[發明專利]基于分布式空時編碼的Ad hoc網絡協作中繼方法

有效

• 申請號: 201010507212.0
• 申請日: 2010-10-14
• 公開（公告）號: CN101951641A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 高新波;蔡田齊一;李潔;李勇朝;宗汝;王旭宇;常紅娜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W28/06
• 分類號: H04W28/06;H04W84/18;H04L1/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于無線通信領域，特別涉及協作通信中尋找中繼節點的方法，可用于協作通信領域中虛擬多輸入多輸出MIMO系統在Ad?hoc網絡中的通信。

背景技術

隨著蜂窩移動通信、因特網和多媒體業務的發展，世界范圍內無線通信的容量需求在迅速增長。另一方面，可利用的無線頻譜是有限的，如果通信頻譜的利用率沒有得到顯著提高，就不可能滿足通信容量的需求。在單天線鏈路系統中，采用先進的編碼，例如Turbo碼和低密度奇偶校驗碼，就可以接近香農容量極限。通過增加發射端和接收端的天線數量，可以進一步顯著提高頻譜利用率，這就是多輸入多輸出MIMO系統。與之相對的就是單輸入單輸出SISO系統。

使用空時編碼是達到或接近MIMO無線信道容量的一種可行、有效的方法。空時編碼是一種用于多發射天線的編碼技術。該編碼在多根發射天線和各個時間周期的發射信號之間能夠產生空域和時域的相關性。這種空時相關性可以使接收機克服MIMO信道衰落并減少接收誤碼。對于空間未編碼系統，空時編碼可以在不犧牲帶寬的情況下起到發射分集和功率增益的作用。空時編碼在編碼結構上有多種方法，包括空時分組碼，空時網格碼等。所有這些編碼方案的核心思想都是使用多徑能力達到獲得較高的頻譜利用率和性能增益的目的。

雖然MIMO可以提供發射分集和功率增益，但是在某些領域中，終端設備上無法安裝多個分集天線，如低功耗或尺寸受限的傳感器節點，小型手持設備等，因而無法使用MIMO技術。為了解決這個問題，分布式空時編碼提出了在多個單天線終端上以分布式的方式進行空時編碼，構建虛擬MIMO傳輸信道，提供協作分集的技術。國內外對分布式空時編碼的研究已取得了一些成果。如“J.N.Laneman?and?G.W.Wornell.“Distributed?Space-Time-Coded?Protocols?for?Exploiting?Cooperative?Diversity?in?Wireless?Networks.”IEEE?Global?Telecommunications?Conference.2002.”里提出“放大并轉發”和“解碼并轉發”兩種中繼節點轉發信號的方式。“H.T.Cheng?et?al.“Distributed?Space-Time?Block?Coding?with?Imperfect?Channel?Estimation.”IEEE?International?Conference?on?Communications.2005.”研究了分布式空時編碼在信道估計不準確時的應用。“S.Moh，et?al.“CD-MAC：Cooperative?Diversity?MAC?for?Robust?Communication?in?Wireless?Ad?Hoc?Networks.”IEEE?International?Conference?on?Communications.2007.”提出了協作分集的媒體接入控制MAC算法。“M.Wódczak.“Extended?REACT-Routing?information?Enhanced?Algorithm?for?Cooperative?Transmission.”Mobile?and?Wireless?Communications?Summit.2007.”中提出了適合協同傳輸的路由信息增強算法。

然而在現有的研究中，需要較多數量的中繼節點參與協作，并且發射節點僅在SISO方式的傳輸范圍內尋找中繼節點。例如在“Gentian?Jakllari，et?al.“A?Cross-Layer?Framework?for?Exploiting?Virtual?MISO?Links?in?Mobile?Ad?Hoc?Networks.”IEEE?Transactions?on?Mobile?Computing.2007.”中需要多達4個中繼節點才能完成協作，且尋找中繼節點的范圍較小，故這種方法在網絡較為稀疏或網絡負荷較大時，很難找到足夠的節點參與協作，最終導致網絡延遲增大，吞吐量下降。

發明內容

本發明的目的在于針對述已有技術的不足，提出一種基于分布式空時編碼的Ad?hoc網絡協作中繼方法，以在網絡較為稀疏或網絡負荷較大時，減小網絡延遲，提高吞吐量。

實現本發明目的技術關鍵是要找到較多的節點參與協作，具體步驟包括如下：

(1)對Ad?hoc網絡的物理層，通過約束控制分組的長度，得到一個專用于發送控制分組的通信范圍：