專利名稱：一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線中程傳感網(wǎng)，尤其涉及在無線中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的 裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、 計算能力和通信能力的無線傳感器節(jié)點開始出現(xiàn)，并且引起了人們的極大關(guān)注。這種無線傳 感器節(jié)點構(gòu)成無線傳感網(wǎng)能夠協(xié)調(diào)地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對 象信息，并發(fā)布給需要這些信息的用戶。無線傳感網(wǎng)將邏輯上的信息世界與真實的物理世界 融合在一起，深刻地改變了人與自然的交互方式；可以廣泛地應(yīng)用于軍事、工農(nóng)業(yè)控制、生 物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。目前，無線傳感網(wǎng)的布設(shè)都是基于分簇的方式，所有的傳感器節(jié)點都根據(jù)位置信息分成 若干個簇，每個簇都有一個傳感器節(jié)點被推舉為簇頭節(jié)點，簇內(nèi)所有傳感器節(jié)點的信息都通 過簇頭節(jié)點向網(wǎng)關(guān)輸出，這里的簇頭節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點就組成了一個中程傳感網(wǎng)。顯然，無線 傳感網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)最終都通過中程傳感網(wǎng)向外界輸出，因此中程傳感網(wǎng)就需要一 種高效的多用戶接入方式，以確保能夠及時的將數(shù)據(jù)輸出。而在目前的移動通信網(wǎng)絡(luò)中，出現(xiàn)了在發(fā)射端和接收端都采用多個天線的多入多出天線 系統(tǒng)。在發(fā)射端將高速的數(shù)據(jù)流分成多個較低速的數(shù)據(jù)流，通過多個分離的發(fā)射天線獨立調(diào) 制并在同一時間、使用同一頻率進行發(fā)射。各個分離的發(fā)射天線發(fā)射的信號經(jīng)歷各不相同的 多徑反射到達接收端。各個接收天線接收到的信號是多個發(fā)射天線發(fā)射的信號經(jīng)歷相互獨立 的多徑反射后信號的線性組合。在接收機內(nèi)，由公知的多入多出信號處理算法對多個接收天 線接收下的信號進行處理，檢測并恢復出多個低速的數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)多天線復用。多入多 出天線系統(tǒng)由于可提供多個獨立的通信信道且系統(tǒng)能提供的獨立信道的數(shù)目與發(fā)射天線和接 收天線數(shù)目中較小的一個值相同，所以非常適合在無線中程傳感網(wǎng)中用于為不同的簇頭節(jié)點 分配一個這樣的通信信道實現(xiàn)多用戶接入。另外，多入多出天線系統(tǒng)還演變成多入單出天線 系統(tǒng)和單入多出天線系統(tǒng)，多入單出天線系統(tǒng)發(fā)射端采用多個發(fā)射天線而接收端采用單個接 收天線，單入多出天線系統(tǒng)發(fā)射端采用單個發(fā)射天線而接收端采用多個接收天線。4然而，使用多入多出天線系統(tǒng)的主要缺點在于天線陣列的物理尺寸。為獲得多入多出天 線系統(tǒng)的好處，最好是各個天線之間具有顯著的十個波長級的空間間隔。在所關(guān)心的頻率上， 這需要米級到十米級的天線間隔。對于中程傳感網(wǎng)中的簇頭節(jié)點，這是非常不可行的，因為 在這些情況下，天線將會是簇頭節(jié)點尺寸的數(shù)十倍。由于所述多入多出天線系統(tǒng)存在的缺點， 所以在目前中程傳感網(wǎng)中各個簇頭節(jié)點都是基于單天線方式工作的。為此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要具有更高能量效率的改進的中程傳感網(wǎng)絡(luò)，特別地需要一種中 程傳感網(wǎng)，其簇頭節(jié)點分別使用多入多出天線系統(tǒng)提供的多個獨立信道中的一個信道同時向 網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，而在簇頭節(jié)點處不需要過大尺寸的多入多出天線。
發(fā)明內(nèi)容
