[发明专利]一种基于跨层信息交互的分布式中继选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及新一代无线网络(Adhoc，WSN和MESH)中的机会协作通信，尤其是一种基于跨层信息交互(cross-layer information interaction)的分布式中继选择方法，属于无线网络信号处理的技术领域。

背景技术

纵观无线通信网络的整个发展历程，即从模拟到数字、从固定到移动、从集中式到分布式，无线信道具有的多径衰落特性一直以来都是阻碍信道容量增加和服务质量改善的主要原因之一。基于空间分集思想的MIMO技术在抗信道多径衰落方面具有明显的优势，并可以在不增加功率和频谱的前提下大幅度提高信道容量，已逐渐被新一代无线通信的主流协议所采纳，但仍然存在问题。具体地讲，现有的多天线大都设置在基站端，然而移动终端由于对体积、质量和功耗的苛刻要求，通常则很难安置多天线。为此，Sendonaris等人提出了协作通信的概念模型，其基本思想是通过多个用户之间共享彼此天线和其他网络资源的形式构造“虚拟多天线阵列”，并结合一定地分布式处理产生协作，从而可以获得进一步的性能增益，提高网络容量。

协作通信作为一种新兴的无线网络技术，其当前的大多数工作都是研究具体的协作方案，如：Barbarossa提出的基于分布式空时分组码(Distributed Space-Time Block Code)的协作方案，以及Hunter提出的编码协作(Coded Cooperation)。关于“谁和谁协作”，即协作中继的选择问题，至今没能得到有效解决，而这又是关乎协作通信技术能否实用化的关键问题之一。此外，由于无线通信环境的时变特性，选择谁与源节点进行协作属于概率事件，换言之，网络中的所有节点都有机会被选为最佳协作中继，其关键取决于网络节点与源节点之间当前的信道状态信息(Channel State Information)。基于此两点，本发明提出了一种分布式的中继选择方案，并将其应用于机会协作通信的技术实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于跨层信息交互的分布式中继选择方法，通过分布式地从所有候选中继中选出最佳的协作中继，用以实现机会协作通信。这就要求数据源节点能够实时地获知当前网络中哪个节点是最佳候选中继，并且在整个中继选择过程中只能利用本地信息(local information)以满足分布式实现的要求。除此之外，在获知最佳协作中继后，如何非常有效地实现源节点和最佳中继的协作传输以得到尽可能大的性能增益也将是本发明需要考虑的问题。

本发明一种基于跨层信息交互的分布式中继选择方法，首先依据动态网络环境中协作中继的最佳选择准则，得到最佳协作中继的分布式选择协议，然后根据协作中继与源节点间的无线信道质量，给出自适应协作传输方案，主要包括两个部分，首先提出了动态网络环境中协作中继的最佳选择准则，并给出了最佳协作中继的分布式选择协议，其次根据协作中继与源节点间的无线信道质量，进一步提出了一种自适应协作传输方案，以有效抵抗多用户网络环境中的无线衰落，其整个方法的工作步骤如下：

(1)最佳协作中继的分布式选择算法

分布式协作中继选择算法主要包括定时器设置和中继选择协议设计两部分：

1)定时器设置

根据最佳协作中继选择准则，基于放大重传和基于解码重传的协作中继可以采用信道状态信息作为其性能衡量参数，即