CN114503456A - 无线网络中的分布式协作波束成形 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于无线网络中的协作无线通信的设备，***，和方法。一个示例方法包括由多个节点中的第一节点执行与多个节点中的至少第二节点的通信，由第一节点从多个节点中的目的地节点接收探测，基于探测计算在第一节点和目的地节点之间的信道估计的最强抽头的相位，基于最强抽头的相位和在第一节点的第一相位和参考节点的第二相位之间的相位差计算相位校正，其中相位差基于该通信，以及向目的地节点传输具有相位校正的消息。

Description

无线网络中的分布式协作波束成形
相关申请交叉引用
本申请要求于2019年7月16日提交的美国专利申请No.16/513,642的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
本文针对无线网络中的节点之间的协作无线通信。
背景技术
自组织(Ad-hoc)网络可以包括空间分布的，单天线，功率有限的无线电节点，其可以是动态的，非全连接的，以及在多径衰落传播环境中操作。这些节点可以协作将消息中继转发到无法通过简单的通信协议到达的远程无线电节点。
发明内容概要
本文涉及用于在无线网络中的分布式协作波束成形的方法，***，和设备。本技术的实施例可以被配置为提供范围扩展，即，协作将消息中继转发到通过单个本地无线电或甚至通过多个无线电以相位不相干方式同时传输也无法到达的远程节点的能力。本文公开的分布式协作波束成形技术可以实现在无线通信***的包括无线通***的多种设备中，包括例如宽带无线网络中的无线电通信设备，移动设备，和热点。
在一个示例性方面，公开了一种用于协作无线通信的方法。所述方法包括由多个节点中的第一节点执行与所述多个节点中的至少第二节点的通信，由所述第一节点从所述多个节点中的目的地节点接收探测(probe)，基于所述探测计算在第一节点和目的地节点之间的信道估计的最强抽头的相位，基于所述最强抽头的相位和在所述第一节点的第一相位与参考节点的第二相位之间的相位差计算相位校正，其中所述相位差基于所述通信，以及向所述目的地节点传输具有所述相位校正的消息。
在另一个示例性方面，公开了一种用于协作无线通信的方法。所述方法包括由多个节点中的第一节点执行与所述多个节点中的至少第二节点的通信，基于所述通信计算在所述第一节点与所述多个节点中的每个节点之间的多个相位差，从所述多个节点中的第一目的地节点接收第一探测，基于所述第一探测计算在所述第一节点和所述第一目的地节点之间的第一信道估计，基于所述多个相位差从所述多个节点中挑选参考节点，在挑选所述参考节点之后，基于(i)所述第一信道估计和(ii)在所述第一节点的第一相位和所述参考节点的第二相位之间的相位差来计算第一相位校正，以及基于所述第一相位校正传输消息。
在又一个示例性方面，公开了一种用于协作无线通信的***。所述***包括多个节点，各节点被配置为从源节点接收消息，执行与所述多个节点中的至少一个其他节点的双向通信，基于所述双向通信计算在所述多个节点中的各个节点与所述多个节点中的每一个其他节点之间的多个相位差，从与所述源节点和所述多个节点中的各个节点不同的目的地节点接收探测，基于所述探测计算在所述多个节点中的各个节点与所述目的地节点之间的信道估计的最强抽头的相位，基于所述多个相位差从所述多个节点中挑选参考节点，在挑选所述参考节点之后，基于所述最强抽头的相位和在所述多个节点中的各个节点的第一相位与所述参考节点的第二相位之间的相位差计算相位校正，以及将具有所述相位校正的消息与所述多个节点中的每一个其他节点同时地传输到所述目的地节点。
在又一个示例性方面，上述方法以处理器可执行代码的形式体现并存储在计算机可读程序介质中。
在又一个示例性实施例中，公开了一种被配置或可操作以执行上述方法的设备。
在附图，说明书，和权利要求书中更详细地描述了上述和其他方面及其实现方式。
附图说明
图1A，1B和1C示出了用于分布式协作波束成形的现有方法和实现方式。
图2A-2D示出了根据本技术的用于分布式协作波束成形的示例性实施例的阶段。
图3示出了根据本技术的实施例的用于协作无线通信的示例性方法的流程图。
图4A和4B示出了根据本技术的实施例的用于协作无线通信的另一示例性方法的流程图。
图5是可用于实现本技术的实施例的无线电部分的框图表示。
具体实施方式
移动自组织网络(MANET)是一种无线连接移动设备的持续自配置，无基础设施的网络。MANET通常包括空间分布的，单天线，功率有限的无线电节点，其可以是地面的和非地面的。在一个示例中，网络可能是动态的(节点在移动)，并且可能不是全连接的(对于完全网络覆盖可能需要多跳(hop))。在另一个示例中，无线电可以在多径衰落传播环境中操作，并且可以采用恒定包络(CE)调制来提高功率效率。
