多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　目前的無線蜂窩系統(tǒng)架構(gòu)主要依賴于底層設(shè)備(基站和接入點(diǎn))和用戶端設(shè)備(移動(dòng)站)之間的無線鏈路來傳輸語音和數(shù)據(jù)，這樣就帶來了許多問題。首先，傳輸速率越高導(dǎo)致發(fā)射距離越短，基站能夠覆蓋的面積就越小。其次，未來大部分無線系統(tǒng)都將在大于2GHz頻段上應(yīng)用，如此高頻段無線電信號(hào)的衰減比現(xiàn)有的1～2GHz頻段要嚴(yán)重的多，小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量就得不到保證。如果繼續(xù)采取這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將無法適應(yīng)未來無線應(yīng)用的要求。雖然智能天線技術(shù)和編碼及信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)大大提高了系統(tǒng)的性能，但沒有更好的底層架構(gòu)設(shè)備，這些技術(shù)本身并不能滿足未來無線系統(tǒng)的要求，尤其是在范圍很大或者用戶很密集的地區(qū)。因此，設(shè)計(jì)新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架來彌補(bǔ)傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的不足已經(jīng)是一個(gè)趨勢(shì)。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)成本上看，依靠增加基站的辦法成本太高，人們開始考慮能否不增加基站而達(dá)到擴(kuò)展覆蓋面積且減少功率損失的問題。 

　　作為新—代寬帶無線城域網(wǎng)(WMAN)接入網(wǎng)絡(luò)的WiMAX(World Interoperability for MicrowaveAccess，特指以IEEE 802.16系列寬帶無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的寬帶無線接入技術(shù))也為此進(jìn)行了許多研究，并引進(jìn)了多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來滿足上述要求。

　　1 IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的多跳技術(shù)

　　IEEE 802.16系列標(biāo)準(zhǔn)分為固定寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)和移動(dòng)寬帶無線接人空中接口標(biāo)準(zhǔn)。其中，802.16、802.16a、802.16d屬于固定無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)，802.16e以及后續(xù)的一些增補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)(如IEEE802.16j標(biāo)準(zhǔn))屬于移動(dòng)寬帶無線接人空中標(biāo)準(zhǔn)。從網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)上區(qū)分，除了傳統(tǒng)單跳網(wǎng)絡(luò)模式，IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)中還有2項(xiàng)涉及多跳網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)：802.16d(802.16-200-4)標(biāo)準(zhǔn)專門在原有的PMP(Point to Multi-Point)模式上增添了一種可選的多跳網(wǎng)絡(luò)模式—Mesh模式；正在制定中的802.16j標(biāo)準(zhǔn)中提出了使用中繼的多跳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

　　1.1 IEEE802.16d Mesh模式

　　無線網(wǎng)絡(luò)受限于發(fā)射功率的影響，對(duì)于一定發(fā)射功率來說，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率越高，覆蓋范圍會(huì)越低。若超過了最大允許發(fā)射功率，發(fā)送機(jī)必須降低數(shù)據(jù)傳輸速率以增加覆蓋距離。發(fā)送功率一般受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和用戶設(shè)備電池的限制，所以在蜂窩系統(tǒng)中鄰近基站的用戶需要采用自適應(yīng)技術(shù)以提供較高的數(shù)據(jù)速率，但數(shù)據(jù)速率會(huì)隨著與基站間隔距離增加而急劇下降。在IEEE802.16d的PMP模式下，由于工作在10～66GHz頻段，基站和用戶站之間一般采用視距傳輸或準(zhǔn)視距傳輸。對(duì)于人口密集的城市，由于樹木、建筑物等障礙物的遮擋，許多用戶站無法和基站進(jìn)行有效的通信，導(dǎo)致覆蓋范圍非常受限制。而在IEEE802.16d的Mesh模式下則不同，其中的每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)都是骨干網(wǎng)絡(luò)的一部分，可以轉(zhuǎn)發(fā)其他用戶節(jié)點(diǎn)的信息。這樣可以通過跳經(jīng)一系列中間結(jié)點(diǎn)以提供長的端到端通信距離。在這種模式的網(wǎng)絡(luò)中存在2種節(jié)點(diǎn)：Mesh BS節(jié)點(diǎn)、Mesh SS節(jié)點(diǎn)，見圖1所示。Mesh BS節(jié)點(diǎn)(圖中黃顏色圈代表)類似于網(wǎng)絡(luò)中的基站，與其他主干網(wǎng)絡(luò)相連，作為WiMAX Mesh到外網(wǎng)的接口實(shí)現(xiàn)寬帶接入；Mesh SS節(jié)點(diǎn)既可以實(shí)現(xiàn)本地用戶的寬帶接入，又可以轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點(diǎn)，作用于一個(gè)中繼站。

