不同頻率下的接收到的信號功率的大小，并在不同頻率中來回切換，這大大増加了系統(tǒng)的信令負荷，也同時提高了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，容易増加垂直切換的時延，對系統(tǒng)的性能會有較大的影響。3.對已有3G網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的改變
在傳統(tǒng)的3G網(wǎng)絡(luò)中，CDMA碼字通常被分配給不同的基站和移動終端。在3G與Ad hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)也可采用基于CDMA的MAC層協(xié)議。但是在不同的頻率下，不利于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中CDMA碼字的統(tǒng)一分配與管理。4.終端硬件設(shè)計復(fù)雜度較高
在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，如果不同網(wǎng)絡(luò)使用不同頻率，移動終端從ー個網(wǎng)絡(luò)切換到另外ー個網(wǎng)絡(luò)時需要改變收發(fā)機頻率，移動終端則需要多對不同頻率的收發(fā)機。
基于上述介紹，在3G與Ad hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，3G網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)采用了同一工作頻率，因此使用3G網(wǎng)絡(luò)的移動終端和使用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的移動終端相互之間會產(chǎn)生干擾。一方面，不同網(wǎng)絡(luò)之間的異構(gòu)融合提高了網(wǎng)絡(luò)容量，而另一方面，同頻引入的干擾則降低了網(wǎng)絡(luò)容量。因此，對于同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的干擾抑制則尤其重要。目前在同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尚沒有有效的干擾抑制算法，用以降低額外的干擾，從而最大化網(wǎng)絡(luò)容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中提出的缺陷，提出一種提高3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)容量的干擾抑制算法，用以降低額外的干擾，從而最大化網(wǎng)絡(luò)容量。本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案為
ー種3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制方法，包括上行鏈路的干擾抑制方法、下行鏈路的干擾抑制方法，其中
所述上行鏈路的干擾抑制方法包括以下步驟
步驟(1)，當(dāng)3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)中有一個主叫移動終端欲與被叫移動終端建立通信時，首先通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取主、被叫移動終端的各自位置信息，然后計算出主叫移動終端與被叫移動終端之間的距離I ;
步驟(2)，判斷主叫與被叫移動終端之間的距離I是否在以RAdh。。為半徑的同一 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，即判斷是否I〈 RAdh。。；如果I〈 RAdh。。則轉(zhuǎn)至步驟(3)，如果I > RAdh。。，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)；
步驟(3)，根據(jù)步驟(I)中得到的主叫移動終端的位置信息，計算出主叫移動終端與3G基站之間的距離L ；
步驟(4)，通過Matlab程序進行仿真，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量計算出上行鏈路干擾抑制區(qū)域的最佳值，得到該干擾抑制區(qū)域的半徑Rfzu ;
步驟(5)，判斷主叫移動終端與基站之間的距離L與上行鏈路的干擾抑制區(qū)域Rfzu的大小，如果L>Rfzu，則建立主叫和被叫移動終端間的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，如果L〈 Rfzu，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)；
所述下行鏈路的干擾抑制方法包括以下步驟
步驟A，當(dāng)3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)中有一個主叫移動終端欲與被叫移動終端建立通信時，首先通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取主、被叫移動終端的位置信息，然后計算出主叫移動終端與被叫移動終端之間的距離I ;
步驟B，判斷主叫與被叫移動終端之間的距離I是否在以RAdh。。為半徑的同一 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，即判斷是否I〈 RAdh。。；如果I〈 RAdh。。，則轉(zhuǎn)至步驟C;如果I > RAdh。。，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)； 步驟C，根據(jù)步驟A中得到的主叫移動終端的位置信息，計算出主叫移動終端與同小區(qū)的所有其他移動終端之間的距離并得到距離的最小值Lmin ；
步驟D，通過Matlab程序進行仿真，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量計算出下行鏈路干擾抑制區(qū)域的最佳值，得到該干擾抑制區(qū)域的半徑Rfzd ;
步驟E，判斷主叫移動終端與同小區(qū)的所有其他移動終端之間的最小距離Lmin與下行鏈路的干擾抑制區(qū)域半徑Rfzd的大小，如果Lniin > Rfzd,則建立主叫和被叫移動終端間的Adhoc網(wǎng)絡(luò)；如果LniiJRfzd，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
在本發(fā)明的3G與Ad hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，3G網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)使用同一個頻段，即3G的授權(quán)頻段，有以下進步
