[發明專利]協作超寬帶中的轉發時隙分配及中繼節點選擇方法

有效

• 申請號: 201010131161.6
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN101800567A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 吳宣利;沙學軍;沈清華;石碩;林迪;邱昕;姜來為
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及協作超寬帶中的轉發時隙分配及中繼節點選擇方法，屬于通信領域。

背景技術

近些年來，超寬帶技術以其低功率譜密度、高多徑分辨率等優點已經成為未來短距離無線互聯以及無線傳感器網絡的候選技術之一，為了避免對現存系統造成干擾，美國聯邦通信委員會于2002年發布了關于超寬帶技術的“First?Report?and?Order”，在容許了超寬帶技術商業應用的同時也對超寬帶發射機在室內和室外應用時的有效全向輻射功率（Effective?Isotropic?Radiated?Power,?EIRP）做出了嚴格的限制。其中，在超寬帶發射機工作頻段3.1GHz~10.6GHz處的峰值EIRP為-41.3dBm/MHz，由于這一峰值EIRP非常低，導致超寬帶接收機接收到的信號功率也非常低，從而加大了超寬帶接收機設計的難度。為了保證接收信號的質量，同時降低超寬帶接收機的復雜度，現有文獻提出將協作通信引入到超寬帶系統中。

協作通信技術的基本思想起源于三終端中繼信道，但是由于在實現中繼的過程中存在著許多技術難題，因此對于協作通信的研究在上世紀80年代初期進入了瓶頸期。近些年來，由于一個在上行鏈路的條件下以分集形式建立的用戶協作模型的提出，協作通信技術再一次受到了研究人員的廣泛關注。

通過將協作技術引入到超寬帶系統中，利用協作技術既可以提高接收信號的質量，同時還可以降低超寬帶發射機的發射功率，從而延長節點的待機時間。但是由于超寬帶接收機的復雜度限制以及超寬帶信道的密集多徑特性所導致的長時隙擴展使得超寬帶接收機難于實現有效的分集合并，因此在協作超寬帶系統中，一般僅僅選擇一個中繼節點，即僅僅建立一條有效的中繼路由來實現對于發射信號的中繼。由于每一個節點周圍都存在著多個可能的中繼節點，因此如何選擇有效的中繼節點便成為一個必須解決的問題，現有反饋式中繼節點選擇方法或者是同步的中繼節點選擇方法并沒有考慮超寬帶系統對于中繼節點選擇方法的簡單化、實時化等特殊要求，因此不適合于直接應用到協作超寬帶系統中。反饋式的中繼節點選擇方法需要額外的發射能量用以發射反饋信息，即使很少比特數的反饋信息也將耗費大量的節點能量，因此為了保證中繼節點選擇方法的簡單化和實時化等要求，協作超寬帶系統中的中繼節點選擇方法應該是異步無反饋的。

異步路由選擇的過程中，最為關鍵的一個步驟就是中繼節點對源節點發送的導頻信號進行轉發。為了避免各個中繼節點轉發的信號到達目的節點時產生沖突，造成接收到的多個信號相互干擾，必須有效地對中繼節點的轉發時隙進行合理的分配。

已有的算法中，一種方案是將轉發時隙設置為同該信道增益成反比的形式，其中信道增益由中繼節點根據兩條子鏈路信道增益計算出由源節點到目的節點的信道增益，但這種方法是不合理的，因為信道的增益并不能完全反應實際鏈路的質量。另一種方案是采用誤碼率來評價信道質量的方法，將轉發時隙設置為同誤碼率成正比的形式。

上述兩種轉發時隙分配方案本質上都是建立信道質量和時隙之間的線性映射。對于室內超寬帶所處的密集多徑環境中，信道增益以分貝為單位時呈現正態分布。因而，信道增益往往處于正態分布的均值附近，兩個中繼節點的轉發時隙相隔較短，當這個時間間隔小于信道的多徑時隙擴展時，兩個中繼轉發的信號就會在目的節點處相互干擾，從而使得系統的性能有所下降。中繼轉發信號在接收端的沖突概率大。

發明內容

本發明目的是為了解決協作超寬帶中采用現有算法進行中繼轉發信號在接收端的沖突概率大的問題，提供了協作超寬帶中的轉發時隙分配及中繼節點選擇方法。

本發明的協作超寬帶中的轉發時隙分配方法包括以下步驟：

步驟一、協作超寬帶中的各中繼節點接收源節點發送的導頻信號；

步驟二、根據步驟一接收的導頻信號分別獲取源節點至k個中繼節點的信道增益?，其中i=1,2,3……k，k≤50；

步驟三、根據步驟二獲取的k個信道增益來擬合服從正態分布的信道增益隨概率密度變化的曲線，將曲線的[]增益區間分成N份面積相等的小增益區間，其中，N為大于k的自然數，且5000≥N≥100；

步驟四、按照N份小增益區間的信道增益比例關系分配轉發時隙。

基于上述步驟，進一步包括如下步驟來實現協作超寬帶中的中繼節點選擇方法：

步驟五、根據步驟三確定每個中繼節點的信道增益所在的小增益區間；

步驟六、目的節點按照步驟四確定的轉發時隙接收與其對應的中繼節點轉發的信號，并計算各個時隙對應的信號到達時的誤碼率；