　　與PMP模式下的基站到用戶站之間的距離相比，Mesh模式下各結(jié)點(diǎn)之間的距離相對(duì)較短，每一跳可以完成比直接通信高得多的數(shù)據(jù)傳輸速率，使在長距離的端到端通信系統(tǒng)中同樣能支持高數(shù)據(jù)傳輸速率。并且每個(gè)結(jié)點(diǎn)只需傳輸很短的距離，發(fā)送功率相對(duì)較小，從而大大降低了系統(tǒng)內(nèi)的干擾并使頻率復(fù)用更加密集。另外，由于可跳經(jīng)中間結(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)，信號(hào)可以繞過障礙物和本地網(wǎng)絡(luò)的阻塞物建立健壯的路由。隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍以及靈活性也會(huì)隨之增加，在一定程度上解決了PMP網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍受限的問題。

　　在調(diào)度方式上，802.16d Mesh網(wǎng)絡(luò)可以采用集中調(diào)度方式和分布調(diào)度方式。如果采用集中調(diào)度方式，由Mesh BS節(jié)點(diǎn)收集所有節(jié)點(diǎn)的資源請(qǐng)求信息，分別為它們分配一定數(shù)量的帶寬資源；如果采用分布調(diào)度方式，包括Mesh BS和Mesh SS在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)該相互協(xié)調(diào)，充分利用資源。任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不能和兩跳以內(nèi)的鄰近區(qū)域的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。這樣，使得Mesh網(wǎng)絡(luò)比其他自組織網(wǎng)絡(luò)更實(shí)用，更陜更容易地構(gòu)建和擴(kuò)展—個(gè)無線城域網(wǎng)。

　　作為一項(xiàng)新興的先進(jìn)技術(shù)，目前國內(nèi)外對(duì)此研究仍處于起步階段。由于它的多跳特性，對(duì)傳統(tǒng)的MAC協(xié)議、無線資源管理、調(diào)度機(jī)制和功率控制機(jī)制等方面都提出了新的挑戰(zhàn)，諸如多跳網(wǎng)絡(luò)特有的碰撞避免機(jī)制、無線調(diào)度算法、無線路由算法、網(wǎng)絡(luò)容量問題、交叉層設(shè)計(jì)等很多關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案都仍需要研究和完善。

　　1.2 lEEE802.16j中繼模式

　　IEEE 802.16j吼際準(zhǔn)是移動(dòng)多跳中繼MMR(MobileMulti-hop Relay),系統(tǒng)規(guī)范，通過在基站信號(hào)弱的地區(qū)布建成本相對(duì)低的中繼站RS(Relay Station)作為網(wǎng)絡(luò)拓展。主要用于擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、提高系統(tǒng)吞吐量和容量等用途，其網(wǎng)絡(luò)亦被稱為MMR(Mobile Multi-hop Relay)網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)于2008年發(fā)布，它是對(duì)IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)的增補(bǔ)，將會(huì)完全兼容IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16e。

