虛擬MIMO系統中的接力

協作機制研究

楊棟12/9/2022虛擬MIMO系統中的接力

協作機制研究12/7/2022背景MIMO技術：提高信道容量單天線條件下，分布式終端如何協作傳輸數據？VMIMO的提出理論來源：adhoc網絡傳統MIMO技術12/9/20221背景MIMO技術：提高信道容量12/7/20221架構區內信息共享：UWB技術區間信息傳輸：802.11技術12/9/2022架構區內信息共享：UWB技術12/7/2022研究問題區內的協作問題1.小區建立2.區內通信區間的數據傳輸問題1.stbc編碼傳輸2.天線編號問題3.信道估計12/9/2022研究問題區內的協作問題12/7/2022流程12/9/20224流程12/7/20224區內通信機制：依輪次進行：簇頭選舉，通信，簇頭選舉，通信……….目的：避免擔任簇頭的節點能量消耗過多，定期輪換12/9/2022區內通信機制：依輪次進行：簇頭選舉，通信，簇頭選舉，區內通信12/9/20226區內通信12/7/20226簇頭選舉過程將全網終端按能量劃分為l個等級，等級高者率先發起成為簇頭的廣播（節點定時器定時結束方可發起聚簇），節點初始最大能量，節點當前能量，則節點定時器時間設置為：12/9/20227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（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點）；12/9/20228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），將來通信區內的CDMA碼字（簇可隨機選，相鄰沖突的概率很小），VAA小區號（簇頭的ID），簇頭的廣播報文如下：12/9/20229簇成員加入過程（TDMA方式）簇頭選舉結束后，沒有成為簇簇成員加入過程（FDMA方式）鄺老師提的華為專利節點發出加入簇請求不以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。12/9/202210簇成員加入過程（FDMA方式）鄺老師提的華為專利12/7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于是有公式12/9/202211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生日悖論由P(AB)=P(A)P(B|A)

....12/9/202212生日悖論由P(AB)=P(A)P(B|A)生日悖論近似公式x趨于0inti=1,k=23;doublen=365;doublea,sum=1;for(i=1;i<k;i++){a=(n-i)/n;sum=sum*a;printf("%.10f\n",sum);}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12/9/202213生日悖論近似公式x趨于0FDMA方式的子載波沖突概率假定n=64子載波，加入節點（中繼節點）個數k（一般k<8,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點隨機選取子載波完全不沖突的概率中繼節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1120.984330.953640.908950.852160.785570.711880.634012/9/202214FDMA方式的子載波沖突概率假定n=64子載波，加入節點（中通信過程所有區內的通信數據報都加附加小區的VAA號，以判斷是否是本小區內的消息。簇頭廣播結束后，各成員在自己的時隙內，無消息發送時發送一個“pass”信息表明自己的存在；有信息發送則直接進行廣播（信息共享），并攜帶約定了終端利用區間技術一起向下一小區傳輸的時刻，下一小區VAA號，預計共享時間。12/9/202215通信過程所有區內的通信數據報都加附加小區的VAA號，以判斷是非小區內節點的加入文獻[2]提出：非小區內節點的加入方面考慮設置一個自由時隙，沒有在簇內的節點偵聽到有簇頭的廣播馬上在下一時隙（即自由時隙）競爭發出加入申請，下一輪簇頭會根據情況決定是否允許加入并宣布；12/9/202216非小區內節點的加入文獻[2]提出：非小區內節點的加入方面考慮簇成員的離開簇成員在自己的時隙內沒有發出任何信息，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；12/9/202217簇成員的離開簇成員在自己的時隙內沒有發出任何信息，簇頭認為它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，從簇的穩定性考慮，可以允許有備用簇頭）。12/9/202218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，區間的數據傳輸問題1.stbc編碼傳輸2.天線編號問題3.信道估計12/9/202219區間的數據傳輸問題1.stbc編碼傳輸12/7/20stbc編碼傳輸傳統集中式STBC編碼：多個天線屬于同一終端，編碼進行集中式的控制，根據發射天線數目設計編碼，不存在天線編號的協調問題。12/9/202220stbc編碼傳輸傳統集中式STBC編碼：多個天線屬于同一終端stbc編碼傳輸編碼矩陣TimeAntenna12/9/202221stbc編碼傳輸編碼矩陣TimeAntenna12/7/20stbc編碼傳輸分布式stbc編碼12/9/202222stbc編碼傳輸分布式stbc編碼12/7/202222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12/9/202223天線編號問題問題：12/7/202223參考文獻文獻[1]:MIMO-OFDM系統中信道估計及最優導頻序列設計的研究文獻[2]:AdaptiveClusteringforMobileWirelessNetworks,ChunhungRichardLinandMarioGerla12/9/202224參考文獻文獻[1]:MIMO-OFDM系統中信道估計及最優導謝謝12/9/202225謝謝12/7/202225虛擬MIMO系統中的接力

