基于主动干扰的无线局域网干扰管理与节点协同

随着无线城市的建立和推广，以802.11标准为代表的无线局域网技术正在成为互联网接入最后一公里的主要手段之一。目前，以CSMA/CA为主的干扰管理和节点调度已经成为网络性能的瓶颈，其通信资源利用率不到20%。近年来，干扰回避，干扰消除和干扰对齐等新技术手段使得更高效的干扰管理和节点调度成为可能。传统的干扰管理都是在试图减少信号干扰的可能。一些近期的研究成果则显示，适当的主动增加信号干扰，不但不会造成包冲突和传输失败，还能因为增加节点协同能力而大幅度提高网络的通信性能。该成果产生了很大的国际影响力。基于这些发现，本团队将重点探索利用主动干扰形成的干扰型副信道所带来的机遇，深入研究副信道的理论基础，调制解调方法，异构性，通用性和公平性问题等。团队目标在国内外期刊和会议上发表高质量论文15-20篇，申请发明专利5-8项，建立副信道无线局域网系统原型，保持本团队在该研究方向上的已有领先国际影响力。

随着互联网的发展和无线通信设备的普及，以IEEE 802.11 b/g及相关协议族为代表的Wifi技术，成为广为接受的无线接入互联网手段之一。其中无线信号的干扰是影响的网络协议设计和通信性能的根本因素。在多用户的无线局域网网络环境中，如何进行有效的无线干扰管理，协同不同节点的传输行为，使用频谱资源得到充分利用是影响无线网络性能的根本问题之一。..现有的通信协议和节点协同通常使用基于载波侦听多路访问(CSMA/CA)的方式进行协调。近年来的一些列研究成果显示，CSMA/CA的方式是以巨大的性能牺牲为代价而实现。为了更有效的利用无线通信频率，我们的研究工作重点围绕基于主动干扰的副信道展开，充分利用副信道的独特优势及特性去进行无线局域网中的干扰管理，达到高效的节点协同。副信道是我们的研究首次所发现的一种独特的通信信道。传统的无线信道是发送端发送信号，接受端接受信号并正确解码以获取发送端发送的信息。副信道是基于传统信道的。在传统信道进行通信的时候，另外一个发送端主动的发送少量的干扰信号，这些干扰信号足够大，使得传统信号的接受端能够探测到这些干扰信号的存在，又足够小，使得接收端能将这些干扰信号作为噪音去除掉，回复原始的传统发送端发送的数据。通过调整干扰信号的位置等方式，额外的发送端就能把自己想要传递的信息传递给接收端。通过这种方式，一个接收端就可以同时接受原始发送端和额外发送端同时发送的信息,成功的完成了“双源单目的”的任务，将根本性的改变人们对无线干扰的认识。..基于以上基本思想，我们建立了基于干扰型副信道无线局域网无线通信模型，解决了如何利用主动干扰的行为进行信息传递的基本问题，其中包括两种信号调制方式下的干扰型副信道，即直接序列扩频(DSSS)与正交频分复用技术（OFDM）。构建了副信道无线局域网通信协议栈，给出了副信道中信息高校调制/解调方法。研究了协同通信与应用数据的异构共存机制，设计了干扰副信道的多用户公平调度机制，研究如何在混合异构的副信道无线局域网中的公平调度，特别是传统节点和新型节点的公平问题。搭建了50个节点的包含普通信道节点和副信道节点的混合无线局域网平台。在国内外期刊和会议上发表论文23篇，其中8篇EI检索，其中包括ACM Mobicom, 15篇SCI论文，专利5项，毕业硕士生10名。