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

1、隨著各種無線技術的發(fā)展,人們對移動通信的需求也在日益提高。下一代無線通信技術要求在全球范圍內實現(xiàn)無縫覆蓋,同時可以進行包括語音、文本、圖像、視頻等在內的高速多媒體通信以及探測、定位、成像等中低速感知業(yè)務。脈沖超寬帶技術(IR-UWB)憑借其功耗低、成本低、傳輸速率高、抗干擾能力強等獨特優(yōu)點在802.15.4a低速通信標準中受到廣泛關注,在其他領域中也是研究的熱點。同時超寬帶技術與其他的無線傳輸技術一樣要面臨惡劣的無線信道環(huán)境,而且FCC

2、對超寬帶系統(tǒng)有著嚴格的功率限制,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,通過節(jié)點間協(xié)同工作獲得空間分集增益,進而顯著提高系統(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)點設備組成的Ad Hoc網絡中應用。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,更加具有吸引力。其中最佳中繼節(jié)點的選擇是決定系統(tǒng)性能的關鍵技術。本文對最佳節(jié)點選擇算法進行了研

3、究,并且將協(xié)作技術引入到超寬帶系統(tǒng)中以保證滿足功率限制的情況下擴大系統(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方面:
　　 1.利用脈沖超寬帶系統(tǒng)在精確測距定位方面的優(yōu)勢,提出了一種基于距離信息的機會中繼節(jié)點選擇算法。該算法的基本思想是利用中繼節(jié)點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)點作為最佳中繼節(jié)點。這種算法只需要知道中繼節(jié)點的相對距

4、離信息,不需要估計信道,相比傳統(tǒng)的ORS算法更為簡單易行。而與隨機中繼選擇算法相比,性能更可靠。
　　 2.對提出的基于距離的中繼節(jié)點選擇算法在窄帶系統(tǒng)和IR-UWB系統(tǒng)中的性能分別進行了仿真分析,并與已有的幾種算法進行了比較。結果表明:
　　 1)與無協(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,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5 dB以上。
　　 2)在兩種系統(tǒng)中,采用基于距離的機會中繼節(jié)點選擇算法均可達到與經典ORS算法近似的分集增益。而基于距離的中繼節(jié)點選擇算法具有復雜度低的特點。而且隨著可選擇的中繼節(jié)點數(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,考察了測距誤差對中繼選擇的影響,并研究了誤差對系統(tǒng)性能的影響。當測距誤差方差為10-3m時,最佳中繼節(jié)點的誤選擇率依然能達到無錯的狀況。而隨著測距誤