　　在MMR網(wǎng)絡(luò)中，用戶除了可以直接與基站聯(lián)系外，還可以通過中繼站轉(zhuǎn)發(fā)基站發(fā)來的信號(hào)，且中繼站還可以通過連接到其他中繼站進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)。中繼站具有雙重角色，對(duì)于基站它類似是用戶站；對(duì)于用戶站它類似是基站。同IEEE 802.16e相比，在傳播路徑中增加了基站BS(Base Station)至中繼站RS之間的中繼路徑(Relay Link)及中繼站RS至用戶站MS(Mobile Station)之間的的接入路徑(Access Link)，使得網(wǎng)絡(luò)成為多跳網(wǎng)絡(luò)，且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，如圖2所示。

　　使用中繼的系統(tǒng)一般可以分為2類：解碼-轉(zhuǎn)發(fā)(decode-and-forward)式的系統(tǒng)、放大-轉(zhuǎn)發(fā)(amplify-forward)式的系統(tǒng)。解碼-轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)中主要使用的是數(shù)字中繼，這種中繼節(jié)點(diǎn)本身有相對(duì)簡(jiǎn)單的協(xié)議，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和基帶處理，將噪聲和干擾盡可能處理掉，然后重新編碼進(jìn)行調(diào)制，生成發(fā)射信號(hào)。相反，在放大-轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)中，中繼收到信號(hào)后不做其他處理，直接對(duì)接收信號(hào)做簡(jiǎn)單的放大處理后直接發(fā)射，放大信號(hào)的同時(shí)，干擾和噪聲也被放大。因此解碼-轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)會(huì)在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中大量運(yùn)用，在MMR網(wǎng)絡(luò)中也將大量應(yīng)用。

　　從是否支持移動(dòng)眭上分類，MMR網(wǎng)絡(luò)主要使用3種中繼站：固定、游牧和移動(dòng)中繼站，因而MMR網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用場(chǎng)景也基于這3個(gè)方面，如圖3所示。固定中繼可以對(duì)某一區(qū)域提供長期、穩(wěn)定的覆蓋，它既可以作為基站的補(bǔ)充，對(duì)小區(qū)邊緣、建筑物內(nèi)部、隧道或地下建筑進(jìn)行覆蓋，也可以為擴(kuò)展小區(qū)范圍所用，將基站信號(hào)延伸到小區(qū)外部；游牧中繼站可以滿足—些區(qū)域臨時(shí)性或突然增加的通信需求，如在某些賽事的賽場(chǎng)通常會(huì)集中出現(xiàn)突發(fā)的大量話務(wù)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，而且中繼還可以協(xié)助將業(yè)務(wù)負(fù)載平衡到鄰近的基站上；移動(dòng)中繼主要針對(duì)某些公眾交通工具上的用戶，由于是群體移動(dòng)的，在經(jīng)過不同的小區(qū)時(shí)可能產(chǎn)生大量的切換請(qǐng)求，大量用戶分別進(jìn)行鏈路調(diào)整會(huì)加重沿途基站的負(fù)擔(dān)。如果通過中繼接入網(wǎng)絡(luò)，則需要切換和調(diào)整的僅為中繼站與基站之間的鏈路，終端與中繼之間的鏈路則相對(duì)穩(wěn)定。

　　總之，在IEEE802.16j的MMR網(wǎng)絡(luò)中，將上述3種類型的中繼站布建于適當(dāng)?shù)奈恢?，能夠使信?hào)避開不理想的傳輸路徑，進(jìn)而減少信號(hào)衰減，同時(shí)在轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)時(shí)中繼站再加強(qiáng)其功率，使用戶所收到的信號(hào)質(zhì)量大為改善。

　　IEEE802.16j標(biāo)準(zhǔn)在使用中繼站方式時(shí)也面臨許多挑戰(zhàn)，例如在路由、調(diào)度機(jī)制、資源分配、功率控制、頻率重利用、傳輸層協(xié)議、QoS(網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡和擁塞控制)、安全等方面都有許多需要考慮的問題。同時(shí)，IEEE 802.16j標(biāo)準(zhǔn)的制定必須在不修改用戶端標(biāo)準(zhǔn)的情況下實(shí)現(xiàn)，也是目前工作的難點(diǎn)。