I、移動終端僅需檢測同一頻率下接收到的信號功率大小，有利用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的垂直切換。2、有利于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中CDMA碼字的統(tǒng)一分配與管理。3、可以減少終端硬件設(shè)計的復(fù)雜度。本發(fā)明適用于任何同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制，能有效地提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)容量，且不需要對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)做任何改造，僅需對終端設(shè)備進行GPS的硬件配置。因而本發(fā)明具有易于實現(xiàn)、性能優(yōu)越的特點。


圖I是3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制方法流程 圖2是3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的干擾抑制算法流程 圖3是3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行鏈路的干擾抑制算法流程 圖4是上行鏈路的干擾抑制區(qū)域示意 圖5是下行鏈路的干擾抑制區(qū)域示意 圖6是由MATLAB軟件得到的上行鏈路情況的仿真 圖7是由MATLAB軟件得到的下行鏈路情況的仿真圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明
一種提高3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)容量的切實有效的干擾抑制算法，包括如下步驟
(1)通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取移動終端的位置；
(2)判斷移動終端和基站、移動終端和移動終端之間位置關(guān)系；
(3)根據(jù)位置關(guān)系選擇相應(yīng)的接入網(wǎng)絡(luò)。所述的算法包括兩部分，一部分是3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的干擾抑制算法；另一部分是3G與Ad Hoc的同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行鏈路的干擾抑制算法。如圖2所示，3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的干擾抑制算法包括以下步驟 步驟(1)，當(dāng)有一個新的主叫想要進入網(wǎng)絡(luò)時，計算主叫與被叫之間的距離I ;
步驟(2)，判斷主叫與被叫移動終端之間的距離I是否在以RAdh。。為半徑的同一 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，如果在，即I < RAdh。。，則轉(zhuǎn)至步驟(3)，如果不在，S卩I > RAdh。。，則建立主叫和被叫間的3G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)束算法過程；
步驟(3)，計算主叫與基站之間的距離L ；
步驟(4)通過Matlab程序進行仿真，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量計算出上行鏈路干擾抑制區(qū)域的最佳值，得到該干擾抑制區(qū)域的半徑Rfzu ; 步驟(5)判斷主叫與基站之間的距離L與上行鏈路的干擾抑制區(qū)域Rfzu的大小，如果L>Rfzu，則建立主叫和被叫間的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，如果L〈Rfzu，則建立主叫和被叫間的3G網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示，3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行鏈路的干擾抑制算法包括以下步驟 步驟(I)有一個新的主叫想要進入網(wǎng)絡(luò)時，計算主叫與被叫之間的距離I ;
步驟(2)判斷主叫與被叫移動終端之間的距離I是否在以RAdh。。為半徑的同一 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，如果在，即I < RAdh。。，則轉(zhuǎn)至步驟(3)，如果不在，S卩I > RAdh。。，則建立主叫和被叫間的3G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)束算法過程；
步驟(3)，根據(jù)步驟I中得到的主叫移動終端的位置信息，計算出主叫移動終端與同小區(qū)的所有其他移動終端之間的距離并得到距離的最小值Lmin ；
步驟(4)，通過Matlab程序進行仿真，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量計算出下行鏈路干擾抑制區(qū)域的最佳值，得到該干擾抑制區(qū)域的半徑Rfzd ;
步驟(5)判斷主叫與基站之間的最小距離Lmin與下行鏈路的干擾抑制區(qū)域半徑Rfzd的大小，如果Lmin>Rfzd，則建立主叫和被叫間的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)；如果Lmin〈Rfzd，則建立主叫和被叫間的3G網(wǎng)絡(luò)。圖4示意了由本算法得出的3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的干擾抑制區(qū)域，該區(qū)域是以基站為中心，Rfzu為半徑的圓形區(qū)域。圖5示意了由本算法得出的3G與Ad Hoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行鏈路的干擾抑制區(qū)域，該區(qū)域是以小區(qū)內(nèi)所有的移動終端為中心，以Rfzd為半徑的圓形區(qū)域的集合。圖6是由MATLAB軟件得到的上行鏈路情況的仿真圖。