IR-UWB系統(tǒng)中基于距離信息的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法研究.pdf

1、隨著各種無(wú)線技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)移動(dòng)通信的需求也在日益提高。下一代無(wú)線通信技術(shù)要求在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋,同時(shí)可以進(jìn)行包括語(yǔ)音、文本、圖像、視頻等在內(nèi)的高速多媒體通信以及探測(cè)、定位、成像等中低速感知業(yè)務(wù)。脈沖超寬帶技術(shù)(IR-UWB)憑借其功耗低、成本低、傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在802.15.4a低速通信標(biāo)準(zhǔn)中受到廣泛關(guān)注,在其他領(lǐng)域中也是研究的熱點(diǎn)。同時(shí)超寬帶技術(shù)與其他的無(wú)線傳輸技術(shù)一樣要面臨惡劣的無(wú)線信道環(huán)境,而且FCC

2、對(duì)超寬帶系統(tǒng)有著嚴(yán)格的功率限制,限制了其系統(tǒng)的傳輸性能和覆蓋率。協(xié)作通信系統(tǒng)不需要在信源和信宿終端安裝多付天線,通過(guò)節(jié)點(diǎn)間協(xié)同工作獲得空間分集增益,進(jìn)而顯著提高系統(tǒng)傳輸性能。因此,協(xié)作通信尤其適合在由低成本、低功耗、小體積的超寬帶節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。在各種協(xié)同通信方式中,最佳中繼選擇方式憑借其在避免中繼間碰撞和性能方面的優(yōu)勢(shì),更加具有吸引力。其中最佳中繼節(jié)點(diǎn)的選擇是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)。本文對(duì)最佳節(jié)點(diǎn)選擇算法進(jìn)行了研

3、究,并且將協(xié)作技術(shù)引入到超寬帶系統(tǒng)中以保證滿足功率限制的情況下擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋范圍和提高系統(tǒng)性能。
　　 論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.利用脈沖超寬帶系統(tǒng)在精確測(cè)距定位方面的優(yōu)勢(shì),提出了一種基于距離信息的機(jī)會(huì)中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法。該算法的基本思想是利用中繼節(jié)點(diǎn)與信源和信宿之間的距離信息(dsi,did),根據(jù)最小最大優(yōu)化原理,選擇與信源和信宿的距離均較短的中繼節(jié)點(diǎn)作為最佳中繼節(jié)點(diǎn)。這種算法只需要知道中繼節(jié)點(diǎn)的相對(duì)距

4、離信息,不需要估計(jì)信道,相比傳統(tǒng)的ORS算法更為簡(jiǎn)單易行。而與隨機(jī)中繼選擇算法相比,性能更可靠。
　　 2.對(duì)提出的基于距離的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法在窄帶系統(tǒng)和IR-UWB系統(tǒng)中的性能分別進(jìn)行了仿真分析,并與已有的幾種算法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:
　　 1)與無(wú)協(xié)同的通信系統(tǒng)相比,在兩種系統(tǒng)中,采用基于距離的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法可以獲得較高的分集增益。在窄帶系統(tǒng)中,誤碼率為10-4時(shí),能夠獲得大約2dB信噪比增益;在IR-UWB系統(tǒng)

5、中,信噪比增益可達(dá)5 dB以上。
　　 2)在兩種系統(tǒng)中,采用基于距離的機(jī)會(huì)中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法均可達(dá)到與經(jīng)典ORS算法近似的分集增益。而基于距離的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法具有復(fù)雜度低的特點(diǎn)。而且隨著可選擇的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加,各種算法的性能都有所提升。
　　 3.在IR-UWB系統(tǒng)中,考察了測(cè)距誤差對(duì)中繼選擇的影響,并研究了誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。當(dāng)測(cè)距誤差方差為10-3m時(shí),最佳中繼節(jié)點(diǎn)的誤選擇率依然能達(dá)到無(wú)錯(cuò)的狀況。而隨著測(cè)距誤