分布式天線無線通信系統(tǒng)性能分析

鄭書鑫

摘 要：隨著通信行業(yè)的深入發(fā)展，分布式無線通信系統(tǒng)也應用而生。本文將會對無線通信系統(tǒng)的產生背景、特點等做簡要的闡述，并提出一種基于CDMA系統(tǒng)設計的分布式天線無線系統(tǒng)。在系統(tǒng)中分布式天線會將無線信號利用光纖傳輸到中央處理單元。中央處理單元在RAKE接收系統(tǒng)上得到宏分集效果。分布式天線之間的距離較遠，因此其產生的陰影衰落效果也需要獨立統(tǒng)計。利用仿真分析根據不同衰落信道給出相應的性能曲線。經過仿真分析，其結果表明，利用分布式天線無線通信系統(tǒng)可以有效的中斷的效率并且降低誤碼率的產生，在未來通信領域中有較高的應用價值。

關鍵詞：分布式無線系統(tǒng)；RAKE接收；仿真分析

引言

近幾年無線通信網絡的覆蓋范圍遍布全球，其規(guī)模之大應用范圍之廣，極大的提高了通信行業(yè)的發(fā)展，打破了空間上的距離，為人們的生活帶來了便利。隨著技術的進一步深入，無線通信系統(tǒng)的功能得到了高效的發(fā)揮并呈現出多樣化的發(fā)展形式。特別是分布式無線通信系統(tǒng)的應用，隨著技術的進步有著較好的發(fā)展趨勢。分布式無線通信系統(tǒng)在移動通信告訴發(fā)展的形式下，采用拓撲結構，極大提高了空間資源的利用率，充分發(fā)揮系統(tǒng)的性能優(yōu)化通信系統(tǒng)的傳輸，在誤碼率以及中斷效率都有較好的表現。

本文將會基于CDMA的分布式天線技術進行分析【1】。它對于提高系統(tǒng)容量以及天線覆蓋率有較大的幫助。光纖傳輸可以極大的降低誤碼率低，分布式的天線單元內部結構簡單且使用成本低，可以將其分布在不同的地區(qū)，利用光電轉換器便可以發(fā)送和接受無線射頻信號。所有涉及到的功能，比如射頻調制等都可以用中央控制單元來調整，并且可以同時發(fā)布和接收多個無線信號到多個地方，極大的提高系統(tǒng)的運作效率。

1.分布式無線通信系統(tǒng)的產生背景

社會經濟的發(fā)展使得國內各個行業(yè)都得到了快速的進步。通信領域中，過去人工操作的移動電話網，通過人工干預的方式來連接網絡，這種方式運行成本高且服務區(qū)域有限，過去常常應用在電視廣播行業(yè)中。隨著通信的進步，從模擬調試再到數字調制，再到現在無線通信的市場需求逐步得到了廣泛的應用。在3G/4G網絡下，用戶的通信方式更加靈活，數據得到了快速的傳輸。和過去傳統(tǒng)的模式相比，無線傳輸的應用優(yōu)勢更加明顯。通過不斷擴大系統(tǒng)容量，加強頻譜的利用率，為分布式無線天線的通信系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的基礎。

清華大學與北京郵電大學提出分布式無線通信系統(tǒng)，利用光纖連接的蜂窩系統(tǒng)基站的方式來共同處理信號，實現空間資源的利用。分布式通信系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成。

分布式天線可以用于無線信號的接收和發(fā)射。其組成結構簡單且價格低廉，可以進行大范圍的應用。并且由于天線件的分布距離遠且陰影效應產生的衰落現象相互獨立，因此可以有效的抗多徑衰落，并且對陰影衰落做到補償效果【2】。

分布式的光纖可以實現不同天線和系統(tǒng)的信號傳輸，其優(yōu)勢在于光纖傳輸不會降低信號傳輸的質量。分布式處理系統(tǒng)利用調制、變頻等來完成信息的處理。分布式網絡是整個系統(tǒng)信號傳輸的核心部分，網絡中的節(jié)點會完成數據交換、安全認證等過程，然后中心處理單元將會進行多個分布式信號的處理，實現多臺設備的需求。

2.分布式無線通信系統(tǒng)的特點

首先，分布式無線通信系統(tǒng)空間資源最大化利用。利用空間資源進行分布式天線的覆蓋，不同節(jié)點的功能得到有效的利用，極大的簡化系統(tǒng)信息處理的流程。第二，提高了傳輸速率。分布式無線通信傳輸的方式克服了無線傳輸速率低的問題，利用分布式光纖提高數據傳輸的速度，可以減低傳輸的成本并且加快傳輸的速率。第三，分布式通信系統(tǒng)的機構開放且靈活，可以自主進行信息交換無需借助其他平臺，解決了應不兼容產生的問題。第四，分布式的無線通信系統(tǒng)是開放性的平臺，拓展能力強，且可同時處理多項業(yè)務，自行調整傳輸規(guī)模，可以有效的控制設備的支出，如下圖2所示。

