基于压缩感知的无线网络邻居发现

本文研究无线网络中的邻居发现问题，即每个节点希望发现并识别单跳范围内其他节点的网络接口地址。提出了一种称为压缩邻居发现的新范式，使所有节点能够通过单帧传输（通常为几千个符号周期）同时发现各自的邻域。关键技术是为每个节点分配一个唯一的开关签名，并让所有节点同时传输其签名。尽管无线电是半双工的，每个节点通过自身的关闭时隙（部分）观测到其邻居签名的叠加。为了从大型网络地址空间中识别其邻居，每个节点求解一个压缩感知（或稀疏恢复）问题。研究了两种实用方案。第一种采用随机开关签名，每个节点使用基于群测试的非相干检测算法发现其邻居。第二种方案使用基于确定性二阶Reed-Muller码的开关签名，并应用啁啾解码算法。第二种方案需要更低的信噪比才能达到相同的错误性能。啁啾解码算法的复杂度是次线性的，因此原则上可扩展到具有48位IEEE 802.11 MAC地址的数十亿节点网络。压缩邻居发现方案比传统的随机接入发现（节点必须通过随机延迟在多帧上重传才能被成功发现）高效得多。