中继技术的介绍
什么是数字中继？什么是数字中继线？
数字中继是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。它的主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道，既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号或其它数字化信号。
永久性连接的数字数据传输信道是指用户间建立固定连接，传输速率不变的独占带宽电路。
网络经营者向广大用户提供了灵活方便的数字电路出租业务，供各行业构成自己的专用网。
数字中继又分为PRI（30B+D、2B+D）、E1、T1、ISDN。
数字中继线在国内一般指30B+D,在作为语音传输线路的情况下,是指电
信运营商提供的：只有一个号码30路通道的一种电信语音通讯业务（当30个客户在同一时刻打这个号码时，能在同时接通，不会占线）。
什么是ISDN30B+D?
ISDN（Integrated Service Digital NeTwork）中文名称是综合业务数字网，通俗称为“一线通”。目前电话网交换和中继已经基本上实现了数字化，即电话局和电话局之间从传输到交换全部实现了数字化，但是从电话局到用户则仍然是模拟的，向用户提供的仍只是电话这一单纯业务。综合业务数字网的实现，使电话局和用户之间仍然采用一对铜线，也能够做到数字化，并向用户提供多种业务，除了拨打电话外，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等等多种业务，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。
综合业务数字网有窄带和宽带两种。窄带综合业务数字网向用户提供的有基本速率（2B+D，144kbps）和一次群速率（30B+D，2Mbps）两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道（64Kbps）和一个D信道（16kbps），其中B信道一般用来传输话音、数据和图像，D信道用来传输信令或分组信息。宽带可以向用户提供155Mbps以上的通信能力。
ISDN（30B+D）介绍
在一个PRA（30B+D）接口中，有30个B通路和1个D通路，每个B通路和D通路均为64Kbit/s，共1.920Kbit/s。每一个PRI接口可以独立成为一个PRA用户群，也可以多个PRA 接口组成一个用户群。
30B+D的应用：
（1）INTERNET的高速连接。
（2）远程教育、视频会议和远程医疗。
（3）连锁店的销售管理（POS）。
（4）终端的远程登陆、局域网互连。
（5）连接PBX，提供语音通信。
什么是ISDN2B+D，2B+D?
ISDN（Integrated Service Digital NeTwork）中文名称是综合业务数字网，通俗称为“一线通”。目前电话网交换和中继已经基本上实现了数字化，即电话局和电话局之间从传输到交换全部实现了数字化，但是从电话局到用户则仍然是模拟的，向用户提供的仍只是电话这一单纯业务。综合业务数字网的实现，使电话局和用户之间仍然采用一对铜线，也能够做到数字化，并向用户提供多种业务，除了拨打电话外，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等等多种业务，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。
综合业务数字网有窄带和宽带两种。窄带综合业务数字网向用户提供的有基本速率（2B+D，144kbps）和一次群速率（30B+D，2Mbps）两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道（64Kbps）和一个D信道（16kbps），其中B信道一般用来传输话音、数据和图像，D信道用来传输信令或分组信息。宽带可以向用户提供155Mbps以上的通信能力。
ISDN（2B+D）具有普通电话无法比拟的优势：资费……
综合的通信业务：利用一条用户线路，就可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像两条电话线一样。通过配置适当的终端设备，您也可以实现会议电视功能，把您和亲人朋友之间的距离缩到最短。
高速的数据传输：在数字用户线中，存在多个复用的信道，比现有电话网中的数据传输速率提高了2-8倍。
高的传输质量：由于采用端到端的数字传输，传输质量明显提高。接收端声音失真很小。数据传输的比特误码特性比电话线路至少改善了10倍。
使用灵活方便：只需一个入网接口，使用一个统一的号码，就能从网络得到您所需要使用的各种业务。统一的接口。
适宜的费用：由于使用单一的网络来提供多种业务，ISDN大大地提高了网络资源的利用率，以低廉的费用向用户提供业务；同时用户不必购买和安装不同的设备和线路接入不同的网络，因而只需要一个接口就能够得到各种业务，大大节省了投资。
电信运营商推出ISDN(2b+d)是为了解决语音与与同步传输的产品，但是由于本身所存在的缺陷(基本速率144kbps)，所以后来逐渐被ＡＤＳＬ取代。
什么是E1?
