無線網(wǎng)絡中繼切換策略的研究2

1、前言2第一章緒論3第一節(jié) 無線網(wǎng)絡的發(fā)展歷史及趨勢3一、發(fā)展歷史3二、發(fā)展趨勢4第二節(jié)無線網(wǎng)絡簡介4一、無線網(wǎng)絡的優(yōu)勢4二、適合搭建無線網(wǎng)絡的環(huán)境6第三節(jié) 無線網(wǎng)絡的研究熱點6第四節(jié)本章小結7第二章無線網(wǎng)絡中繼切換技術8第一節(jié)中繼關鍵技術簡介8一、中繼站的運行模式10二、中繼站對信號的處理模式11三、小繼站乙間的協(xié)作和宏分集12四、無線資源管理12第二節(jié)無線網(wǎng)絡中繼切換13一、teee802. 16j的切換機制13二、ieee802. 16j ms切換場景14第三節(jié)本章小結15第三章屮繼切換策略研究錯誤！未定義書簽。第一節(jié)基于蜂窩網(wǎng)絡的兩跳模型錯誤！未定義書簽。一、系統(tǒng)描述錯誤！未定義書簽。二

2、、信干比的估算錯誤！未定義書簽。第二節(jié)兩跳中繼策略19一、ms何時需要屮繼轉(zhuǎn)接19二、ms中繼選擇策略21第三節(jié)仿真結果23一、仿真環(huán)境23二、仿真結果23第四節(jié)本章小結25結論26致謝27參考文獻27附 錄錯誤！未定義書簽。一、英文原文錯誤！未定義書簽。二、英文翻譯錯誤！未定義書簽。三、源程序錯誤！未定義書簽。在常用的移動蜂窩網(wǎng)屮，基站（base staticn ;bs）控制著許多在它覆蓋范圍 內(nèi)的移動站和那些直接和基站通信的終端。但是，隨著移動通信要求的不斷捉高, 我們需要采用新的接入策略和系統(tǒng)結構，以在不增加無線頻譜的條件下，改善提 供的蜂窩網(wǎng)容量。妨礙數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)囊粋€主要原因是由于衰

3、落和干擾造成的數(shù) 據(jù)錯誤。在傳統(tǒng)的移動蜂窩網(wǎng)屮，所冇的移動站，包括那些遠離基站的移動站， 都必須直接訪問接入點，這就要求基站有較大的發(fā)射功率，從而，導致了對附近 的蜂窩網(wǎng)產(chǎn)生干擾。該問題的一個解決辦法就是減小蜂窩網(wǎng)的大小并增加基站的 數(shù)量。這使得大多數(shù)用戶可以更靠近基站，從而減小對其它蜂窩網(wǎng)的干擾。然而, 這個解決方法明顯增加了網(wǎng)絡基礎設施的投入，因此，是不經(jīng)濟的。另一個提高 蜂窩網(wǎng)容量的解決方案是在蜂窩網(wǎng)屮引入屮繼的概念。在一個有屮繼能力的蜂窩 網(wǎng)屮（又被稱為多跳蜂窩網(wǎng)或屮繼系統(tǒng)），用戶能夠直接向基站發(fā)送數(shù)據(jù)，或通 過屮繼站（固定的或移動的）將數(shù)據(jù)屮繼到基站。這種結構下，鏈接被分成很短 的路

4、徑，從而，基站只需要很小的功率并且對鄰近的蜂窩網(wǎng)產(chǎn)生的干擾的減少了 很多。干擾的減少，系統(tǒng)就可以容納更多的用戶，系統(tǒng)容量也就增加了。除了改 善系統(tǒng)容量和節(jié)約發(fā)射功率以外，另外一個重要的益處在于提高了網(wǎng)絡的覆蓋 率。由于無線網(wǎng)絡不同于有線網(wǎng)絡的特有環(huán)境，在它的覆蓋范圍了通常會有盲點 的出現(xiàn)。屮繼的運用能冇效地消除盲點，因此，系統(tǒng)的覆蓋率也隨z捉高。從 上面的討論屮我們知道，在蜂窩網(wǎng)絡屮，多跳結構是增加網(wǎng)絡容量，提高網(wǎng)絡覆 蓋率的有效方法。第一章緒論第一節(jié) 無線網(wǎng)絡的發(fā)展歷史及趨勢一、發(fā)展歷史無線網(wǎng)絡的運用其實最早可以追溯到二戰(zhàn)時期軍事運用上，它真正跨入民用 領域那已經(jīng)是七十年代的事情了。當然，無

5、線網(wǎng)絡的出現(xiàn)的必要條件是以太網(wǎng)絡 的全面普及，企業(yè)化，以及家庭化。最早的有線網(wǎng)絡標準 ieee 802.3 (ieee二institute of electrical and electronics engineers)于1983年面向公眾正式發(fā)布。1990年無線局域網(wǎng)產(chǎn) 品在市場岀現(xiàn)，但是價格昂貴，標準混亂。于是國際電氣電子工程師學會(ieee) 開始著手制定行業(yè)標準，直至1997年才有了第一個無線網(wǎng)絡標準teee802. 11 標準問世。不過這一標準傳輸速率只有2mbps,與當時的有線網(wǎng)絡的10mbps主 流相比沒有任何優(yōu)勢，而且價格不菲，所以市場冷淡。經(jīng)過兩年的改良，1999年，802.

6、 lib無線網(wǎng)絡標準才的確立才開始了真正意 義上的無線推廣階段。它比最初的無線網(wǎng)絡標準更可靠、更快捷，同時其成本不 高。所以它開始被運用于家庭與企業(yè)局域網(wǎng)的架設中，那個時候不少的p3高端 筆記本會配備無線網(wǎng)卡，或者一些超便攜的機器也是如此，比如sony境外機器 c1系列機器。此時的無線網(wǎng)絡能夠提供11mbps的最高傳輸速率。為了將無線網(wǎng)絡速度作進一步提升，部分商家自行推出802. llb+的無線設 備，不過這類產(chǎn)品并未獲得成功。不久802. 11a無線網(wǎng)絡標準問世，但是它并 不向下兼容，導致市場接納程度有限而無法鋪開。為了很好的解決這一困境， 802. llg標準跟隨著發(fā)布。在提供高速無線連接

7、的同時，還向下兼容802.11b標 準。正如802llb+樣，無線網(wǎng)絡芯片廠商，也在嘗試將自有的開發(fā)技術附加 至u標準規(guī)格中，因此市場上還是出現(xiàn)了 turbo mode 802. lla/g(superg/super a/g)這樣的產(chǎn)品。它們號稱最多口j以將傳輸速率提升到原來的 兩倍也就是108mbps。不過要使用這種非標準協(xié)議的速率還需要額外的開支，對 應的網(wǎng)絡也必須作全面調(diào)整才能達到真正意義上的速度提升。目前802. lie與 802. hi兩種網(wǎng)絡標準已經(jīng)被確立為未來wl心的標準，現(xiàn)在只是等待最終的拍 板而投入生產(chǎn)。由于802. 11大協(xié)議框架下的產(chǎn)品必須通過wi-fi (wireles