分布式协作波束成形最初被提出以提高由具有窄带(低数据速率)测量的静态低功率节点组成的传感器网络的数据渗出(exfiltration)能力。它的好处包括提高能源效率，从而延长操作寿命。
本技术的实施例利用了分布式协作波束成形的另一个方面，也就是范围扩展，即协作将消息中继转发到通过单个本地无线电或甚至通过多个无线电以相位不相干方式同时传输也无法到达的远程(或目的地)节点的能力。范围扩展的益处也可以转化为其他想要的属性，例如到目的地的更高速率，更低的所需传输功率等。
为了实现由分布式协作波束成形提供的相干增益，各自传输的无线电频率(RF)到达相位需要在预期目的地处对齐。与依赖并置发射器的经典波束成形相比，分布式协作波束成形中每个参与发射器的传输RF相位不同(通常是未知或不可估计的)。因此，需要跨无线电进行相位协调(也称为自相干)过程。这个过程通常会补偿由于移动性导致的相位变化，以及RF减损，例如振荡器频率偏移，漂移和相位噪声。
在本文中使用章节标题以提高描述的可读性并且不以任何方式将讨论或实施例(和/或实现方式)仅限于相应的章节。
分布式协作波束成形的现有方法
分布式协作波束成形的实现方式聚焦于相位校准或相位调整，并且存在可以实现分布式协作波束成形相位校准的若干机制。
图1A示出了主从模拟同步的示例，其中使用在到可用锁相环(PLL)电路的无线电之间交换的窄带校准信标(beacons)来对齐RF载波相位。这种方法不适用于所有无线电前端，包括具有提供有限或不控制RF PLL以实现此类同步的集成收发器架构的现代战术无线电(modern tactical radios)。
图1B示出了闭环数字相位控制方法的示例，其中目的地节点(DST)分别管理各个无线电的相位。这种方法不适合MANET战术操作，因为它需要来自各个无线电的高功率上行链路，这是对相位的每一无线电管理的直接后果。这可能会导致无线电的可检测性增加，这可能会损害战术操作。闭环方法的另一个缺点是复杂性负担被予以目的地节点，其可能不具备处理能力，从而限制了适用的用例。
图1C示出了需要无线电首先在本地实现相位校准的开环方法的示例，即对于预定的本地参考无线电(或节点)，然后利用(从目的地节点到其他节点的)下行链路信号以进行到目的地的波束成形。整体波束成形相位校准是通过减少对目的地节点的依赖来完成的，从而提高整体***的稳健性，但需要在开始波束成形之前指定(或建立)参考节点。
对于现有的方法，以及在本文中，请注意，“开环”并不意味着根本不涉及目的地，即“开环”并不意味着“无视目的地(destination-blind)”。而是，意味着到目的地的相位校准仅涉及从目的地到本地网络(仅“下行链路”)的单向地发信号(one-way signaling)，而不是还需要本地节点传输到目的地的双向地发信号(two-way signaling)，这被称为闭环选项。
分布式协作波束成形的示例性实施例
本技术的实施例提供了相位调整方法，用于在具有现实世界无线电约束，RF衰退，和多径传播的相关场景中实现分布式波束成形。此外，利用具有跨无线电的粗定时同步的用于数据共享和协作传输的本地机制，其通常可用于不同无线网络技术。
本文描述了从一组空间分布式无线电网络节点Ni；i＝1,2,…,K朝向远程协作无线电目的地节点D的分布式协作波束成形。在一些实施例中，用于在包括多个网络节点(或节点，或无线电)的网络中的分布式协作波束成形的方法包括四个阶段。
阶段1。每个网络节点都拥有由源S发送的公共消息，该消息是要朝向目的地D进行波束成形的消息。
阶段2。网络节点通过在选择的节点对之间执行的一系列双向信号交换(或信号和消息交换的组合)自相干(self-cohere)。这导致网络中的所有节点都已包含在自相干过程中，并已得出并存储了相位校正值。
阶段3。各个网络节点从目的地节点D接收广播探测信号。基于该探测，各个网络节点估计复值的，多径衰落基带信道模型，确定信道模型中的最强抽头，并计算最强复值抽头的相位(参数)。在一些实施例中，所有网络节点大致同时(例如，在一个时隙内，或在相邻时隙内)从目的地接收探测。
阶段4。各个网络节点准同步地(例如，在接收目的地探测的预定义周转时间内)传输公共消息，其中总校正相位被添加到表示(公共消息的)信息流的复基带值的相位(参数)中。总校正相位等于节点的相位校正值(如在阶段2中得出的)和最强复值抽头(如在阶段3中估计的)的相位(参数)之和的负值。
在一些实施例中，对于恒定包络调制信号，基带相位校正可以简单地通过索引移位(index shift)到生成携带数字相位序列信息的查找表来实现，从而保持传输信号的恒定包络特性。
