中繼增強蜂窩網絡中基于復用分割的無線資源管理.pdf

1、更高的數(shù)據(jù)傳輸速率及無所不在的可靠信號覆蓋是下一代移動通信網絡的迫切要求，而把中繼多跳技術引入蜂窩網絡則是一種經濟有效的解決方案。中繼蜂窩網絡可以擴大小區(qū)的覆蓋范圍，服務基站的盲點地區(qū)，節(jié)省功率以及平衡小區(qū)間的負載等。然而，由于中繼站的引入需要消耗更多的無線資源，同時造成更復雜的干擾分布，因此對無線資源管理提出了新的難題。本文針對下一代兩跳固定中繼蜂窩網絡中的無線資源分配、路由選擇、小區(qū)間同頻干擾的管理等方面進行了研究。 復用分

2、割是一種能有效提高頻譜利用效率的資源分配技術，其核心思想是對不同區(qū)域內的用戶分配具有不同復用因子的無線資源。本文創(chuàng)新性地將其基本概念引入到固定中繼蜂窩網絡中，并始終圍繞提高小區(qū)容量和擴大高數(shù)據(jù)率的覆蓋范圍(即改善小區(qū)邊緣用戶的服務質量)這兩個主要目標，從小區(qū)內和小區(qū)間優(yōu)化、靜態(tài)和動態(tài)資源分配、基站之間無協(xié)作和有協(xié)作等不同角度，設計不同的頻譜分配方案及路由算法來優(yōu)化系統(tǒng)性能。 具體而言，本文分別提出了小區(qū)間基于固定復用分割、軟復用

3、分割和動態(tài)復用分割的不同資源分配方案。在這些方案中，通過巧妙優(yōu)化基站到終端用戶之間鏈路、基站到中繼之間鏈路以及中繼到用戶之間鏈路頻帶的復用因子，使得頻譜資源得到了有效利用，同時又避免了小區(qū)間嚴重的同頻干擾。另外，通過引入“有效復用因子”這一量化指標來優(yōu)化小區(qū)內的資源分割，并考察不同的鏈路帶寬分配方案對系統(tǒng)性能的影響。仿真結果顯示，采用這些資源分配方案后的中繼蜂窩網絡相比于傳統(tǒng)網絡，在小區(qū)容量和高速數(shù)據(jù)率的覆蓋范圍上的性能都得到較大增益。

4、 路由策略是多跳中繼技術研究中不可或缺的關鍵內容之一，而現(xiàn)有文獻對固定兩跳中繼蜂窩網絡絕大部分都采用了比較簡單的以用戶為中心的路由策略。為了進一步提升中繼增強蜂窩網絡的性能，在基于復用分割資源分配的框架下，本文提出了以系統(tǒng)為中心的路由策略。同時，把經濟學中效用函數(shù)的概念引入進來，在兼顧用戶滿意度和系統(tǒng)性能的情況下，設計了兩種快速路由算法來為用戶選擇合適的接入點(基站或固定中繼)。研究表明，相比于簡單的如基于距離或路徑損耗的路由策

5、略，本文提出的路由算法可以進一步提高小區(qū)容量和改善邊緣用戶的質量。 另外，本文根據(jù)半雙工FDD模式下的中繼蜂窩網絡特點設計了MAC幀結構。利用該幀結構的特性，從時域和頻域兩方面進行聯(lián)合資源分配，提出一種基于小區(qū)間動態(tài)復用分割并考慮不同用戶抗干擾能力的頻譜分配方案。此分配方案通過小區(qū)間協(xié)作使得頻譜資源可以在小區(qū)內進一步復用，即達到復用因子小于1的程度，在保證每個用戶基本傳輸速率的要求下，能夠更有效地提高頻譜利用效率，從而進一步優(yōu)化