34、多级协作中继下无线网络的规模确定与位置规划

多级协作中继下无线网络的规模确定与位置规划

1. 引言

随着无线网络的发展和演进，网络规划是一个持续的过程。当需要提高系统吞吐量或改变网络环境时，就需要开展新一轮的规划工作。例如，小区内或边缘的新购物中心和社区可能会产生新的热点或对新（微）小区站点的需求，新建建筑可能会改变多径环境，导致覆盖区域出现“黑洞”。

为解决现有无线网络中的这些新问题，在基站（BS）和用户站（SS）之间放置中继站（RS）是一种可行的方法，相较于传统的部署新（微）小区基站，多跳中继可以改善无线信道质量。RS 可以靠近黑洞放置，建立额外的传输链路以绕过障碍物。而且，与 BS 相比，RS 部署更简单、快速且成本更低，对网络运营商具有很大吸引力。

本文研究多跳无线网络中 RS 的规模确定与位置规划（DLP）问题，并引入多级协作中继（CR）技术，因为协作通信已被认为是提高吞吐量的有效范式。多级 CR 指源节点和内部中继节点协同向目标节点传输的多跳传输方式，与传统多跳非协作传输（NCT）不同，在多级 CR 中，目标节点可从源节点和所有上游中继节点接收多个数据包副本，能实现更高的吞吐量，同时多个同时活跃的链路提供了更好的鲁棒性和容错性。

然而，中继位置对目标节点的可达速率有重要影响，在多级 CR 无线网络中，确定每个 RS 的位置和所需 RS 的数量更具挑战性。

2. 多级协作中继建模

在基本的多级 CR 模型中，源节点（节点 0）通过多个中继节点（节点 1, 2, …, G - 1）与目标节点（节点 G）通信。固定目标节点的可达速率可表示为：
[R = \min_{1\leq j\leq G}[C(\frac{1}{N_0}\sum_{k =