協作機制研究

楊棟12/9/2022虛擬MIMO系統中的接力

協作機制研究12/7/2022背景MIMO技術：提高信道容量單天線條件下，分布式終端如何協作傳輸數據？VMIMO的提出理論來源：adhoc網絡傳統MIMO技術12/9/202227背景MIMO技術：提高信道容量12/7/20221架構區內信息共享：UWB技術區間信息傳輸：802.11技術12/9/2022架構區內信息共享：UWB技術12/7/2022研究問題區內的協作問題1.小區建立2.區內通信區間的數據傳輸問題1.stbc編碼傳輸2.天線編號問題3.信道估計12/9/2022研究問題區內的協作問題12/7/2022流程12/9/202230流程12/7/20224區內通信機制：依輪次進行：簇頭選舉，通信，簇頭選舉，通信……….目的：避免擔任簇頭的節點能量消耗過多，定期輪換12/9/2022區內通信機制：依輪次進行：簇頭選舉，通信，簇頭選舉，區內通信12/9/202232區內通信12/7/20226簇頭選舉過程將全網終端按能量劃分為l個等級，等級高者率先發起成為簇頭的廣播（節點定時器定時結束方可發起聚簇），節點初始最大能量，節點當前能量，則節點定時器時間設置為：12/9/202233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（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點）；12/9/202234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），將來通信區內的CDMA碼字（簇可隨機選，相鄰沖突的概率很小），VAA小區號（簇頭的ID），簇頭的廣播報文如下：12/9/202235簇成員加入過程（TDMA方式）簇頭選舉結束后，沒有成為簇簇成員加入過程（FDMA方式）鄺老師提的華為專利節點發出加入簇請求不以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。12/9/202236簇成員加入過程（FDMA方式）鄺老師提的華為專利12/7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于是有公式12/9/202237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生日悖論由P(AB)=P(A)P(B|A)

....12/9/202238生日悖論由P(AB)=P(A)P(B|A)生日悖論近似公式x趨于0inti=1,k=23;doublen=365;doublea,sum=1;for(i=1;i<k;i++){a=(n-i)/n;sum=sum*a;printf("%.10f\n",sum);}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12/9/202239生日悖論近似公式x趨于0FDMA方式的子載波沖突概率假定n=64子載波，加入節點（中繼節點）個數k（一般k<8,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點隨機選取子載波完全不沖突的概率中繼節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1120.984330.953640.908950.852160.785570.711880.634012/9/202240FDMA方式的子載波沖突概率假定n=64子載波，加入節點（中通信過程所有區內的通信數據報都加附加小區的VAA號，以判斷是否是本小區內的消息。簇頭廣播結束后，各成員在自己的時隙內，無消息發送時發送一個“pass”信息表明自己的存在；有信息發送則直接進行廣播（信息共享），并攜帶約定了終端利用區間技術一起向下一小區傳輸的時刻，下一小區VAA號，預計共享時間。12/9/202241通信過程所有區內的通信數據報都加附加小區的VAA號，以判斷是非小區內節點的加入文獻[2]提出：非小區內節點的加入方面考慮設置一個自由時隙，沒有在簇內的節點偵聽到有簇頭的廣播馬上在下一時隙（即自由時隙）競爭發出加入申請，下一輪簇頭會根據情況決定是否允許加入并宣布；12/9/202242非小區內節點的加入文獻[2]提出：非小區內節點的加入方面考慮簇成員的離開簇成員在自己的時隙內沒有發出任何信息，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；12/9/202243簇成員的離開簇成員在自己的時隙內沒有發出任何信息，簇頭認為它簇頭的死亡或離開如果簇