網(wǎng)絡(luò)編碼的分布式天線系統(tǒng)性能分析

P=2p-p2 (5)

信號(hào)采用脈沖位置調(diào)制(PPM)方式，信道噪聲采用高斯白噪聲，其幅度符合瑞利分布。根據(jù)文獻(xiàn)[5]可以得到上行鏈路的誤比特率為：

其中E 是總發(fā)送功率，N 0表示單邊帶高斯噪聲功率。

在討論結(jié)束兩個(gè)用戶的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)將基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS放到更加一般的應(yīng)用場(chǎng)合中。假設(shè)系統(tǒng)由N個(gè)用戶，M個(gè)輔助天線單元和一個(gè)基站組成，如圖3所示。由于簡(jiǎn)單DAS就是由N 個(gè)用戶，M個(gè)輔助天線單元和一個(gè)基站組成，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，故下面僅討論基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS系統(tǒng)。用戶的數(shù)據(jù)可以直接發(fā)送到基站，也可以通過每個(gè)輔助天線經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼組合來自k 個(gè)用戶的數(shù)據(jù)后發(fā)送到基站。

假設(shè)來自用戶i 的數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確地由L i 個(gè)輔助天線單元接收。特別地，假設(shè)對(duì)于任意一個(gè)i，都有L i =L≤個(gè)數(shù)據(jù)到基站，其中xjk表示從移動(dòng)終端k天線j 接收到的信號(hào)。單一用戶i 的中斷概率為Psi，hi表示用戶i的上行鏈路增益，h 'j為第j 根輔助天線的鏈路增益。假定每個(gè)單元發(fā)送功率相同，就有每條上行鏈路滿足，其中pi表示用戶i 基站鏈路的誤比特率，p'j表示第j 個(gè)輔助天線單元到基站的誤比特率。

考慮系統(tǒng)中有6用戶，4輔助天線單元的情況，以用戶1為研究對(duì)象，假設(shè)用戶1的數(shù)據(jù)可被2個(gè)輔助天線準(zhǔn)確接收，可得到用戶1的中斷概率為Ps 1=p(p +2Ps 12)，展開成泰勒級(jí)數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[6]，可以得出用戶1的中斷概率為，其他用戶的中斷概率與用戶1通過相同推理可得。

3.2實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果和分析

在最簡(jiǎn)單的DAS中，每個(gè)移動(dòng)終端都裝有一個(gè)天線，用來處理解碼和簡(jiǎn)單的編碼。在仿真中，系統(tǒng)中的用戶個(gè)數(shù)N 為2，信號(hào)調(diào)制采用脈沖位置調(diào)制方式，信道是瑞利衰落信道，根據(jù)系統(tǒng)的輔助天線單元個(gè)數(shù)以及是否應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼，將系統(tǒng)分為3類：

(1)無輔助天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)直接由移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)到基站，系統(tǒng)無輔助天線。

(2)簡(jiǎn)單DAS，該系統(tǒng)由2個(gè)輔助天線單元和基站組成。天線系統(tǒng)如圖1所示。

(3)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS，僅由一個(gè)輔助天線和基站組成，系統(tǒng)如圖2所示。

通過在第3.1部分的分析，經(jīng)MATLAB仿真得到圖4的系統(tǒng)中斷概率曲線。

從圖4中可得到以下結(jié)論：

(1)相比無輔助天線單元的系統(tǒng)中斷概率，兩個(gè)基于DAS系統(tǒng)能夠達(dá)到分集增益2，而無輔助天線單元的系統(tǒng)沒有分集增益，系統(tǒng)性能最差。

(2)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS系統(tǒng)中斷概率比簡(jiǎn)單DAS小，中斷概率平均降低0.0164。特別當(dāng)SNR比較高時(shí)，中斷概率迅速下降。

(3)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS需要更加少的硬件成本。如3.1分析，假設(shè)一個(gè)用戶終端可以由L根天線輔助，為達(dá)到L +1的分集增益，簡(jiǎn)單DAS系統(tǒng)需要L×N個(gè)輔助天線單元，而網(wǎng)絡(luò)編碼DAS只需(N×L )/M個(gè)。其中，N 表示系統(tǒng)中的用戶個(gè)數(shù)，M為系統(tǒng)的輔助天線單元數(shù)目，L為能夠正確解調(diào)用戶數(shù)據(jù)的天線數(shù)目，以下同。

(4)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS占用更少的頻帶資源。為了達(dá)到L +1的分集增益，簡(jiǎn)單DAS系統(tǒng)需要(L +1)×N 個(gè)正交信道，而網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS只需(N +M )，而(N +M )＜(L +1)×N 。

4結(jié)束語

本文將網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用在分布式天線系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中，建立一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的分布式天線分集系統(tǒng)模型。仿真和分析了無輔助天線系統(tǒng)、簡(jiǎn)單DAS和基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS性能。仿真結(jié)果表明。基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DAS能夠得到一個(gè)更好的分集性能，中斷概率平均降低0.0164，節(jié)約硬件成本和提高頻譜利用率，使系統(tǒng)獲得更大的容量。