[发明专利]非相干UWB协作通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及超宽频带(或UWB)电信和协作电信系统领域。 

背景技术

UWB电信系统是近年来重要研究的主题。这些系统具有直接工作在所谓超宽频带信号上基带中的特征。对于UWB信号，一般是指符合2005年3月修订的2002年2月14日FCC规则中规定的频谱屏蔽的信号，即，主要在具有至少50Hz至-10dB的带宽的光谱带3.1至10.6GHz中的信号。 

UWB信号可分为两类：多频带OFDM(MB-OFDM)信号和UWB脉冲信号。UWB脉冲信号由非常短的脉冲(大约几百皮秒至纳秒)组成。下面的描述将限于UWB脉冲系统。 

UWB系统适合于无线个人网络(WPAN)。在诸如蜂窝电信网络的传统无线网络中，在发射机和接收机之间建立连接，而无需第三方终端的参与。为了扩大无线网络的空间覆盖范围，提出了在终端之间实施用于协作的策略的ad-hoc结构。图1示意性示出了在这种网络中的协作策略。假设源端s发射数据流到接收端d。终端r也接收来自s的数据流，并将其中继(或传送)到接收端d。因此，终端r协作参与了终端s和d之间的数据发射。例如，如果s-d通道品质低劣，尤其是由于s和d之间存在障碍(NLOS结构)，则能够绕到s-r-d通道，使得获得满意质量的连接。为了进一步增加发射路径的空间多样性，可以通过多个终端中继数据流。此外，还可以在一个跳(hop)(单跳)或多个连续跳(多跳)中继。 

无线网络中熟知的共用访问为：TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)、SDMA(空分多址)。在TDMA网络中，每个终端都具有其专用的发射间隔。协作TDMA网络中两种可能的协作模式分为：并行协作和串行协作。 

在并行协作模式中，中继端在分配给源端的发射间隔期间接收来自源端的数据，并在其特定的发射间隔期间将数据转发给接收端。因此，接收端通过不同的路径接收相同的数据，第一在源端的发射间隔期间，以及第二在中继端的发射间隔期间。尽管术语“并行”可能由于接收端的顺序数据接收而不太会被选择，但是实际上，是指在两个路径之间不存在由于源端和中继端的发射间隔的时间分隔所产生的干扰。并行协作模式中的协作假定中继端不具有将在其发射间隔期间被发射的特定数据。因而，该限制基本减少了协作的可能性。 

在串行协作模式中，中继端在源端的发射间隔期间接收来自源端的数据，并在相同的间隔内将数据转发。中继端仅在其发射间隔期间发射其特定数据。因此，接收端在源端的发射间隔期间通过两条不同的路径接收来自源端的数据。 

由于在相同发射间隔期间特定数据和中继数据的同时发射，所以必须检查该数据，以确保其在接收处的正交性。该代码称为分布时空码(distributed space-time code)或者DSTC。 

类似于所谓的MIMO(多输入多输出)系统，协作电信系统是具有发射空间多样性(spatial diversity)的系统。协作电信系统还具有从单天线终端模拟MIMO系统的较好方式。用在MIMO系统或 协作系统接收机中的检测类型依赖于通道中可用的数据。可以分为下列几种： 

-所谓的相干系统，其中，接收机知道发射通道的特性，这通常是因为使用由发射机发射的引导符号所执行的通道估计。然后，通道估计被用于检测数据符号。相干系统一般为高速率应用； 

-非相干系统，其中，接收机执行数据符号的盲检测，而不会预先知道发射通道的特性； 

-差分系统，其中，以两个连续发射符号之间的相位或振幅差分的形式来对数据符号进行编码。这些系统可无需知道接收机侧的通道。 

相干协作系统的实例从网页www.comelec.enst.ft上的S.Yang和J.-C.Belfiore的标题为“Optimal sapce-time codes for the MIMOanplify-and-forward cooperative channel”的文章中得到。差分协作系统的实例在V. Tarokh等人2000年7月在IEEE Journal on selectedareas in communications，Vol.18，No.7中的文章中提出。 

虽然上述文章中的系统对于窄带信号来说工作良好，但是这不能应用于UWB信号。实际上，这些系统使用具有复杂系数的编码。然而，考虑到所使用脉冲非常短的持续时间，不可能覆盖UWB信号中的相位数据。