[發(fā)明專利]基于用戶位置分布的室內(nèi)AP部署方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410788942.0
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104507095B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐玉濱;唐舒;馬琳;崔揚(yáng);劉寧慶
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04W16/20
• 分類號: H04W16/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)AP部署方法。

背景技術(shù)

隨著無線局域網(wǎng)(Wireless Location Access Network，WLAN)技術(shù)的飛速發(fā)展，WLAN以其易部署，設(shè)備簡單，資費(fèi)低廉等優(yōu)勢，已經(jīng)成為室內(nèi)環(huán)境下用戶實(shí)現(xiàn)通信的應(yīng)用最為廣泛的主流手段。如何部署AP，使得目標(biāo)區(qū)域滿足一定的覆蓋率，一直都是室內(nèi)WLAN研究的熱點(diǎn)之一。然而，隨著支持WLAN接入的設(shè)備的普及，而WLAN的接入點(diǎn)(Access Point，AP)在所能同時(shí)支持的用戶數(shù)是受限的。因此，在考慮某區(qū)域內(nèi)的AP部署時(shí)，除了要使得部署后的AP能夠?qū)崿F(xiàn)信號的覆蓋率要求，還應(yīng)滿足該區(qū)域內(nèi)支持用戶數(shù)的要求。

現(xiàn)階段的研究中，對于AP的部署，主要有兩類方案，一種是現(xiàn)場調(diào)研的方法，即部署方案將在針對目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行的實(shí)際調(diào)查和測量后，再根據(jù)設(shè)計(jì)者的目標(biāo)來進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，該方法的人力、財(cái)力以及時(shí)間成本都較高，而且方案對于建筑物結(jié)構(gòu)的依賴性較強(qiáng)；另一種為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法，通過建立數(shù)學(xué)模型來找到AP的最佳數(shù)目和放置位置，該方法相對于現(xiàn)場調(diào)研的方法而言，開銷較少，且可以根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)果調(diào)整，無需在架設(shè)之前進(jìn)行實(shí)際調(diào)研，已經(jīng)成為現(xiàn)階段AP部署的主流方案。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的諸多方案中，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的不同又可分為離散數(shù)學(xué)規(guī)劃法和連續(xù)數(shù)學(xué)規(guī)劃法，其中前者在AP部署時(shí)將目標(biāo)區(qū)域劃分為若干網(wǎng)格，AP的位置則被離散在各個(gè)中心位置，該方法在AP位置較多的情況下，若對于部署的位置精度要求較高，則計(jì)算難度和計(jì)算量都會嚴(yán)重加大；而后者，除了由于室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性，在接收信號強(qiáng)度模型的建模方面存在較大的難度外，連續(xù)的數(shù)學(xué)模型在求解方面自身也具有較大的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了提高室內(nèi)AP部署的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，以及為了增加所支持用戶數(shù)的數(shù)量，從而提供一種基于用戶位置分布的室內(nèi)AP部署方法。

基于用戶位置分布的室內(nèi)AP部署方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、將室內(nèi)可能存在的每個(gè)等待接入WLAN的用戶均采用描述為一個(gè)位置點(diǎn)，其中，為該區(qū)域所在位置坐標(biāo)，P為該位置存在用戶的概率；

步驟二、在所有位置點(diǎn)中進(jìn)行N倍抽樣，獲得用戶抽樣位置點(diǎn)集合，每個(gè)用戶位置點(diǎn)的概率均為1/N；N為等待接入WLAN的用戶總數(shù)；

將待部署的AP的限制條件根據(jù)室內(nèi)地圖抽樣為AP位置點(diǎn)集合L_AP，其中：抽樣頻率根據(jù)預(yù)設(shè)的精度δ進(jìn)行選取，且抽樣后相鄰兩個(gè)AP位置點(diǎn)的間距Δd<δ；

步驟三、對FCM聚類算法的隸屬度矩陣進(jìn)行初始化，并將用戶抽樣位置點(diǎn)集合作為FCM聚類算法的輸入樣本，更新隸屬度矩陣，獲得聚類中心；

步驟四、選取AP位置點(diǎn)集合L_AP中與步驟三中所獲取的聚類中心點(diǎn)歐式距離最小的點(diǎn)，作為更新后的聚類中心；

步驟五、計(jì)算當(dāng)前更新后的聚類中心相對于前一次更新的聚類中心的差值，并判斷該差值是否大于預(yù)設(shè)門限值且迭代次數(shù)小于預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟三；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟六；

步驟六、按照當(dāng)前的聚類中心在室內(nèi)部署AP。

步驟一中室內(nèi)可能存在的每個(gè)用戶滿足累計(jì)概率分布函數(shù)：

F(X,Y)＝P(x<X,y<Y)，(X,Y)∈C；

(X,Y)為AP位置坐標(biāo)；C為當(dāng)前進(jìn)行的室內(nèi)AP部署的區(qū)域范圍；

所有用戶的概率密度函數(shù)f(x,y)滿足：

∫_Cf(x,y)dxdy＝1。

步驟六獲得的當(dāng)前的聚類中心同時(shí)滿足以下條件：

條件(1)、每個(gè)類中的平均用戶數(shù)小于等于最大用戶數(shù)N_max；

條件(2)、用戶位置點(diǎn)距離聚類中心的最大距離小于AP所能覆蓋的最大半徑d_max；

條件(3)、在滿足條件(1)和條件(2)的同時(shí)，聚類數(shù)為最小。

本發(fā)明能夠獲得以下有益效果：1、本發(fā)明相對于現(xiàn)有的基于RSS的AP部署方法，當(dāng)架設(shè)AP數(shù)相同的情況下，能夠承載更多的接入用戶。2、本發(fā)明適用于用戶分布不均勻情況下的室內(nèi)環(huán)境，且能夠有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源，各子網(wǎng)絡(luò)間的系統(tǒng)均衡性更優(yōu)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率更高。

附圖說明

圖1是為基于用戶位置分布的室內(nèi)AP部署方法架構(gòu)示意圖；

圖2為基于用戶位置分布的室內(nèi)AP部署方法流程示意圖。