欧洲的30路脉码调制PCM简称E1，速率是2.048Mbit/s 。
我国采用的是欧洲的E1标准。
E1的一个时分复用帧（其长度T=125us）共划分为32相等的时隙，时隙的编号为CH0~CH31。其中时隙CH0用作帧同步用，时隙CH16用来传送信令，剩下CH1~CH15和CH17~CH31 共30个时隙用作30个话路。每个时隙传送8bit，因此共用256bit。每秒传送8000个帧，因此PCM一次群E1的数据率就是
2.048Mbit/s。
一条E1是2.048M的链路，用PCM编码。
2、一个E1的帧长为256个bit,分为32个时隙，一个时隙为8个bit。
3、每秒有8k个E1的帧通过接口，即8K*256=2048kbps。
4、每个时隙在E1帧中占8bit，8*8k=64k，即一条E1中含有32个64K。
E1帧结构
E1有成帧,成复帧与不成帧三种方式,在成帧的E1中第0时隙用于传输
帧同步数据,其余31个时隙可以用于传输有效数据;在成复帧的E1中,除了第0时隙外,第16时隙是用于传输信令的,只有第1到15,第17到第31共30个时隙可用于传输有效数据;而在不成帧的E1中,所有32个时隙都可用于传输有效数据。
E1信道的帧结构简述
在E1信道中，8bit组成一个时隙（TS），由 32个时隙组成了一个帧（F）,16个帧组成一个复帧（MF）。在一个帧中，TS0主要用于传送帧定位信号（FAS）、CRC-4（循环冗余校验）和对端告警指示，TS16主要传送随路信令（CAS）、复帧定位信号和复帧对端告警指示，TS1至TS15和TS17至TS31共30个时隙传送话音或数据等信息。我们称TS1至TS15和TS17至TS31为“净荷”，TS0和TS16为“开销”。如果采用带外公共信道信令（CCS），TS16就失去了传送信令的用途，该时隙也可用来传送信息信号，这时帧结构的净荷为TS1至TS31，开销只有 TS0了。
由PCM编码介绍E1：
由PCM编码中E1的时隙特征可知，E1共分32 个时隙TS0-TS31。每个时隙为64K，其中TS0为被帧同步码，Si, Sa4, Sa5, Sa6,Sa7,A比特占用, 若系统运用了CRC校验，则Si比特位置改传CRC校验码。TS16为信令时隙, 当使用到信令(共路信令或随路信令)时,该时隙用来传输信令, 用户不可用来传输数据。所以2M的PCM码型有:
① PCM30 : PCM30用户可用时隙为30个, TS1-TS15,
TS17-TS31。TS16传送信令，无CRC校验。
② PCM31: PCM30用户可用时隙为31个, TS1-TS15,
TS16-TS31。TS16不传送信令，无CRC校验。
③ PCM30C: PCM30用户可用时隙为30个, TS1-TS15,
TS17-TS31。TS16传送信令，有CRC校验。
④ PCM31C: PCM30用户可用时隙为31个, TS1-TS15,
TS16-TS31。TS16不传送信令，有CRC校验。
CE1,就是把2M的传输分成了30个64K的时隙，一般写成N*64，
你可以利用其中的几个时隙，也就是只利用n个64K，必须接在ce1/pri 上。
CE1----最多可有31个信道承载数据 timeslots 1----31
timeslots 0 传同步
接口
G．703非平衡的75 ohm，平衡的120 ohm2种接口
使用E1有三种方法
1，将整个2M用作一条链路，如DDN 2M；
2，将2M用作若干个64k及其组合，如128K，256K等，这就是CE1；
3，在用作语音交换机的数字中继时，这也是E1最本来的用法，是把一条E1作为32个64K来用，但是时隙0和时隙15是用作signaling即信令的，所以一条E1可以传30路话音。PRI就是其中的最常用的一种接入方式，标准叫PRA信令。
用2611等的广域网接口卡，经V.35-G.703转换器接E1线。这样的成本应该比E1卡低的目前DDN的2M速率线路通常是经HDSL线路拉至用户侧.
E1可由传输设备出的光纤拉至用户侧的光端机提供E1服务.
