[发明专利]一种基于窄脉冲的协作超宽带通信系统的中继方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于窄脉冲的协作超宽带通信系统的中继方法，属于无线通信领域。

背景技术

超宽带技术使用持续时间极短的脉冲来传送信号，这一技术起初在上世纪60年代用于雷达领域，在1990年美国国防部高级计划局才开始使用超宽带这一术语。相比于其他的无线通信系统，超宽带通信系统具有许多优点，如能量消耗低、对现存的其他无线通系统干扰小、高的数据传输速率以及精确的时间分辨率。由于上述种种原因，超宽带被认为是未来无线个域网通信最具有竞争力的技术。

协作通信的思想打破了MIMO系统天线数目、终端体积的局限性，通过共享各协作终端天线及其他资源来创造一个虚拟MIMO系统，进而进行分布式的数据传输和信号处理。采用协作通信技术较传统通信可以提高服务通信质量、扩展覆盖范围、提高链路的可靠性。将协作通信的思想引入到超宽带系统，可以在低功耗的基础上扩展覆盖范围，实现高速通信。

对于协作通信网络中的中继方案研究一直是一个热点。Bletsas首先将MAC层的机会中继选择与物理层的协作分集相结合，提出了一种基于网络路径选择的协作分集方案。该方案在MAC层中通过机会中继选择，选取最佳中继实现协作分集。大多数现存的中继选择方案均采用了基于优先级的退避计时器机制(Priority-based Backoff Timer，PBT)，在PBT机制中，信源发送请求发送(Request To Send，RTS)帧，当中继节点接收到来自目的节点的清除发送(Clear To Send，CTS)帧之后，便设置一个与链路质量成反比的本地计时器，然后中继节点开始监听信道准备接收信息。当计时器完毕时便发送一个标志信息通知其他中继节点进行规避。在PBT机制当中，中继链路的质量是信源节点到中继节点、中继节点到目的节点信道质量的函数(最小值或者平均)，能够最大化中继链路质量的节点将被选为中继节点。但这种PBT机制并不适用于协作超宽带通信系统，因为超宽带系统的发射功率低、接收机结构复杂，过多的控制包开销会影响系统的性能，降低系统有效性。众所周知，由于使用纳秒级的窄脉冲，超宽带系统对于小尺度衰落具有一定的鲁棒性，加之在协作超宽带通信系统中我们可以引入分集来对抗多径衰落，所以协作超宽带通信系统对小尺度衰落具有很好的鲁棒性。另外，超宽带系统具有良好的测距性能。已有人针对以上超宽带系统的特性设计出了高吞吐量的中继选择方案。中继节点的选择对于整个协作网络的性能会产生影响，但是通过仿真分析我们发现，中继节点采用不同的中继协议同样会对系统性能产生重要影响。目前来看，尚无人有针对性地研究联合MAC层和物理层的协作超宽带通信系统优化问题以及对应中继方法。

公开号为CN101800567，名称为“协作超宽带中的转发时隙分配及中继节点选择方法”的发明专利提出了一种转发时隙分配方法，可以有效保证在均值附近的信道增益对应的转发时隙得到有效的区分，降低了中继转发信号在接收端的冲突概率，进而可以快速地选择一个有效的中继节点转发信息，保证了协作超宽带通信系统的性能增益。该专利具有一定的优点，但其没有改变传统中继选择方法中控制包开销过多的问题，不能有效改善系统吞吐量，并且未涉及中继选择与协议转换的联合优化。

发明内容

针对现有技术所存在的却陷和不足，本发明提供了一种基于窄脉冲的协作超宽带通信系统的中继方法，以实现MAC层中继节点选择与物理层中继协议转换的联合优化。

本发明的技术方案如下：

一种基于窄脉冲的协作超宽带通信系统的中继方法，由以下系统实现，该系统包括单信源节点、多中继节点、单目的节点，其中信源节点配置单天线，并通过无线信道向中继节点和目的节点广播信号；中继节点接收到来自于信源节点的信号之后，根据已经提前获得的链路信息选择使中继链路误比特率性能最好的中继协说然后通过其天线将信号发送至目的节点；目的节点收到的信号来自于信源节点的直传链路和中继节点的中继传输，该中继方法的具体步骤如下：

A、协作超宽带通信系统准备开始工作；

B、信源节点及中继节点利用自身高精度的物理层测距能力分别测量各中继节点到信源节点及目的节点间的距离，并鉴别信道场景(LOS或者NLOS)；