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网络编码的分布式天线系统性能分析
来源:本站整理  作者:佚名  2009-03-12 10:25:46



为了比较辅助天线的性能,考虑无辅助天线的非协作通信系统,即系统中无任何中继设备,用户直接与基站通信。假设用户1和用户2到基站上行链路的误比特率分别为p 1和p 2,并假设有p 1=p 2=p。可以得到,无辅助天线的非协作系统的系统中断概率为:

P=2p-p2 (5)

信号采用脉冲位置调制(PPM)方式,信道噪声采用高斯白噪声,其幅度符合瑞利分布。根据文献[5]可以得到上行链路的误比特率为:

网络编码的分布式天线系统性能分析

其中E 是总发送功率,N 0表示单边带高斯噪声功率。

在讨论结束两个用户的简单网络,现将基于网络编码的DAS放到更加一般的应用场合中。假设系统由N个用户,M个辅助天线单元和一个基站组成,如图3所示。由于简单DAS就是由N 个用户,M个辅助天线单元和一个基站组成,系统比较简单,故下面仅讨论基于网络编码的DAS系统。用户的数据可以直接发送到基站,也可以通过每个辅助天线经过网络编码组合来自k 个用户的数据后发送到基站。

网络编码的分布式天线系统性能分析

假设来自用户i 的数据可以准确地由L i 个辅助天线单元接收。特别地,假设对于任意一个i,都有L i =L≤个数据到基站,其中xjk表示从移动终端k天线j 接收到的信号。单一用户i 的中断概率为Psi,hi表示用户i的上行链路增益,h 'j为第j 根辅助天线的链路增益。假定每个单元发送功率相同,就有每条上行链路满足,其中pi表示用户i 基站链路的误比特率,p'j表示第j 个辅助天线单元到基站的误比特率。

考虑系统中有6用户,4辅助天线单元的情况,以用户1为研究对象,假设用户1的数据可被2个辅助天线准确接收,可得到用户1的中断概率为Ps 1=p(p +2Ps 12),展开成泰勒级数,根据文献[6],可以得出用户1的中断概率为,其他用户的中断概率与用户1通过相同推理可得。

3.2实验仿真结果和分析

在最简单的DAS中,每个移动终端都装有一个天线,用来处理解码和简单的编码。在仿真中,系统中的用户个数N 为2,信号调制采用脉冲位置调制方式,信道是瑞利衰落信道,根据系统的辅助天线单元个数以及是否应用网络编码,将系统分为3类:

(1)无辅助天线系统,该系统直接由移动终端发送数据到基站,系统无辅助天线。

(2)简单DAS,该系统由2个辅助天线单元和基站组成。天线系统如图1所示。

(3)基于网络编码的DAS,仅由一个辅助天线和基站组成,系统如图2所示。

通过在第3.1部分的分析,经MATLAB仿真得到图4的系统中断概率曲线。
网络编码的分布式天线系统性能分析

从图4中可得到以下结论:

(1)相比无辅助天线单元的系统中断概率,两个基于DAS系统能够达到分集增益2,而无辅助天线单元的系统没有分集增益,系统性能最差。

(2)基于网络编码的DAS系统中断概率比简单DAS小,中断概率平均降低0.0164。特别当SNR比较高时,中断概率迅速下降。

(3)基于网络编码的DAS需要更加少的硬件成本。如3.1分析,假设一个用户终端可以由L根天线辅助,为达到L +1的分集增益,简单DAS系统需要L×N个辅助天线单元,而网络编码DAS只需(N×L )/M个。其中,N 表示系统中的用户个数,M为系统的辅助天线单元数目,L为能够正确解调用户数据的天线数目,以下同。

(4)基于网络编码的DAS占用更少的频带资源。为了达到L +1的分集增益,简单DAS系统需要(L +1)×N 个正交信道,而网络编码的DAS只需(N +M ),而(N +M )<(L +1)×N 。

4结束语

本文将网络编码应用在分布式天线系统的无线网络中,建立一种基于网络编码的分布式天线分集系统模型。仿真和分析了无辅助天线系统、简单DAS和基于网络编码的DAS性能。仿真结果表明。基于网络编码的DAS能够得到一个更好的分集性能,中断概率平均降低0.0164,节约硬件成本和提高频谱利用率,使系统获得更大的容量。

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