8、s fidelity)安 全認證才能最終生產(chǎn)，所以通常提及wi-fi無線架構也就是提及802. 11a 802. lli 9個無線網(wǎng)絡標準?？谇笆卸梢姷膭t為802. lla/b/g三大標準。另外,2003年wimax聯(lián)盟開始推廣ieee 802. 16無線城域網(wǎng)標準。它與wi-fi 無線網(wǎng)絡相比，更具有發(fā)展麗景。它完全拋卻了 wi-fi,開創(chuàng)了一條無線網(wǎng)絡的 拓展新路線。wimax同樣包含802. 16a/c/d/e等子協(xié)議，口前802. 16a協(xié)議的相 關產(chǎn)品已經(jīng)投入生產(chǎn)小。二、發(fā)展趨勢在如今這個“移動”的世界里，傳統(tǒng)網(wǎng)絡已經(jīng)越來越不能滿足使用的需求， 無線網(wǎng)絡因此應運而生。近兩年來，無線

9、局域網(wǎng)產(chǎn)品迅速發(fā)展并走向成熟，止在 以它的高速傳輸能力和靈活性發(fā)揮日益重要的作用，并且無線己經(jīng)開始在國內(nèi)大 多數(shù)行業(yè)中得到了應用。隨著無線網(wǎng)絡技術的日益成熟，無線網(wǎng)絡已被越來越多的企業(yè)用戶所接受。 無線網(wǎng)絡在各方面的發(fā)展，達到了企業(yè)用戶對使用無線網(wǎng)絡全方位的需求。從日 常辦公環(huán)境到跨地區(qū)的網(wǎng)絡互聯(lián)，無線網(wǎng)絡都扮演著重要的角色。無線網(wǎng)絡的引 入，為企業(yè)提供了一種新型的網(wǎng)絡應用平臺，為企業(yè)創(chuàng)建了無線口由的工作空間。第二節(jié)無線網(wǎng)絡簡介一、無線網(wǎng)絡的優(yōu)勢無線網(wǎng)絡自問世以來，以其無可比擬的優(yōu)勢迅速深入到各行各業(yè)。無線網(wǎng)絡 帶來了一種新的上網(wǎng)理念，人們不需耍再顧慮網(wǎng)線的長短，無線自rti連網(wǎng)的特性 滿足了

10、人們長期以來期望自由上網(wǎng)的愿望。無線網(wǎng)絡安裝方便，性價比高，成為 當今網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢所向。無限網(wǎng)絡的優(yōu)勢主?？梢泽w現(xiàn)在以下幾個方面： 高移動性由于擺脫了線纜的朿縛，無線網(wǎng)絡具有高移動性的特性。只要 在access point (ap)覆蓋的范圍內(nèi)，配有無線網(wǎng)卡的終端設備可以自由移動， 同吋保持網(wǎng)絡連接不斷。 可擴充性強單個ap可以至少提供30-50人的同吋連網(wǎng)，要滿足更多人的上網(wǎng)需求，只需要相應增加ap的數(shù)量即可。無線網(wǎng)絡布局自由，可隨時擴充， 打破了有線網(wǎng)絡組網(wǎng)結構方面的局限性。 建設成本低 無線網(wǎng)絡不需要進行煩瑣的網(wǎng)絡布線，無需改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡 格局；無線網(wǎng)橋可以連接相距幾i公里的多個網(wǎng)絡，

11、大大降低了網(wǎng)絡施工和租用 專線的費用。 對于企業(yè)已經(jīng)擁有的有線網(wǎng)絡來說，無線是有線網(wǎng)絡的延仲和擴展，不需 要改變原先的網(wǎng)絡布線，也不需要重新安排有線施工；對于重新建設網(wǎng)絡的企業(yè) 來說，使用無線網(wǎng)絡更加節(jié)約了成本支出，避免了有線網(wǎng)絡的大動干戈。 施工周期短由于無需進行網(wǎng)絡布線，只要將ap放在適當?shù)奈恢镁涂梢越?立起無線網(wǎng)絡。因此，無線網(wǎng)絡的建設周期非常短，且安裝方便，實用性強。 兼容性強無線網(wǎng)絡作為有線網(wǎng)絡的延伸，能夠與現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡資源無 縫地結合在一起，且對于符合ieee802. 11協(xié)議的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品，即使不同廠商 的產(chǎn)品也可以相互通訊。 提高工作效率 無線網(wǎng)絡的安裝簡便快速，可以使企業(yè)用

12、戶在最短的時間 內(nèi)建立起一個有效的臨時局域網(wǎng)；無線覆蓋漫游技術可是使工作人員在任何地點 任何時間對網(wǎng)絡資源進行訪問；簡單快速的組網(wǎng)方式可以隨時建立一個臨時的討 論組，大大節(jié)約了工作時間，提高了員工的工作效率。 多種終端接入無線網(wǎng)絡可以支持多種類型的終端設備的接入，包括pc 機、筆記本電腦、pda、打印機、投影儀等辦公設備，并且配有各種接口類型的 無線網(wǎng)卡，提供各類移動終端設備接入無線網(wǎng)絡。在辦公環(huán)境小使用無線局域網(wǎng)，齊種業(yè)務人員、部門負責人和工程技術專家, 只要有移動終端或筆記本電腦，無論是在辦公室、資料室、洽談室，甚至在宿舍 都可通過無線局域網(wǎng)隨時杳閱資料、獲取信息。領導和管理人員可以在網(wǎng)絡

13、范圍 的任何地點發(fā)布指示、通知事項、聯(lián)系業(yè)務，也就是說可以隨時隨地進行移動辦 公。無線網(wǎng)絡作為新一代的網(wǎng)絡平臺，必將為企業(yè)增加新的驅(qū)動力，給企業(yè)帶來 新的契機。在網(wǎng)絡日益興旺的今天，企業(yè)要獲得更多的收益就必須加快信息化的進程。 電子化辦公、互聯(lián)網(wǎng)資訊、erp系統(tǒng)等都成為當今企業(yè)賴以生存的關鍵。無線網(wǎng) 絡的出現(xiàn)無疑給企業(yè)帶來了新的生機，通過無線網(wǎng)絡可以及時了解市場動態(tài)、業(yè) 務發(fā)展以及員工信息，建立流程化生產(chǎn)線，實時信息傳遞，融合語音、視頻和數(shù) 據(jù)應用等等，最大程度上加速了企業(yè)信息化進程。隨著企業(yè)辦公信息化程度的提高，移動辦公設備越來越普及。而傳統(tǒng)的有線 接入的方式卻阻礙了這些移動設備發(fā)揮其移動的