3.分布式多天線系統(tǒng)的仿真分析

3.1分布式多天線系統(tǒng)

本文采用無線CDMA的分布式天線的系統(tǒng)，天線單元在工作中會接收來自移動臺發(fā)出的CDMA信號，它會將信號轉換成所需的光信號，然后利用分布式的光纖傳送到中央控制單元中。當中央控制單元接收到信號之后，會將其轉換成電信號，利用RAKE接收機在多個無線和光纖信道的信號中檢測理想的信號。由于分布式天線的布局距離較遠，因此需要對陰影效果產生的衰落進行獨立統(tǒng)計，所以在系統(tǒng)模擬中要將陰影衰落納入進去。

3.2仿真分析

利用仿真來計算系統(tǒng)信號中斷效率以及平均誤碼率的曲線。

3.2.1中斷概率分析

首先，對仿真配置設定如下：CDMA信號的擴頻增益（G）保持在100，并且載波頻率（f）為5GHz，，另外移動臺的發(fā)射功率保持在1W水平，用戶和接收天線的距離固定在150m，而用戶的移動速度為1米每秒。從仿真效果來看，在中斷概率一定的情況下，RAKE接收機產生的信噪比會根據分布式天線的數量的變化而變化。Rice信道系數K增加，則RAKE接收機產生的信噪比也會隨之上升。

3.2.2平均誤碼率表現

在接收機和用戶之間的距離保持不變的情況下，提高發(fā)射的功率，在不同的信道條件中所產生的平均誤碼率變化。在發(fā)射功率一定的情況下，天線數的增加可以不斷提高平均的誤碼率性能。并且，根據M的上升，我們也可以看到RAKE接收機的性能得到了有效的提升。比如M為1時，發(fā)射功率從1W調整到8W，其產生的平均誤碼率有了明顯的下降，從0.14降低到0.03。而當M為4時，平均誤碼率的水平進一步下降。因此分布式天線對于發(fā)射功率以及動態(tài)控制的范圍有著明顯的控制作用。

4.仿真結果分析

根據無線CDMA系統(tǒng)的分布式天線天線通信系統(tǒng)來看，運用多個分布式的天線單元來接收信號，各個單元之間相互統(tǒng)計獨立，然后利用光纖和無線的通道 到中央控制單元中，利用RAKE接收器對信號進行處理。通過理論的檢驗與仿真的分析得出結論，分布式天線通信系統(tǒng)對于提高信號中斷概率以及降低誤碼率方面都有顯著的效果，隨著技術的深入和更新，這項系統(tǒng)將有更好的發(fā)展空間【3】。

5.結語

本文主要是對分布式無線天線通信系統(tǒng)的產生背景以及特點做了簡要的介紹，并根據誤碼率和中斷概率的分析了解分布式無線通信系統(tǒng)所產生的效果。通過仿真試驗筆者認為分布式無線通信系統(tǒng)在提高傳輸效率上有顯著的效果，覆蓋范圍廣且設備成本低，在通信領域中可以進行深入的推廣。根據當前市場的需求，分布式無線通訊系統(tǒng)在性能上的表現顯著，并且從技術的角度來說分布式通信系統(tǒng)也在不斷的更新與完善，其可承接的業(yè)務范圍得到進一步的拓展，多樣化的服務類型很好的滿足了當前用戶對通信的需求。可見，分布式無線通信系統(tǒng)隨著技術的發(fā)展將會有更加廣闊的提升空間，根據用戶的需求反復優(yōu)化通信系統(tǒng)的結構，改善用戶的體驗，對于通信行業(yè)的長遠發(fā)展奠定了良好的基礎。傳統(tǒng)的蜂窩式結構已經無法適應社會需求的發(fā)展，利用分布式無線通信系統(tǒng)來改善過去結構上的弊端，擴大空間資源的利用率，為未來的無線通信行業(yè)的進步提供更加多元化的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]劉彤，賈世樓，張林波. 分布式天線無線通信系統(tǒng)性能分析[J]. 哈爾濱工程大學學報，2005，（03）：390-393+413.

[2]王一秋，許軍. 分布式天線系統(tǒng)在移動通信中的應用[J]. 江蘇通信技術，2005，（02）：14-17+30.

[3]吳樹興，吳偉陵. 基于分布式天線無線通信系統(tǒng)的信道選擇策略[J]. 無線電工程，2005，（02）：1-3+25.

[4]黃曉冬. 探討分布式無線通信系統(tǒng)發(fā)展趨勢[J]. 信息與電腦（理論版），2016，（04）：145-146.