基于方向性天线的中继蜂窝网络资源复用方案

距离准则是指系统测量出移动台到基站以及小区中6个中继节点的距离，如果移动台到基站的距离最小，则移动台以"单跳"方式直接与基站进行通信，否则移动台通过离它最近的中继节点以"两跳"方式将数据转发给基站进行通信。

　　2.2 系统干扰分析

　　2.2.1 链路BS-MS干扰

　　根据小区的扇区划分以及频谱资源的分配方案，链路BS-MS干扰产生的原因主要有两个方面：其他小区中同一扇区的与MS进行通信的BS;其他小区中相邻扇区与RS进行通信的BS。经过分析不难得到链路BS-MS的信噪比为：

　　式中：PBS为基站的发射功率;L为移动台到所接收基站的路径损耗;LK为移动台到各个干扰源基站的路径损耗。

　　2.2.2 链路BS-RS干扰

　　由于链路BS-RS与链路BS-RS复用了相同的资源，其干扰情况也相似。链路的干扰源主要来自于两个方面：其他小区中同一扇区与RS进行通信的BS;其他小区中相邻扇区与RS进行通信的BS。可得到链路BS-MS的信噪比为：

　　式中：PBS为基站的发射功率;L为RS到所接收MS的路径损耗;LK为RS到各个干扰源BS的路径损耗。

　　2.2.3 链路BS-RS干扰

　　为了提高资源的利用率，同一扇区的两个中介节点采用柔性资源分配方式，因此RS-MS得干扰源处于不定状态，当所有相邻小区中的RS1使用的资源与中心小区内的RS2使用的资源相同时，链路BS-RS干扰的干扰最大。得到此时的信噪比为：

　　式中：PRS为中继节点RS的发射功率;L为MS到所接收RS的路径损耗;LK为MS到各个干扰源RS的路径损耗。

　　3 系统性能仿真

　　3.1 仿真条件

　　依上述方案和算法，就移动台均匀分布的典型小区进行了仿真试验，仿真条件为：

　　链路BS-RS路径损耗模型采用WINNER B5a视距传输模型，阴影衰落为标准差为3.4 dB的对数高斯分布随机变量，表达式为：

　　其他链路的路径损耗模型采用WINNER C1非视距传输模型，阴影衰落为标准差为8.0 dB的对数高斯分布随机变量，表达式为：

　　系统的其他参数为：小区半径R=500m;基站发射功率PBS=10W;中继发射功率PRS=1W;帧长T=10ms;系统带宽B=25.6MHz，载频f=5GHz。

　　3.2 系统性能仿真和分析

　　图3为移动台SIR的累积分布曲线(CDF)图，仿真中选取RRP资源分配方案作为参考比较方案。在计算链路RS-MS的链路SIR时，取干扰最大的情况。从图3可以看出，由于SIR准则综合考虑了基站、中继节点的发射功率，通信距离和路径损耗等因素，因此，采用该准则所得到的系统性能要优于通信距离准则的方案。

　　由于方案中BS-MS链路和BS-RS链路中基站采用了方向性天线，它们受到的干扰要小于RRP方案，因此，本文提出的基于方向性天线的资源分配方案中得以动态的SIR整体上要优于RRP方案。

　　4 结语

　　本文介绍一种基于方向性天线的移动通信网络的资源复用方案，通过在基站和移动台之间引入中继节点，缩短了网络节点之间的通信距离，减小了系统的阴影效应，提高了链路的通信质量。基站使用定向天线，合理的分配频谱资源，提高了频谱复用度，减小了系统干扰，提高了系统容量，通过理论分析和计算机对系统性能的仿真，验证了该方案的可行性和有效性。