14、特性，移動設備沒有真正意義上 的移動起來。abovecablc將無線網(wǎng)絡產(chǎn)品帶入企業(yè)辦公環(huán)境，拋棄了線的束縛,整個辦公環(huán)境都移動了起來，用戶可以隨時隨地進行網(wǎng)絡連接，真正實現(xiàn)了無所 不在的辦公環(huán)境。適合搭建無線網(wǎng)絡的環(huán)境 不易接線的區(qū)域：在不易接線或接線費用較高的區(qū)域中提供網(wǎng)絡服務； 靈活的工作組：為經(jīng)常進行網(wǎng)絡配置更改的工作區(qū)域降低總擁有成本； 網(wǎng)絡化的會議室：用戶可在從一個會議室移動到另一個會議室時進行網(wǎng)絡 連接，以獲得最新的信息，并且可在決策時相互交流； 特殊網(wǎng)絡：現(xiàn)場顧問和小工作組的快速安裝和兼容軟件可以提高工作效 率； 了公司網(wǎng)絡：為遠程或銷售辦公室提供易于安裝、使用和維護的網(wǎng)絡；

15、部門范圍的網(wǎng)絡移動：漫游功能使企業(yè)可以建立易于使用的無線網(wǎng)絡，可 覆蓋所有部門。目前局域網(wǎng)中互聯(lián)的傳輸介質(zhì)往往是有線介質(zhì)，這些有線介質(zhì)在某些特定的 場合均存在一定的問題。例如撥號線的傳輸速率較低，雙絞線、同軸電纜等則存 在鋪設費用高、施工周期長、移動困難等問題。與此和對應，無線網(wǎng)絡技術已和當成熟，現(xiàn)在，高速無線網(wǎng)絡的傳輸速率已 達到108m,完全能滿足一般的網(wǎng)絡傳輸要求，包描文字、聲音、圖像、聲音和 圖像并發(fā)的傳輸?shù)取o線網(wǎng)絡的最大傳輸距離也達到兒十公里，甚至更遠。而且 隨著無線網(wǎng)絡的應用領域越來越廣，其的價榕也是一般用戶所能接受的，只需一 次性投資，省去了許多后顧之憂。可以說現(xiàn)在的無線網(wǎng)絡在

16、性能、距離、價格上 完全可以和有線網(wǎng)相媲美，甚至在某些方面超過有線網(wǎng)絡。無線網(wǎng)絡以其組網(wǎng)方便、快捷，性價比高等優(yōu)勢，成為當今網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢 所向。第三節(jié)無線網(wǎng)絡的研究熱點前面我們簡單了解到了無線網(wǎng)絡，與有線網(wǎng)絡比較，它固然有著無可比擬的 優(yōu)勢，但在傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)的覆蓋范圍內(nèi)總會存在一些地區(qū)，使得當前的通信平臺 不能提供成功的呼叫通信，這些地區(qū)包括地鐵站臺，室內(nèi)環(huán)境和地下室等信號覆 蓋不到或信號強度不夠的地方，通常這些地方被稱為“盲區(qū)” (dead spot) o當 通話過程中的用戶進入這些盲區(qū)時，由于沒有足夠強的信號功率來維持通信，正在進行小的呼叫就會產(chǎn)生小斷。一個解決上述問題的辦法是使用小繼技

17、術，通過 與肓區(qū)范圍外的中繼節(jié)點形成ad hoc中繼網(wǎng)絡，進入肓區(qū)覆蓋范圍的移動節(jié)點 可以將當前的蜂窩鏈路切換到小繼鏈路上，進而通過屮繼節(jié)點與基站保持呼叫的 連接性。目前，國內(nèi)外的研究組織已經(jīng)就ad hoc網(wǎng)絡與蜂窩移動通信系統(tǒng)的結合問題 開展了一些研究。odma(opportunity driven multiple access) '6是在第三代 移動通信系統(tǒng)屮引入自組織網(wǎng)絡的一種嘗試。由于信道的路徑損耗，在蜂窩小區(qū) 邊界處只能支持相對較低的傳輸速率，odma協(xié)議通過無線傳輸?shù)亩嗵欣^能夠 將蜂窩系統(tǒng)的高速率覆蓋擴展到小區(qū)邊界，從而提高了小區(qū)邊界無線傳輸?shù)挠行?性。文獻屮所介紹的a

18、-gsm系統(tǒng)在傳統(tǒng)gsm蜂窩系統(tǒng)結構的基礎上加入了屮繼 功能，通過使用中繼代理發(fā)現(xiàn)和切換算法，進入肓區(qū)的移動節(jié)點可以與其他節(jié)點 形成ad hoc網(wǎng)絡，從而與蜂窩系統(tǒng)屮的基站建立一條多跳通信路徑。文獻提出 了在wcdma蜂窩網(wǎng)絡屮加入一種稱為位置輔助屮繼的機制，這種機制用于減小系 統(tǒng)不必要的切換次數(shù)。定位技術被用于發(fā)現(xiàn)移動節(jié)點的位置，并且這個位置信息 被用于屮繼節(jié)點的選擇和切換時刻的決定。文獻剛主要討論了混合無線系統(tǒng) icarc10 (integrated cllular and ad hoc relaying systems)的切換性能，系統(tǒng) 通過使用中繼可以增加小區(qū)z間的切換緩沖時間，從而減

19、小了呼叫的丟棄率。第四節(jié)本章小結作為木文的第一章，木章主要對無線網(wǎng)絡的發(fā)展丿力史、無線網(wǎng)絡適合搭建的 環(huán)境等進行了介紹，并引入了中繼切換技術的重要性，從中我們可以知道，現(xiàn)有 的非中繼網(wǎng)絡已經(jīng)不能滿足移動通信技術的發(fā)展以及用戶不斷提高的需求；同時 我們也了解到中繼網(wǎng)絡在很多地方明顯優(yōu)于有線網(wǎng)絡，比如組網(wǎng)方便、快捷，性 價比高等。因此，中繼技術的普及是必然的趨勢。在文中的笫二章，提出了中繼的關鍵技術，引入了無線網(wǎng)絡中繼切換機制； 第三章則重點研究了中繼切換策略，提出算法，用數(shù)值分析的方法對比比較，得 出結論：ms在什么情況下需要中繼轉(zhuǎn)接，當ms需要中繼轉(zhuǎn)接時，怎樣選擇中繼 算法。第二章 無線網(wǎng)絡中

20、繼切換技術第一節(jié)中繼關鍵技術簡介在傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡中，每個客戶端均通過一條無線鏈路來訪問網(wǎng)絡，用戶如 果要進彳亍相互通信的話，必須首先訪問一個固定的接入點(access point, ap) 或基站(bs),這種網(wǎng)絡結構被稱為單跳網(wǎng)絡。而在無線mesh網(wǎng)絡(無線網(wǎng)狀網(wǎng) 絡)中，任何無線設備節(jié)點都可以同時作為ap和路曲器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都 可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。 引入中繼技術后寬帶無線通信的組網(wǎng)方式與傳統(tǒng)的無線接入最大的差異就是移 動終端口j以直接通過中繼站(relay station, rs)接入無線網(wǎng)絡。作為一種能冇 效改善網(wǎng)絡覆蓋范圍的技術，