'本發(fā)明的目的是提供一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置和方法。 本發(fā)明要解決的現(xiàn)有多入多出天線系統(tǒng)不適合在中程傳感網(wǎng)中應(yīng)用的問題。 本發(fā)明的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，至少包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點，采用傳統(tǒng) 的多入多出多天線系統(tǒng)，用作上行通信的接收機和下行通信的發(fā)射機；簇頭節(jié)點，包含空時 處理模塊，采用單天線系統(tǒng)，用作上行通信的發(fā)射機和下行通信的接收機。本發(fā)明的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法，至少包括各個簇頭節(jié)點之間組成 虛擬多天線發(fā)射的上行通信方法和各個簇頭節(jié)點組成虛擬多天線接收的下行通信方法。本發(fā)明的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置通過虛擬多天線提供的多個獨立信 道為簇頭節(jié)點實現(xiàn)高效率多用戶接入網(wǎng)關(guān)節(jié)點。本發(fā)明的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，能夠使用多入多出系統(tǒng)在上行通 信過程中進行多天線數(shù)據(jù)的接收、采樣、處理及最終恢復出各個簇頭節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)，并在 下行通信過程中進行信號的空時編碼和調(diào)制的網(wǎng)關(guān)節(jié)點和在上行通信過程中，與其他簇頭節(jié) 點一起協(xié)同工作組成一個虛擬的多天線系統(tǒng)對多路信號進行協(xié)同的發(fā)射，并在下行通信過程 中對接收到的網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)射的多天線信號進行解調(diào)、譯碼及最終恢復出原始發(fā)射數(shù)據(jù)的簇頭 節(jié)點。所述的網(wǎng)關(guān)節(jié)點至少包括用于存儲程序代碼、估計出的信道響應(yīng)矩陣等的存儲器，用于 運行基本的操作系統(tǒng)程序及協(xié)調(diào)各個模塊工作的主處理器，用于對發(fā)射的數(shù)據(jù)進行空時編碼 的空時編碼器，用于對接收到的多天線信號進行處理以恢復出原始數(shù)據(jù)的多入多出信號處理 器，用于對接收到的信號進行處理估計出各個天線之間信道響應(yīng)的多天線信道估計模塊，用 于對空時編碼器產(chǎn)生的碼序列進行調(diào)制、濾波等處理的發(fā)射處理模塊，用于對天線接收到射頻收發(fā)器接收下的信號進行下采樣、濾波、解調(diào)及判決等處理的接收處理模塊和用于對發(fā)射 處理模塊產(chǎn)生的信號進行上變頻和對天線接收到的信號進行下變頻等處理的射頻收發(fā)器。另 外網(wǎng)關(guān)節(jié)點還應(yīng)包括與互聯(lián)網(wǎng)中其他設(shè)備通信的模塊。所述的簇頭節(jié)點包括用于存儲程序代碼、訓練序列、估計初的信道響應(yīng)矢量等的存儲器， 用于運行基本的操作系統(tǒng)程序及協(xié)調(diào)各個模塊工作的主處理器，用于對接收到的多天線信號 進行處理以恢復出原始數(shù)據(jù)的空時譯碼器，用于對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行調(diào)制、濾波等處理的發(fā) 射處理模塊，用于對天線接收到射頻收發(fā)器接收下的信號進行下采樣、濾波、解調(diào)及判決等 處理的接收處理模塊和用于對發(fā)射處理模塊產(chǎn)生的信號進行上變頻和對天線接收到的信號進 行下變頻等處理的射頻收發(fā)器。本發(fā)明的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法中，各個簇頭節(jié)點通過接收網(wǎng)關(guān)節(jié) 點的信號與網(wǎng)關(guān)節(jié)點取得同步。在上行通信過程中，各個簇頭節(jié)點先協(xié)同的發(fā)射訓練序列， 網(wǎng)關(guān)節(jié)點根據(jù)接收到的信號采用公知的多入多出信道估計算法對各個天線之間的信道響應(yīng)進 行估計，并對估計出的信道響應(yīng)矩陣迸行求逆。然后各個簇頭節(jié)點將各自要發(fā)送的數(shù)據(jù)協(xié)同 發(fā)射，網(wǎng)關(guān)節(jié)點將多個接收天線接收下的信號與前一步得到的信道響應(yīng)逆矩陣相乘，從而恢 復出各個簇頭節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)。由于在無線中程傳感網(wǎng)中上下行傳輸是非對稱的，上行需要 傳輸大量傳感器感知的數(shù)據(jù)，因此對數(shù)據(jù)率要求較高，而下行只需要傳輸一些簡單的應(yīng)答幀 和控制幀，因此傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小。針對無線中程傳感網(wǎng)的這一特性，本發(fā)明在下行通信中 可以繼續(xù)采用傳統(tǒng)的TDMA的多址方式。