在一些实施例中，网络节点可以按照与上述顺序不同的顺序来执行这四个阶段，只要阶段4(其包括实际的波束成形操作)最后被执行。例如，网络节点可以首先从目的地接收探测并计算信道估计的最强抽头的相位(阶段3)，然后接收公共消息(阶段1)，然后参与与其他网络节点的自相干过程得出它的相位校正值(阶段2)，最后执行波束成形操作(阶段4)。对于另一个示例，网络节点可能首先参与与其他网络节点的自相干过程以得出它的相位校正值(阶段2)，然后从目的地接收探测并计算信道估计的最强抽头的相位(阶段3)，然后接收公共消息(阶段1)，最后执行波束成形操作(阶段4)。
在一些实施例中，上述四个阶段过程在目的地节点处产生复合(共同传输的，叠加的)信号，其信噪比(SNR)比如果节点以相位不相干方式共同传输而接收到的更大，从而产生分布式波束成形增益。
在一些实施例中，上述四个阶段过程可以适用于同时将公共消息分布到多个目的地。
图2A-2D示出了根据本技术的用于分布式协作波束成形的示例性实施例的四个阶段。
图2A示出了第一消息共享阶段的示例，其中K个网络节点(灰色阴影)获得来自源(S)的公共消息。在一些实施例中，消息可以由网络节点中的一个(其在该第一阶段中也充当源)通过广播传输被分布。在其他实施例中，它可以由K个节点的网络之外的源广播(例如，无人机或卫星将这个公共消息广播到陆地网络，以便这个网络可以进一步将消息中继转发到源无法到达的D)。在又一些实施例中，它可以通过不同于无线电网络的骨干型网络(例如，高速光网络)来共享。
图2B示出了第二自相干阶段的示例。在一些实施例中，自相干过程的目的是产生矩阵
Figure BDA0003550058940000061
其中
Figure BDA0003550058940000062
其中
Figure BDA0003550058940000063
是无线电节点Ni的自由运行，产生载波的振荡器的相位。根据定义，对于任意i，
Figure BDA0003550058940000064
在一个示例中，如图2B所示，这是通过节点对(i,j)之间的一系列双向探测信号交换(或信号和消息交换)来实现的。
一旦矩阵
Figure BDA0003550058940000065
被完全计算出来，挑选过程就会确定出具有想要的特性的适合的列。该列由所谓的参考节点Nr索引，例如，列
Figure BDA0003550058940000066
被计算并被存储在各个节点处。值
Figure BDA0003550058940000067
包括在波束成形阶段(阶段4)中使用的一组所需的校正相位。
在一些实施例中，通过先验选举参考节点并仅计算参考列
Figure BDA0003550058940000068
来计算矩阵
Figure BDA0003550058940000069
在其他实施例中，矩阵
Figure BDA00035500589400000610
是通过执行轮询(round-robin)计算来计算的，从选择的开始节点开始并循序进行，由此在该系列中的各个节点i根据连接到它的所有链路的最高SNR挑选其配对节点j，若是下一个挑选的配对节点还没有在之前被覆盖，则j重复相同过程，依此类推，直到穷尽所有节点。在另一个示例中，可以使用其他链路度量(例如，最高信号与干扰加噪声比(SINR))来挑选下一个配对节点。
在又一些实施例中，矩阵
Figure BDA00035500589400000611
的一些元(entry)可以通过使用恒等式2Δθij＝-2Δθji和2Δθij＝2Δθik+2Δθkj(后者称为“三角恒等式”)。或者，使用所述恒等式加上估计值
Figure BDA00035500589400000612
的质量(误差方差)的估计来计算
Figure BDA00035500589400000613
中的所有元。
对于上述实施例中的矩阵
Figure BDA00035500589400000614
的计算，既不要求全连接网络(例如，多跳无线电节点可以参与)也不要求静态网络(例如，动态相位跟踪可以包括在计算中)。在一些实施例中，值
Figure BDA0003550058940000071
可以通过以下两种方式之一来计算：通过信号的纯双向交换或者通过信号交换和消息交换的混合。
双向信号交换。在一些实施例中，节点Ni和Nj之间的纯双向交换包括节点Ni首先发射信号，例如类似于音调(tone)的探测，即
Figure BDA0003550058940000072
在复包络符号中，音调
Figure BDA0003550058940000073
以及复包络是
Figure BDA0003550058940000074
传输会导致
Figure BDA0003550058940000075
的正相移到传输的载波cos(2πfct)。相应地，节点Nj的接收器将到来的信号与
Figure BDA0003550058940000076
混合，因此任意接收等效地减去本地相位
Figure BDA0003550058940000077
忽略信道增益缩放(scaling)，中间窄带信道乘以相量