21、無線中繼技術為在高頻段實現(xiàn)寬帶無線接入提供了 一種具有高性價比的解決方案。無線中繼的基本思想是使用中繼陽將信號處理后再發(fā)送出去。許多人認 為中繼站就是用來擴展延伸原有基站(bs)的覆蓋率，但其實中繼站也叮以用來增 加既有基站覆蓋范疇內(nèi)的傳輸率。舉例來說，1個wimax基站在其覆蓋范疇內(nèi)， 對于離基站最近的用戶(subscriber station; ss) 口j以用波形比較復雜的調(diào)制方 式來傳輸，例如用64qam (正交幅度調(diào)試)調(diào)制法，如此傳輸率較高，而離基站 距離適中的移動臺(ms),則基站必須改用較簡單波形的調(diào)制來傳遞，例如使用 16qam,如此傳輸率較64qam低。至于離基站最遠的用戶

22、站，基站則用簡單的qpsk 調(diào)制來傳遞，波形簡單才能夠遠距離傳送，傳送過程中即便受干擾，i大i波形較單 純所以也較不易受干擾影響，但傳輸率就比64qam、16qam更低。了解上述情形 后，現(xiàn)在若在基站與用戶間架設1個中繼站，由于基站與中繼站間的距離為中等 距離，所以可用16qam調(diào)變，而中繼站與用戶間也是中等距離，所以中繼站與用 戶間也可使用16qam調(diào)變，然后基站以16qam發(fā)送波給中繼站后，中繼站再以 16qam轉(zhuǎn)發(fā)原接收波，如此即便是離基站最遠距離的用戶，都能得到比原有無中 繼站還高的無線速率。relay技術早已有知，最早的為直接進行能量放大的a&f技術(amplify andf

23、orward),后逐漸增強成d&f技術(decode and forward)。與2g> 3g網(wǎng)絡中采用的具有放大轉(zhuǎn)發(fā)的直放站式的中繼方式不同，冃前廣泛關注的無線中繼采用的是基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式。同時還能實現(xiàn)對無線資源的二級調(diào)度，在改善網(wǎng)絡覆蓋范圍的同時，提升系統(tǒng)容量，提高資源利用率。圖2. 1屮繼技術傳輸示意圖屮繼技術的初衷是為了實現(xiàn)移動終端之間的信息轉(zhuǎn)發(fā)，屮繼站站無 線接入(broadband wireless access, bwa)網(wǎng)絡中,與網(wǎng)絡中固定的基站或者固 定rs建立屮繼鏈路，移動臺利用其歸屬的屮繼鏈路實現(xiàn)與基站的通信。在傳統(tǒng) 的蜂窩通信系統(tǒng)屮，基站的覆蓋范圍一

24、般為25 km,如圖2. 1 (a)所示，如果僅 僅依靠視距路徑(l0s)傳輸，由于存在高大建筑物，信道的陰影效應會非常明顯, 信號的質(zhì)量和速率都會降低。陰影效應是指移動臺在運動屮，由于大型建筑物和 其他物體對電波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區(qū)域上形成半盲區(qū)，從而形成電 磁場陰影，這種隨移動臺位置的不斷變化而引起的接收點場強屮值的起伏變化叫 做陰影效應。陰影效應是產(chǎn)生慢衰落的主要原因。如果無線電波在傳播路徑屮遇的陰影。接收機在移到起伏的地形、建醴歲i鮎身聲等障礙物時，就會在障礙物的后面形成電波 翻鈕k同的障礙物和陰影區(qū)時，接收天線接收的信號強度會發(fā)生變化，造成信號的衰落。在圖2. 1 (b)屮

25、，由于安裝了屮繼站(個莎臺與基站之間建立了一條速率 高衰落小的信息通道，通信質(zhì)量和速度會得到非常大的捉升，并且中繼站的成本 相對微蜂窩基站會低廉很多|。在布放屮繼站時，最典型的兩種情況如圖2. 2 所示。圖2.2(a)情況下通常將屮繼站安裝在基站覆蓋邊緣或者陰影效應侶嚴重 的區(qū)域，以達到改善信號傳輸質(zhì)量進而捉高傳輸速率的目的。從系統(tǒng)角度來看， 這種布放可使基站為其覆蓋區(qū)域內(nèi)不同位置用戶提供公平的服務調(diào)度和均衡的 傳輸速率。圖2.2(b)的情況下控制信息和用戶數(shù)據(jù)都通過屮繼到達接收端，可以看出基站覆蓋范圍得到擴大，這就使得運營商在不易布放基站的地區(qū)（如缺乏 核心網(wǎng)接入點或者空間較小）通過中繼站的

26、轉(zhuǎn)發(fā)提供有效的接入服務。從用戶角 度來看，這種布放改善了接收端的信號質(zhì)量，服務質(zhì)量和用戶滿意度得到提升; 同時傳輸速率和系統(tǒng)覆蓋范圍都有所增大?；局欣^站圖2. 2兩種典型的屮繼站布放情況一、中繼站的運行模式1亠亠在ieee 802. 16j中，中繼站可以分成兩種運行模式：透明式中繼站（transparent rs）和非透明式中繼站（non-transparent rs）。透明式中繼站 因為不傳送自己的preamble（hij置同步信號）,fch （幀控制報頭），map等信息, 對于用戶而言是透明的。透明式relay用來改善小區(qū)邊緣的覆蓋，增加移弩飴 量，它并不擴大小區(qū)的覆蓋范圍。透明式中繼站

27、系統(tǒng)中，系統(tǒng)資源由bs統(tǒng)一調(diào) 度。rs負責對bs到來的信號進行處理后，轉(zhuǎn)發(fā)給下一級rs或者ms,并11將ms 的信息和對傳輸信道的測量結果反饋給bs。下行鏈路中，透明式relay根據(jù)rs-ms 鏈路的質(zhì)量，對信號進行處理，選擇合適的調(diào)制編碼方式對信息進行轉(zhuǎn)發(fā)。非透明式中繼站主要布建在原來bs覆蓋不到的范圍，用來擴大小區(qū)的覆蓋 范圍，它的結構會比透明rs復雜。這就使得運營商在不易布放基站的地區(qū)（如缺 乏核心網(wǎng)接入點或者空間較?。┩ㄟ^中繼站的轉(zhuǎn)發(fā)提供有效的接入服務。從用戶 角度來看，這種布放改善了接收端的信號質(zhì)量,服務質(zhì)量和用戶滿意度得到提升; 同時傳輸速率和系統(tǒng)覆蓋范圍都有所増大。非透明式中繼站

