网络编码的分布式天线系统性能分析

空间分集是一种对抗无线环境下衰落的有效方式，它通过多个收发天线的多径传输来提高系统的抗衰落性能，降低传输误比特率。在移动通信系统中，为了达到全分集，需要在终端和基站安装足够多的天线并保持在一定的距离范围内，对于小巧便捷的手机终端来说是不可能实现的。为了解决实际应用中碰到的矛盾，文献[1]提出一种分布式天线系统来解决。文献[2]中提出的网络编码技术融合编码和路由的概念，通过允许对来自不同链路的信息进行编码组合，使得网络节点既具有路由功能又具有编码功能。文献[3]提出一种在无线mesh网络中网络编码的简化文件共享模型，基于网络编码转发机制显著地降低文件传输系统的分发时间，从而提高网络的吞吐量。

本文采用文献[1]的分布式天线模型，假设分布式天线系统的终端(辅助天线)具有简单网络编码运算能力，研究网络编码在分布式天线系统的应用。网络编码采用线性网络编码算法，信号调制方式采用脉冲位置调制(PPM)，推导无辅助天线系统的误码率与中断概率关系。通过理论分析及仿真验证的方法，研究基于网络编码的分布式天线系统可实现的分集增益。首先，在分析小型无线网络(2到3个节点)基础上，讨论系统误码率与中断概率的关系。中断概率定义为，当基站不能准确接收来自任何一个用户的数据，通信中断或中止出现的概率，与系统的误比特率和信噪比有关。然后，将网络进一步扩大到多用户协作网络，分析讨论系统的中断概率，得出一般性结论。最后，计算机仿真得出系统误码率与中断概率的关系。

1网络编码和分布式天线系统

与传统的路由相比，网络编码能够提高系统的传输比特率。在传统路由体系中，节点只是简单存储复制转发接收的数据，但中继节点采用网络编码之后，中继节点能够整合(异或)来自多条链路上接收到的数据。网络编码的核心思想是通过中继节点简单的编码能力来达到网路性能的增益。在有线链路上通过编码能够获得巨大的容量增益。目前，很多研究都是关注在有线网路上，也有部分在无线环境下的探索性研究[4]。尽管无噪声的假设在无线介质下不可能出现，但无线媒介提供一些更加好的性能：无需额外的成本就可广播信息。本文通过引入网络编码算法探讨无线网络的分集增益和系统中断概率性能。

分布式天线系统(DAS)[5]的提出主要为了解决无线环境下的路径损耗、快衰落和阴影衰落，从而改善覆盖特性，提高系统容量。这种网络结构可提高系统无线信号的覆盖能力和系统容量，并且可获得较高的系统功率效率。

作者：覃团发 罗会平   来源：通信世界网