使用注意事项
E1接口对接时，双方的E1不能有信号丢失/帧失步/复帧失步/滑码告警，但是双方在E1接口参数上必须完全一致，因为个别特性参数的不一致，不会在指示灯或者告警台上有任何告警，但是会造成数据通道的不通/误码/滑码/失步等情况。这些特性参数主要有；阻抗/ 帧结构/CRC4校验，阻有75ohm 和120ohm两种，帧结构有PCM31/PCM30/不成帧三种；在新桥节点机中将PCM31和PCM30分别描述为CCS和CAS，对接时要告诉网管人员选择CCS，是否进行CRC校验可以灵活选择，关键要双方一致，这样采可保证物理层的正常。
E1知识问答
1. E1与CE1是由谁控制，电信还是互连的两侧的用户设备？用户侧肯定要求支持他们,电信又是如何分别实现的？
首先由电信决定，电信可提供E1和CE1两种线路，但一般用户的E1
线路都是 CE1，除非你特别要只用E1，然后才由你的设备所决定，CE1可以当
E1用，但 E1却不可以作CE1。
2. CE1 是32个时隙都可用是吧？
CE1的0和16时隙不用,0是传送同步号,16传送控制命令,实际能用的只有30个时隙1-15，16-30。
3. E1/CE1/PRI又是如何区分的和通常说的2M的关系。和DDN的2M又如何关联啊？
E1和CE1 都是E1线路标准，PRI是ISDN主干线，30B+D，DDN的2M
是透明线路你可以他上面跑任何协议。E1和CE1的区别，当然可不可分时隙了。
4. E1/CE1/PRI与信令、时隙的关系
E1，CE1，都是32时隙，30时隙，0、16分别传送同步信号和控制信今，PRI采用 30B+D ，30B传数据，D信道传送信令， E1都是CAS结构，叫带内信令，PRI信令与数据分开传送，即带外信令。
5. CE1可否接E1。
CE1 和E1 当然可以互联。但CE1必需当E1用，即不可分时隙使用。
6. 为实现利用CE1实现一点对多点互连，此时中心肯定是2M了，各分支速率是 N*64K<2M,分支物理上怎么接呢？电信如何控制电路的上下和分开不同地点呢？
在你设备上划分时隙，然到在电信的节点上也划分一样同样的时隙顺序，电信只需要按照你提供的时隙顺序和分支地点，将每个对应的时隙用DDN
线路传到对应分支点就行了。
7.CE1端口能否直接连接E1电缆，与对端路由器的E1端口连通?
不行．
什么是T1?
北美的24路脉码调制PCM简称T1，速率是1.544Mbit/s
我国采用的是欧洲的T1标准。
北美使用的T1系统共有24个话路，每个话路采样脉冲用7bit编码，然后再加上1位信令码元，因此一个话路占用8bit。帧同步码是在24路的编码之后加上1bit，这样每帧共有193bit，因此T1一次群的数据率为1.544Mbit/s。
什么是ISDN？ISDN PRI
ISDN（Integrated Service Digital NeTwork）中文名称是综合业务数字网，通俗称为“一线通”。目前电话网交换和中继已经基本上实现了数字化，即电话局和电话局之间从传输到交换全部实现了数字化，但是从电话局到用户则仍然是模拟的，向用户提供的仍只是电话这一单纯业务。综合业务数字网的实现，使电话局和用户之间仍然采用一对铜线，也能够做到数字化，并向用户提供多种业务，除了拨打电话外，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等等多种业务，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。
综合业务数字网有窄带和宽带两种。窄带综合业务数字网向用户提供的有基本速率（2B+D，144kbps）和一次群速率（30B+D，2Mbps）两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道（64Kbps）和一个D信道（16kbps），其中B信道一般用来传输话音、数据和图像，D信道用来传输信令或分组信息。宽带可以向用户提供155Mbps以上的通信能力。
ISDN将电话语音和电脑多媒体数据集成到一条高速的数字传输网络线路中，仅通过一条“线路”就可以为客户同时提供语音服务和数据服务。目前可连接8台终端或电话，有2台终端（例如：一部电话、一台计算机或一台数据终端）可以同时使用。具有以下特点：
1、一线多能——利用一对用户线可实现电话、传真、可视图文、数据通信等多种业务的通信。
2、高速上网——在一根普通电话线上，可以提供以64Kbps速率为基础并可达到128Kbps的上网速度的数字连接。
