分布式天线无线通信系统性能分析

郑书鑫

摘 要：随着通信行业的深入发展，分布式无线通信系统也应用而生。本文将会对无线通信系统的产生背景、特点等做简要的阐述，并提出一种基于CDMA系统设计的分布式天线无线系统。在系统中分布式天线会将无线信号利用光纤传输到中央处理单元。中央处理单元在RAKE接收系统上得到宏分集效果。分布式天线之间的距离较远，因此其产生的阴影衰落效果也需要独立统计。利用仿真分析根据不同衰落信道给出相应的性能曲线。经过仿真分析，其结果表明，利用分布式天线无线通信系统可以有效的中断的效率并且降低误码率的产生，在未来通信领域中有较高的应用价值。

关键词：分布式无线系统；RAKE接收；仿真分析

引言

近几年无线通信网络的覆盖范围遍布全球，其规模之大应用范围之广，极大的提高了通信行业的发展，打破了空间上的距离，为人们的生活带来了便利。随着技术的进一步深入，无线通信系统的功能得到了高效的发挥并呈现出多样化的发展形式。特别是分布式无线通信系统的应用，随着技术的进步有着较好的发展趋势。分布式无线通信系统在移动通信告诉发展的形式下，采用拓扑结构，极大提高了空间资源的利用率，充分发挥系统的性能优化通信系统的传输，在误码率以及中断效率都有较好的表现。

本文将会基于CDMA的分布式天线技术进行分析【1】。它对于提高系统容量以及天线覆盖率有较大的帮助。光纤传输可以极大的降低误码率低，分布式的天线单元内部结构简单且使用成本低，可以将其分布在不同的地区，利用光电转换器便可以发送和接受无线射频信号。所有涉及到的功能，比如射頻调制等都可以用中央控制单元来调整，并且可以同时发布和接收多个无线信号到多个地方，极大的提高系统的运作效率。

1.分布式无线通信系统的产生背景

社会经济的发展使得国内各个行业都得到了快速的进步。通信领域中，过去人工操作的移动电话网，通过人工干预的方式来连接网络，这种方式运行成本高且服务区域有限，过去常常应用在电视广播行业中。随着通信的进步，从模拟调试再到数字调制，再到现在无线通信的市场需求逐步得到了广泛的应用。在3G/4G网络下，用户的通信方式更加灵活，数据得到了快速的传输。和过去传统的模式相比，无线传输的应用优势更加明显。通过不断扩大系统容量，加强频谱的利用率，为分布式无线天线的通信系统的发展奠定了良好的基础。

清华大学与北京邮电大学提出分布式无线通信系统，利用光纤连接的蜂窝系统基站的方式来共同处理信号，实现空间资源的利用。分布式通信系统主要由以下几个部分组成。

分布式天线可以用于无线信号的接收和发射。其组成结构简单且价格低廉，可以进行大范围的应用。并且由于天线件的分布距离远且阴影效应产生的衰落现象相互独立，因此可以有效的抗多径衰落，并且对阴影衰落做到补偿效果【2】。

分布式的光纤可以实现不同天线和系统的信号传输，其优势在于光纤传输不会降低信号传输的质量。分布式处理系统利用调制、变频等来完成信息的处理。分布式网络是整个系统信号传输的核心部分，网络中的节点会完成数据交换、安全认证等过程，然后中心处理单元将会进行多个分布式信号的处理，实现多台设备的需求。

2.分布式无线通信系统的特点

首先，分布式无线通信系统空间资源最大化利用。利用空间资源进行分布式天线的覆盖，不同节点的功能得到有效的利用，极大的简化系统信息处理的流程。第二，提高了传输速率。分布式无线通信传输的方式克服了无线传输速率低的问题，利用分布式光纤提高数据传输的速度，可以减低传输的成本并且加快传输的速率。第三，分布式通信系统的机构开放且灵活，可以自主进行信息交换无需借助其他平台，解决了应不兼容产生的问题。第四，分布式的无线通信系统是开放性的平台，拓展能力强，且可同时处理多项业务，自行调整传输规模，可以有效的控制设备的支出，如下图2所示。