在下行通信過程中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點將所有的下行傳輸時 間劃分成若干個時隙，為每個簇頭節(jié)點分配一個特定的時隙。下行通信方法中將網(wǎng)關(guān)節(jié)點的 多發(fā)射天線與簇頭節(jié)點的單個接收天線組成一個多入單出天線系統(tǒng)，以提高接收信號質(zhì)量。 網(wǎng)關(guān)節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前也先發(fā)送一組訓練序列，簇頭節(jié)點根據(jù)接收到的信號對各個發(fā)射天 線與接收天線之間的信道響應(yīng)進行估計，然后網(wǎng)關(guān)節(jié)點將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行空時編碼，得 到若干組碼序列，通過多個分離天線發(fā)射，簇頭節(jié)點對接收到的多天線信號進行譯碼，恢復 出原始發(fā)送的數(shù)據(jù)。綜上所述，本發(fā)明通過在現(xiàn)有的中程傳感網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點中采用多入多出天線系統(tǒng)，在 簇頭節(jié)點進行改進，加入了空時譯碼器，使其具有空時處理能力。在上行通信過程中，實施 多個簇頭節(jié)點協(xié)同工作的方式構(gòu)建了虛擬的多入多出多天線系統(tǒng)，利用多天線復用方式提供 的多個獨立信道，使多個簇頭節(jié)點能夠在同一時間、同一頻率與網(wǎng)關(guān)節(jié)點通信。在下行通信 過程中，采用傳統(tǒng)的TDMA多址方式，用網(wǎng)關(guān)節(jié)點的多個發(fā)射天線構(gòu)造多入單出多天線系統(tǒng)， 以提高接收到信號的質(zhì)量。通過多節(jié)點協(xié)同工作實現(xiàn)虛擬多天線復用，保證每個簇頭節(jié)點與網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸速率不會因為簇頭節(jié)點數(shù)目的增加而受到影響，為中程傳感網(wǎng)提供 了一種高效的多用戶接入方式。


圖1是無線中程傳感網(wǎng)應(yīng)用場景示意圖。圖2是本發(fā)明在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的上行通信方法示意圖。 圖3是本發(fā)明在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的下行通信方法示意圖。 圖4是本發(fā)明在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的網(wǎng)關(guān)節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的簇頭節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1示出了中程傳感網(wǎng)的應(yīng)用場景，其中包括簇頭節(jié)點、簇內(nèi)傳感器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點， 各個傳感器節(jié)點都是分成若干個簇進行組織的。其中細箭頭表示的是目前的簇頭節(jié)點與網(wǎng)關(guān) 節(jié)點間以單天線的方式通信；花箭頭表示在本發(fā)明的方法中，兩個簇頭節(jié)點采用虛擬多天線 復用的方式與網(wǎng)關(guān)節(jié)點進行通信。網(wǎng)關(guān)節(jié)點設(shè)置有兩個天線，與兩個簇頭節(jié)點一起組成一個 雙入雙出的虛擬多天線系統(tǒng)。在本實施例用僅以兩個簇的無線中程傳感網(wǎng)進行說明，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員安裝本發(fā)明的原理可以擴展到三個簇以上的無線中程傳感網(wǎng)中。本發(fā)明所述的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用方法根據(jù)上行通信和下行通信中各簇 頭節(jié)點承擔的角色不同，分別對上行通信和下行通信進行了定義。在說明本方法的實施方式 之前，先對下面的說明中可能涉及的一些名詞進行說明。通信過程中涉及的簇頭節(jié)點中，我 們按照圖示的名稱進行區(qū)分，兩個簇頭節(jié)點在通信的過程中是完全對等的。上行通信方法請參見圖2。在Tl時間內(nèi)，簇頭節(jié)點1和簇頭節(jié)點2的接收處理模塊可以 根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點傳輸?shù)男盘柅@得同步信號，使兩個簇頭節(jié)點與網(wǎng)關(guān)節(jié)點同步。在T2時間內(nèi)，簇 頭節(jié)點1和簇頭節(jié)點2的主處理器分別從存儲器取出第一訓練序列和第二訓練序列交給各自 的發(fā)射處理模塊進行協(xié)同發(fā)射，這里的兩組訓練序列是兩組互相關(guān)系數(shù)為零的walsh碼。