28、i大i為還要傳送它本身 preamble, fcii和map信息。，星站。在非透明式rs 系統(tǒng)小，不僅bs可以對系統(tǒng)內(nèi)的資源進行調(diào)度，而且非透明式rs也可以對資源 進行一定的管理，將資源動態(tài)分配給相應的移動用戶，減輕了 bs的負擔，優(yōu)化 了資源分配，提升了系統(tǒng)性能。ieee 802. 16j任務組將中繼網(wǎng)絡分成集中式和分步式兩類。在集中式中繼 網(wǎng)絡屮，只冇bs處理ms的請求，比如服務流插入、刪除、修改，切換等等。相 對的，在分步式網(wǎng)絡屮，rs能處理一部分的系統(tǒng)事務。在集屮式屮繼網(wǎng)絡屮，bs的復雜程度明顯增加。因為bs控制管理所有的rs 和ms。因為所冇由ms發(fā)岀的信息都冇rs轉(zhuǎn)發(fā)并由bs處理，

29、所以無線鏈路上的 延遲和信令開銷是個需要著重考慮的問題。然而，如果一部分管理ms的功能分 配給高容量rs的話，信令開銷和延遲能很大程度上減少。分布式調(diào)度和集屮式 相比，由丁 rs能夠快速準確的獲取其覆蓋區(qū)域內(nèi)的資源、信道條件等信息，可 以縮短資源請求的時延，更加有效的利用了無線資源。透明式屮繼站系統(tǒng)采用集屮式管理機制，在接受到ms的帶寬請求后，bs對 原本接入系統(tǒng)內(nèi)所冇移動用戶的請求進行統(tǒng)一處理，根據(jù)業(yè)務的優(yōu)先級，采用不 同的算法對資源進行調(diào)度。非透明式屮繼站系統(tǒng)可以采用集小式管理機制，也可以采用分布式管理機 制。當采用分布式機制時，一個服務區(qū)威內(nèi)的ms先將它們的請求信息發(fā)送給對 其服務的rs

30、,隨后rs將收到的所有請求進行處理后發(fā)送給bs,當bs準予了一 定資源后通知rs, rs會根據(jù)調(diào)度算法將資源分配給提岀請求的ms。二、中繼站對信號的處理模式中繼站對接收信號的處理方式是影響中繼性能的一個重要因素。按照信號處理的方式，中繼的工作模式可以大致分為放大(af)轉(zhuǎn)發(fā)模式、解 碼(df)轉(zhuǎn)發(fā)模式、選擇(sr)模式以及編碼協(xié)作(cc)模式等。其中最簡單的是類似 于直放站的“放大轉(zhuǎn)發(fā)”模式，中繼站僅僅把接收到的信號按一定的系數(shù)進行 放大，這種模式的弊端與直放站的缺點也是類似的，如不能增加系統(tǒng)的容量、容 易影響無線環(huán)境、監(jiān)控比較困難?！敖獯a轉(zhuǎn)發(fā)”模式，顧名思義即中繼站把信號 解調(diào)并解碼為原始信

31、息，然后再重新編碼調(diào)制發(fā)送。這種模式在信道條件好的時 候能夠增強信號質(zhì)量，但是如果中繼站解碼出現(xiàn)錯誤，那么轉(zhuǎn)發(fā)的信號將會出現(xiàn) 差錯擴散，而口移動臺也無法恢復。按照接收/發(fā)送信號的關系，也可以把中繼的工作模式分為兩種基木模式： 模擬模式和數(shù)字模式。在中繼的模擬模式中，信號不需要經(jīng)過數(shù)字化的處理就被 中繼發(fā)送出去，因此乂被稱為“非再生中繼”，af模式就屬于這種中繼。相對 地，在中繼的數(shù)字模式下，中繼需對信號進行解碼、編碼后再發(fā)送出去，因此乂 被稱為“再生小繼” ,df和cc就展于這一類。在各種模式z間選擇時，可以根據(jù)中繼所處位置的不同來選擇不同的中繼模 式以提高通信質(zhì)量。如果屮繼距離用戶較近，可采

32、用af模式，然后利用基站或 者屮繼站處理能力強的特點來進行止確檢測和解碼；如果屮繼距離基站較遠，為 了對抗衰落，可采用df模式來提高分集度。最近述提出一種“估計轉(zhuǎn)發(fā)”模式，屮繼站對信號只解調(diào)但不解碼，然后按 照解調(diào)后的信號進行量化壓縮產(chǎn)生一個估計值，這個估計值的信號被屮繼站轉(zhuǎn)發(fā) 出去。這種模式最初是在“解碼轉(zhuǎn)發(fā)”模式不可用的情況下捉出來的，它吸收了 前面提到兩種模式的優(yōu)點，但由于轉(zhuǎn)發(fā)的是接收信號的小碼本，所以必須結合直 徑信號或者其他路徑的轉(zhuǎn)發(fā)信號，才能完全解碼，具休實現(xiàn)方式還在探討階段。三、中繼站之間的協(xié)作和宏分集在中繼通信系統(tǒng)中，信號可以通過不同的中繼節(jié)點到達移動臺，因此通過中 繼站之間的

33、協(xié)作傳輸，可以達到宏分集的效果。最常用的分集方式是屮繼站與多輸入多輸出技術(mimo)結合：來自基站的數(shù) 據(jù)在中繼站處進行相同的空吋編碼，每個中繼站選擇編碼后的-路數(shù)據(jù)并發(fā)送出 去，在接收端再合并。這種情況下中繼站相當t mtmo中的獨立天線。另一種分集方式是循環(huán)吋延分集，需要利用正交頻分復用(ofdm)技術?；?將數(shù)據(jù)調(diào)整在ofdm符號上并發(fā)送給m個中繼站。不同的中繼站分別將接收到的 ofdm符號在吋域上進行0至ni-1次循環(huán)移位，然后再發(fā)送出去，實現(xiàn)頻率和空 間分集。、無線資源管理無線資源管理包括基站、信道和傳輸功率的分配。當存在中繼傳輸時，轉(zhuǎn)發(fā) 的信號傳輸需要額外的吋頻信道，選取恰當?shù)?/p>

34、中繼站，中繼信道或者轉(zhuǎn)發(fā)功率進 行傳輸將會大大增強高速數(shù)據(jù)信號的覆蓋效果。在如下情況下尤其顯著：要求服務的移動臺大幅增多；采用功率控制進一步改善性能，特別是蜂窩很小時，臨道干擾也相應變小； 蜂窩尺寸的大小決定了中繼傳輸功率的大??；因此,移動臺的電池容量將不 構成瓶頸；傳輸性能對中繼選擇機制的衡量標準也很敏感：如果隨機選擇，可能性能其 至不如無中繼系統(tǒng)，而一個次最優(yōu)的機制但卻簡單易行，也許會使系統(tǒng)性能得到 更大的提升；旦選定了恰當?shù)男±^站，性能增益將對屮繼信道的選擇標準變得不那么敏感。因此，屮繼站選擇的優(yōu)先級因該高于屮繼信道的優(yōu)先級。第二節(jié)無線網(wǎng)絡中繼切換ieee 802. 16j的切換機制隨著

