無線Mesh網絡上行鏈路中采用協同策略的多包接收方法

【摘要】隨著時代的進步和社會經濟的發展，無線Mesh網絡得到了較為廣泛的應用，它作為一種無線分布式網絡，具有一系列的優勢，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網絡上行鏈路中采用協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網絡;協同通信;虛擬多入多出;多包接收

1.前言

隨著時代的進步和發展，從無線組織網中逐漸衍生出來了一種新型的無線分布式網絡，也就是無線Mesh網絡，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網絡可以劃分為兩個組成網絡節點，分別是路由器和終端，借助于路由器，可以構成一個骨干網，借助于路由器，在骨干網中可以接入終端，同時，無線網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，網絡吞吐率和帶寬等服務質量會直接受到節點間數據包沖突的影響，啟動重傳機制也較為頻繁，那么對于無線Mesh網絡來講，就需要采取科學的方法，來對傳輸性能進行優化。在信息理論中，非常重要的一個分支就是協同通信理論，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，同時，將節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系統的技術優勢給發揮出來，將多天線技術引入到路由器中，可以促使無線Mesh網絡的傳輸速率得到顯著提高，網絡容量得到擴展。但是，無線Mesh網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量得到強化，中斷概率得到降低，能耗也可以得到有效節省。

圖1 無線Mesh網絡中基于協同通信的多包接收模型

2.系統模型

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

我們設定在第n個時隙有Kn個節點同時接入到信道中，用p來表示節點發送數據包的概率，那么就可以得出系統信號模型：

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

當目的節點檢測處理了節點信號之后，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點k的數據包。

3.多包接收方法

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

一是目的節點對接收信號進行初步信號檢測：在處理源節點個數的過程中，如果Kngt;dim（hk，n），其中dim為向量維數，目的節點將相應數值作為節點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。可以得出一個公式，這樣公式將節點k和節點i信號之間的空間相關系數給求了出來。

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點進行尋找。如果目的節點對節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點k數據。如果目的節點對節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，對剩余各個節點信擾噪比重新計算。

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

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

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，它的基礎是協同通信技術，將其應用到無線Mesh網絡，具有一系列的優勢。本種方法通過多天線接收，并且結合了協同通信和NDMA，來構建一個MIM0信道，創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網絡中基于協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。