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第三代合作伙伴计划(3GPP)的长期演进技术小组(LTE/LTE-A)正致力于在LTE-A系统中使用具有经济效益的中继接力(Relay)技术来实现小区吞吐量和覆盖范围的增益。在蜂窝系统中使用Relay技术面临的最大挑战就是克服Relay产生的额外干扰。近年来对于Relay技术的研究并没有涉及到干扰问题,而且基于LTE-A系统的Relay研究仍处于起步阶段。
本文基于IEEE 802.16j的Relay模型基础,从系统结构角度分析了目前有可能被3GPP LTE-A采用的Relay构架,包括“单向”Relay,“双向”Relay,“共享”Relay,在干扰受限的蜂窝小区系统模型中对这些Relay构架进行数学建模和性能仿真。研究结果表明,“单向”Relay较普通网络(无Relay结构)表现出适当的性能增益:“共享”的增益较为明显,而且同“基站协同”结构相比,内部复杂度不高;“双向”Relay则更加容易实现,但是只有当Relay同用户距离很近时才能正常工作。
针对3GPP定义的类型Ⅰ Relay,本文探讨了其回程链路模型上使用MBSFN子帧的传输机制,就引入新型控制信号的必要性进行了讨论。结果认为,应当有必要为Relay设计新型控制信号“R-PDCCH”和“R-PCFICH’,而用作HARQ确认字符传输的“R-PHICH”却没有引入的必要。
本文还就下行链路上eNB和Relay存在的潜在干扰,在多种场景中对3GPP定义的两种类型的Relay进行了比较分析。仿真结果分别给出了在Relay和eNB覆盖范围内信干比SINR的累积分布函数,从而为优化Relay的设置提供了有效参考。
使用“MBSFN”回程链路模型的3GPP类型Ⅰ Relay,可以使得下行链路系统性能提升显著。基于类型Ⅰ Relay的下行链路系统级仿真表明,通过为蜂窝小区边缘用户提供较高的吞吐量,Relay可以明显改善系统性能。除此之外,增强Relay参考信号功率并降低eNB的发射功率来实现蜂窝小区偏置选择,可以使拥有Relay的系统性能略微得到进一步提升。