兩 組訓練序列經(jīng)歷各自獨立的信道傳輸后由網(wǎng)關(guān)節(jié)點的多接收天線系統(tǒng)進行接收和釆樣。在T3 時間內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點將各個天線接收到的信號交給多天線信道估計模塊進行多天線信道估計，估 計出各個天線之間的信道響應(yīng)矩陣，主處理器將估計出的信道響應(yīng)矩陣進行求逆，得到響應(yīng)響應(yīng)的逆矩陣存入存儲器中。在T4時間內(nèi)，簇頭節(jié)點1和簇頭節(jié)點2的主處理器將各自要發(fā) 送的數(shù)據(jù)交給各自的發(fā)射處理模塊進行協(xié)同發(fā)射；網(wǎng)關(guān)節(jié)點的多接收天線系統(tǒng)對信號進行接 收和采樣。在T5時間內(nèi)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點的主控制氣將各個接收天線接收到的信號交給多天線信號 處理器進行處理，恢復出各個簇頭節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)。至此完成上行通信。下行通信方法請參見圖3。在本實施例中，在Tl時間內(nèi)，簇頭節(jié)點1和簇頭節(jié)點2的接 收處理模塊可以根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點傳輸?shù)男盘柅@得同步信號，使兩個簇頭節(jié)點與網(wǎng)關(guān)節(jié)點同步， 并獲得網(wǎng)關(guān)節(jié)點為自己分配的時隙。在T2時間內(nèi)網(wǎng)關(guān)節(jié)點的主處理器分別從存儲器取出第一 訓練序列和第二訓練序列交給兩個發(fā)射處理模塊進行發(fā)射，這里的兩組訓練序列與上行通信 過程中提到的兩組訓練序列相同。占用當前時隙的簇頭節(jié)點的接收處理模塊對發(fā)射的訓練序 列進行接收和采樣。在T3時間內(nèi)，占用當前時隙的簇頭節(jié)點的信道估計模塊對接收到的信號 進行處理，估計出接收天線與兩個發(fā)射天線之間的信道響應(yīng)，由主處理器存入存儲器中。在 T4時間內(nèi)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行空時編碼，得到兩組碼序列，并交給兩個發(fā)射處理 模塊由兩個分離的天線發(fā)射。占用當前時隙的簇頭節(jié)點對發(fā)射的信號進行接收和采樣。在T5 時間內(nèi)，占用當前時隙的簇頭節(jié)點對接收的信號進行空時譯碼處理，恢復出原始發(fā)射的數(shù)據(jù)。 至此完成下行通信。本發(fā)明所述的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置包括簇頭節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點。 本發(fā)明的實現(xiàn)虛擬多天線復用的網(wǎng)關(guān)節(jié)點結(jié)構(gòu)請參見圖4，至少包括存儲器、主處理器、 空時編碼器、多入多出信號處理器、多天線信道估計模塊、第一發(fā)射處理模塊、第一接收處 理模塊、第一射頻收發(fā)器，第二發(fā)射處理模塊、第二接收處理模塊和第二射頻收發(fā)器。所述的主處理器執(zhí)行基本的操作系統(tǒng)程序，以控制網(wǎng)關(guān)節(jié)點的整體操作。在一個這樣的 操作中，主處理器根據(jù)公知的原理，控制通過射頻收發(fā)器，接收處理模塊和發(fā)射處理處理模 塊的下行信號的接收，上行信號的發(fā)送以及各簇頭節(jié)點之間的接收和發(fā)送。另外，主處理器 還具有對信道響應(yīng)矩陣求逆的功能。所述的第一發(fā)射處理模塊和第二發(fā)射處理模塊從空時編碼器中獲取碼序列，或者從所述 的主處理器獲取數(shù)據(jù)，并對他們進行基帶調(diào)制、成形濾波，數(shù)字上采樣等處理以產(chǎn)生基帶或 者中頻信號輸出。所述的第一接收處理模塊和第二接收處理模塊分別從第一射頻收發(fā)器和第一射頻收發(fā)器 中獲取中頻或者基帶信號，并進行數(shù)字下變頻，下采樣，匹配濾波，基帶解調(diào)等處理，以獲 取數(shù)字信號。所述的第一射頻收發(fā)器和第二射頻收發(fā)器具有射頻接收和射頻發(fā)射兩種工作狀態(tài)，并由 主處理器控制其工作狀態(tài)。在接收狀態(tài)時，射頻收發(fā)器對天線接收到的網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)射的多天 線信號或者是其他簇頭節(jié)點發(fā)射的信號進行下變頻，以產(chǎn)生中頻或基帶信號，交給接收處理 模塊。在發(fā)射狀態(tài)時，射頻收發(fā)器將發(fā)射處理模塊產(chǎn)生的基帶或者中頻信號進行上變頻，產(chǎn) 生射頻信號分別經(jīng)由兩個分離的天線發(fā)射。