中繼增強蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于復(fù)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(wǎng)絡(luò)的迫切要求，而把中繼多跳技術(shù)引入蜂窩網(wǎng)絡(luò)則是一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)大小區(qū)的覆蓋范圍，服務(wù)基站的盲點地區(qū)，節(jié)省功率以及平衡小區(qū)間的負(fù)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(fù)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(wǎng)絡(luò)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(jìn)行了研究。 復(fù)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(shù)，其核心思想是對不同區(qū)域內(nèi)的用戶分配具有不同復(fù)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(wǎng)絡(luò)中，并始終圍繞提高小區(qū)容量和擴(kuò)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(wù)質(zhì)量)這兩個主要目標(biāo)，從小區(qū)內(nèi)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(shè)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(fù)用分割、軟復(fù)用

3、分割和動態(tài)復(fù)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(fù)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(yán)重的同頻干擾。另外，通過引入“有效復(fù)用因子”這一量化指標(biāo)來優(yōu)化小區(qū)內(nèi)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(jié)果顯示，采用這些資源分配方案后的中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，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(shù)研究中不可或缺的關(guān)鍵內(nèi)容之一，而現(xiàn)有文獻(xiàn)對固定兩跳中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(jìn)一步提升中繼增強蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能，在基于復(fù)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(jīng)濟(jì)學(xué)中效用函數(shù)的概念引入進(jìn)來，在兼顧用戶滿意度和系統(tǒng)性能的情況下，設(shè)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(jìn)一步提高小區(qū)容量和改善邊緣用戶的質(zhì)量。 另外，本文根據(jù)半雙工FDD模式下的中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)特點設(shè)計了MAC幀結(jié)構(gòu)。利用該幀結(jié)構(gòu)的特性，從時域和頻域兩方面進(jìn)行聯(lián)合資源分配，提出一種基于小區(qū)間動態(tài)復(fù)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(nèi)進(jìn)一步復(fù)用，即達(dá)到復(fù)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(jìn)一步優(yōu)化