目录 摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract............................................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1) 1.1 研究背景与意义 (1) 1.1.1无线通信的发展 (1) 1.1.2协作通信发展进程 (2) 1.1.3绿色通信理念 (3) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3本文研究内容及结构安排 (4) 第2章无线通信与中继协作网络相关技术综述 (6) 2.1分集技术 (6) 2.2合并技术 (8) 2.3中继技术基础理论 (11) 2.3.1中继节点类型 (11) 2.3.2中继网络类型 (13) 2.4中继选择技术研究 (15) 2.4.1中继选择问题的分类 (15) 2.4.2中继Ad hoc网络模型 (15) 2.4.3 现有中继选择策略 (16) 2.5本章小结 (17) 第3章基于量子人工蜂群算法的单用户多中继选择方案 (18) 3.1人工蜂群算法综述 (18) 3.1.1人工蜂群算法的生物背景 (18) 3.1.2人工蜂群算法的原理及步骤 (19) 3.1.3人工蜂群算法的应用 (19) 3.2单用户中继选择模型 (19) 3.3基于改进量子人工蜂群算法的多中继选择 (21) 3.3.1多中继选择方案 (21) 3.3.2量子人工蜂群算法 (22) 3.4仿真结果与分析 (26) 3.5 本章小结 (28) 第4章基于人工蜂群算法的多用户中继选择方案 (30) 4.1多用户中继系统网络模型 (30) 4.2多用户中继选择方案 (33) 4.3仿真结果与分析 (35) 4.4本章小结 (38) 第5章总结与展望 (39) 5.1本文工作总结 (39) 5.2下一步研究方向与展望 (40) 参考文献 (41) IV 万方数据
第五代移动通信系统若干关键技术概述 【摘要】在将协作中继技术和认知无线电技术相融合的认知中继网络中，进一步采用大规模MIMO技术，构成大规模MIMO多用户认知中继网络，深度挖掘空间维度无线资源，从而大幅度提升频谱效率、能量效率和传输可靠性。对5G移动通信系统若干关键技术进行综述，对大规模MIMO 技术、协作中继技术以及认知无线电技术这些具有代表性的技术进行介绍和梳理，重申其重要作用和意义。 【关键词】大规模MIMO 认知中继网络频谱效率能量效率5G doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2015.13.011 中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2015）13-0051-06 引用格式：杨睛，陈蕾，刘琪，等. 第五代移动通信系统若干关键技术概述[J]. 移动通信，2015，39（13）：51-56. 1 引言 随着移动互联网的迅猛发展，人们对无线传输速率要求越来越高，通信系统能源消耗所占的比例不断增加，绿色通信也越来越受到人们的关注。因此，如何在4G基础上，进一步提升无线移动通信的频谱效率和能量效率，是4G/5G移动通信的核心所在[1-2]。为了提高无线资源利用率、改善系
统覆盖性能、提升通信的能量效率，多用户多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）技术、协作中继技术以及干扰对齐技术得到了业界的广泛关注。然而，这些技术并不能从根本上带来系统容量的飞跃提升，也无法满足用户的需求。为此，研究者们提出大规模MIMO技术，在基站设以大规模阵列天线代替目前所采用的多天线，由此形成大规模MIMO通信系统，大规模MIMO系统具有无可比拟的技术优势：空前的频谱效率，更高的能量效率，精准的空间区分度，相对廉价的硬件实现等[3-4]。另一方面，无线中继技术和认知无线电（CR，Cognitive Radio）技术分别被认为是提高系统传输可靠性和频谱利用率的核心技术。无线中继技术具有潜在能力扩展通信业务覆盖区域，实现分集增益以抵抗大小尺度衰落[5]等优点；认知无线电技术允许非授权用户或认知用户（SU，Secondary User）在不影响授权用户（PU，Primary User）的服务质量（QoS，Quality of Service）的前提下，灵活、动态地进行频谱接入，共享分配给PU的频谱资源[6]，从而提高频谱效率。 综上所述，大规模MIMO技术、协作中继技术、认知无线电技术在提升频谱效率、能量效率、传输可靠性等方面具有较强的技术优势，是第五代移动通信系统中最具潜力的技术。 2 大规模MIMO技术