所述的空時編碼器將主處理器產(chǎn)生的傳輸數(shù)據(jù)根據(jù)公知的空時編碼算法進行編碼，得到 兩組碼序列，交給第一發(fā)射處理模塊和第二發(fā)射處理模塊。所述的多入多出信號處理器對第一接收處理模塊和第二接收處理模塊采樣的多天線信號 樣本進行處理，將它與信道響應(yīng)逆矩陣進行相乘，恢復出各個簇頭節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)。所述的多天線信道估計模塊對第一接收處理模塊和第二接收處理模塊采樣的訓練序列信 號樣本進行處理，從中估計出各對收發(fā)射天線之間的信道響應(yīng)矩陣，并交給主控制模塊進行 處理。本發(fā)明的實現(xiàn)虛擬多天線復用的簇頭節(jié)點結(jié)構(gòu)請參見圖5，至少包括存儲器、主處理器、 空時譯碼器、信道估計模塊、發(fā)射處理模塊、接收處理模塊和射頻收發(fā)器。所述的主處理器執(zhí)行基本的操作系統(tǒng)程序，以控制簇頭節(jié)點的整體操作。在一個這樣的 操作中，主處理器根據(jù)公知的原理，控制通過射頻收發(fā)器，接收處理模塊和發(fā)射處理處理模 塊的下行信號的接收，上行信號的發(fā)送以及各簇頭節(jié)點之間的接收和發(fā)送。所述的發(fā)射處理模塊從所述的主處理器獲取數(shù)據(jù)，并對他們進行基帶調(diào)制、成形濾波， 數(shù)字上采樣等處理以產(chǎn)生基帶或者中頻信號輸出。所述的接收處理模塊從射頻收發(fā)器中獲取中頻或者基帶信號，并進行數(shù)字下變頻，下采 樣，匹配濾波，基帶解調(diào)等處理，以獲取數(shù)字信號。所述的射頻收發(fā)器具有射頻接收和射頻發(fā)射兩種工作狀態(tài)，并由主處理器控制其工作狀 態(tài)。在接收狀態(tài)時，射頻收發(fā)器對天線接收到的網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)射的多天線信號或者是其他簇頭 節(jié)點發(fā)射的信號進行下變頻，以產(chǎn)生中頻或基帶信號，交給接收處理模塊。在發(fā)射狀態(tài)時， 射頻收發(fā)器將發(fā)射處理模塊產(chǎn)生的基帶或者中頻信號進行上變頻，產(chǎn)生射頻信號經(jīng)由天線發(fā) 射。所述的空時譯碼器將接收處理模塊采樣的多天線信號根據(jù)公知的空時譯碼算法進行空時 譯碼處理，得到原始傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并交給主處理器。所述的信道估計模塊對接收處理模塊采樣的訓練序列進行處理，估計出接收天線與各個 發(fā)射天線之間的信道響應(yīng)矢量，并交給主處理器。綜上所述，本發(fā)明通過在現(xiàn)有的中程傳感網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點中采用多入多出天線系統(tǒng)，在簇 頭節(jié)點進行改進，加入了空時譯碼器，使其具有空時處理能力。在上行通信過程中，實施兩 個簇頭節(jié)點協(xié)同工作的方式構(gòu)建了虛擬的雙入雙出多天線系統(tǒng)，利用多天線復用方式提供的 兩個獨立信道，使兩個簇頭節(jié)點能夠在同一時間、同一頻率與網(wǎng)關(guān)節(jié)點通信。在下行通信過 程中，采用傳統(tǒng)的TDMA多址方式，用網(wǎng)關(guān)節(jié)點的兩個發(fā)射天線構(gòu)造雙入單出多天線系統(tǒng)，以 提高接收到信號的質(zhì)量。通過多節(jié)點協(xié)同工作實現(xiàn)虛擬多天線復用，保證每個簇頭節(jié)點與網(wǎng) 關(guān)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸速率不會因為簇頭節(jié)點數(shù)目的增加而受到影響，為中程傳感網(wǎng)提供了 一種高效的多用戶接入方式。上述討論到的圖1至圖5、以及用來說明本發(fā)明原理的各種實施例，僅通過說明的方式說 明本發(fā)明的具體實施方式
，在任何方式下不應(yīng)該被視為對本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人 員將理解，可在任何適當布設(shè)的無線中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)本發(fā)明的原理。
權(quán)利要求
1、一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，其特征在于它至少包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點，采用傳統(tǒng)的多入多出多天線系統(tǒng)，用作上行通信的接收機和下行通信的發(fā)射機；簇頭節(jié)點，包含空時處理模塊，采用單天線系統(tǒng)，用作上行通信的發(fā)射機和下行通信的接收機。