3.分布式多天线系统的仿真分析

3.1分布式多天线系统

本文采用无线CDMA的分布式天线的系统，天线单元在工作中会接收来自移动台发出的CDMA信号，它会将信号转换成所需的光信号，然后利用分布式的光纤传送到中央控制单元中。当中央控制单元接收到信号之后，会将其转换成电信号，利用RAKE接收机在多个无线和光纤信道的信号中检测理想的信号。由于分布式天线的布局距离较远，因此需要对阴影效果产生的衰落进行独立统计，所以在系统模拟中要将阴影衰落纳入进去。

3.2仿真分析

利用仿真来计算系统信号中断效率以及平均误码率的曲线。

3.2.1中断概率分析

首先，对仿真配置设定如下：CDMA信号的扩频增益（G）保持在100，并且载波频率（f）为5GHz，，另外移动台的发射功率保持在1W水平，用户和接收天线的距离固定在150m，而用户的移动速度为1米每秒。从仿真效果来看，在中断概率一定的情况下，RAKE接收机产生的信噪比会根据分布式天线的数量的变化而变化。Rice信道系数K增加，则RAKE接收机产生的信噪比也会随之上升。

3.2.2平均误码率表现

在接收机和用户之间的距离保持不变的情况下，提高发射的功率，在不同的信道条件中所产生的平均误码率变化。在发射功率一定的情况下，天线数的增加可以不断提高平均的误码率性能。并且，根据M的上升，我们也可以看到RAKE接收机的性能得到了有效的提升。比如M为1时，发射功率从1W调整到8W，其产生的平均误码率有了明显的下降，从0.14降低到0.03。而当M为4时，平均误码率的水平进一步下降。因此分布式天线对于发射功率以及动态控制的范围有着明显的控制作用。

4.仿真结果分析

根据无线CDMA系统的分布式天线天线通信系统来看，运用多个分布式的天线单元来接收信号，各个单元之间相互统计独立，然后利用光纤和无线的通道 到中央控制单元中，利用RAKE接收器对信号进行处理。通过理论的检验与仿真的分析得出结论，分布式天线通信系统对于提高信号中断概率以及降低误码率方面都有显著的效果，随着技术的深入和更新，这项系统将有更好的发展空间【3】。

5.结语

本文主要是对分布式无线天线通信系统的产生背景以及特点做了简要的介绍，并根据误码率和中断概率的分析了解分布式无线通信系统所产生的效果。通过仿真试验笔者认为分布式无线通信系统在提高传输效率上有显著的效果，覆盖范围广且设备成本低，在通信领域中可以进行深入的推广。根据当前市场的需求，分布式无线通讯系统在性能上的表现显著，并且从技术的角度来说分布式通信系统也在不断的更新与完善，其可承接的业务范围得到进一步的拓展，多样化的服务类型很好的满足了当前用户对通信的需求。可见，分布式无线通信系统随着技术的发展将会有更加广阔的提升空间，根据用户的需求反复优化通信系统的结构，改善用户的体验，对于通信行业的长远发展奠定了良好的基础。传统的蜂窝式结构已经无法适应社会需求的发展，利用分布式无线通信系统来改善过去结构上的弊端，扩大空间资源的利用率，为未来的无线通信行业的进步提供更加多元化的发展方向。

参考文献：

[1]刘彤，贾世楼，张林波. 分布式天线无线通信系统性能分析[J]. 哈尔滨工程大学学报，2005，（03）：390-393+413.

[2]王一秋，许军. 分布式天线系统在移动通信中的应用[J]. 江苏通信技术，2005，（02）：14-17+30.

[3]吴树兴，吴伟陵. 基于分布式天线无线通信系统的信道选择策略[J]. 无线电工程，2005，（02）：1-3+25.

[4]黄晓冬. 探讨分布式无线通信系统发展趋势[J]. 信息与电脑（理论版），2016，（04）：145-146.