35、引進屮繼站這個新節(jié)點而發(fā)hi 些新的課題, 同時也因屮繼站在整個802. 16j是一個模糊的角色:對基站而言，它是一個用戶, 必須聽從基站的指示接受資料；對一般用戶而言，它則是一個基站，必須提供用 戶控制信號及資料。對此，針對802. 16j與切換機制所可能釆用的機制可分為兩 大類，分別是：基站集中式控制切換模式(bs centralized control h0)以及中 繼站分散式控制切換模式(rs decentralized control 110)。1、基站集中式控制切換模式(bs centralized control ho)整個802. 16j的切換機制都由基站本身來負責控制。在這種

36、模式下，基站將 知道它整個通信服務范圍內(nèi)其網(wǎng)絡拓撲分布如何，進而負責管理并告知每個中繼 站其相關資訊，好讓那些屮繼站聽從英指示來幫助用戶完成網(wǎng)絡拓撲的獲取。接 下來的切換處理則都是靠基站與用戶這兩者的協(xié)調(diào)貫通來運作，中繼站在這只是 負責傳輸?shù)墓ぷ鳎粫⑴c任何的決策。在這種模式下，基站可依整個系統(tǒng)的狀 態(tài)及用戶目前所處的位置，給予它最好的決策，使得用戶在切換完成后能夠得到 最佳化的服務品質(zhì)。同時，也可透過縝密的判斷來避免啟動一些不必要的切換機 制而浪費整個系統(tǒng)資源。然而此種模式的缺點在于每次決策都必須通過基站和用 戶端的i辦調(diào)，這將會造成大量的信息交換以及增加整個切換機制處理的時間。2、中繼站

37、分散式控制切換模式(rs decentralized control ho)一、ieee802. 16j的切換機制sta相對于集中控制模式，中繼站分散式控制即是把切換機制的決策權限下放到 中繼臺端。在這種情形下，中繼站本身將通過自身掃描的動作去學習周圍的網(wǎng)絡 拓撲架構如何，并將其所認識的結果告知用戶來幫助切換機制的執(zhí)行，而判斷切 換目標的工作也降落在中繼站上，rti中繼站根據(jù)同部的資料來決定切換的對象如 何而不用在透過基站的指示來完成整個切換處理。這樣一來，整個切換機制所需 要的信息貫通將會降低，而所消耗的處理時間也會降低，但相對地，由于屮繼站 只能掌握局部的網(wǎng)絡資料，所以最多只能做到同部性的

38、最佳化并冃會造成切換頻 率的增加。二、ieee802. 16j ms切換場景ieee802, 16e和ieee802. 16j標準提供了三種切換方式陰，其中一種是必選 的，即硬切換(h0)o另兩種可選的切換模式分別是宏分集切換mdho(macro diversity handover)和快速基站切換fbss (fast base station switching) o 本 文僅討論必選的ho方式。與mac切換過程相關的有網(wǎng)絡拓撲獲取、掃描、初始測 距、授權和登記。切換流程包括五個步驟：小區(qū)重選；切換判決和發(fā)起； 與目標bs下行同步；測距；終止與服務bs的聯(lián)系。ieee802. 16j標準雖然

39、繼承了ieee802. 16e標準的ms切換協(xié)議，但是由于引 入了rs,當ms進入不同的rs覆蓋范圍內(nèi)時，也會發(fā)生切換。此外，有的rs也具有 移動性。ieee802. 16e / j是基于ofdma的系統(tǒng)，所以ms或bs主要依據(jù)鏈路質(zhì)量， 即載波對干擾和噪聲比cinr來決定切換。ieee802. 16j標準下的ms切換不僅要考 慮cinr,而且要考慮ms功率水平，多跳頻帶效率，qos需求，單跳數(shù)，業(yè)務負荷 等因素化在定義切換過程之前，先給切換場景進行分類(圖2.3)。這里有兒個不同 的切換事例(case),它們都有下面兩個主要的切換類型派生出來:(1) bs小區(qū) 內(nèi)切換：在兩個由和同bs控制的

40、rs間的切換或者是bs和其所控制的rs間的切 換(casel, 2,和3)； (2) bs小區(qū)間切換：被不同bs控制的rs間的切換或者 是bs和被另一 bs所控制的rs間的切換(case 4, 5, 6和7)。其中，case 4是 ieee 802. 16e-2005中定義的切換場景。由于中繼的加入，其余六個切換場景要 求新的或者修改過的切換過程。在casel和case 2中，同一個多跳中繼網(wǎng)絡中的bs和rs發(fā)生切換。一般 的，它們都通過多于一跳的中繼鏈路相連接。因此，mac管理信息都要通過它們 之間的多跳中繼鏈路交換；在同一個多跳中繼網(wǎng)絡中的rs發(fā)主切換(case 3), 如果在它們z間沒有

41、一跳中繼鏈路，那么所有的mac管理信息都通過它們的服務 bs傳遞；如果在bs和由另一個bs控制的rsz間發(fā)生切換(cas5, 6),它們通 過服務于rs的bs交換所有的mac管理信息；case 7是發(fā)生在由不同bs控制的 rs z間的切換。每一個mac管理信息通過木地服務bs和目標服務bs傳遞。case 4 : ho圖2. 3 mr i懈奐場景case 1 : hofrom在移動屮繼系統(tǒng)屮，中繼節(jié)點通常需要為一群特定的無線終端地收廉接如rs 屮繼服務。當一個移動屮繼從一個基站覆蓋范圍進入另外一個基站覆蓋范圍時， 有兩種方式完成中繼與基站間的中繼鏈路以及中繼與移動臺間的接入鏈路的切-種情況是移動

42、屮繼所屬的終端用戶需要發(fā)臺訊b新進入，另-種情況rs2 是基站為移動終端用戶觸發(fā)切換，中繼需要和原來基站進行信息交互，基站可以 利用屮繼的消息集合斷開和終端用戶的連接，并観隔3個終言軸戶韋僑理rs t° rs接，進行切換消息的交互，減少了信令流程和消息執(zhí)行的復雜情況。在借鑒現(xiàn)有的基丁其他寬帶無線接入技術切換的基礎上，引入透明切換的概 念?；緯眯±^站點的消息集合來斷開基站和所屬的移動臺的連接，從而避 免了每個移動臺和基站的交互，減少了信令流程，降低了多跳傳輸中的時延，確保了車載通信qos參數(shù)要求，提高了系統(tǒng)性能。對于切換過程資源預留問題坷嶼mrbs hand. 利用移動用戶預測的

