2.1 路由選擇

　　為比較系統(tǒng)在不同路由選擇下的性能指標(biāo)，系統(tǒng)采用信噪比準(zhǔn)則和距離準(zhǔn)：

　　(1)信噪比準(zhǔn)則

　　信噪比準(zhǔn)則是系統(tǒng)計(jì)算出離移動(dòng)臺(tái)最近的兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)以及基站所收到的接收信號(hào)的信噪比(SIR)，然后將3個(gè)信噪比進(jìn)行比較，移動(dòng)臺(tái)選擇三者中信噪比最大者進(jìn)行通信。

　　(2)距離準(zhǔn)則

　　距離準(zhǔn)則是指系統(tǒng)測(cè)量出移動(dòng)臺(tái)到基站以及小區(qū)中6個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的距離，如果移動(dòng)臺(tái)到基站的距離最小，則移動(dòng)臺(tái)以“單跳”方式直接與基站進(jìn)行通信，否則移動(dòng)臺(tái)通過離它最近的中繼節(jié)點(diǎn)以“兩跳”方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給基站進(jìn)行通信。

　　2.2 系統(tǒng)干擾分析

　　2.2.1 鏈路BS-MS干擾

　　根據(jù)小區(qū)的扇區(qū)劃分以及頻譜資源的分配方案，鏈路BS-MS干擾產(chǎn)生的原因主要有兩個(gè)方面：其他小區(qū)中同一扇區(qū)的與MS進(jìn)行通信的BS;其他小區(qū)中相鄰扇區(qū)與RS進(jìn)行通信的BS。經(jīng)過分析不難得到鏈路BS-MS的信噪比為：

?

　　式中：PBS為基站的發(fā)射功率;L為移動(dòng)臺(tái)到所接收基站的路徑損耗;LK為移動(dòng)臺(tái)到各個(gè)干擾源基站的路徑損耗。

　　2.2.2 鏈路BS-RS干擾

　　由于鏈路BS-RS與鏈路BS-RS復(fù)用了相同的資源，其干擾情況也相似。鏈路的干擾源主要來(lái)自于兩個(gè)方面：其他小區(qū)中同一扇區(qū)與RS進(jìn)行通信的BS;其他小區(qū)中相鄰扇區(qū)與RS進(jìn)行通信的BS。可得到鏈路BS-MS的信噪比為：

?

　　式中：PBS為基站的發(fā)射功率;L為RS到所接收MS的路徑損耗;LK為RS到各個(gè)干擾源BS的路徑損耗。

　　2.2.3 鏈路BS-RS干擾

　　為了提高資源的利用率，同一扇區(qū)的兩個(gè)中介節(jié)點(diǎn)采用柔性資源分配方式，因此RS-MS得干擾源處于不定狀態(tài)，當(dāng)所有相鄰小區(qū)中的RS1使用的資源與中心小區(qū)內(nèi)的RS2使用的資源相同時(shí)，鏈路BS-RS干擾的干擾最大。得到此時(shí)的信噪比為：

?

　　式中：PRS為中繼節(jié)點(diǎn)RS的發(fā)射功率;L為MS到所接收RS的路徑損耗;LK為MS到各個(gè)干擾源RS的路徑損耗。

　　3 系統(tǒng)性能仿真

　　3.1 仿真條件

　　依上述方案和算法，就移動(dòng)臺(tái)均勻分布的典型小區(qū)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，仿真條件為：

　　鏈路BS-RS路徑損耗模型采用WINNER B5a視距傳輸模型，陰影衰落為標(biāo)準(zhǔn)差為3.4 dB的對(duì)數(shù)高斯分布隨機(jī)變量，表達(dá)式為：

?

　　其他鏈路的路徑損耗模型采用WINNER C1非視距傳輸模型，陰影衰落為標(biāo)準(zhǔn)差為8.0 dB的對(duì)數(shù)高斯分布隨機(jī)變量，表達(dá)式為：

?

　　系統(tǒng)的其他參數(shù)為：小區(qū)半徑R=500m;基站發(fā)射功率PBS=10W;中繼發(fā)射功率PRS=1W;幀長(zhǎng)T=10ms;系統(tǒng)帶寬B=25.6MHz，載頻f=5GHz。

　　3.2 系統(tǒng)性能仿真和分析

　　圖3為移動(dòng)臺(tái)SIR的累積分布曲線(CDF)圖，仿真中選取RRP資源分配方案作為參考比較方案。在計(jì)算鏈路RS-MS的鏈路SIR時(shí)，取干擾最大的情況。從圖3可以看出，由于SIR準(zhǔn)則綜合考慮了基站、中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，通信距離和路徑損耗等因素，因此，采用該準(zhǔn)則所得到的系統(tǒng)性能要優(yōu)于通信距離準(zhǔn)則的方案。

?

　　由于方案中BS-MS鏈路和BS-RS鏈路中基站采用了方向性天線，它們受到的干擾要小于RRP方案，因此，本文提出的基于方向性天線的資源分配方案中得以動(dòng)態(tài)的SIR整體上要優(yōu)于RRP方案。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　本文介紹一種基于方向性天線的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的資源復(fù)用方案，通過在基站和移動(dòng)臺(tái)之間引入中繼節(jié)點(diǎn)，縮短了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信距離，減小了系統(tǒng)的陰影效應(yīng)，提高了鏈路的通信質(zhì)量。基站使用定向天線，合理的分配頻譜資源，提高了頻譜復(fù)用度，減小了系統(tǒng)干擾，提高了系統(tǒng)容量，通過理論分析和計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)性能的仿真，驗(yàn)證了該方案的可行性和有效性。