基于智能天线的WLAN信号覆盖控制方法

基于智能天线的WLAN信号覆盖控制方法

忻晓雯

（上海交通大学信息安全工程学院，上海200240）

为了保证信息通信的安全，本文对智能天线的WLAN信号覆盖的控制问题进行了阐述，在整个流程中要不断的试验、计算、验证和现场考察才能找到准确的数据。

WLAN信号；波束；AP

在如今快节奏的生活中智能手机、平板、电脑等智能电器已经占据了我们生活中的大部分，办公室、公交车、咖啡厅等公共场所还有我们的家庭中这些也是无处不在的，而WLAN也是无处不在，WLAN信号的好坏也与我们的生活息息相关。

1　WLAN信号覆盖概述

WLAN无线信号的覆盖分为室内覆盖和室外覆盖这两种，室内覆盖适用室内场景，室内的AP直接安装在室内的指定区域，它的信号大部分都集中在室内指定区域以内，它的信号不会被其它除制定目标以外的区域用户所使用，这样能良好的保护室内信号的使用；而室外覆盖为人口较为集中的地带和需求量比较大的室外场所，将AP安装在室外，其信号容易扩散，信息资源也很容易被其他非指定目标区域内的人所使用，容易造成信号被占用而无法正常使用。如果在室内采用室外的信号覆盖方式就会存在容量受限的问题，会增加AP的增加而造成资源的浪费，所以在室内场景使用无线时应采用室内覆盖方式的网络，只有在室内使用的覆盖方式没有效果的情况下才会使用室外的覆盖方式。

2　WLAN信号覆盖的方法

目前看来无线信号的覆盖一般是采用胖/瘦AP和胖/瘦AP加天馈部署的方式。虽然这几种方式都是有用户在用的，但是射频的效率差也异是相对来说比较大的。胖AP也就是自带复杂的配置功能（独立的完整的操作系统），比如：你家里用的无线AP小路由器，就是胖AP其中的一种，简单来说，胖AP是可以不依靠其他设备而可以独立工作的，其缺点即胖AP无法进行自动调节，都是需要手动来完成的，在使用不同的漫游情况时会产生较大的时效性差异，如果想使用语音和视频通话聊天等此类用途时就不太方便了，而且也不支持无线设备，所以在较大的工程上需要使用网络信号覆盖时是不推荐使用的。胖AP天馈系统也就是通过天线向周围发射电磁波的方式。在室内使用时都是通过内置的分集的功能来解决信号的干扰问题。瘦AP是适合大规模部署的，通常需要与交换机、控制器等设备来相互配合，瘦AP的所有配置都是从服务器的上下载的，因此瘦AP是无法独立工作，瘦AP 的部署方式适合大批量的使用，能够集中的控制和管理模式、能容的下较大的用户使用，通过自动管理和调整等参数来优化无线服务项目，完全不影响用户在漫游使用的情况下带来的安全隐患可以放心的安全的使用所需要的信息和资源，为了满足人们对无线信号的多方面需求，建议多使用瘦AP的部署方式来优化网络资源的使用【1】。

3　WLAN信号覆盖的控制算法

控制覆盖方法的算法目标是让每一个传感器所接收的信号强度与之前设定的目标值之间的误差达到最小化。无线传感器的组成方式也是一方面，它是由一个模块封装在外壳之中，在工作时提供所需电源，来形成无线传感器的网络节点。然后采集设备的数字信号，再通过无线传感器的网络传输到监控中心的无线网关，然后直接送入到计算机中来进行分析和处理。无线传感器也是可以传输和采集整个时间历程为信号的，其中分为以下三点【2】。

3.1为保证通信的安全，希望接收的信号强度小，覆盖指定区域外能接收的信号强度弱到不能正常解码称之为外部传感器。

3.2覆盖制定区域外的附近区域能接收的信号强度为合适的可接受值称之为边缘传感器。

3.3覆盖指定区域内能接收的信号强度为足够强，接入的速率高称之为内部传感器。因为不同的传感器所需要的一个或者多个AP信号，所以就可以反映出信号的强弱数值，计算控制方法可以针对不同的传感器所带来的不同的权值来满足相对应传感器的目标值。

首先要了解各个传感器的目标场的强弱值和权重值、各个AP到传感器的信道向量、各个AP的发射功率来表示总体的目标函数问题。计算的方法分为以下七点：①设置传感器的目标功率和权重值，②不同AP的波束组合的功率发射来测量所需的信号值，③AP的各个波束组合传达到传感器的影响因子，④利用粒子群优化搜索AP的波束组合以及发射功率，调整AP的信号发射参数值，⑤传感器接收到的AP信号强度值，⑥服务器判断传感器接收信号强度和设定的目标值之间的误差是否超出之前的设定，⑦监听AP波束组合的信号衰弱的变化。波束的形成运用了信号处理的技术将形成的波束用在接收或者发射指定方向的信号，这方面是为了得到足够大的信噪比，另一方便是为了得到高度精准的目标分辨力。

4　WLAN信号覆盖的结束语

在本次计算中难度较高的是波速组合功率发射的接收信号强度和进行最优质的波束组合和功率的搜索过程。

在整个流程中要不断的试验、计算、验证和现场考察。而且在实际测试和仿真测试有一定的差距，在实际的测试中多出了天气和物体移动的多方面的环境因素，而仿真测试是利用模型直接用公式算出的，所以在对于实际现场测试时需要对实际测量的场强值经行平滑的处理。在整个实测结果中目标值和权值的算法结果起到牵引作用，还需要两者相互配合才能达到控制目标。该方案是在不同的区域部署多个无线传感器，然后利用多个无线传感器来采集WLAN的信号强度，然后上报给控制器，再利用控制器来计算出最佳信号进行调整。

为了达到应用所需的要求来看良好的覆盖性能可以控制不同的区域覆盖强度。在本次算法中需要多次的调整才能达到整体的目标，任何此类实验计算都是需要现场勘测各方面所需的数值来计算的，根据测试的环境不同，所测试的结果也会随之产生变化。

［1］周元.基于智能天线的WLAN信号覆盖控制方法［J］华为技术有限公司中央研究院，2014

［2］韩贵杰.定向天线实现多波束智能天线研究［J］兰州大学，2006

TN925.93

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1003-5168（2015）11-119-01