43、技術來進行初步估計，對于帶寬使用的預測必須可靠，否則預分配的帶寬利用率較集屮式調(diào)度要低，所以在基于移動屮繼技術的切換問題屮多跳無線通信的用戶移動預測以及中繼資源預留算法是研究關鍵z-o第三節(jié)本章小結木章的內(nèi)容，我們可以知道，中繼站可以分成兩種運行模式：透明式中繼站(transparent rs)和非透明式【i繼站(non-transparent rs)。透明式【i繼站 因為不傳送自己的preamble(o置同步信號),fcii, map等信息,對于用戶而言 是透明的。非透明式小繼站主要布建在原來bs覆蓋不到的范圍，用來擴大小區(qū) 的覆蓋范圍，它的結構比透明式中繼站復雜。按照信號處理的方式，屮繼的

44、工作 模式可以大致分為放大(af)轉(zhuǎn)發(fā)模式、解碼(df)轉(zhuǎn)發(fā)模式、選擇(sr)模式以及編 碼協(xié)作(cc)模式等。由于小繼站的加入，傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡構架發(fā)生了很大的變化。 這也導致了終端的移動性管理發(fā)生了變化，尤其是移動rs的加入，改變了傳統(tǒng) 的切換中參與結點有一端固定的模式，于是不但有ms的切換，還可能有移動中 繼的切換(mob訂c-rs的切換)。ieee 802. 16j的切換機制隨著引進屮繼站這個新 節(jié)點而發(fā)出一些新的課題，同時也因小繼站在整個802. 16j是一個模糊的角色： 對基站而言，它是一個用戶，必須聽從基站的指示接受資料；對一般用戶而言， 它則是一個基站，必須提供用戶控制信號及資料。

45、對此，針對802. 16j與切換機 制所可能采用的機制可分為兩大類，分別是：基站集小式控制切換模式(bs centralized control h0)以及中繼站分散式控制切換模式(rs decentralized control h0)。第三章中繼切換策略研究第一節(jié)基于蜂窩網(wǎng)絡的兩跳模型在cdma系統(tǒng)中，各用戶間存在相互干擾，因此，cdma系統(tǒng)的性能受干擾的限制。要使得受陰影效應影響較強或遠離bs的用戶能正常通信，就要求bs有更強的 發(fā)射功率，但這會給鄰近小區(qū)帶來更大的干擾，因此，導致系統(tǒng)容量受到限制。解決這個問題的辦法之一是壇加bs的數(shù)量，但這個辦法會導致網(wǎng)絡基礎設施建設 成本的増加。另一

46、種提高系統(tǒng)容量的辦法就是引入中繼冏。也就是說，利用其它 源終端與bs之間的現(xiàn)有終端進行通信，根據(jù)這個原理，在小區(qū)覆蓋范圍邊界的用 戶只需較小的bs發(fā)射功率就可通過中繼與bs通信，這樣，就大大減少了對鄰近小 區(qū)的干擾，從而提高了小區(qū)的容量。在過去幾年中，蜂窩網(wǎng)絡的中繼轉(zhuǎn)換技術得到了較大的發(fā)展。首先是，0dma (opportunity driven multiple access)的運用。odma是一個基于支持中繼 的無線電子系統(tǒng)的智能協(xié)議，一個節(jié)點通過其他節(jié)點使用odma與一個未配對的單 獨頻段通過中繼傳輸數(shù)據(jù)，而對于離bs較近的節(jié)點，則使用td/cdma fdd模式傳輸數(shù)據(jù)。然后,ad ho

47、c gsm蜂窩系統(tǒng)為了提高其覆蓋范圍，在第二代gsm網(wǎng)絡屮 增加了中繼功能。本章提出的是基于兩跳的中繼蜂窩網(wǎng)絡系統(tǒng)。在工作過程中， 小繼站是沒有與bs通信的ms,系統(tǒng)屮有大量作為備用小繼的ms,使得ms有更多機 會選擇適當?shù)穆窂竭M行屮繼。對于固定屮繼站（frs）,雖然，遠離frs的用戶通 信比較困難，但是，如果一個ms通過另外一個ms進行中繼傳輸，就可以大大減少 ms進行屮繼的發(fā)射功率。在現(xiàn)有的技術條件下，無線終端不能采用fdd模式，在 同一頻段內(nèi)進行發(fā)送和接收。因此，屮繼系統(tǒng)屮使用了兩個頻段。例如，一個頻 段（f2）用于ms-ms中繼，另一個頻段（f1）用于ms中繼-bs。在中繼系統(tǒng)模型中,

48、 由于使用了兩個頻段，為了進行公平比較，在非中繼模型中，也同樣使用了兩個 頻段。系統(tǒng)描述圖3.1 （a）和（b）對仿真模型進行了描述。圖3. 1 （a）顯示的是小區(qū)屮沒 有利用中繼的ms使用中和非使用中的用戶。ms使用中的用戶直接向bs發(fā)送數(shù) 據(jù)信號。在圖3.1 （b）中，ms被分為不同的角色，女口： m0（需要中繼的ms）、mi （不需要中繼的ms）、ms非使用中的用戶（不向bs發(fā)送數(shù)據(jù)的ms,但是他們作 為備選移動中繼站）。一旦ms需要中繼轉(zhuǎn)接，m0就會尋找ms非使用中的用戶來 轉(zhuǎn)接信息。在這個模型中，一個ms中繼只能轉(zhuǎn)接一個m0。因此，如杲兩個m0 需要同一個ms來轉(zhuǎn)接，與bs通信鏈路質(zhì)

49、量較差的m0將會獲得優(yōu)先選擇權。此 外，m0小繼轉(zhuǎn)接的信號會給與他直接鏈接的bs,而不是另外的bs。圖3. 1系統(tǒng)模型信干比的估算si% =在沒有引入中繼的仿真模型中，ms所有使用中的用戶的信干比(sir)可以 在每次接發(fā)數(shù)據(jù)后估算出來。如果g表示增益，p表示傳輸功率，上行傳輸小區(qū) 內(nèi)部和外部到bs i的干擾分別用rinracll和/爲心表示，用戶u的平均信干比表達 式如下：int raced + intercell + "$(3. 1)n'式巴仏" =z g占j , m表示基站i下面的用戶數(shù),幾曲r表示基站m下面的用戶數(shù)，m表示系統(tǒng)中的小區(qū)數(shù),禺表示嘿肖易率。如果

50、某個ms的接收信干比低于它的信干比門限，那么這個ms就被認為在這 次傳輸過程中岀現(xiàn)了傳輸損耗。也就是說，這個ms的信號沒有強到足以克服bs 接收到得干擾。在中繼仿真模型中，鏈路的str, mo-ms中繼，ms中繼-bs, mt-bs都是需要 計算的。在中繼系統(tǒng)中，兩個不同的頻段(f1/f2)被利用于不同的單跳中。mi 和ms小繼在所有小區(qū)屮都相互干擾，因為他們用的是同一頻段(f1)。所有的 m0以頻段(f2)傳送ms中繼也相互干擾。所有的mt和ms中繼發(fā)送他們的信號到bs都有相同的干擾，他們的信干比 表達式如下：ml + i ms 叫 + iniercell + "$(3.2)式屮，