Figure BDA0003550058940000078
其中添加
Figure BDA0003550058940000079
的随机变量相位，在接收节点Nj的总相位为
Figure BDA00035500589400000710
在这个示例性纯双向交换中，节点Nj在基带产生总相位的负值
Figure BDA00035500589400000711
Figure BDA00035500589400000712
(称为“共轭”或“反相”)。在上转换(其增加相位
Figure BDA00035500589400000713
)时，通过互易信道传播(其增加相位
Figure BDA00035500589400000714
并因此取消项
Figure BDA00035500589400000715
)并在节点Ni处下转换(其减去相位
Figure BDA00035500589400000716
)，节点Ni的无线电基带的总相位为
Figure BDA00035500589400000717
在一些实施例中，可以通过消息传递协议将这个值通知给节点Nj。在其他实施例中，节点Nj可以发起它自己的与节点Nj的双向交换以便计算
Figure BDA00035500589400000718
尽管原则上
Figure BDA00035500589400000719
但在实践中，这样的估计可能是有噪声的。在一些实施例中，网络协议可以允许节点之间的消息交换，并且可以由两个节点通过对各自的估计进行平均来做出
Figure BDA00035500589400000720
的更好估计。
消息和信号交换。在一些实施例中，信号和消息交换的混合包括节点Ni发起探测的发射，如前所述，并且节点Nj计算
Figure BDA00035500589400000721
如上所述。在这个实施例中，节点Nj向节点Ni发送包含该
Figure BDA00035500589400000722
的计算值的携带信息的消息。与此消息同时，节点Nj发射探测信号，以便节点Ni可以从而计算相位
Figure BDA00035500589400000723
在信道互易性假设下，
Figure BDA00035500589400000724
因此，节点Ni拥有
Figure BDA00035500589400000725
以及
Figure BDA00035500589400000726
的知识，并且可以很容易地推断出
Figure BDA00035500589400000727
在一些实施例中，并且如在双向信号交换的情境中所描述的，节点现在可以从Nj开始重复该过程，或者可以通过消息传递来共享
Figure BDA00035500589400000728
的估计值。
图2C示出了第三每一节点相位估计阶段的示例。在一些实施例中，目的地节点(D)广播探测，并且各个网络节点响应于从目的地节点接收到该探测来计算抽头间隔的，复值基带信道模型。在各个节点上，比较估计的抽头的量并挑选最大的抽头，然后对于各个节点i＝1,2,…,K计算参数(相位)估计
Figure BDA0003550058940000081
图2D示出了第四目的地波束成形阶段的示例。在一些实施例中，使用由
Figure BDA0003550058940000082
给出的总校正相位来执行从节点Ni的传输。
在一些实施例中，在图2A-2D的情境中描述的分布式协作波束成形过程导致目的地节点D接收多个抽头。到达D的抽头包括(i)已经经过阶段3的过程并随后从各个节点Ni以适合的相位
Figure BDA0003550058940000083
传输的那些抽头，以及(ii)未按阶段3处理的所有余下的抽头(即，除了挑选的最强抽头以外的所有抽头)。贡献于目的地节点D处的叠加的(共同传输的)基带信道模型的所有被挑选的和被处理的抽头原则上是相位对齐的，共同的复基带参数(相位)等于
Figure BDA0003550058940000084
从而产生相干波束成形增益模
Figure BDA0003550058940000085
来自所有节点和贡献于D处的叠加信道的余下未被挑选和未被处理的信道抽头作为不相干抽头不提供波束成形增益，尽管它们提供不相干功率增益。
具有多个目的地的示例性实施例
本技术的实施例可用于将相同的公共消息同时传输到多个目的地(表示为D1,D2,…,DL)。在这个实施例中，假设：
ο已经执行了阶段2的自相干阶段，挑选了参考节点Nr，并且已经计算并存储了列
Figure BDA0003550058940000086
以及
ο来自D1,D2,…,DL的信标已经被各个节点按照阶段3接收和处理。在一些实施例中，网络节点在没有相互干扰的情况下接收信标的顺序可以变化。在一个示例中，它们可以按时间顺序到达(例如，包含目的地标识的随机访问方案)。在另一个示例中，它们可能涉及多个相互正交的信标(例如，由如在CDMA中的正交扩频码调制)。
