【摘要】隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)得到了較為廣泛的應(yīng)用，它作為一種無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò)，具有一系列的優(yōu)勢(shì)，如較高的容量和速率等。通常情況下，可以將其劃分為兩個(gè)組成部分，分別是Mesh路由器和Mesh終端。本文簡(jiǎn)要分析了無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)上行鏈路中采用協(xié)同策略的多包接收方法，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò);協(xié)同通信;虛擬多入多出;多包接收

1.前言

隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，從無(wú)線組織網(wǎng)中逐漸衍生出來(lái)了一種新型的無(wú)線分布式網(wǎng)絡(luò)，也就是無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)，它具有較高的速率和較高的容量，自從誕生以來(lái)，就受到了人們普遍的關(guān)注。

無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)可以劃分為兩個(gè)組成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，分別是路由器和終端，借助于路由器，可以構(gòu)成一個(gè)骨干網(wǎng)，借助于路由器，在骨干網(wǎng)中可以接入終端，同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連接性也會(huì)因?yàn)榻K端的路由能力而得到增強(qiáng)，覆蓋范圍得到擴(kuò)大。但是我們需要注意的是，在實(shí)踐當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)吞吐率和帶寬等服務(wù)質(zhì)量會(huì)直接受到節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包沖突的影響，啟動(dòng)重傳機(jī)制也較為頻繁，那么對(duì)于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，就需要采取科學(xué)的方法，來(lái)對(duì)傳輸性能進(jìn)行優(yōu)化。在信息理論中，非常重要的一個(gè)分支就是協(xié)同通信理論，如今很多專家都對(duì)此開(kāi)始研究。它是一種空間分集技術(shù)，主要是通過(guò)無(wú)線鏈路，促使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)來(lái)對(duì)彼此的天線進(jìn)行共享，以便構(gòu)成一個(gè)虛擬多入多出的系統(tǒng)，同時(shí)，將節(jié)點(diǎn)信號(hào)之間空間衰落的獨(dú)立性給利用起來(lái)，促使V-，MIMO信道的非相關(guān)性得到增強(qiáng)，以此來(lái)將MIMO系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)給發(fā)揮出來(lái)，將多天線技術(shù)引入到路由器中，可以促使無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率得到顯著提高，網(wǎng)絡(luò)容量得到擴(kuò)展。但是，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的終端因?yàn)槌叽缫蛩鼗蛘哂布?fù)雜因素的限制作用，通常將單天線應(yīng)用過(guò)來(lái)，那么就可以將協(xié)同通信技術(shù)利用過(guò)來(lái)，形成V-MIMO，來(lái)得到分集增益，這樣能量效率和抗衰落能力就可以得到提高，進(jìn)而促使無(wú)線鏈路的傳輸質(zhì)量得到強(qiáng)化，中斷概率得到降低，能耗也可以得到有效節(jié)省。

圖1 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中基于協(xié)同通信的多包接收模型

2.系統(tǒng)模型

圖1將一種無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中基于協(xié)同通信的多包接收模型給提供了出來(lái)。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由器作為目的節(jié)點(diǎn)存在，可以對(duì)A個(gè)接收天線進(jìn)行配置，在本無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由器信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)隨機(jī)分布N個(gè)單天線單信號(hào)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)終端。源節(jié)點(diǎn)是終端，它作為獨(dú)立信源，可以對(duì)自己信息進(jìn)行發(fā)送，中繼對(duì)源節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所有節(jié)點(diǎn)具有的發(fā)射功率是相同的。時(shí)隙化系統(tǒng)時(shí)間資源，將時(shí)分半雙工模式應(yīng)用過(guò)來(lái)，每一個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度和一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)，并且各個(gè)節(jié)點(diǎn)同步分組、載波和符號(hào)。

我們?cè)O(shè)定在第n個(gè)時(shí)隙有Kn個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)接入到信道中，用p來(lái)表示節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包的概率，那么就可以得出系統(tǒng)信號(hào)模型：