2、 如權(quán)力要求l所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，其特征在于所 述的網(wǎng)關(guān)節(jié)點至少包括存儲器、主處理器、空時編碼器、多入多出信號處理器、多天線信 道估計模塊、第一發(fā)射處理模塊、第一接收處理模塊、第一射頻收發(fā)器，第二發(fā)射處理模塊、 第二接收處理模塊和第二射頻收發(fā)器。
3、 如權(quán)力要求2所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，其特征在于網(wǎng)關(guān)節(jié)點中的多天線信道估計模塊采用公知的多天線信道估計算法，根據(jù)已知的訓練序列對各 對天線間的信道響應(yīng)進行估計，得到一個行數(shù)為發(fā)射天線數(shù)，列數(shù)為接收天線數(shù)得信道響應(yīng) 矩陣。
4、 如權(quán)力要求l所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，其特征在于所述的簇頭節(jié)點至少包括存儲器、主處理器、空時譯碼器、信道估計模塊、發(fā)射處理模塊、接 收處理模塊和射頻收發(fā)器。
5、 如權(quán)力要求4所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，其特征在于；簇頭節(jié)點中的接收處理模塊能夠根據(jù)接收到的網(wǎng)關(guān)信號與網(wǎng)關(guān)建立同步，并給出同步信號。
6、 一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法，其特征在于它至少包括各個簇頭節(jié)點之間組成虛擬多天線發(fā)射的上行通信方法和各個簇頭節(jié)點組成虛擬多天線接收的下行通信 方法。 .
7、 如權(quán)力要求6所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法，其特征在于上 行通信方法中包括簇頭節(jié)點一起協(xié)同發(fā)射互相關(guān)系數(shù)為零的訓練序列。
8、 如權(quán)力要求6所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法，其特征在于所 述的上行通信方法中包括各個簇頭節(jié)點一起組成一個虛擬多天線發(fā)射機，進行協(xié)同工作，通 過同一個信道傳輸各自的數(shù)據(jù)。
9、 如權(quán)力要求l所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法，其特征在于所述的上行通信方法中包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點根據(jù)多個天線接收到的訓練序列進行信道估計，得到信道響應(yīng)矩陣并進行求逆矩陣；網(wǎng)關(guān)節(jié)點用估計出來的信道響應(yīng)矩陣的逆矩陣與多個天線接 收到的信號相乘，恢復出各個簇頭節(jié)點;f專輸?shù)臄?shù)據(jù)。
10、如權(quán)力要求l所述的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法，其特征 在于所述的下行通信方法中采用TDMA的多址方式，網(wǎng)關(guān)節(jié)點的多個發(fā)射天線與簇頭節(jié)點組成一個多入單出的多天線系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的裝置，至少包括采用傳統(tǒng)的多入多出天線系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點和具有空時信號處理能力的單天線簇頭節(jié)點。本發(fā)明公開的在中程傳感網(wǎng)中實現(xiàn)虛擬多天線復用的方法至少包括各個簇頭節(jié)點之間組成虛擬多天線發(fā)射的上行通信方法和各個簇頭節(jié)點組成虛擬多天線接收的下行通信方法。本發(fā)明中由于各個發(fā)射天線和各個接收天線之間的距離都足夠大，使得各個天線之間的信道有相互獨立的特性，在虛擬的多入多出天線系統(tǒng)中構(gòu)建多個獨立信道。本發(fā)明通過多節(jié)點協(xié)同工作實現(xiàn)虛擬多天線復用，保證每個簇頭節(jié)點與網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸速率不會因為簇頭節(jié)點數(shù)目的增加而受到影響。本發(fā)明的裝置為中程傳感網(wǎng)提供了一種高效的多用戶接入方式。
文檔編號H04L25/03GK101262313SQ20081005997
公開日2008年9月10日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者劉海濤, 華 姜, 建 姜, 施玉松, 邱云周, 晨 陳 申請人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心