基于上行傳輸性能指標(biāo)的中繼節(jié)點(diǎn)位置與數(shù)目的聯(lián)合優(yōu)化.pdf

1、在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)中引入中繼節(jié)點(diǎn)，可以增加小區(qū)的覆蓋面積、消除覆蓋盲區(qū)，改善小區(qū)邊緣用戶的性能，并且增加小區(qū)的最大負(fù)載用戶數(shù)，而小區(qū)中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)目及其擺放位置的選擇對蜂窩中繼系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵的作用。本文以圓形蜂窩中繼小區(qū)為背景，分別以上行遍歷容量、上行遍歷中斷概率和上行最大負(fù)載用戶數(shù)為優(yōu)化指標(biāo)，研究了圓形蜂窩小區(qū)中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目及其擺放位置的聯(lián)合優(yōu)化問題。
　　 論文的主要工作歸納如下：
　　 (1)以蜂窩中繼小區(qū)的單用戶上行遍

2、歷容量為性能指標(biāo)，研究S/S/AF和S/I/DF兩種中繼使用模式下的中繼節(jié)點(diǎn)位置和數(shù)目的聯(lián)合優(yōu)化問題。在僅考慮路徑損耗和瑞利分布小尺度衰落的信道模型條件下，假設(shè)中繼均勻分布在以基站為圓心的同一圓周上。S/S/AF中繼使用模式，是指系統(tǒng)根據(jù)信道統(tǒng)計(jì)特性（或用戶位置），決定用戶是直接將信號(hào)傳至基站，還是選擇距離最近的中繼將信號(hào)放大轉(zhuǎn)發(fā)至基站的中繼使用模式。S/I/DF中繼使用模式，是指系統(tǒng)根據(jù)信道瞬時(shí)特性（或瞬時(shí)信噪比），確定用戶是將信號(hào)直

3、傳至基站還是選擇距離最近的中繼進(jìn)行譯碼轉(zhuǎn)發(fā)至基站的中繼使用模式。論文分別推導(dǎo)了蜂窩中繼小區(qū)在使用這兩種模式時(shí)的單用戶上行遍歷容量，理論分析了單用戶遍歷容量隨中繼節(jié)點(diǎn)位置和數(shù)目變化的關(guān)系，并用Monte Carlo仿真驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。最后，對系統(tǒng)在使用S/S/AF和S/I/DF這兩種中繼使用模式下的上行遍歷容量進(jìn)行比較。
　　 (2)以蜂窩中繼小區(qū)的單用戶上行遍歷中斷概率為性能指標(biāo)，研究S/S/AF、D/I/AF和D/

4、I/DF三種中繼使用模式下中繼節(jié)點(diǎn)位置和數(shù)目的聯(lián)合優(yōu)化問題。論文提出了D/I/AF和D/I/DF兩種中繼使用模式，是指系統(tǒng)根據(jù)信道瞬時(shí)特性，確定用戶是直傳至基站，還是從距離較近的兩個(gè)中繼中選擇一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)至基站，轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議分別為AF和DF的中繼使用模式。論文分別對系統(tǒng)在使用這三種模式時(shí)，推導(dǎo)了單用戶上行中斷概率，理論分析了上行遍歷中斷概率隨中繼節(jié)點(diǎn)位置和數(shù)目變化的關(guān)系，并用Monte Carlo仿真驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性，比較三種中繼使用

5、模式下的上行遍歷中斷概率。
　　 (3)以蜂窩中繼小區(qū)的上行最大負(fù)載用戶數(shù)為性能指標(biāo)，研究S/S/DF中繼使用模式下的中繼節(jié)點(diǎn)位置和數(shù)目的聯(lián)合優(yōu)化問題。這里僅考慮路徑損耗，并假設(shè)采用直傳方式通信的用戶，其發(fā)送信號(hào)到達(dá)基站時(shí)的功率相等，采用轉(zhuǎn)發(fā)方式通信的用戶，其發(fā)送信號(hào)到達(dá)轉(zhuǎn)發(fā)中繼時(shí)的功率相等。此外中繼使用模式采用S/S/DF，也即中繼選擇方案與S/S/AF相同，中繼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議為DF。論文推導(dǎo)了系統(tǒng)最大負(fù)載用戶數(shù)的理論表達(dá)式，分析了