无线自组网的抗干扰方法、装置、节点设备和存储介质与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及无线自组网的抗干扰方法、装置、节点设备和存储介质。

背景技术

无线自组网(wirelessmesh)是由多个节点设备构成的网状通信系统，自组网内的任何2个节点之间均可进行互通。在政府部门、应急通信、军事、水利等领域有着较好的应用前景，业务类型涵盖数据传输、视频回传等。

自组网通信无线传输技术采用了成熟的ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用)调制技术，支持qpsk(quadraturephaseshiftkeyin，四相相移键控)、16qam(16quadratureamplitudemodulation，16正交幅相调制)和64qam(64quadratureamplitudemodulation，64正交幅相调制)的多种调制方式。可以根据无线信道条件动态选择合适的调制编码方式，以提升频谱传输效率，更好的利用无线频谱资源。无线自组网内的节点之间实现链路的冗余备份，任意2个节点之间均能实现数据互通，当网内的某个节点设备故障时，可快速更新路由，使自组网内的通信不受影响。

自组网内的节点设备采用同频组网、时分复用及多天线技术。同时，支持不同的系统带宽配置，可根据客户需求灵活配置。

现有的无线自组网通信系统普遍采用了宽带调度技术，在信道条件较好时可以实现较高的传输速率。然而无线通信易受外界环境的影响，尤其对基于ofdm调制技术的无线通信系统来说，强干扰可能导致无线通信系统性能损失很大。

实际应用中，通过频率资源的划分可以有效避开不同通信系统之间的电磁干扰。窄带干扰是无线通信系统中最常见的一种干扰方式，当部分无线频域资源受到严重干扰时，此时我们若使用了被干扰的频域资源进行通信，则不能使用更高阶的调制方式，只能选择低阶的调制方式进行通信，自组网通信系统的鲁棒性较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种无线自组网的抗干扰方法、装置、节点设备和存储介质，可以提升无线自组网的鲁棒性。

第一方面采用一种无线自组网的抗干扰方法，包括：

将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；

基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；

将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。

其中，还包括：

接收一跳邻节点发送的干扰测量结果并将所述干扰测量结果更新到一跳邻节点信息列表；

接收到数据传输请求时，从所述一跳邻节点信息列表中选择所述数据传输请求对应的一跳邻节点中干扰最小的子频带进行数据传输。

其中，所述将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰，具体为：

将系统带宽均分为至少两个子频带，对每个所述子频带按预设周期测量瞬时干扰；

所述基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果，包括：

根据预设的干扰测量滤波系数对所述瞬时干扰进行累计，生成瞬时干扰的测量次数达到预设次数时每个所述子频带的综合干扰；

根据预设的干扰门限值与预设次数对应的综合干扰的大小关系确认干扰测量结果。

其中，通过

对所述瞬时干扰进行累计；

其中，interfrence_subfreband(i,n)为子频带i第n次测量后的综合干扰；i(n)为子频带i第n次测量的瞬时干扰；α为干扰测量滤波系数，0<α<1。

其中，根据预设的干扰门限值与预设次数对应的综合干扰的大小关系确认干扰测量结果，具体为：

根据预设的干扰门限值和预设次数对应的综合干扰的大小关系确认每个所述子频带是否被干扰，并用0或1表示每个子频带的干扰测量结果；

所述根据预设的干扰门限值与预设次数对应的综合干扰的大小关系确认干扰测量结果之后，还包括：

将所有的干扰测量结果汇总生成本节点的所有子频带的干扰位图；

所述将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，具体为：

将所述干扰位图广播到所有一跳邻节点。

其中，还包括：

若瞬时干扰的测量次数达到预设次数，则将测量次数和综合干扰清零。

第二方面采用一种无线自组网的抗干扰装置，包括：

干扰测量单元，用于将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；

数据处理单元，用于基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；

结果发送单元，用于将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。

其中，还包括：

结果接收单元，用于接收一跳邻节点发送的干扰测量结果并将所述干扰测量结果更新到一跳邻节点信息列表；

数据传输单元，用于接收到数据传输请求时，从所述一跳邻节点信息列表中选择所述数据传输请求对应的一跳邻节点中干扰最小的子频带进行数据传输。

其中，所述干扰测量单元，具体用于将系统带宽均分为至少两个子频带，对每个所述子频带按预设周期测量瞬时干扰；

所述数据处理单元，包括：

干扰累计模块，用于根据预设的干扰测量滤波系数对所述瞬时干扰进行累计，生成瞬时干扰的测量次数达到预设次数时每个所述子频带的综合干扰；

结果确认模块，用于根据预设的干扰门限值与预设次数对应的综合干扰的大小关系确认干扰测量结果。

其中，通过

对所述瞬时干扰进行累计；

其中，interfrence_subfreband(i,n)为子频带i第n次测量后的综合干扰；i(n)为子频带i第n次测量的瞬时干扰；α为干扰测量滤波系数，0<α<1。