　　2 2 種多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的比較和聯(lián)系

　　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)又稱為無線網(wǎng)狀網(wǎng)，它起源于Ad hoe(無線自組織)網(wǎng)絡(luò)。但Ad hoc網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于軍事通信，而民用領(lǐng)域中需要開發(fā)出一種無線多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并于2000年開始應(yīng)用于接入網(wǎng)。由于同Ad hoc一樣是采用點(diǎn)到點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)形成一個(gè)分布式的系統(tǒng)，所以Mesh網(wǎng)絡(luò)擁有Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的所有優(yōu)點(diǎn)，如自我配置和自我修復(fù)功能。但它一般不作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)存在，而是因特網(wǎng)核心網(wǎng)的無線延伸。該技術(shù)于2004年被IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)組所接納，即802.16d的Mesh模式。

　　IEEE802.16j中使用的移動(dòng)多跳中繼技術(shù)，可以使IEEE802.16e提升傳輸速度，擴(kuò)展覆蓋范圍，進(jìn)而達(dá)到覆蓋區(qū)內(nèi)客戶端可以獲得—致傳輸速度(uniformdata rate)的特性。這項(xiàng)特性很有可能符合未來4G移動(dòng)通信技術(shù)所要求的目標(biāo)，而IEEE 802.16 MMR SG是目前唯一把此技術(shù)納入標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)，因此吸引了許多廠商進(jìn)入?yún)⑴c制定，成為802.16標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)方面的一個(gè)新的方向。

　　由于同是多跳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它們很多共同點(diǎn)。

　　基礎(chǔ)設(shè)施鋪設(shè)成本低：從圖4可以看出，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)同802.16 PMP接入網(wǎng)絡(luò)之間只有幾個(gè)接入點(diǎn)，這樣可以大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本，鋪設(shè)速度快，可為無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商降低70％～75％的運(yùn)營和安裝成本。中繼站不需后端有線回程網(wǎng)絡(luò)的支撐，可大幅節(jié)省運(yùn)營商為建設(shè)回程網(wǎng)絡(luò)所耗費(fèi)的成本(如道路開挖、電路租用等)，而且中繼站的復(fù)雜程度和成本也比基站低很多。因此，雖然其提供的效果可能不如增設(shè)微蜂窩，但其低成本與靈活性的優(yōu)勢(shì)對(duì)運(yùn)營商仍有其吸引力。

　　高帶寬：在Mesh模式中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)只與其鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，擁有較高的傳輸速率。在中繼網(wǎng)絡(luò)中，用戶節(jié)點(diǎn)通過周圍中繼站的轉(zhuǎn)接，可得到更大的帶寬。

　　信息傳輸可靠性高：在傳統(tǒng)的PMP模式中，基站作為網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，成為網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的瓶頸。如果基站崩潰了，周邊的用戶站節(jié)點(diǎn)也同時(shí)失效。在Mesh模式下，網(wǎng)絡(luò)可以為每個(gè)用戶提供多條傳輸路徑，路由算法和調(diào)度程序會(huì)為用戶選擇最優(yōu)路徑，從而增加了通信的可靠性，消除了用戶之間通信失敗或鏈路造成的通信瓶頸。用戶可選擇多個(gè)接入點(diǎn)中的任何一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)，所以有很強(qiáng)的容錯(cuò)恢復(fù)能力，如對(duì)付由于臨時(shí)障礙物或外部干擾。IEEE802.16j中能提供固定、游牧、移動(dòng)3種類型的中繼站，這些中繼站的使用同樣可為用戶提供多條可選路徑，用戶通過選擇鏈路質(zhì)量高的路徑得到更加可靠的通信。

