[发明专利]一种WLAN中数据速率和功率控制的联合优化方法

说明书

本发明属于通信技术领域，涉及一种WLAN中数据速率和功率控制的联合优化方法，包括采用分散抽样的方式对数据包随机抽样获取不同的抽样速率，并将抽样速率值上传至控制器，控制器通过加权移动平均计算抽样包的发送成功率，生成数据速率和吞吐量对应的统计表；选取参考传输速率并以不同的功率值发送数据包；控制器估算不同速率下的吞吐量，并更新速率统计表的吞吐量；控制器计算效用函数，获得使效用函数值最大的速率和功率的组合，AP根据该速率和功率的组合调整自身工作状态；本发明在保证数据吞吐量的情况下，降低AP发射功率，降低发射功率可以降低信号干扰，减少对相邻AP的影响，提高空间复用率，进一步提高网络通信质量。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种WLAN中数据速率和功率控制的联合优化方法。

背景技术

近年来，随着智能终端的快速普及，移动数据流量以指数级增长。据Cisco预测，全球移动数据流量在2016年至2021年间将增长7倍，其中98％的移动数据流量将来自“智能”设备，每月将达到30.6EB。为了满足用户日益增长的数据流量需求，运营商在学校、医院、企业等公共区域计划大量部署了无线接入点(Wireless Access Point，AP)设备。密集部署WLAN系统能够为移动用户提供有效的覆盖与高带宽接入，且越来越多的用户选择通过无线接入网络。根据CNNIC(中国互联网络信息中心)在2018年8月发布的第42次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，“截至2018年6月，用户通过无线网络接入互联网的比例为98.3％”。移动互联网服务场景不断丰富、移动终端规模加速提升、移动数据量持续扩大，为移动互联网产业创造更多价值挖掘空间。但是，传统WLAN系统默认采用最大功率进行发送，由于信道资源有限，同频或相邻信道存在多个AP，呈现出更高的动态性和干扰，空间复用率低，减少了系统整体容量。因此，当多个参与者以不协调的方式共享媒体时，这种无线系统的整体性能显着低于系统最大容量，有效的资源分配对于任何性能的改进都是至关重要的。

针对上述关于密集部署的WLAN中存在的干扰问题以及整体容量性能受到抑制的问题，研究者们展开了大量的研究工作。目前的吞吐量提升方案主要有：

1、通过发射端功率控制实现无线网络中若干目标的性能提升，包括最小化功耗和延长移动节点的数量，减轻干扰和增加网络容量。由于功率控制对多层协议栈的影响，它直接影响网络中的吞吐量、容量、延迟和公平性，也可能影响能耗和网络连接性。通常主要实现目标有三种：拓扑连接、系统容量、系统能耗。

2、通过物理层的传输速率选择决定整个通信系统的效率。具体地说，在发送方使用高传输速率，从而获得更高的吞吐量、更低的介质占用(从而降低争用延迟和更高的效率)和更低的功耗。

3、通过分组/信号检测机制和载波侦听机制以支持CSMA/CA，实现在干扰和空间重用之间的平衡来调节无线访问中的并发性，提升系统吞吐量性能。

4、联合影响性能的关键因素进行系统吞吐量性能优化，如：联合物理层的符号速率和MAC层的数据包长度；联合功率分配和邻居信道选择等。

然而，现有的WLAN系统吞吐量方法仍然存在以下问题：

1、在自治式WLAN系统中，AP进行正常数据交互前，通过Configure状态机进行初始配置，主要包括通信信道和传输功率配置。AP为用户提供命令行窗口，满足不同网络环境配置需求，但是，AP在进行数据交互过程中，不能对传输功率进行实时自适应调整。

2、由于AP没有自适应功率控制模块，而部署AP设备时，其发射功率均是默认最大的状态，WLAN密集部署时，会因为缺乏正交信道造成严重的同频干扰问题，吞吐量性能不能满足需求，与密集部署AP的初衷相违背。