其中，所述结果确认模块，具体用于根据预设的干扰门限值和预设次数对应的综合干扰的大小关系确认每个所述子频带是否被干扰，并用0或1表示每个子频带的干扰测量结果；

所述装置，还包括：

结果汇总单元，用于将所有的干扰测量结果汇总生成本节点的所有子频带的干扰位图；

所述将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，具体为：

将所述干扰位图广播到所有一跳邻节点。

其中，还包括：

状态重置单元，用于若瞬时干扰的测量次数达到预设次数，则将测量次数和综合干扰清零。

第三方面采用一种节点设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

所述一个或多个程序被所述处理器执行，使得所述处理器实现前文中任一项所述的无线自组网的抗干扰方法。

第四方面采用一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前文中任一项所述的无线自组网的抗干扰方法。

本发明实施例提供了一种无线自组网的抗干扰方法、装置、节点设备和存储介质，通过将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。通过对自身的干扰测量和一跳邻节点之间的干扰测量结果的收发，可以确认整个系统带宽中发生干扰的具体子频带，在进行数据传输时根据干扰测量结果选择无干扰的子频带与一跳邻节点进行通信，提升了自组网通信系统的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种无线自组网的抗干扰方法的流程图；

图2是本发明实施例二中的一种无线自组网的抗干扰方法的流程图；

图3是本发明实施例三中的一种无线自组网的抗干扰装置的结构方框图；

图4是本发明实施例四中的一种节点设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种无线自组网的抗干扰方法的流程图，本实施例可适用于各种节点设备通信过程中频带选择的情况，该方法可以由本发明实施例提供的装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何实现无线自组网的通信设备中，例如车联网的组网节点设备等，如图1所示，该方法具体包括：

步骤s110、将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个子频带的瞬时干扰。

本方案中所针对的无线自组网形成的通信系统主要是模拟信号系统。在模拟信号系统中，带宽又称为频宽，用来标识传输信号所占有的频率宽度，这个宽度由传输信号的最高频率和最低频率决定，两者之差就是带宽值，因此又被称为信号带宽或者载频带宽，以赫兹(hz)为单位。例如模拟语音电话的信号带宽为3400hz，一个pal-d电视频道的带宽为8mhz(含保护带宽)。本实施例中为区分整个通信系统的带宽和划分为多个小单位之后的带宽，将带宽更进一步具体描述为系统带宽，将系统带宽划分未多个小单位之后的带宽范围称为子频带。

在系统带宽的频率范围内，干扰源一般不会对所有频率的电磁波产生干扰，或者产生的干扰的强度不同，小的干扰可以忽略，基于这一特性，将整个系统带宽划分为多个子频带，对子频带的干扰状态进行检测，从而确认可用的子频带。子频带的瞬时干扰是对子频带对应的带宽范围在设定测量时长内检测到的干扰强度，瞬时干扰以dbm为计算单位。相邻两个测量时长之间间隔有设定的等待时长。对于系统带宽而言，干扰状态是长期监测的过程，是多个瞬时干扰的综合体现。

步骤s102、基于瞬时干扰生成每个子频带的干扰测量结果。

考虑到无线通信网络通过电磁波传输数据，其受到干扰时可能会产生持续一定时长的衍生变化，在本方案中，带宽受干扰的情况通过多个瞬时干扰汇总得到结果进行描述。

步骤s130、将干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供一跳邻节点根据干扰测量结果选择传输数据的子频带。

在无线自组网中，每个节点在数据传输过程中所处的地位和实现的功能是相同的，同理，为实现信号更稳定的传输，每个节点需要将干扰测量结果广播到一跳邻节点，以供一跳邻节点根据干扰测量结果选择传输数据的子频带；同时也要根据接收到的一跳邻节点的干扰测量结果，在向该一跳邻节点传输数据时选择合适的子频带。也就是说，对于某个节点而言，需要向所有的一跳邻节点广播干扰测量结果告知自身的带宽干扰状态，同时也要接收所有的一跳邻节点向外广播的干扰测量结果以获知各个一跳邻节点的带宽干扰状态，并在需要向一跳邻节点传输数据时，根据该一跳邻节点广播的干扰测量结果选择干扰最小的子频带。

综上所述，本实施例通过将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。通过对自身的干扰测量和一跳邻节点之间的干扰测量结果的收发，可以确认整个系统带宽中发生干扰的具体子频带，在进行数据传输时根据干扰测量结果选择无干扰的子频带与一跳邻节点进行通信，提升了自组网通信系统的抗干扰能力。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种无线自组网的抗干扰方法的流程图。本实施例的方法包括：

