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【发明内容】
[0028] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种空中传输计算的通信方法。
[0029] 本发明提供了一种空中传输计算的通信方法，K个发送节点通过调整自己的发送 时间、功率、相位参数，使所有的信号在同一信道同时到达接收节点，并且收到的空中叠加 的信号直接解调为目标数据Si是发送节点发送的数据，Wi是加权系数，K大于等 于2。
[0030] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，MAC层采用TDMA的方式来协调各个收 发节点行为；节点路由和调度采用集中式算法，由网络控制器集中计算得到路由与调度算 法。
[0031] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，使用有线网络将所有节点连接起来作 为控制网络，该控制网络既能够传输DCN原有服务器的控制信号，同时也能够传输专门增 加的网络控制器的控制信号。
[0032] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，利用有线控制信道，提供统一的外部参 考信号，该外部参考信号可以提供精确的时间信号、频率信号，各个无线收发节点能够直接 利用外部参考信号实现准确的频率同步、天线校准。
[0033] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，各个节点之间的信道信息存储于网络 控制器的信息地图中，在控制各个发送节点发送之前，网络控制器根据信息地图里的信道 信息，通知各个发送节点的预处理系数gi和发送时间。
[0034] 本发明还提供了一种空中传输计算的通信系统，K个发送节点通过调整自己的发 送时间、功率、相位参数，使所有的信号在同一信道同时到达接收节点，并且收到的空中叠 加的信号直接解调为目标数据;Si是发送节点发送的数据，Wi是加权系数，K大于 等于2〇
[0035] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，MAC层采用TDMA的方式来协调各个收 发节点行为；节点路由和调度采用集中式算法，由网络控制器集中计算得到路由与调度算 法。
[0036] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，使用有线网络将所有节点连接起来作 为控制网络，该控制网络既能够传输DCN原有服务器的控制信号，同时也能够传输专门增 加的网络控制器的控制信号。
[0037] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，利用有线控制信道，提供统一的外部参 考信号，该外部参考信号可以提供精确的时间信号、频率信号，各个无线收发节点能够直接 利用外部参考信号实现准确的频率同步、天线校准。
[0038] 作为本发明的进一步改进，在网络架构中，各个节点之间的信道信息存储于网络 控制器的信息地图中，在控制各个发送节点发送之前，网络控制器根据信息地图里的信道 信息，通知各个发送节点的预处理系数gi和发送时间。
[0039] 本发明的有益效果是：本发明仅仅使用一次信道传输，直接在空中完成求和操作， 实现了传输和计算的结合；将传输效率提高K倍，减少了 1次相加计算，减少了K-1次数据 接收操作，从而提高数据中心的网络性能和计算性能。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明的基本通信模型图。
[0041] 图2是本发明的项目路线图。
[0042] 图3是本发明的单线多跳计算示例图。
[0043] 图4是本发明的增强软件定义网络图。
【具体实施方式】
[0044] 本发明公开了一种空中传输计算的通信方法及系统，本发明根据无线DCN独一无 二的网络特性与业务特性，提出空中传输计算（STAC)的解决方案，以提高数据中心的网络 性能和计算性能。
[0045] 针对无线DCN的特点，本发明根据物理层网络编码的思想[14]，提出名为"STAC" 的数据中心无线传输与网络方案。传输计算的基本思想解释如下：假设源节点1，2,...K需 要发送自己的数据si到节点0,然后节点0根据收到的数据计算所需数据& =1^^$，其 中&是加权系数。传统方案是K个源节点分别发送自己的数据到节点0,然后节点0完成 加权求和计算。STAC工作方式是：K个源节点通过调整自己的发送时间、功率、频率、相位 等参数，使所有的信号在同一信道同时到达节点〇,并且收到的空中叠加的信号可以直接解 调为目标数据如图4所示。可见，STAC仅仅使用一次信道传输，直接在空中完成 求和操作S实现了传输和计算的结合；将传输效率提高K倍，减少了 1次相加计算，减少了K-1次数据接收操作。
[0046]STAC是一种全新的无线DCN传输方案，本发明将对STAC的通信算法、网络架构、理 论框架展开深入的研宄，为无线DCN网络的研宄与发展开辟新的方向，为无线DCN的应用奠 定理论基础。
[0047]STAC是一种全新的无线数据中心网络方案，需要对其基础通信方案、网络算法、网 络架构、理论分析框架等进行研宄。首先，要对STAC的基本通信单元（图1所示）的通信 理论进行研宄，包括信道模型和信道容量、核心的调制解调算法、理论性能分析、系统能量 效率等；在通信单元基础上，研宄STAC的网络理论，包括STAC的网络模型、核心路由/调度 算法、理论网络性能分析以及大规模网络扩展性等；STAC的物理层、网络层实现需要提出 增强软件定义网络架构来提供支撑；最后，本项目将利用软件无线电来实现一个传输计算 的原型系统。具体技术路线如图2所示。
[0048] 信道模型与信道容量：传输计算的单元通信模型如图1所示，K个节点同时向接收 节点发送数据Si，而接收节点的目标数据是&=!；=。对于无线通信系统，每个发送节 点需要将网络层的数据81调制为物理层符号2屯。如果每个发送节点都采用预处理系数 81 乘以发送的符号，那么接收节点收到的信号为：
[0049]
(3)
[0050] 其中比为复信道系数，n为高斯噪声。如果令gi=wi/hi，并且对收到的符号 做检测与解调（线性操作，与求和可以交换顺序）去掉噪声影响，即可以得到目标信号 =Ztiw^ °
[0051] 对上述特殊的信道模型，考虑高斯信道和衰落信道，分别研宄其信道容量的定义 与信道容量的大小。申请人在物理层网络编码的研宄中，积累了大量信道容量分析的知识 与经验，可以进一步扩展到本发明中。
[0052] 要完成基本STAC通信单元中的无线通信，还需要解决基本的传输问题，包括（1) 收发机3D波束成型算法；（2)接收机信号检测算法；(3)网络层数据和物理层符号间的映 射与解映射等。算法的设计一方面要考虑复杂度，另一方面也要打到系统需要的性能。所 以对上述算法的理论性能分析，也是本发明的一个关键内容。本发明的前期理论研宄显示， 在&= 1的情况下，STAC相比于传统方式，可以在不损失其他性能的情况下将传输速率提 高K倍；在&= 2 ^的时候，STAC性能最差，