20、自同步协作波束成形在自组织网络中的应用

自同步协作波束成形在自组织网络中的应用

1. 引言

在自组织网络中，波束成形技术对于提高信号传输效率和质量至关重要。本文围绕自同步协作波束成形展开，介绍了相关的路径损耗模型、信号接收条件以及提出的两种单播算法，旨在实现高效的信息传输。

2. 路径损耗模型与信号接收

• 路径损耗模型 ：采用视距路径损耗模型和远场假设，即 $|u_i, v| > 2\lambda$，其中能量随 $|u_i, v|^{-2}$ 衰减。载波频率 $f$ 的波长 $\lambda = c/f$（$c$ 为光速）对波束成形起着重要作用。
• 信号接收条件 ：干扰无线电信号和调制解调过程中出现的误差被建模为加性高斯白噪声 $w$，其服从高斯分布 $w \sim N(0, \sigma^2)$，方差为 $\sigma^2$。接收信号为 $y + w$。当信噪比 $SNR = \frac{P}{N} \geq \tau$（$N$ 为噪声能量）时，信号可以被接收。

3. 单播算法概述

• 基本思想 ：单播算法是一种多跳算法，在发送者和接收者之间设置中继，每个中继由多个节点协作进行联合发送波束成形。借助波束成形增益，跳数距离呈双指数增长，该单播算法从源节点到目标节点仅需 $O(\log \log n)$ 跳。
• 算法分类 ：为了同步发送者的相位，提出了两种算法。算法 1 利用节点的位置校正中继节点的相位，而算法 2 是自同步的。在传输时间方