然后，如根据上述阶段4，各个节点Ni计算与各个目的地Dl；l＝1,2,…,L对应的传输的总校正相位
Figure BDA0003550058940000087
对于多目的地波束成形，各个节点Ni传输复相量
Figure BDA0003550058940000088
本文中，常数
Figure BDA0003550058940000091
是确保恒定包络传输的归一化因子。这确保了贡献于目的地节点Dl处的叠加的(共同传输的)基带信道模型的被挑选和被处理的抽头原则上将与相位
Figure BDA0003550058940000092
相位对齐，从而贡献于相干增益，而所有其他项将不相干相加，贡献于不相干增益。
本技术的附加的示例性实施例
在一些实施例中，所有网络节点都是全连接的。由于所有节点都在参考节点的听力范围(hearing range)内，因此可以按照它的一系列选择执行参考节点的挑选，其完成阶段2，其中所有节点各自地执行。参考节点的选择可以与最佳平均链路SNR(所有其他节点上的平均)有关。更一般地，链路质量度量(例如，SNR，SINR等)的任何函数(例如，平均值，中值，最大值等)都可以用于确定网络节点的选择。在该实施例中，进一步假设，该链路质量信息可用于共享它并定期更新它的所有节点。
在一些实施例中，由于一些低质量链路，参考节点可能对网络的一些但不是所有节点具有良好的访问。参考节点可以确定这些受损链路节点，并通过适合的消息请求相邻节点的帮助(例如，发送请求，要求它们在更有利的链路条件下与受损链路节点执行双向交换，从而帮助通过上述恒等式完成完全参考列)。
在一些实施例中，在填充相位矩阵的过程中，可能存在关于链路性质的信息(例如，视距(LoS)或非LoS(NLoS))，其可用于确定各个节点在其自己的双向交换中要使用哪些链路(例如，只可以使用LoS链路)。
在一些实施例中，可以随机，或者通过质量度量(例如，节点之间的最佳链路SNR)选择初始节点，并且将其称为“节点1”。节点1与第二节点(“节点2”)完成
Figure BDA0003550058940000093
该第二节点可以是节点1的听力范围内具有离开节点1的所有链路的最高链路SNR的节点。通过短消息宣布配对(1，2)，以便网络中的所有节点都知道哪些配对已被覆盖。然后节点2与以与之前类似的方式选择的后续节点(“节点3”)完成
Figure BDA0003550058940000094
并宣布该配对，依此类推。当听力范围内的所有节点(例如，单跳节点)都已完成时，该过程结束。如果存在在网络的一些部分(例如，在至少2跳的网络中)的听力范围内的节点，则来自第二跳的节点请求参与自相干过程。听到它的节点将该过程扩展到该节点，其然后对第二跳听力范围内的节点完成该过程，并且该过程重复直到所有跳已被覆盖。因此，若是对于后续阶段，整个多跳网络在目的地D的探测的范围内，则分布式协作波束成形可以应用于多跳(和非全连接的)网络。
在一些实施例中，各自的项
Figure BDA0003550058940000101
的估计可以伴随质量度量，表示估计节点对所述项的质量的置信度(例如，估计的误差方差)。多种质量度量可以被分布在消息交换中，并随后用于通过在完成矩阵
Figure BDA0003550058940000102
时使用恒等式(例如，三角恒等式)来细化估计，也就是通过在计算中合并加权项，或者在细化互易链接((i→j)和(j→i))的最终估计时，假设协议允许计算两者。所有相关相位差质量的最终质量度量可用于挑选参考节点，例如，作为拥有最高平均质量度量的列的节点。估计
Figure BDA0003550058940000103
的质量被认为不可接受(噪声太大)的链路可以丢弃该估计，并且可以挑选计算过程中的另一系列节点。
在一些实施例中，个别链路可能受到显着干预(例如，由于干扰)。与这种有损链路相对应的矩阵元素可以从双向信号交换(相位测量)过程中消除。而是，可以通过相关未损坏链路中的其他测量和使用上述恒等式(例如，三角恒等式)来填充所述元素。
在一些实施例中，网络节点可以对传输和接收模式使用分别的振荡器相位。
在一些实施例中，项
Figure BDA0003550058940000104
不仅通过节点之间的双向信号交换而且通过信号交换以及消息交换的混合来计算，由此消息传达了无线电的估计基带相位的(量化的)值，该无线电已经接收到信号并计算了这样的相位。
Figure BDA0003550058940000105
的最终估计是通过信号相位以及消息传达的相位值的适合的组合来计算的。
在一些实施例中，通过考虑移动性和相位噪声损害的参数跟踪方法来估计项
Figure BDA0003550058940000106
