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学术报告 —— 协作通信技术. 报告人:姬雨初 导师: 王安国 教授. 协作通信技术. 概述 分布式空时编码 网络编码 跨层设计 报头合并 协作竞争和伙伴选择 能量控制 安全性 稳定性 协作通信的应用. 协作通信技术 - 概述. 协作通信是个很大的范畴,总的来说有这样几块内容: 1 ,协作通信的硬件设计和物理层协议,包括节点复杂度的控制,调制方式的选择,以及分布式空时编码设计,最基本的设计是协作中继方式的设计; 2 ,协作通信高层协议设计,包括网络编码,跨层设计包头合并技术等; - PowerPoint PPT Presentation
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学术报告——协作通信技术
报告人:姬雨初导师: 王安国 教授
协作通信技术
概述 分布式空时编码 网络编码 跨层设计 报头合并 协作竞争和伙伴选择 能量控制 安全性 稳定性 协作通信的应用
协作通信技术 - 概述 协作通信是个很大的范畴,总的来说有这样几块内容: 1 ,协作通信的硬件设计和物理层协议,包括节点复
杂度的控制,调制方式的选择,以及分布式空时编码设计,最基本的设计是协作中继方式的设计;
2 ,协作通信高层协议设计,包括网络编码,跨层设计包头合并技术等;
3 ,协作通信思想设计,包括协作竞争及伙伴选择,能量控制,安全性问题,稳定性问题,以及协作通信的设计思路,包括多路由和多用户分集等等。
协作通信技术 - 概述:协作思想和协作中继
协作中继: S 为发射节点, D 为
目的节点, R 为中继节点,通常的中继方案,有如下几种形式:
S->(R, D) ; (S, R)->D ;
S->R ; (S, R) ->D ; S-> (R, D) ; R->D ; S-> R ; R-> D 。
第四种方式为传统的多跳传输模型。而在前几种方式中,目的节点 D 至少接收了 2 次信号, S和 D 之间其实可以直接通信,但是由于信道问题,它们之间不能提供可靠或者高质量的通信服务。而通过中继 R 的接收转发,和 S节点的直接发送数据,提高了 S和 D 之间的通信质量,这也就是 “协作分集”
协作通信技术 - 分布式空时编码
协作通信中,多个节点形成一个簇,即一个虚拟MIMO 节点。在虚拟 MIMO 系统中,采用空时编码能较好地实现发射分集及空间复用,从而可以实现通信系统的可靠性与有效性的折衷。而空时编码技术也可应用于协作通信中,即分布式空时编码,以实现协作通信的发射分集和空间复用。但分布式空时编码与传统空时编码在设计上存在不同:
( 1 )参与通信的天线为一个随机数 ( 2 )天线之间的同步问题
协作通信技术 - 网络编码 网络编码是指分组级进行的编码理念,特指物理层以
上的编码。在网络编码中,就是在物理层编码基础上编写一套网络通信协议,作用之一是实现协作通信功能,之二是提高无线网络效率,有两点意义:
使用协作通信提高通信质量; 尽可能减少整个网络中节点的发射次数,减小能量消
耗,
协作通信技术 - 跨层设计 在分层协议中,不同层有不同的作用,每一层将下一
层的数据经过解析后,封装成状态信息和数据信息提供给上一层,所以,每一层只知道下层提供的部分数据和部分信息,这样保证了每一层的完整性和安全性。而协作通信的跨层设计就是建立几条特殊的层之间的通道,使之了解非与之相邻层的信息。
其意义在于避免因为由于不同协议层间的合作带来的性能损失,并且可以减少因为不同层之间的信息交互所浪费的资源。
协作通信技术 - 报头合并 报头合并的思想是:由于协作通信是一个多用户通信
系统,并且存在多路由中继的算法,如果中继的次数较多,或者数据包较小的时候,报头在整个数据包里所占的比例就会很高,并且在较为固定节点的中继传输中,报头变化通常很小,因此报头合并的思想就是将没有用的报头全部去,或者只传报头变化的部分。在接收端再通过特殊的解码机制解出完整的数据包。
协作通信技术 - 协作竞争和伙伴选择 协作竞争及伙伴选择里,个人认为觉得有三个方面的
问题要讨论: 在一个网络里,有些节点是可以合作的,有些节点是
不能合作的,协作通信网络中,会维护一张“信用列表”,来记录每一个和它通信过的节点的可靠程度,对与每一个节点,可以设置 “奖惩措施”,来鼓励节点协作,达到从而降低总的能量消耗;
协作通信技术 - 能量控制、安全性及稳定性
协作通信的设计初衷就是减少网络中总的能量消耗,能量控制主要就是控制节点发射能量、减少节点发射次数,并使用合理的中继分配来减少网络负担,即协作后总能量小于协作前总能量。
安全性:数据加密,不希望中继节点也能破解。 由于协作通信是基于移动的无线网络,有移动就会有
稳定性问题,稳定性问题就是如何确保传输的数据不会因为节点的移动而中断。
协作通信的应用
协作通信在 Ad-Hoc 网络中的应用; 协作通信在有中心站网络中的应用;
协作通信应用 - AD-HOC 网络 Ad-Hoc 是一种无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑的多点无线网络。在传统意义上的 Ad-Hoc 网络都是通过点对点或点对多点通信组成整个无线传感网。
协作路由:( a )表示传统的 Ad-Hoc 多跳路由,( b )表示使用协作通信的多跳路由
协作通信应用 - AD-HOC 网络 分布式 MIMO 技术 (1) 将 Ad-Hoc 中的
节点划分成若干个组,每个组可以看成一个MIMO 节点
(2) 通过多天线控制波束形状
分布式 MIMO 技术也可以与 Ad-Hoc 中的多跳路由相结合
协作通信应用 - 有中心站网络 两种常用有中心站网络:日常无线上网的拓扑模型,无线 AP 为中心,可以被看成基站,其他上网设备为接入点,分布在无线 AP周围,形成星形网络;
手机蜂窝网。
协作通信应用 - 有中心站网络
第一是基于协作中继技术,中心站为源节点(目的节点)将靠近中心站的一个接入设备作为中继节点,而远离中心站的一个接入设备作为目的节点(源节点),通过中继节点的协作中继,为远离中心站的节点提供通信。
两种应用:
协作通信应用 - 有中心站网络
第二种工作方式是将多个介入设备形成一个簇,然后这一个簇与中心站之间通信,而这一个簇,正好形成了虚拟天线阵列。
两种应用:
谢谢大家
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