步骤s201、将系统带宽均分为至少两个子频带，对每个子频带按预设周期测量瞬时干扰。

在将系统带宽进行划分时，可以选择均分，例如1000hz的系统带宽，均分为10个子频带，每个子频带的带宽为100hz；也可以选择不均分，例如分为4个带宽为150hz的子频带和4个带宽为100hz的子频带。对每个子频带按预设周期测量瞬时干扰，例如每10ms对所有子频带测量一次。

较佳的方案是采用均分的方式，在整个无线自组网中，系统带宽的频率范围是整个系统内的约定参数，如果将系统带宽均分，然后按频率大小对各个子频带进行编号，那么各个节点根据子频带的编号即可确认该子频带对应的频率范围，并选择对应的子频带的频率进行数据传输。

步骤s202、根据预设的干扰测量滤波系数对瞬时干扰进行累计，生成瞬时干扰的测量次数达到预设次数时每个子频带的综合干扰。

累计过程相当于对连续多次瞬时干扰的进行综合统计，这一统计过程不仅仅是对瞬时干扰的叠加，而是通过干扰测量滤波系数为每次瞬时干扰设置类似影响因子，越接近当前的瞬时干扰，影响因子越大，以这种累计的方式计算综合干扰，如果最近连续多次的瞬时干扰比较小，整体的综合干扰会快速降低，符合子频带的真实干扰状态。

一种具体的累计方式是：通过

对所述瞬时干扰进行累计；

其中，interfrence_subfreband(i,n)为子频带i第n次测量后的综合干扰；i(n)为子频带i第n次测量的瞬时干扰；α为干扰测量滤波系数，0<α<1。

从该累计过程可以看出，只要连续几次瞬时干扰i(n)的值较小，整个综合干扰的值很快就会降低，符合子频带中干扰变化的真实趋势，无线自组网内的节点设备实时对外界干扰进行测量，保证了干扰测量的时效性。

步骤s203、根据预设的干扰门限值与预设次数对应的综合干扰的大小关系确认干扰测量结果。

在连续多次测量瞬时干扰之后，可以根据综合干扰和实现正常通信的最低干扰，也就是和预设的干扰门限值的大小关系确定干扰测量结果。该过程可以表述为：

其中，isinter_subfreband(i)表示子频带i的干扰测量结果，1表示干扰，0表示不干扰，interfrence_subfreband(i)表示子频带i的综合干扰；isinterthreshhold表示预设的干扰门限值。

步骤s204、将所有的干扰测量结果汇总生成本节点的所有子频带的干扰位图。

对于节点而言，将其中所有的干扰测量结果进行汇总即可。从数据角度而言，{nodeid，isinter_subfreband}即可表示一个节点的子频带的干扰位图；其中nodeid表示节点标识，isinter_subfreband表示该节点的所有子频带的干扰测量结果依序组成的数字串。

步骤s205、若瞬时干扰的测量次数达到预设次数，则将测量次数和综合干扰清零。

为了避免在连续多次测量之后，很久以前的瞬时干扰还对当前干扰测量结果产生影响，在瞬时干扰的测量次数达到预设次数，发送干扰测量结果的同时，将之前的测量相关动态数据全部重置清零，开始新一轮的瞬时干扰检测和干扰测量结果的累计。

步骤s206、将干扰位图广播到所有一跳邻节点，以供一跳邻节点根据干扰测量结果选择传输数据的子频带。

步骤s207、接收一跳邻节点发送的干扰测量结果并将干扰测量结果更新到一跳邻节点信息列表。

步骤s206和步骤s207可以视为两个相邻的节点某种程度上的数据交换，一方面，每个节点需要将干扰测量结果广播发送到一跳邻节点，以供一跳邻节点向自身传输数据时选择合适的子频带；另一方面，每个节点需要接收一跳邻节点广播的干扰测量结果，以供自身向一跳邻节点传输数据时选择合适的子频带。对于每个节点而言，设置一跳邻节点信息列表记录每个一跳邻节点的信息，其中就包括本实施例中所说的一跳邻节点广播干扰测量结果时本节点接收到的内容(即步骤s204中的{nodeid，isinter_subfreband})。

步骤s208、接收到数据传输请求时，从一跳邻节点信息列表中选择数据传输请求对应的一跳邻节点中干扰最小的子频带进行数据传输。

当有数据传输请求时，需要确认从传输的起始节点到目标节点的路由策略，路由策略的确认不是本方案的探讨重点，在此不做过多说明。路由策略确认之后，通过路由策略确认的节点依次传输数据，相邻两个节点之间的传输过程并不是随机选择传输的频率，而是从一跳邻节点信息列表中获取下一传输节点的干扰状态，从中选择一未受干扰的子频带进行数据传输。无线自组网内的节点设备周期性的对所有一跳邻节点广播子频带干扰信息，每个节点可以快速获得所有一跳邻节点的干扰状态。当节点有数据发送时，可以直接选择无干扰的子频带进行数据传输，避免了从产生干扰的自频段传输数据，有效提升了系统传输效率。