无线通信系统协作中继技术研究 协作中继是一种协作多天线技术，基于该技术可以提高无线链路的传输速率及传输可靠性，并且可以增加系统的覆盖范围和系统的鲁棒性。协作中继技术充分利用无线媒质的广播特性，在不增加系统复杂度的情况下不仅降低了终端的功耗、带宽、还可以明显提高系统的频谱效率、吞吐率、以及容量。 协作通信技术在无线传感器网络(WSN)、无线Ad Hoc网、无线Mesh网、以及蜂窝网等系统中有着广泛的应用前景，并将成为下一代无线通信系统融合多种异构网络的关键技术。为此，论文开展了对协作中继通信关键技术的研究。 中断率和误符号率(SER)是无线通信系统最为常用的两种性能度量。对于放大转发(AF)和解码转发(DF)的中断率和SER分析，传统方法只是基于高信噪比(SNR)下的近似估计，而不能给出任意SNR下的准确表达式。 因此，第二章研究了DF分集协议在Rayleigh衰弱信道条件下的中断率和SER性能。文中首先通过研究两个独立指数分布随机变量的线性函数的分布得到了DF分集协议的中断率闭式解，接着利用矩母函数方法给出了MPSK调制下的系统SER的闭式解。 仿真结果显示，在任意信噪比下所给出的中断率闭式解与仿真结果完全吻合。所给出的中断率和SER的闭式解对于进一步研究DF分集协议相关的关键技术有着非常重要的理论价值。 利用所有信道的反馈信息，在解码转发(DF)和直接发射(DT)中选择可达数据率较大者作为当前发射模式可以实现系统中断率最小。为了减少系统的反馈开销和计算复杂度，第三章研究了在信道增益平面内最佳发射模式区域划分，目的节点只需查看当前信道状态所属区域即可知当前最佳发射模式。
协同多点传输技术综述 摘要 协同多点（CoMP）传输技术是下一代无线通信LTE-A的核心技术之一。该技术通过多个传输点之间的合作为终端用户提供高性能的数据服务，对于实现系统整体性能的提升和小区边缘用户的服务质量的改善都有着非常重要的意义。本文首先介绍CoMP技术的实现背景，其次对该技术的主要实现方式和应用场景进行详尽描述，最后通过仿真结果给出CoMP技术的性能特性，并讨论CoMP技术在实际应用中存在的问题。 1.引言 随着无线数据业务的发展，特别是移动互联网、物联网时代的到来，如何提供高速、高质量的无线数据传输服务成为当今移动通信领域的所面临的重要课题。同时，由于无线频谱资源的有限性，如何提高单位频谱的利用率无疑是解决高速无线数据传输问题的核心所在。在第三代合作伙伴（3GPP）提出的长期技术演进（LTE）版本8（Release 8）中，通过使用正交频分复用技术和多天线（MIMO）技术使的系统容量大幅提升，并且实现全网基于IP协议的分组交换技术[1-2]。然而，虽然LTE系统在小区内使用OFDM技术能够有效的避免小区内的同频干扰，但LTE 多采用同频组网，小区边缘用户很容易受到相邻小区的干扰，导致小区边缘用户性能较差[]。为了进一步满足国际电联（ITU）对第四代无线通信系统的要求，3GPP在2008年3月正式开始了LTE-Advanced的研究项目阶段。相对于LTE，LTE-A中引进了几项关键技术如载波聚合，增强型多天线，中继技术和协同多点（CoMP）传输技术。其中，CoMP技术作为改善小区边缘用户服务质量，提升系统整体性能的关键技术引起了业界的广泛关注。 CoMP技术又称为“网络MIMO技术”、“多小区MIMO技术”或“多小协作技术”[3]。该技术的核心思想是通过处于不同地理位置的多个传输点之间的合作来避免相邻基站之间的干扰或将干扰转换为对用户有用信号，以合作的方式实现用户性能的改善。2008年5月的3GPP RAN1-#53次会议上，CoMP作为一项新型技术被正式提出并讨论。2009年5月到2010年3月间，3GPP LTE-A 将CoMP作为一项核心技术引入到研究阶段（SI）。3GPP在2011年2月完成了CoMP传输技术的研究项目（Study Item）阶段，正式转入到工作项目（Work Item）阶段。在RAN1 #63b 会议上，3GPP形成了关于CoMP技术的技术报告TR 36.819，该报告对CoMP技术在作项目阶段的研发具有指导性意义。 CoMP技术的主要实现方式可以分为联合处理技术（Joint Process, JP）和协同调度/协同波束赋型技术（Coordinated scheduling/beamforming, CS/CB）两种。其中JP技术又可以分为联合传输（Joint Transmission, JT）技术和动态传输点选择（Dynamic Point Selection, DPS）两种。我们将在第二节详细的介绍这几种传输方式。 CoMP的应用场景可以按照协同区域的不同划分为小区内协同（Intra-sat cooperation）和小区间协同（Inter-sat cooperation）。也可以按照合作的场景不同划分为同构场景下的协同和异构场景下的协同。TR 36.819中按照这两种分类给出了四种适合CoMP使用的场景。这写场景我们将在第三节具体介绍。 CoMP技术涉及到多个基站的合作，必然造成基站之间、基站与用户之间的信息交互。TR 36.819中规定了了三种用户信道信息反馈类型分别是显式反馈，隐式反馈和参考信号探测反馈（SRS）。不同的信道信息反馈设计适用于不同的方案，同样也影响下行参考信号的设计。具体的反馈类型和参考信号设计将在第四节进行介绍。 另外如何选择合适的小区进行协作是CoMP即使实现的一个关键问题。协同小区的选择可以分为静态选择，半静态选择和动态选择三种。关于协同小区选择的问题可以参考第四节的内容。