　　擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，提高網(wǎng)絡(luò)容量：Mesh模式通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行接力，可以極大地?cái)U(kuò)大基站信號(hào)的覆蓋范圍。小區(qū)邊緣的中繼站可以將信號(hào)擴(kuò)展到小區(qū)外，而通過多個(gè)相鄰的中繼站之間可將信號(hào)進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)到更遠(yuǎn)的地點(diǎn)。

　　二種多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的差異有：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)差異：從2種網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看(圖5)，IEEE16j多跳中繼網(wǎng)絡(luò)是典型的樹形拓?fù)?，比較簡(jiǎn)單；IEEE16d-Mesh網(wǎng)絡(luò)則融合了星形和網(wǎng)狀2種拓?fù)洹Ｓ蓤D1可知，在IEEE16d-Mesh網(wǎng)絡(luò)的集中控制式拓?fù)鋱D中也存在樹形拓?fù)?，而IEEE16d-Mesh分布式拓?fù)鋱D中則是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，故IEEE16d-Mesh網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

　　路由方面：由于拓?fù)渖系牟煌?，IEEE802.16j的中繼網(wǎng)絡(luò)不像IEEE16d-Mesh網(wǎng)絡(luò)或Ad hoc那樣需要復(fù)雜的分布式路由算法，體現(xiàn)了中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)；IEEE16d-Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通過集中式調(diào)度和分布式調(diào)度的結(jié)合，同時(shí)具備集中式和分布式的優(yōu)點(diǎn)，如可擴(kuò)展性強(qiáng)，可靠性強(qiáng)等。

　　支持模式不同：在IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)中，16-mesh模式是固定無線接人空中接口標(biāo)準(zhǔn)下的一種模式，而IEEE802.16j則是屬于移動(dòng)無線接人空中接口標(biāo)準(zhǔn)。從技術(shù)角度上看，IEEE802.16j支持IEEE802.16d的模式，但對(duì)于IEEE16d中的mesh模式目前尚不能支持。而IEEE802.16j系統(tǒng)的MMR網(wǎng)絡(luò)可以結(jié)合Mesh模式生成一種混合PMB與Mesh的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖6所示。

　　3 WiMAX網(wǎng)絡(luò)中多跳技術(shù)的發(fā)展方向——協(xié)同中繼技術(shù)

　　未來的B3G／4G移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅要通過多種無線接人技術(shù)解決更廣域和更深入的無縫覆蓋，還要能夠?yàn)橛脩籼峁└咚俾实臒o線接人服務(wù)，同時(shí)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的資源利用更加高效的要求，因而必將面臨多種無線接人技術(shù)共存和互通的局面。WiMAX網(wǎng)絡(luò)中的多跳技術(shù)必然要與其他技術(shù)進(jìn)行融合，以期滿足上述需求。

　　在IEEE802.16Mesh模式下，各個(gè)Mesh節(jié)點(diǎn)可以通過協(xié)同工作來合作傳輸信息；在IEEE802.16j標(biāo)準(zhǔn)制定中，有提案嗍提出通過使用分布式MIMO(multiple-in-multipie-out)技術(shù)進(jìn)行中繼站之間的協(xié)同傳輸。由此看來，多跳技術(shù)和協(xié)同技術(shù)的融合將是未來研究的—個(gè)熱點(diǎn)。協(xié)同技術(shù)是為了生成單一網(wǎng)絡(luò)或者單一技術(shù)所不具有的能力，通過協(xié)同處理后的網(wǎng)絡(luò)或技術(shù)的功能大于每個(gè)組或部分的功能之和。

　　中繼協(xié)同傳輸如圖7所示。圖中的兩個(gè)中繼站RS1和RS2分別負(fù)責(zé)為移動(dòng)用戶站MS1、MS2和MS3、MS4服務(wù)，并共同為MSO合作傳輸信息。

