辅助性AF协议的数字硬件实现

假定中继支持TDD方式上下行传输。虽然上下行的帧结构与编码方式都不同，但是二者的复杂度可认为是相似的。为了分析方便，假定上下行对于内存量、运算次数和Load/Store次数都相同，在此基础上分析上一节提出的WiMAX中继场景下定量分析运算复杂度和功耗。

5.6.5.1 辅助性AF协议的数字硬件实现

类似于UMTS中继场景的分析，基于数字硬件的辅助性AF的实现不需要进行乘法或加法运算，因此运算复杂度几乎可以忽略，但是在这种方案下需要对过采样的数据进行Load/Store操作并存储。假定采样速率为SR=2×11.2MHz，相当于数字域采样因子OSF=2，（尽管通常情况下采样率会更高）。对复杂度和功耗分析如下：

●运算复杂度。由于没有运算操作，运算复杂度=0；中继的接收端每阶段中Store操作次数约为22.4×10⁶样值/s×11个符号×102.86μs/符号，因此每个阶段总共需要=2×25.3×10³次Load/Store操作，总的内存需要为=4/B样值×50.6×10³样值/阶段=202kbit/阶段。存取操作的复杂度是不能忽略的。

●功耗。采用5.5.3节的方法可知，由Load/Store操作带来的功耗计算为87mW。射频前端假定采用非电池供电的话功耗约为1720mW，如表5.11所示。当进行Load/Store操作时，射频前端的功耗占总功耗=1807mW的95%。

●重要影响因素。由于数据流仅经过采样处理，所以系统功耗与复杂度独立于中继的业务数量和类型，而Load/Store操作数和内存需求会随着采样率的增加而成倍增加。

表5.12对上述参数进行了总结并与其他场景进行了比较。

表5.12 WiMAX中继应用场景中需求总结

5.6.5.2 辅助性DF的数字硬件实现

基于表5.10中给出的物理层参数，与前面的分析过程类似，下面我们来定量分析采用数字硬件结构的辅助性WiMAX中继的复杂度、内存需求以及功耗。(www.xing528.com)

●运算复杂度。平均每个OFDM符号的运算操作次数为=902000，需要Load/Store操作次数为=596000，总的内存需要为=210000B。处理器频率要求为≈2192MHz，参考表5.8，可知此时4ALUDSP处理器已经无法满足要求了。

●功耗。由Load/Store操作带来的功耗计算为1043mW。射频前端假定采用非电池供电则功耗约为1720mW，查表5.11可知，总功耗为=2763mW，Load/Store操作所消耗的功耗占总功耗的30%。

●重要影响因素。数据突发或导频密度的成倍增加不会对系统复杂度造成影响，而接收或发射天线的成倍增加会使复杂度增加20%，子载波数的成倍增加则会导致内存需求的成倍增加，从而使现有的系统复杂度增加20%。调制阶数的变化对于内存几乎没有影响，但调制阶数的成倍增加会使运算次数和Load/Store操作次数会增加60%，从而使系统总功耗增加20%。表5.12对上述参数进行了总结并与其他场景进行了比较。

5.6.5.3 协同DF协议的数字硬件实现

与辅助性DF相比，在协同DF协议最大的不同是中继是电池驱动的，而且因为协同终端一般是终端用户，因此必须考虑高层协议的功耗。也就是说，中继也会进行自身业务的传输，假定1/5的数据是来自协同节点的，这也意味着接收帧接收了4/5的数据时，发送帧就需要满帧发送。复杂度和功耗计算如下：

●运算复杂度。参照上述同样的分析，总运算操作次数为=902000，需要Load/Store操作次数为=596000，总内存需求为=210000B。处理器频率要求为≈2192MHz，在这样的系统假设下，不需再考虑辅助性中继场景中的影响因素。

●功耗。由Load/Store操作带来的功耗计算为1043mW。射频前端假定采用电池供电的话功耗约为1954mW，查表5.11可得。考虑到中继一般表现为一台类似于台式机的终端，因此上层协议和外围器件消耗约15W。实际上WiMAX系统消耗的功率只占其中的15%。

●重要影响因素。与辅助性WiMAX中继分析的相同，除了在此场景中，由于上层协议和外围硬件的额外功耗，总功耗要大于辅助性WiMAX中继。

表5.12对上述参数进行了总结并与其他场景进行了比较。