ofdma无线多跳中继网络高能效中继选择技术的研究

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1、摘要第四代移动通信技术(4G)在频谱有效性和传输速率方面具有更高的要求，在传统单跳网络中引入中继的多跳通信被认为是可实现高速率高覆盖要求的增强技术之一。与传统蜂窝网相比，无线多跳中继网络在覆盖效率、系统吞吐率、节能、运营成本等诸多方面具有优势。正交频分复用(OFDM)作为一种关键的物理层技术，能够有效地对抗多径衰落并抑制符号间干扰。正交频分多址接入(OFDMA)以OFDM技术为基础，通过给用户分配子信道来获得多信道和多用户分集增益。这两种技术的结合，使得基于OFDMA的无线多跳中继网络性能相对于传统单跳网络有较大提升。然而，中继的引入使网络结构变得

2、复杂，用户不仅可以接入基站，还可以接入中继，因此，用户接入前的站点选择是无线多跳中继网络需要解决的首要问题。随着通信行业能耗的增加，业界对中继节能技术的研究关注度增强。本文结合用户的QoS需求，致力于无线多跳中继网络关联能效的中继选择技术研究。论文首先总结了中继选择的基本研究方法，根据论文的研究目标，定义了中继选择方案的性能评价指标，并搭建了无线多跳蜂窝中继网络的系统仿真平台。论文接下来详细分析了五种典型的基于不同判决准则的中继选择方案，并针对其中节能的中继选择方案进行改进。首先在全局最小化方案中加入直传链路选择，重新建立全局最小化的数学模型。其次

3、在最小发射功率方案的基础上提出最小功率成本的中继选择方案，平衡站点间的功率消耗。随后对各个算法进行仿真分析，结果表明两种改进方案在功率资源紧张时均能够起到良好的节能作用，其中最小功率成本方案节能性能略差于全局最小化方案，但是复杂度远低于全局最小化方案。现有的中继选择方案均将一个时隙平均分配给两跳链路，而理论分析说明非对称时间分配能够使节点的传输更具灵活性，由此带来更高的系统性能提升。论文基于自适应调制编码(AMC)技术，还提出了一种自适应中继域和接入域的中继选择方案。考虑中继已服务用户的性能以及新用户的服务质量(QoS)需求，在用户接入时自适应调整

4、两跳链路的传输时间以及调制编码级别，使新用户接入后系统能耗最小。论文对单个中继服务的所有用户总能耗进行建模，并采用遍历的方式寻找一个最优的中继域和接入域的分配方式使中继服务的所有用户的总能耗最小。最终从基站以及多个候选中继中选择一个使系统能耗增加最小的站点作为新用户的接入站点。仿真结果表明，该方案能够有效降低系统能耗。关键词：OFDMA；多跳中继网络：中继选择：自适应域分配；能效；AbstractThefourthgenerationofmobilecommunicationhashigherrequirementsonspectrumeffici

5、encyandtransmissionrate．Puttingrelaysintotraditionalsingle·hopnetworkshasbeenconsideredasoneofthemostpossibleschemestoincreasethroughputandextandcoveragesimultaneously．Comparedwiththetraditionalcellularnetwork，wirelessmultihoprelaynetworkshavemanyadvantagesintheaspectsofcovera

6、ge，throughput，energysaving，operatingcost，andetc．OthgonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM)technologywhichcallovercomemultipathfadingandinter-symbleinterferenceefficientlyisusedasakeyphysicallayertechnology．OthgonalFrequencyDivisionMultipleAccess(OFDMA)technologyisbasedonOFDMt

7、echnology．ItallocatesdifferentsubchannelstodifferentUSerStoachievemulti—channelandmuti—USerdiversitygains．BecauseofthecombinationofrelayandOFDMAtechnology,thewirelessmultihoprelaynetworkCanimprovesystemperformancesignificantly．However,whenrelaystationsareusedinnetworks，thenetw

8、orkstructurebecomescomplicated．Userscannotonlyaccesstobasesta