　　前面提到的分布式MIMO技術(shù)是物理層上的一個(gè)技術(shù)，它是指移動(dòng)終端之間、移動(dòng)終端與中繼之間以及終端／中繼與基站之間通過空間分集和復(fù)用技術(shù)，形成一個(gè)虛擬MIMO信道進(jìn)行協(xié)同合作傳輸，因而又叫做協(xié)同MIMO技術(shù)或虛擬MIMO技術(shù)。與傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)不同，分布式MIMO技術(shù)的用戶不再使用多天線，而是在多用戶環(huán)境中的單天線用戶。它們?cè)趥鬏斪约旱男畔r(shí)，也能傳送所接收和檢測(cè)到的臨近用戶(即伙伴)的信息，這樣就可以利用合作伙伴的天線與自身天線構(gòu)成多發(fā)射天線，得到分集增益，形成虛擬的MIMO系統(tǒng)。除了將信號(hào)獨(dú)立傳輸?shù)礁髯缘哪康牡赝?，兩個(gè)用戶還可以互相監(jiān)聽各自的傳輸，從而聯(lián)合傳輸它們的信息實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信。

　　在IEEE802.16j的提案中，所應(yīng)用的分布式MIMO技術(shù)主要指多個(gè)中繼站之間的協(xié)同通信，如圖8所示。用戶站MS到達(dá)基站BS中間需要3跳，經(jīng)過RS1～RS4中繼站的協(xié)同傳輸，其中，RS1、RS2是負(fù)責(zé)第一跳的中繼，另外2個(gè)負(fù)責(zé)第二跳，它們共同組成了—個(gè)分布式的虛擬天線陣列。這樣，由于空間分集，同一個(gè)包的多個(gè)副本可以通過多跳中繼同時(shí)重傳，而空間復(fù)用又可以使得不同的包或同一個(gè)包的不同部分通過幾個(gè)中繼同時(shí)傳輸。

　　使用協(xié)同中繼具有系統(tǒng)兼容性好，復(fù)雜性低，不需要改動(dòng)移動(dòng)用戶站，只需對(duì)基站和中繼站進(jìn)行小的更新即可實(shí)現(xiàn)；由于空間分集，系統(tǒng)可以得到更好的性能，例如可以減少誤比特率；空間頻譜的復(fù)用可以減少信道資源的浪費(fèi)；可以提高系統(tǒng)的健壯性；使用戶站在不同中繼之間的切換變得簡(jiǎn)單；利用用戶間的協(xié)作，抵抗無線信道的多徑衰落，克服陰影效應(yīng)，從而增強(qiáng)通信質(zhì)量，提高頻譜效率。

　　除了分布式MIMO技術(shù)以外，物理層上的協(xié)同技術(shù)還包括協(xié)同空時(shí)編碼、協(xié)同同步技術(shù)、協(xié)同接收技術(shù)等。此外，從系統(tǒng)層的角度看，考慮到各種多媒體業(yè)務(wù)的特陛、不同的QoS需求、多用戶的應(yīng)用環(huán)境等因素，如何選擇協(xié)同伙伴是一個(gè)關(guān)鍵問題。例如什么時(shí)候什么條件下進(jìn)行協(xié)同，哪些中繼節(jié)點(diǎn)間協(xié)同，如何處理可能引起的沖突，如何有效地實(shí)現(xiàn)資源的共享、分配與管理，如何進(jìn)行中繼結(jié)點(diǎn)的管理，以及如何進(jìn)行有效的路由選擇都是未來要研究的關(guān)鍵問題。

　　4 結(jié)束語

　　采用IEEES02.16系列標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX網(wǎng)絡(luò)，具有接人速率高、覆蓋范圍大以及支持移動(dòng)性等一系列優(yōu)點(diǎn)，為寬帶無線接入系統(tǒng)的建構(gòu)和應(yīng)用提供了良好的平臺(tái)。近年來，以其技術(shù)的優(yōu)越性和應(yīng)用的廣泛性，已經(jīng)成為電信市場(chǎng)的一大熱點(diǎn)。在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中使用多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍受限的難題，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。同時(shí)，通過與其他無線技術(shù)(如協(xié)同技術(shù))相結(jié)合，多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必將在下一代寬帶無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用。