这种相位跟踪方法也可用于(例如通过预测来)填充估计值，以备过程中断很短的时间。在一个示例中，这些跟踪方法还可以用于降低双向交换的频率，从而降低支持本文所述实施例所需的网络开销流量。
在一些实施例中，可以采用多种方法来选择用于计算相应相位的最强信道抽头。在一个示例中，最强的信道抽头是抽头中直接最大增益值。在另一个示例中，通过使用信道估计过程的观察样本(测量值)所估计的抽头之间的插值方法来计算复信道抽头。
分布式协作波束成形的方法
图3示出了用于协作无线通信的方法300的示例的流程图。方法300包括，在步骤310，由多个节点中的第一节点执行与多个节点中的至少第二节点的通信。
方法300包括，在步骤320，由第一节点从多个节点中的目的地节点接收探测。
方法300包括，在步骤330，基于探测计算在第一节点和目的地节点之间的信道估计的最强抽头的相位。
方法300包括，在步骤340，基于最强抽头的相位和在第一节点的第一相位与参考节点的第二相位之间的相位差来计算相位校正，其中相位差基于该通信。
方法300包括，在步骤350，向目的地节点传输具有相位校正的消息。
在一些实施例中，多个节点中的第i个节点被配置为计算第i个相位校正，并且多个节点被配置为同时传输具有相应相位校正的消息。在一个示例中，来自各个节点的同时传输基本上是在同一时间(例如，考虑到由于硬件失配，处理延迟等引起的定时误差)。
在一些实施例中，相位差是相位矩阵的元，相位矩阵的第(i,j)元包括在第i个节点的相位和第j个节点的相位之间的相位差的两倍，第i个节点和第j个节点与目的地节点不同。在一个示例中，在已经确定相位矩阵的至少一行或至少一列之后，从多个节点中挑选参考节点。在一个示例中，确定的相位矩阵的至少一行或至少一列与多个节点中的各个节点是相同的行或列，从而使得多个节点中的各个节点能够挑选相同的参考节点。
在另一示例中，基于与(i)第一节点和第四节点以及(ii)第三节点和第四节点相对应的相位矩阵的元来确定与第一节点和第三节点相对应的相位矩阵的元。
在一些实施例中，方法300还包括以下步骤：确定所述多个节点中的一对或多对节点之间的至少一个链路质量度量，以及基于至少一个链路质量度量的函数来挑选参考节点。在一个示例中，该确定基于导频信号(pilot signal)或音调。在另一示例中，至少一个链路质量度量是在参考节点和多个节点中对应的节点之间的信道的信噪比(SNR)或信号与干扰加噪声比(SINR)。在又一示例中，该函数是至少一个链路质量度量的平均值，中值或最大值。
在一些实施例中，方法300还包括从(a)多个节点中的第三节点，(b)骨干型网络，或(c)与多个节点中的各个节点不同的源节点，接收与该消息相对应的信息的步骤。
在一些实施例中，通信包括与多个节点中的各个节点执行的双向通信。
在一些实施例中，通信或探测包括恒定包络信号。
图4A和4B示出了用于协作无线通信的方法400的另一示例的流程图。方法400包括，在步骤410，由多个节点中的第一节点执行与多个节点中的至少第二节点的通信。
方法400包括，在步骤420，基于通信计算在第一节点与多个节点中的每个节点之间的多个相位差。
方法400包括，在步骤430，从多个节点中的第一目的地节点接收第一探测。
方法400包括，在步骤440，基于第一探测计算在第一节点和第一目的地节点之间的第一信道估计。
方法400包括，在步骤450，基于多个相位差从多个节点中挑选参考节点。
方法400包括，在步骤460，在挑选参考节点之后，基于(i)第一信道估计和(ii)在第一节点的第一相位和参考节点的第二相位之间的相位差，来计算第一相位校正。
方法400包括，在步骤470，基于第一相位校正传输消息。
在一些实施例中，多个相位差与相位矩阵的行或列相对应，并且相位矩阵的第(i,j)元包括第i个节点的相位和第j个节点的相位之间的相位差的两倍。
在一些实施例中，方法400还包括以下步骤：从第二目的地节点接收第二探测，基于第二探测计算在第一节点和第二目的地节点之间的第二信道估计，以及在挑选参考节点之后，基于第二信道估计和相位差计算第二相位校正，其中传输该消息进一步基于第二相位校正。在一个示例中，计算第一和第二信道估计包括分别计算第一和第二信道估计的最强抽头的相位。
在一些实施例中，计算多个相位差还基于跟踪多个节点中的至少一个的相位。
在一些实施例中，方法400还包括基于振荡器频率偏移，振荡器频率漂移和相位噪声中的一项或多项更新多个相位差中的至少一个的步骤。
在一些实施例中，并且在方法300和400的情境中，多个节点中的各个节点可操作为源节点，中继节点，或目的地节点。例如，各个节点可以是自组织网络中的手持无线电，其能够溯源第一传输，中继转发接收到的第二传输，并接收第三传输，因为它是该第三传输的目的地而无需向前中继转发第三传输。