在這個(gè)模型中，我們將接收信號(hào)向量和節(jié)點(diǎn)k的信息符號(hào)、節(jié)點(diǎn)k的發(fā)送功率、等效聯(lián)合信號(hào)矩陣以及復(fù)高斯噪聲向量之間的關(guān)系給表示了出來(lái)。Hk，n表示的是節(jié)點(diǎn)k到目的節(jié)點(diǎn)的信道頻率響應(yīng)向量，并且與均值為0，方差為1的獨(dú)立同分布循環(huán)對(duì)稱復(fù)高斯隨機(jī)變量所滿足，并且用相關(guān)符號(hào)表示了節(jié)點(diǎn)通道信道估計(jì)可獲知接入節(jié)點(diǎn)k的信道狀態(tài)信息。本文將lkh算法應(yīng)用過(guò)來(lái)，來(lái)對(duì)協(xié)同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇，節(jié)點(diǎn)kj作為源節(jié)點(diǎn)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)k第n時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行接收，完成接收之后，節(jié)點(diǎn)kj將指示信息發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)，通報(bào)成為節(jié)點(diǎn)k的協(xié)同節(jié)點(diǎn)。如果目的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有成功接收節(jié)點(diǎn)k的數(shù)據(jù)，那么目的節(jié)點(diǎn)則在隨后時(shí)隙按照隨機(jī)的順序指示協(xié)同節(jié)點(diǎn)，并且對(duì)相應(yīng)源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)處理了節(jié)點(diǎn)信號(hào)之后，獲得信號(hào)抗噪比比信擾澡比門(mén)限更大，那么就可以正確接收節(jié)點(diǎn)k的數(shù)據(jù)包。

3.多包接收方法

本方法用于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由器作為目的節(jié)點(diǎn)，對(duì)多個(gè)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)終端的沖突數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，在信號(hào)檢測(cè)當(dāng)中，將串行干擾消除接收技術(shù)應(yīng)用過(guò)來(lái)，來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分離。

一是目的節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行初步信號(hào)檢測(cè)：在處理源節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的過(guò)程中，如果Kngt;dim（hk，n），其中dim為向量維數(shù)，目的節(jié)點(diǎn)將相應(yīng)數(shù)值作為節(jié)點(diǎn)k的均衡箱梁，采用部分迫零來(lái)檢測(cè)信號(hào)，可以將信息符號(hào)估計(jì)值給得出來(lái)?？梢缘贸鲆粋€(gè)公式，這樣公式將節(jié)點(diǎn)k和節(jié)點(diǎn)i信號(hào)之間的空間相關(guān)系數(shù)給求了出來(lái)。

我們需要注意的是，雖然部分迫零技術(shù)無(wú)法將節(jié)點(diǎn)間干擾給完全消除掉，但是噪聲功率卻不會(huì)放大。因此，本文將串行干擾消除方法給應(yīng)用了過(guò)來(lái)，對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的接受信擾噪比進(jìn)行計(jì)算。它的算法是這樣的， 結(jié)合接受信擾噪比計(jì)算時(shí)，對(duì)具有最大信擾噪比的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行尋找。如果目的節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)處理后獲得的信擾噪比比信擾噪比門(mén)限大，那么就可以成功接收節(jié)點(diǎn)k數(shù)據(jù)。如果目的節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)處理后獲得的信擾噪比比信擾噪比門(mén)限小，那么算法就可以結(jié)束。之后轉(zhuǎn)到第一個(gè)步驟，對(duì)剩余各個(gè)節(jié)點(diǎn)信擾噪比重新計(jì)算。

二是目的節(jié)點(diǎn)指示協(xié)同節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)和包沖突解析過(guò)程：在目標(biāo)中消除已經(jīng)成功檢測(cè)的信號(hào)，那么就為剩余信號(hào)，我們需要將數(shù)據(jù)包接收失敗的節(jié)點(diǎn)集合。而后目的節(jié)點(diǎn)對(duì)指示信息進(jìn)行廣播，知識(shí)信息為1時(shí)，表示已經(jīng)成功接收了節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包。如果指示信息等于0，那么就說(shuō)明沒(méi)有成功接收數(shù)據(jù)包。

目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)聯(lián)合信號(hào)檢測(cè)來(lái)包沖突解析，以便對(duì)沖突的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分離。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)信擾噪比比信擾噪比門(mén)限低，那么目的節(jié)點(diǎn)將會(huì)指示到其他的節(jié)點(diǎn)，在第n+1時(shí)隙對(duì)其信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文的敘述分析我們可以得知，本文提出了一種多包接收方法，它的基礎(chǔ)是協(xié)同通信技術(shù)，將其應(yīng)用到無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)，具有一系列的優(yōu)勢(shì)。本種方法通過(guò)多天線接收，并且結(jié)合了協(xié)同通信和NDMA，來(lái)構(gòu)建一個(gè)MIM0信道，創(chuàng)造的空分多址能力較為強(qiáng)健。在本方法中，將有著較低復(fù)雜度的迫零檢測(cè)技術(shù)和容易是修按的串行干擾消除算法給應(yīng)用過(guò)來(lái)，進(jìn)行包沖突解析，將穩(wěn)健的沖突報(bào)分離能力提供了出來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱贊，潘成康，徐有云，菜躍明.一種無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中基于協(xié)同通信的多包接收方法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2010，2（5）：123-125.

作者簡(jiǎn)介：

喬德筍（1982—），男，河南南陽(yáng)人，大學(xué)本科，研究方向：通信。

韓放志（1981—），男，河南睢縣人，大學(xué)本科，研究方向：通信。