51、幾和兒仏、表示在同一個小區(qū)內(nèi)接收基站i到mi和ms屮繼的小區(qū)內(nèi) 部干擾，幾曲表示不同小區(qū)的接收基站i到ml和ms屮繼的小區(qū)外部干擾。第二節(jié)兩跳中繼策略ms何時需要中繼轉(zhuǎn)接在小繼系統(tǒng)小，一個重要的問題就是ms什么時候需要小繼轉(zhuǎn)接，什么時候 需要釋放中繼轉(zhuǎn)接。下面提出了三種運算法則，每種運算法則都依據(jù)不同的標準: 第一種依據(jù)ms的位置，第二種依據(jù)直接鏈路的發(fā)射功率，第三種依據(jù)直接鏈路 的信干比。1、從ms-bs的距離考慮m0依據(jù)ms的位置是非常簡單的概念，也就是說，只需要隨ms的位置，決 定什么時候建立中繼鏈路，什么時候釋放中繼鏈路。因為小區(qū)邊界的ms是與bs 通信鏈路最茅的ms,我們就可以只考慮

52、中繼轉(zhuǎn)接這些外圍區(qū)域的用戶：if”i、bs j>“overlap di.bsj <(overlap.relay.release(3.3)式屮，di 8sj表示ms i與bs j之間的距離，d“ 定義為ms需要建立或者 釋放屮繼的門限距離。如果mo u通過ms中繼r發(fā)送信號到小區(qū)內(nèi)的bs1,那么他的信干比表達式 如下：1 r.mo 1rmercell 十代(3.4)式屮，/爲。和ercell分別表示小區(qū)內(nèi)部和小區(qū)外部接收到的從"os到ms屮 繼的干擾。2、從發(fā)射功率考慮該方案是基于減少干擾，提高發(fā)射功率來小繼ms的考慮。建立或者釋放小 繼鏈路主要取決于直接鏈路的發(fā)射功率，為

53、了估算該發(fā)射功率，需?？紤]兩種情 況：一種情況是，如果ms z前是直接向bs發(fā)射的，我們可以根據(jù)直接發(fā)射功率 來決定是否需要建立小繼鏈路。另一種情況是，如果ms z前是利用屮繼轉(zhuǎn)接的, 我們可以根據(jù)估算它的直接發(fā)射功率，如(5)所示，來決定是否需要釋放ms 中繼。p estimateindirect嚴喚2+s）pgi,bsi(3.5)式中，slj表示msi r標的信干比，當目標的信干比大于msi的信干比, msi就切換到口標基站下，假設所有的ms都是相同的口標信干比。，表示熱噪聲平均功率，人眄表示ms i在bs j遇到的突發(fā)性干擾，pgibs）表示ms i與bs jz間的路徑增益。何時建立或者

54、是釋放中繼鏈路取決于直接鏈路的發(fā)射功 率（測量或者估算人pi,direct>pthlaypi、direci <>thhysteresis，九滄仏憶（3.6）式屮，心是用來確定是否需要中繼轉(zhuǎn)接的門限功率，它小于等于ms發(fā)射功 率的最大值九“是為了避免頻繁建立或是釋放小繼的一個滯后功率。3n從信干比考慮該方案屮，為了恢復不能與bs通信的ms （ms的sir小于sir門限），是否需要 建立或釋放屮繼鏈路取決于直接鏈路的sir。如果ms之前是直接發(fā)射的，我們可 以利用bs的接收sir來決定是否需要建立小繼鏈路；如果ms之前是利用小繼發(fā)射 的，我們可以利用直接鏈路的鏈路信息估算sir,

55、如（7）所示，來決定是否需要 釋放ms中繼。qin estimate'ikidired(3.7)式小，p呦表示每個ms的最大發(fā)射功率，其它參數(shù)定義同式（3.5） 一樣。需要建立或是釋放小繼鏈路取決于直接鏈路的sir（測量或者佔算）if f s%di“<si&hrelay j ( s1& di® >s1r山，re辰比(3.8)式屮，s傀決定是否需要取消或是釋放小繼鏈路的門限sir, s%小于等于二、ms中繼選擇策略當ms決定了是否需要中繼，需要中繼的ms,就開始選擇恰當?shù)膍s非使用中 的用戶，來中繼轉(zhuǎn)接它傳向bs的信息。在中繼系統(tǒng)中，提出了四種運算法

56、則：第 一種選擇能提供兩跳的最小總路徑損耗(minpl +pl 2 )的ms中繼；第二 種選擇兩跳總發(fā)射功率最小(minp | +p 2 )的卜侶中繼；第三種選擇提供總的 最大sir (maxsirl+sir2)的ms中繼；第四種選擇提供最大-最小的ms中繼sir (maxmin(sir 】，sir 2 )。1、考慮最小的總路徑損耗選擇最小的總路徑損耗ms中繼，需要以兩跳的總的路徑損耗作為判斷依據(jù)。與ms非使用中用戶m的總路徑損耗，等于每一單跳的和，表達式如下:plal = pe： + p 厲(3.9)能提供最小總路徑損耗的ms非使用中的用戶被選作ms中繼服務，即: ms同叭=罰護鏟，円畀，p

57、環(huán)臥(3. 10)n set表示每個小區(qū)里面ms非使用中的用戶的數(shù)量。2、考慮最小的總發(fā)射功率為了利用屮繼鏈路屮的最小發(fā)射功率，將總發(fā)射功率作為度量信息。依據(jù)鏈 路資料(路徑損耗和干擾)和假定的理想控制功率，每一單跳的發(fā)射功率可由如 下公式估算出：ms,pqpj 二s心喚*(/ + %)pgrsjsj(3. 11)式屮扁?表示的是ms i向ms非使用屮的用戶m的發(fā)射功率；prsm表示 rs m (備選中繼站)向基站j的發(fā)射功率；/嘔和/隅分別表示rsm和bsj遇 到的突發(fā)性干擾；pg,rsn和pgrszj分別表示ms i-rs m之間和rs m -bs j之 間的路徑損耗。兩跳的總發(fā)射功率最小的ms菲使用屮的用戶被選作屮繼站。兩跳的總發(fā)射功率：pfotal _ pm , pjri rmsi 丁 rrsm(3. 12)能提供最小總發(fā)射功率的ms非使用中的用戶被選作ms中繼服務,即：msrelaysen,illg =罰嚴巴羅役，p貯(3. 13)n sgt表示每個小區(qū)里面ms非使用中的用戶的數(shù)量。3、考慮最大總sir依