無線Mesh網(wǎng)絡上行鏈路中采用協(xié)同策略的多包接收方法

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

【關鍵詞】無線Mesh網(wǎng)絡;協(xié)同通信;虛擬多入多出;多包接收

1.前言

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

無線Mesh網(wǎng)絡可以劃分為兩個組成網(wǎng)絡節(jié)點，分別是路由器和終端，借助于路由器，可以構成一個骨干網(wǎng)，借助于路由器，在骨干網(wǎng)中可以接入終端，同時，無線網(wǎng)絡的連接性也會因為終端的路由能力而得到增強，覆蓋范圍得到擴大。但是我們需要注意的是，在實踐當中，網(wǎng)絡吞吐率和帶寬等服務質(zhì)量會直接受到節(jié)點間數(shù)據(jù)包沖突的影響，啟動重傳機制也較為頻繁，那么對于無線Mesh網(wǎng)絡來講，就需要采取科學的方法，來對傳輸性能進行優(yōu)化。在信息理論中，非常重要的一個分支就是協(xié)同通信理論，如今很多專家都對此開始研究。它是一種空間分集技術，主要是通過無線鏈路，促使移動節(jié)點來對彼此的天線進行共享，以便構成一個虛擬多入多出的系統(tǒng)，同時，將節(jié)點信號之間空間衰落的獨立性給利用起來，促使V-，MIMO信道的非相關性得到增強，以此來將MIMO系統(tǒng)的技術優(yōu)勢給發(fā)揮出來，將多天線技術引入到路由器中，可以促使無線Mesh網(wǎng)絡的傳輸速率得到顯著提高，網(wǎng)絡容量得到擴展。但是，無線Mesh網(wǎng)絡的終端因為尺寸因素或者硬件復雜因素的限制作用，通常將單天線應用過來，那么就可以將協(xié)同通信技術利用過來，形成V-MIMO，來得到分集增益，這樣能量效率和抗衰落能力就可以得到提高，進而促使無線鏈路的傳輸質(zhì)量得到強化，中斷概率得到降低，能耗也可以得到有效節(jié)省。

圖1 無線Mesh網(wǎng)絡中基于協(xié)同通信的多包接收模型

2.系統(tǒng)模型

圖1將一種無線Mesh網(wǎng)絡中基于協(xié)同通信的多包接收模型給提供了出來。無線Mesh網(wǎng)絡路由器作為目的節(jié)點存在，可以對A個接收天線進行配置，在本無線Mesh網(wǎng)絡路由器信號覆蓋范圍內(nèi)隨機分布N個單天線單信號無線Mesh網(wǎng)絡終端。源節(jié)點是終端，它作為獨立信源，可以對自己信息進行發(fā)送，中繼對源節(jié)點信息進行轉發(fā)，所有節(jié)點具有的發(fā)射功率是相同的。時隙化系統(tǒng)時間資源，將時分半雙工模式應用過來，每一個時隙長度和一個數(shù)據(jù)包的傳輸時長所對應，并且各個節(jié)點同步分組、載波和符號。

我們設定在第n個時隙有Kn個節(jié)點同時接入到信道中，用p來表示節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包的概率，那么就可以得出系統(tǒng)信號模型：

在這個模型中，我們將接收信號向量和節(jié)點k的信息符號、節(jié)點k的發(fā)送功率、等效聯(lián)合信號矩陣以及復高斯噪聲向量之間的關系給表示了出來。Hk，n表示的是節(jié)點k到目的節(jié)點的信道頻率響應向量，并且與均值為0，方差為1的獨立同分布循環(huán)對稱復高斯隨機變量所滿足，并且用相關符號表示了節(jié)點通道信道估計可獲知接入節(jié)點k的信道狀態(tài)信息。本文將lkh算法應用過來，來對協(xié)同節(jié)點進行選擇，節(jié)點kj作為源節(jié)點的協(xié)同節(jié)點，對節(jié)點k第n時隙信號進行接收，完成接收之后，節(jié)點kj將指示信息發(fā)送給目的節(jié)點，通報成為節(jié)點k的協(xié)同節(jié)點。如果目的節(jié)點沒有成功接收節(jié)點k的數(shù)據(jù)，那么目的節(jié)點則在隨后時隙按照隨機的順序指示協(xié)同節(jié)點，并且對相應源節(jié)點的信號進行轉發(fā)。

當目的節(jié)點檢測處理了節(jié)點信號之后，獲得信號抗噪比比信擾澡比門限更大，那么就可以正確接收節(jié)點k的數(shù)據(jù)包。

3.多包接收方法

本方法用于無線Mesh網(wǎng)絡路由器作為目的節(jié)點，對多個無線Mesh網(wǎng)絡終端的沖突數(shù)據(jù)包進行處理，在信號檢測當中，將串行干擾消除接收技術應用過來，來對數(shù)據(jù)包進行分離。

一是目的節(jié)點對接收信號進行初步信號檢測：在處理源節(jié)點個數(shù)的過程中，如果Kngt;dim（hk，n），其中dim為向量維數(shù)，目的節(jié)點將相應數(shù)值作為節(jié)點k的均衡箱梁，采用部分迫零來檢測信號，可以將信息符號估計值給得出來?？梢缘贸鲆粋€公式，這樣公式將節(jié)點k和節(jié)點i信號之間的空間相關系數(shù)給求了出來。

我們需要注意的是，雖然部分迫零技術無法將節(jié)點間干擾給完全消除掉，但是噪聲功率卻不會放大。因此，本文將串行干擾消除方法給應用了過來，對各個節(jié)點的接受信擾噪比進行計算。它的算法是這樣的， 結合接受信擾噪比計算時，對具有最大信擾噪比的節(jié)點進行尋找。如果目的節(jié)點對節(jié)點信號檢測處理后獲得的信擾噪比比信擾噪比門限大，那么就可以成功接收節(jié)點k數(shù)據(jù)。如果目的節(jié)點對節(jié)點信號檢測處理后獲得的信擾噪比比信擾噪比門限小，那么算法就可以結束。之后轉到第一個步驟，對剩余各個節(jié)點信擾噪比重新計算。

二是目的節(jié)點指示協(xié)同節(jié)點轉發(fā)和包沖突解析過程：在目標中消除已經(jīng)成功檢測的信號，那么就為剩余信號，我們需要將數(shù)據(jù)包接收失敗的節(jié)點集合。而后目的節(jié)點對指示信息進行廣播，知識信息為1時，表示已經(jīng)成功接收了節(jié)點數(shù)據(jù)包。如果指示信息等于0，那么就說明沒有成功接收數(shù)據(jù)包。

目的節(jié)點通過聯(lián)合信號檢測來包沖突解析，以便對沖突的數(shù)據(jù)包進行分離。如果某個節(jié)點信擾噪比比信擾噪比門限低，那么目的節(jié)點將會指示到其他的節(jié)點，在第n+1時隙對其信號進行轉發(fā)。

4.結語

通過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，它的基礎是協(xié)同通信技術，將其應用到無線Mesh網(wǎng)絡，具有一系列的優(yōu)勢。本種方法通過多天線接收，并且結合了協(xié)同通信和NDMA，來構建一個MIM0信道，創(chuàng)造的空分多址能力較為強健。在本方法中，將有著較低復雜度的迫零檢測技術和容易是修按的串行干擾消除算法給應用過來，進行包沖突解析，將穩(wěn)健的沖突報分離能力提供了出來。

參考文獻

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

作者簡介：

喬德筍（1982—），男，河南南陽人，大學本科，研究方向：通信。

韓放志（1981—），男，河南睢縣人，大學本科，研究方向：通信。