图5是根据本技术的一些实施例的无线电的一部分的框图表示。无线电511可以包括处理器电子器件501，例如实现本文中提出的一种或多种技术的微处理器。无线电511可以包括收发器电子器件503，以通过例如天线509的一个或多个通信接口发送和/或接收无线信号。无线电511可以包括用于传输和接收数据的其他通信接口。无线电511可以包括一个或多个存储器507，其被配置为存储例如数据和/或指令之类的信息。在一些实现方式中，处理器电子器件501可以包括收发器电子器件503的至少一部分。在一些实施例中，使用无线电511实施本技术，模块或功能(包括但不限于方法300和400)中的至少一些。
旨在将说明书连同附图视为仅是示例性的，其中示例性意味着示例，并且除非另有说明，否则并不暗指理想或优选实施例。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，“或”旨在包括“和/或”。
本文描述的一些实施例在方法或过程的一般情境中被描述，其可以在一个实施例中由计算机程序产品实现，该计算机程序产品体现在计算机可读介质中，包括计算机可执行指令，例如程序代码，由网络环境中的计算机执行。计算机可读介质可以包括可移动和不可移动存储设备，包括但不限于只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，光盘(CD)，数字多功能盘(DVD)等。因此，计算机可读介质可以包括非暂时性存储介质。通常，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程，程序，对象，组件，数据结构等。计算机或处理器可执行指令，相关数据结构，和程序模块表示用于执行本文的方法的步骤的程序代码的示例。这种可执行指令或相关数据结构的特定序列表示用于实现在这些步骤或过程中描述的功能的相应动作的示例。
本技术的实施例中的一些可以被实现为使用硬件电路，软件，或其组合的设备或模块。例如，硬件电路实现方式可以包括例如集成为印刷电路板的一部分的离散模拟和/或数字组件。替代地或附加地，本技术的组件或模块可以被实现为专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)设备。一些实现方式可以附加地或替代地包括数字信号处理器(DSP)，其是具有针对与本申请的本技术功能相关联的数字信号处理的操作需要而优化的架构的专用微处理器。类似地，各个模块内的多种组件或子组件可以在软件，硬件，或固件中实现。可以使用本领域已知的任何一种连接方法和媒体来提供模块和/或模块内的组件之间的连接，包括但不限于使用适合的协议通过互联网，有线，或无线网络进行的通信。
虽然本文包含许多细节，但这些不应被解释为对要求保护的发明的范围或可能要求保护的内容的限制，而是对特定实施例的特定特征的描述。本文中在单独实施例的情境中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实施。反之，在单个实施例的情境中描述的多种特征也可以在多个实施例中单独或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管特征可以在上面描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是在某些情况下可以从要求保护的组合中去除一个或多个特征，并且要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序或按顺序执行，或者所有所示的操作都被执行，来获得想要的结果。
仅描述了几个实现方式和示例，并且可以基于本技术中描述和说明的内容进行其他实现方式，增强，和变化。

Claims (21)

1.一种用于协作无线通信的方法，包括：
由多个节点中的第一节点执行与所述多个节点中的至少第二节点的通信；
由所述第一节点从所述多个节点中的目的地节点接收探测；
基于所述探测计算在所述第一节点和所述目的地节点之间的信道估计的最强抽头的相位；
基于所述最强抽头的相位和在所述第一节点的第一相位与参考节点的第二相位之间的相位差计算相位校正，其中所述相位差基于所述通信；以及
向所述目的地节点传输具有所述相位校正的消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个节点中的第i个节点被配置为计算第i个相位校正，并且其中所述多个节点被配置为同时传输具有相应相位校正的消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述相位差是相位矩阵的元，其中所述相位矩阵的第(i,j)元包括在第i个节点的相位和第j个节点的相位之间的相位差的两倍，并且其中所述第i个节点和所述第j个节点与所述目的地节点不同。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在已经确定所述相位矩阵的至少一行或至少一列之后，从所述多个节点中挑选所述参考节点。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
