虚拟MIMO系统中的接力

1、Research Centre for Optical Internet & Mobile Information Networks (COIMIN)光互联网及移动信息网络研究中心虚拟虚拟MIMO系统中的接力系统中的接力协作机制研究协作机制研究 杨栋2/21/2022背景MIMO技术：提高信道容量单天线条件下，分布式终端如何协作传输数据？VMIMO的提出理论来源：ad hoc 网络 传统MIMO技术2/21/2022架构区内信息共享：UWB技术区间信息传输：802.11技术2/21/2022研究问题区内的协作问题 1.小区建立 2.区内通信区间的数据传输问题 1.stbc编码传输 2.天线编号

2、问题 3.信道估计2/21/2022流程2/21/2022区内通信机制：依轮次进行：簇头选举，通信，簇头选举， 通信. 目的：避免担任簇头的节点能量消耗过多，定期轮换2/21/2022区内通信05101520250510152025x坐 标y坐标场 景 仿 真2/21/2022簇头选举过程 将全网终端按能量划分为l个等级，等级高者率先发起成为簇头的广播（节点定时器定时结束方可发起聚簇），节点初始最大能量，节点当前能量，则节点定时器时间设置为：maxmax()*currentEElE（时隙）2/21/2022簇头选举过程同时为了限制多个簇头聚在一起，新簇头必须确定自己周围没有簇头才可以充当簇头（

3、当网络过密的情况下，可调整为使簇头间距保持一个距离以避免由于聚簇的限制而造成过多孤立节点）；2/21/2022簇成员加入过程 （ TDMA方式）簇头选举结束后，没有成为簇头的终端根据侦听到的簇头广播消息确定距离自己最近的簇头，并随机延时后向簇头发出加入申请（TDMA方式防止冲突）；簇头根据收到的申请顺序（当然可包括某些限制，如能量等不允许某些节点的加入）对成员编号并一次性广播：接下来时隙的具体分配，各终端对应的编号（STBC编码使用），将来通信区内的CDMA码字（簇可随机选，相邻冲突的概率很小），VAA小区号（簇头的ID），簇头的广播报文如下：2/21/2022簇成员加入过程 （ FDMA方式

4、）邝老师提的华为专利 节点发出加入簇请求不以TDMA方式，而以FDMA方式，即随机占用某个子载波的方式来表明自己愿意加入的愿望（或者是终端选择的时候表明自己愿意充当中继节点） 簇头收到信息后，解调各子载波，子载波为空表明无人占用，有数据则读出数据发送者信息，无法解调表明多个终端都选了同一载波，引起冲突。 2/21/2022生日悖论至少多少个人在一起，能保证至少2个人的生日相同的概率大于1/2? 假定k个人，分别是1，2，3，k，一年天数n=365， 事件Ai：i与j生日不同的事件（j=1，2，i-1） 事件Bk：前k个人生日各不相同的事件1kkiiBA 于是有公式11kkkiiBBA2/21/

5、2022生日悖论由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生日悖论近似公式x趋于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；利用上页公式验证，n=365，k=23，至少两人生日相同的概率2/21/2022FDMA方式的子载波冲突概率假定n=64子载波，加入节点（中继节点）个数k（一般k8,因为分集效果增加越来越不明显）减小误差，利用原始精确公式各节点随机选取子载波完全不冲突的概率中继节点参与越多 不冲突的概率越小，结果看，相当大的概率不会冲突121()1*()*(

7、).()knnnkP Bnnn 11 20.9843 30.9536 40.9089 50.8521 60.7855 70.7118 80.63402/21/2022通信过程所有区内的通信数据报都加附加小区的VAA号，以判断是否是本小区内的消息。簇头广播结束后，各成员在自己的时隙内，无消息发送时发送一个“pass”信息表明自己的存在；有信息发送则直接进行广播（信息共享），并携带约定了终端利用区间技术一起向下一小区传输的时刻，下一小区VAA号，预计共享时间。2/21/2022非小区内节点的加入文献2提出：非小区内节点的加入方面考虑设置一个自由时隙，没有在簇内的节点侦听到有簇头的广播马上在下一时隙

8、（即自由时隙）竞争发出加入申请，下一轮簇头会根据情况决定是否允许加入并宣布； 2/21/2022簇成员的离开簇成员在自己的时隙内没有发出任何信息，簇头认为它死亡或离开，下一轮开始广播时会取消其时隙分配； 2/21/2022簇头的死亡或离开如果簇头失效，即在簇头的广播时隙内没有广播，可以认为宣布了该簇的解散，所有成员加入其他的簇（另外，从簇的稳定性考虑，可以允许有备用簇头）。2/21/2022区间的数据传输问题 1.stbc编码传输 2.天线编号问题 3.信道估计2/21/2022stbc编码传输传统集中式STBC编码：多个天线属于同一终端，编码进行集中式的控制，根据发射天线数目设计编码，不存在天线编号的协调问题。 2/21/2022stbc编码传输编码矩阵*12*21xxxxTimeAntenna12xXx 2/21/2022stbc编码传输分布式stbc编码2/21/2022天线编号问题问题： 即各终端需要知道自己充当集中式天线中的哪一根解决： 节点加入，簇头广播时已分配了天线编号，保证了无冲突的进行stbc编码 2/21/2022参考文献文献1:MI