Ndf表示3G與Ad hoc使用不同頻段時的網(wǎng)絡(luò)容量；NC3e_A表示該3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)使用干擾抑制方法時的網(wǎng)絡(luò)容量，其中，NC3e_3(；是3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)中使用3G網(wǎng)絡(luò)的終端數(shù)，NC3G_Adhoc是G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)中使用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的終端數(shù)，有NC3e_A=NC3(；_3(；+NC3(；_Adh。。；N3e表示使用傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)時的網(wǎng)絡(luò)容量。從圖中我們可以看出，使用本方法后的網(wǎng)絡(luò)容量要明顯比使用傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)的大，幾乎可以接近3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)使用不同頻段時的網(wǎng)絡(luò)容量。圖7是由MATLAB軟件得到的下行鏈路情況的仿真圖。 Ndf，NC3G_a，Ncx_3G，NC3G_Adhoc N3e表示的意義如上所述。從圖中我們可以看出，使用本方法后的網(wǎng)絡(luò)容量要明顯比使用傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)的大，幾乎可以接近3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)使用不同頻段時的網(wǎng)絡(luò)容量。
權(quán)利要求
1. 一種3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制方法，其特征在于，該方法包括上行鏈路的干擾抑制方法、下行鏈路的干擾抑制方法，其中 所述上行鏈路的干擾抑制方法包括以下步驟 步驟(1)，當(dāng)3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)中有一個主叫移動終端欲與被叫移動終端建立通信時，首先通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取主、被叫移動終端的各自位置信息，然后計算出主叫移動終端與被叫移動終端之間的距離I ; 步驟(2)，判斷主叫與被叫移動終端之間的距離I是否在以RAdh。。為半徑的同一 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，即判斷是否I〈 RAdh。。；如果I〈 RAdh。。則轉(zhuǎn)至步驟(3)，如果I > RAdh。。，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)； 步驟(3)，根據(jù)步驟(I)中得到的主叫移動終端的位置信息，計算出主叫移動終端與3G基站之間的距離L ； 步驟(4)，通過Matlab程序進行仿真，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量計算出上行鏈路干擾抑制區(qū)域的最佳值，得到該干擾抑制區(qū)域的半徑Rfzu ; 步驟(5)，判斷主叫移動終端與基站之間的距離L與上行鏈路的干擾抑制區(qū)域Rfzu的大小，如果L>Rfzu，則建立主叫和被叫移動終端間的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，如果L〈 Rfzu，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)； 所述下行鏈路的干擾抑制方法包括以下步驟 步驟A，當(dāng)3G與Ad hoc融合網(wǎng)絡(luò)中有一個主叫移動終端欲與被叫移動終端建立通信時，首先通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取主、被叫移動終端的位置信息，然后計算出主叫移動終端與被叫移動終端之間的距離I ; 步驟B，判斷主叫與被叫移動終端之間的距離I是否在以RAdh。。為半徑的同一 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，即判斷是否I〈 RAdh。。；如果I〈 RAdh。。，則轉(zhuǎn)至步驟C;如果I > RAdh。。，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)； 步驟C，根據(jù)步驟A中得到的主叫移動終端的位置信息，計算出主叫移動終端與同小區(qū)的所有其他移動終端之間的距離并得到距離的最小值Lmin ； 步驟D，通過Matlab程序進行仿真，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)容量計算出下行鏈路干擾抑制區(qū)域的最佳值，得到該干擾抑制區(qū)域的半徑Rfzd ; 步驟E，判斷主叫移動終端與同小區(qū)的所有其他移動終端之間的最小距離Lmin與下行鏈路的干擾抑制區(qū)域半徑Rfzd的大小，如果LniiJ Rfzd,則建立主叫和被叫移動終端間的Adhoc網(wǎng)絡(luò)；如果LniiJRfzd，則建立主叫和被叫移動終端間的3G網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明涉及提出了一種3G與Adhoc融合網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制方法，屬于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取移動終端的位置，然后根據(jù)移動終端和基站、移動終端和移動終端之間位置關(guān)系選擇不同的接入網(wǎng)絡(luò)，主要包括3G與AdHoc同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的干擾抑制算法以及下行鏈路的干擾抑制算法，最終有效地提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)容量。本發(fā)明適用于任何同頻異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制，且不需要對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)做任何改造，僅需對終端設(shè)備進行GPS的硬件配置，因而本發(fā)明具有易于實現(xiàn)、性能優(yōu)越的特點。
文檔編號H04W16/14GK102724674SQ201210172869
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者居美艷, 徐宗瑜, 徐淑芳, 李建霓, 李旭杰, 李黎 申請人:河海大學(xué)