虛擬MIMO系統(tǒng)中的接力

1、Research Centre for Optical Internet & Mobile Information Networks (COIMIN)光互聯(lián)網及移動信息網絡研究中心虛擬虛擬MIMO系統(tǒng)中的接力系統(tǒng)中的接力協(xié)作機制研究協(xié)作機制研究 楊棟2/21/2022背景MIMO技術：提高信道容量單天線條件下，分布式終端如何協(xié)作傳輸數據？VMIMO的提出理論來源：ad hoc 網絡 傳統(tǒng)MIMO技術2/21/2022架構區(qū)內信息共享：UWB技術區(qū)間信息傳輸：802.11技術2/21/2022研究問題區(qū)內的協(xié)作問題 1.小區(qū)建立 2.區(qū)內通信區(qū)間的數據傳輸問題 1.stbc編碼傳輸 2.天線編號

2、問題 3.信道估計2/21/2022流程2/21/2022區(qū)內通信機制：依輪次進行：簇頭選舉，通信，簇頭選舉， 通信. 目的：避免擔任簇頭的節(jié)點能量消耗過多，定期輪換2/21/2022區(qū)內通信05101520250510152025x坐 標y坐標場 景 仿 真2/21/2022簇頭選舉過程 將全網終端按能量劃分為l個等級，等級高者率先發(fā)起成為簇頭的廣播（節(jié)點定時器定時結束方可發(fā)起聚簇），節(jié)點初始最大能量，節(jié)點當前能量，則節(jié)點定時器時間設置為：maxmax()*currentEElE（時隙）2/21/2022簇頭選舉過程同時為了限制多個簇頭聚在一起，新簇頭必須確定自己周圍沒有簇頭才可以充當簇頭（

3、當網絡過密的情況下，可調整為使簇頭間距保持一個距離以避免由于聚簇的限制而造成過多孤立節(jié)點）；2/21/2022簇成員加入過程 （ TDMA方式）簇頭選舉結束后，沒有成為簇頭的終端根據偵聽到的簇頭廣播消息確定距離自己最近的簇頭，并隨機延時后向簇頭發(fā)出加入申請（TDMA方式防止沖突）；簇頭根據收到的申請順序（當然可包括某些限制，如能量等不允許某些節(jié)點的加入）對成員編號并一次性廣播：接下來時隙的具體分配，各終端對應的編號（STBC編碼使用），將來通信區(qū)內的CDMA碼字（簇可隨機選，相鄰沖突的概率很小），VAA小區(qū)號（簇頭的ID），簇頭的廣播報文如下：2/21/2022簇成員加入過程 （ FDMA方式

4、）鄺老師提的華為專利 節(jié)點發(fā)出加入簇請求不以TDMA方式，而以FDMA方式，即隨機占用某個子載波的方式來表明自己愿意加入的愿望（或者是終端選擇的時候表明自己愿意充當中繼節(jié)點） 簇頭收到信息后，解調各子載波，子載波為空表明無人占用，有數據則讀出數據發(fā)送者信息，無法解調表明多個終端都選了同一載波，引起沖突。 2/21/2022生日悖論至少多少個人在一起，能保證至少2個人的生日相同的概率大于1/2? 假定k個人，分別是1，2，3，k，一年天數n=365， 事件Ai：i與j生日不同的事件（j=1，2，i-1） 事件Bk：前k個人生日各不相同的事件1kkiiBA 于是有公式11kkkiiBBA2/21/

5、2022生日悖論由P(AB)=P(A)P(B|A)11()() (|)kkkkP BP BP AB12132431()( ) (|) (|) (|). (|)kkkP BP B P A B P A B P A BP A B . . . .121()1 * () * ().()1211 * (1)(1).(1)knnnkPBnnnknnn2/21/2022生日悖論近似公式x趨于0 int i=1,k=23; double n=365; double a, sum=1; for(i=1;ik;i+) a=(n-i)/n; sum=sum*a; printf(%.10fn,sum); 11121(1

6、 )()*.kiknnnkikknnPBeeeee(1)()1 / 2,365kknkP Ben1xxe1213643633431() 1 1*()*().() 1 1*()*().() 0.507365365365knnn kP Bnnn 得到k=23；利用上頁公式驗證，n=365，k=23，至少兩人生日相同的概率2/21/2022FDMA方式的子載波沖突概率假定n=64子載波，加入節(jié)點（中繼節(jié)點）個數k（一般k8,因為分集效果增加越來越不明顯）減小誤差，利用原始精確公式各節(jié)點隨機選取子載波完全不沖突的概率中繼節(jié)點參與越多 不沖突的概率越小，結果看，相當大的概率不會沖突121()1*()*(

7、).()knnnkP Bnnn 11 20.9843 30.9536 40.9089 50.8521 60.7855 70.7118 80.63402/21/2022通信過程所有區(qū)內的通信數據報都加附加小區(qū)的VAA號，以判斷是否是本小區(qū)內的消息。簇頭廣播結束后，各成員在自己的時隙內，無消息發(fā)送時發(fā)送一個“pass”信息表明自己的存在；有信息發(fā)送則直接進行廣播（信息共享），并攜帶約定了終端利用區(qū)間技術一起向下一小區(qū)傳輸的時刻，下一小區(qū)VAA號，預計共享時間。2/21/2022非小區(qū)內節(jié)點的加入文獻2提出：非小區(qū)內節(jié)點的加入方面考慮設置一個自由時隙，沒有在簇內的節(jié)點偵聽到有簇頭的廣播馬上在下一時隙

8、（即自由時隙）競爭發(fā)出加入申請，下一輪簇頭會根據情況決定是否允許加入并宣布； 2/21/2022簇成員的離開簇成員在自己的時隙內沒有發(fā)出任何信息，簇頭認為它死亡或離開，下一輪開始廣播時會取消其時隙分配； 2/21/2022簇頭的死亡或離開如果簇頭失效，即在簇頭的廣播時隙內沒有廣播，可以認為宣布了該簇的解散，所有成員加入其他的簇（另外，從簇的穩(wěn)定性考慮，可以允許有備用簇頭）。2/21/2022區(qū)間的數據傳輸問題 1.stbc編碼傳輸 2.天線編號問題 3.信道估計2/21/2022stbc編碼傳輸傳統(tǒng)集中式STBC編碼：多個天線屬于同一終端，編碼進行集中式的控制，根據發(fā)射天線數目設計編碼，不存在天線編號的協(xié)調問題。 2/21/2022stbc編碼傳輸編碼矩陣*12*21xxxxTimeAntenna12xXx 2/21/2022stbc編碼傳輸分布式stbc編碼2/21/2022天線編號問題問題： 即各終端需要知道自己充當集中式天線中的哪一根解決： 節(jié)點加入，簇頭廣播時已分配了天線編號，保證了無沖突的進行stbc編碼 2/21/2022參考文獻文獻1:MI