综上所述，本实施例通过将系统带宽均分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。通过对自身的干扰测量和一跳邻节点之间的干扰测量结果的收发，可以确认整个系统带宽中发生干扰的具体子频带，在进行数据传输时根据干扰测量结果选择无干扰的子频带与一跳邻节点进行通信，提升了自组网通信系统的抗干扰能力。同时，间隔向一跳邻节点更新干扰测量结果有助于实时确认各个相邻节点之间的干扰状态，以干扰位图的方式汇总各个子频带的干扰测量结果后进行广播，降低了广播占用的带宽。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种无线自组网的抗干扰装置的结构方框图。本实施例可适用于各种用于无线自组网的节点设备通信过程中频带选择的情况，该方法可以由本发明实施例提供的装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何实现无线自组网的通信设备中，例如典型的是车联网的组网节点设备等，如图3所示，该装置包括：

干扰测量单元110，用于将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；

数据处理单元120，用于基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；

结果发送单元130，用于将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。

其中，还包括：

结果接收单元，用于接收一跳邻节点发送的干扰测量结果并将所述干扰测量结果更新到一跳邻节点信息列表；

数据传输单元，用于接收到数据传输请求时，从所述一跳邻节点信息列表中选择所述数据传输请求对应的一跳邻节点中干扰最小的子频带进行数据传输。

其中，所述干扰测量单元110，具体用于将系统带宽均分为至少两个子频带，对每个所述子频带按预设周期测量瞬时干扰；

所述数据处理单元，包括：

干扰累计模块，用于根据预设的干扰测量滤波系数对所述瞬时干扰进行累计，生成瞬时干扰的测量次数达到预设次数时每个所述子频带的综合干扰；

结果确认模块，用于根据预设的干扰门限值与预设次数对应的综合干扰的大小关系确认干扰测量结果。

其中，通过

对所述瞬时干扰进行累计；

其中，interfrence_subfreband(i,n)为子频带i第n次测量后的综合干扰；i(n)为子频带i第n次测量的瞬时干扰；α为干扰测量滤波系数。

其中，所述结果确认模块，具体用于根据预设的干扰门限值和预设次数对应的综合干扰的大小关系确认每个所述子频带是否被干扰，并用0或1表示每个子频带的干扰测量结果；

所述装置，还包括：

结果汇总单元，用于将所有的干扰测量结果汇总生成本节点的所有子频带的干扰位图；

所述将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，具体为：

将所述干扰位图广播到所有一跳邻节点。

其中，还包括：

状态重置单元，用于若瞬时干扰的测量次数达到预设次数，则将测量次数和综合干扰清零。

本实施例所述显示内容的批注的装置用于执行上述各实施例所述的显示内容的批注方法，其技术原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种节点设备的硬件结构示意图，如图4所示，本发明实施例四提供的节点设备，包括一个或多个处理器42；

存储装置43，用于存储一个或多个程序。该节点设备与其它节点设备通过射频天线41实现互相通信，射频天线41分别与处理器42和存储装置43连接，且处理器42和存储装置通过总线或其它方式连接。在图4中，射频天线41和处理器42的个数均为1个。

该节点设备中的存储装置43作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中无线自组网的抗干扰方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的无线自组网的抗干扰装置中的模块，包括：干扰测量单元110、数据处理单元120、结果发送单元130)。处理器42通过运行存储在存储装置43中的软件程序、指令以及模块，从而执行节点设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的无线自组网的抗干扰方法。

存储装置43可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储装置43可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置43可进一步包括相对于处理器42远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

并且，当上述节点设备所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器42执行时，程序进行如下操作：

将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。通过节点设备进行干扰测量，无线自组网的节点间通过增加广播干扰信息的机制，实现无线自组网内任意节点获取一跳邻节点的干扰子频带信息，通过避开干扰子频带的方法，可有效对抗窄带干扰，提升无线自组网系统的空口传输效率和性能。

此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被控制装置执行时实现本发明实施例一或实施例二提供的无线自组网的抗干扰方法，该方法包括：将系统带宽划分为至少两个子频带，并测量每个所述子频带的瞬时干扰；基于所述瞬时干扰生成每个所述子频带的干扰测量结果；将所述干扰测量结果广播到所有一跳邻节点，以供所述一跳邻节点根据所述干扰测量结果选择传输数据的子频带。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。