分布式空时中继技术是4G LTE(Long Term Evolution)通信系统中的一种增强型通信策略,旨在提升无线网络的性能和可靠性。这种技术利用了地理上分散的天线节点,通过分布式节点之间的协同工作,极大地提高了空间复用性能和分集性能。
分布式空时中继系统主要分为用户协作和中继协作两种类型。用户协作是指用户终端(UE)之间共享资源,互相帮助传输数据。在两个连续的时隙中,用户1和用户2分别发送数据,并且由于无线信道的广播特性,他们也能接收到对方的数据。在下一个时隙,两个用户同时发送空时码字。然而,用户协作增加了用户的处理负担和能量消耗,同时还需要解决用户公平性、数据安全和兼容性等问题。
中继协作则是多个中继站协同为用户提供数据转发服务,避免了用户协作带来的数据安全问题。由于中继站由eNB(演进型节点B)控制,它们之间的同步更容易实现,不会增加用户处理负担。中继站还可以执行功率分配、中继选择和用户管理等功能以提高系统容量。一个简单的功率分配方案是发射端发射功率与中继总发送功率相等,然后在各中继站之间均匀分配发射功率。
分布式空时中继技术的一个关键点是中继的选择和策略。例如,最大似然解调转发(DMF)策略,中继站先采用最大似然解调接收信号,再转发出去。为了提高系统性能,可以根据各中继解调输出符号的置信度给予不同的加权,加权系数与信道条件相关,信道条件越好,解调输出符号的置信度越高,加权系数越大。WDMF(加权解调转发)就是在DMF基础上考虑了中继解调置信度,降低了噪声影响,降低了复杂度和转发延迟。
此外,根据中继处理数据在协议中的位置,中继站(RN)可以分为层一中继、层二中继和层三层中继。AF(放大转发)和WDMF可以在以上三种RN中工作,而DF(解调转发)因为涉及到MAC层功能,只能在层二和层三层中继上工作。在讨论物理层技术时,这些结论适用于所有类型的RN。
分布式空时码是中继协作的关键工具,它能够利用不同位置的天线进行编码,提高抗干扰能力和信道容量。在上行传输中,用户将数据发送到多个中继,中继再使用分布式空时码将数据转发给基站。例如,在一个蜂窝小区中可能存在多个中继站,它们可以协同工作,通过功率分配和中继选择优化传输效率,减少相互干扰。
分布式空时中继技术是LTE系统中提高通信质量和效率的重要手段,它结合了用户协作和中继协作的优势,通过智能的策略和编码技术,解决了传统通信面临的一些挑战,如信道衰落、干扰和功率分配问题。在未来的5G及更高级别的通信系统中,这种技术有望得到进一步发展和应用。