基于TD-SCDMA的混合网络研究

2 关键技术问题分析
把自组织方式引入TD-SCDMA系统，需要解决许多问题。例如，对新出现的一些关键技术问题加以研究，以探讨新型混合系统模型的可行性；寻求性能和可行性之间的良好的平衡点等。通过分析，新系统中的关键技术问题主要包括：
1)多种通信方式并存时信道资源的分配问题 无线信道的分配与管理是规划无线移动通信网络中最基础和核心的问题，其目标是在保证网络服务质量的前提下，灵活、高效地分配可用的信道资源，提高资源利用率，改善网络性能。尤其对于引入自组织方式的未来移动通信系统，一次业务的发起和完成可能涉及到自组织通信方式、蜂窝通信方式甚至两种通信方式的混合使用。目前，由网络集中分配信道资源的蜂窝网中不会出现类似的情况，其分配机制也不可能考虑不同通信模式间的信道复用。同样，在自组织网中信道的全分布式的分配机制也不能解决通信模式间转换及多种模式同时通信时的信道分配。这样，不同通信模式间的无线信道分配机制就成为区别于既有网络的一个全新问题，其优劣直接决定了最终网络吞吐量的大小和用户的QoS保证。
2)通信方式选择和代理选取、维护算法 在新型混合系统中，有3种通信方式：自组织方式(相当于构建一个自组织局域子网，简称局域子网)、蜂窝方式(与经典的蜂窝方式相同)、混合方式(经过多跳中继最终接入基站)。当这几种通信方式都能实现用户的通信需求时，就必须选择合适的一种通信方式。在新型混合系统中，通信方式的选择算法就成为首先需要研究的一个全新问题。
代理是指在多跳传输中最终将其他用户的服务请求直接送达基站设备的用户，因而又称其为Last Hop-Node。在混合通信方式中，如果用户在小区内要求高数据业务或者当用户处于覆盖区外时，用户的身份注册信息和业务数据将经过多跳传输给用户选取的代理，由代理来代替用户完成其与基站间的信息交互。合适的代理选取与维护算法对通信的性能影响较大，在未来的移动通信系统中必须考虑代理的选取和维护问题。
上述两个问题，是在以前的无线通信系统中没有出现过，而在新型混合系统中又必须解决的问题。
3)智能天线和MIMO技术在新型混合网络中的应用 文献在分析混合容量时指出：引入自组织方式，只有在使用MIMO和智能天线技术时，才能大幅度提高网络容量。如果混合网络结构不与这些技术结合，则不一定能获得容量的提高。与原有的蜂窝网相比，在混合网络中引入智能天线和MIMO技术后就能改善容量并不是一个显而易见的结论。
当前，智能天线与Ad Hoc网结合的研究主要集中在MAC协议上，许多的研究都是在经典的MAC协议基础上(例如：IEEE 802．11的DCF，Sl-otted Aloha等)，利用智能天线提高信道的空间复用性，仿真试验表明系统的吞吐量有很大的提高。这种改进的MAC协议的目标是在尽量减少控制分组冲突的前提下，得到最大空间复用性。
近年来具有较高频谱利用率的MIMO(Multiple Input and Multiple Output)技术备受关注，成为突破无线信道传输瓶颈的利器，已在蜂窝移动系统中得到广泛认可和深入研究。3GPP协议已经将两天线STBC应用到WCDMA和CDMA2000中。
除了SOPRANO项目以外，在新型混合网络模型中，使用多天线技术的研究还不多见。为了更客观、更深刻地评估新型混合网络的性能，应当对智能天线、MIMO技术在混合网络中的应用开展研究。

3 现有的研究介绍
在自组织方式与移动通信系统的结合方面，目前国内外的一些研究机构已经开展了一系列研究工作，其中主要包括：ODMA，A-GSM，SO-PRANO，iCAR，FuTURE等。
1)ODMA ODMA(Opportunity Driven Multiple Access)是在第三代移动通信系统中引入自组织方式的一种尝试，它是3GPP TR25．924提出的一种在UTRA TDD模式中支持移动终端中继的一种方式。ODMA目标是将高速率业务的覆盖区扩展到小区边界。
2)A-GSM A-GSM(A-Global System for Mobile Communications)是英国萨里大学通信系统研究中心的George Neonakis Aggelou等人提出的。研究目的是解决现有蜂窝网络覆盖中的死区问题。他们的研究结论是：通过移动终端中继可以较好的解决死区问题，移动终端个数越多，A-GSM系统吞吐性能越好，改善越多。
3)SOPRANO SOPRANO (Self-Organizing Packet Radio Ad hoc Networks with Overlay)是乔治．梅森大学由美国自然科学基金资助在2002年开始的一个项目。试图将蜂窝网和分组无线网(自组织网)相结合，引入一种新的无线网络结构——分组多跳无线网，提供无线的Inte-rnet和多媒体服务。研究结论是：在CDMA蜂窝系统中增加无线路由器降低了功率总和，利用容量增强新技术(例如：MIMO，智能天线、多用
户检测)可以将这种功率降低转化为容量上升，改善了系统的总体性能。
4)iCAR iCAR(Integrated Cellular and Ad Hoe Relaying Systems)是由纽约州立大学Hongyi Wu等人提出的一种新型无线网络系统。其基本思想是通过设置一定数量的ad hoc中继站(ARSs)，使用这些ARSs从一个业务拥塞的小区向一个业务没有拥塞的邻近小区转移业务。这样可以控制或避免呼叫拥塞、掉话等。其结论是：在蜂窝系统中引入ad hoc中继站可以有效地降低呼叫阻塞概率，提高系统的吞吐。
5)Sphinx Sphinx是美国乔治亚技术学院开展的一个研究项目。主要研究面向下一代无线通信系统的新的网络模型——混合网络模型，即：在蜂窝网模型中引入对等(peer-to-peer)网络模型(自组织网)。其结论是：混合网络模型在吞吐量和功耗方面优于传统的蜂窝网模型，在资源公平分配和对移动性与业务位置变化的适应性方面优于peer-to-peer网络模型。
6)UCAN UCAN(Unified Cellular and Ad-Hoc Network)是由贝尔实验室和加利福尼亚大学共同研究提出的一种基于3G CDMA2000和局域网(自组织网络)的网络融合技术方案。得出的结论是：引入自组织方式后，单个用户及系统的吞吐可以得到显著提高。
7)FuTURE FUTURE(Future Technologies for Universal Radio Environment)在中国启动了名为：通用无线环境的未来技术——FuTURE计划。FuTURE计划的目标是：建立一个通用无线实验环境，它能够满足未来应用的需求，使中国无线通信的研究与开发水平能够赶上世界发达国家。在该计划中为研究蜂窝网络和自组织网络结合技术设立了“基于3G技术的移动自组织网络研究”课题，该课题的目标是：研究无中
心化的移动自组织网络，开拓TD-SCDMA或其他3G技术的全新应用方向，支持移动自组织网络与3G蜂窝系统的无缝切换；研制有关关键技术示范系统，向有关标准化部门提出建议。

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