确定在所述多个节点中的一对或多对节点之间的至少一个链路质量度量；以及
基于所述至少一个链路质量度量的函数来挑选所述参考节点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述确定是基于导频信号或音调。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个链路质量度量是在所述参考节点与所述多个节点中的对应节点之间的信道的信噪比(SNR)或信号与干扰加噪声比(SINR)。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述函数是所述至少一个链路质量度量的平均值，中值或最大值。
9.根据权利要求3所述的方法，其中基于与(i)所述第一节点和第四节点和(ii)第三节点和第四节点相对应的所述相位矩阵的元来确定与所述第一节点和所述第三节点相对应的所述相位矩阵的元。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从(a)所述多个节点中的第三节点，(b)骨干型网络，或(c)与所述多个节点中的各个节点不同的源节点，接收与所述消息相对应的信息。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信包括与所述多个节点中的各个节点执行的双向通信。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信或所述探测包括恒定包络信号。
13.一种用于在包括多个节点的网络中进行协作无线通信的方法，所述方法包括：
由多个节点中的第一节点执行与所述多个节点中的至少第二节点的通信；
基于所述通信计算在所述第一节点与所述多个节点中的每个节点之间的多个相位差；
从所述多个节点中的第一目的地节点接收第一探测；
基于所述第一探测计算在所述第一节点和所述第一目的地节点之间的第一信道估计；
基于所述多个相位差从所述多个节点中挑选参考节点；
在挑选所述参考节点之后，基于(i)第一信道估计和(ii)在所述第一节点的第一相位和所述参考节点的第二相位之间的相位差，来计算第一相位校正；以及
基于所述第一相位校正传输消息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个相位差与相位矩阵的行或列相对应，并且其中所述相位矩阵的第(i,j)元包括在第i个节点的相位和第j个节点的相位之间的相位差的两倍。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
从第二目的地节点接收第二探测；
基于所述第二探测计算在所述第一节点和所述第二目的地节点之间的第二信道估计；以及
在挑选所述参考节点之后，基于所述第二信道估计和所述相位差计算第二相位校正，
其中传输所述消息还基于所述第二相位校正。
16.根据权利要求15所述的方法，其中计算所述第一和第二信道估计包括分别计算所述第一和第二信道估计的最强抽头的相位。
17.根据权利要求13所述的方法，其中计算所述多个相位差还基于跟踪所述多个节点中的至少一个的相位。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括：
基于振荡器频率偏移，振荡器频率漂移和相位噪声中的一项或多项更新所述多个相位差中的至少一个。
19.一种用于协作无线通信的***，包括：
多个节点，
其中所述多个节点中的各个节点被配置为：
从源节点接收消息；
与所述多个节点中的至少一个其他节点执行双向通信；
基于所述双向通信计算在所述多个节点中的各个节点与所述多个节点中的每一个其他节点之间的多个相位差；
从不同于所述源节点和所述多个节点中的各个节点的目的地节点接收探测；
基于所述探测计算在所述多个节点中的各个节点与所述目的地节点之间的信道估计的最强抽头的相位；
基于所述多个相位差，从所述多个节点中挑选参考节点；
在挑选所述参考节点之后，基于所述最强抽头的所述相位和在所述多个节点中的各个节点的第一相位与所述参考节点的第二相位之间的相位差来计算相位校正；以及
将具有所述相位校正的所述消息传输到所述目的地节点并与所述多个节点中的每个其他节点同时传输。
20.根据权利要求19所述的***，其中所述源节点是(a)所述多个节点中的一个，(b)骨干型网络节点，或(c)不同于所述多个节点的节点。
21.根据权利要求19所述的***，其中所述双向通信或所述探测包括恒定包络信号。
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