基于模拟网络编码的无线中继系统性能分析

信 息 处 理机 制 ，允 许 中继 节点 将 多个 信 息 处 理 之后 发
基 金项 目： “ 新 一代宽 带无线移动通信 网” 国家科技 重 大专项课题 （ ２ （ Ｈ１ Ｚ Ｘ０ ３ ０ ｛ ｝ ３ 一 ｆ １ （ 】 ２ — ０ ｔ）资助项 目；霍英 东 教 育基金 会应 用基 础研 究项 目 （１ ２ ２ ０ ｛ ） ５）；新 世纪优 秀
人 才 支持 计 划 资助 项 目
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ １ － ０ ２
送 。其 核 心 思想 是 ，网络 中参 与 传输 的节 点 上输 出 的
数 据 可 以通 过 该 节 点 对 多条 输 入 链路 上 接 收 的数 据 的 某 种 线 性 或 非 线性 变 换 而得 到 ，且 参 与传 输 的 所有 节
提 高 系 统频 谱 效 率 方 面体 现 出 巨大 的 潜 力 。最 初 ， 把 模拟 网络 编码 和 物 理 层 网络 编 码应 用 在 了两 条 瑞 利
信 道 上 ，现 在 研 究 用它 来 改 善ＴＤ—Ｌ Ｔ Ｅ— Ａ上 行 系 统 的性 能 。 在 传 统 网 络 中 ，ＡＦ 中继 节 点 只 能 对 用 户 信 号 进 行放 大 转 发 ，既 放 大有 用 信 号 功率 也 放大 干 扰
点对 数 据 的 变换 而 操 作可 以保 证 最 终所 有 接 收 节 点正
确 恢 复出信 息源 所 发送 的所 有信 息 ［ １ １ 。已经证 明可 以通
过 网 络 编码 技术 实 现 网 络 的最 大 传输 ，从 而 有效 提 升
责任编辑 ：陈雍君 ｃ ｈ ｅ ｎ ｙ ｏ ｎ ｂ ￣ ｕ ｎ ＠ｉ ｎ ｂ ｃ ｏ ｍ． Ｃ ｌ ｌ
图Ｉ 没 有网络 编码 时的资 源分配 策略
和 噪 声 。而 且 每 次 传输 都 需要 两 跳 的 时频 资 源 ，造 成 了资 源 的浪 费 ，所 以并 不 能获 得 吞 吐量 增 益 。文献 ［ ５ 】
中提 出 了一 种 基 于模 拟 网 络编 码 的 中继 间干 扰协 调 方 案 ，该方 案打 破 了这种 限制 。它允 许ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ 子 帧时 一个 扇 区 内的 两个 中继 对 同一 时 频 资源 块 上 两个 用 户 的信 息进 行 编 码 ，ｂ ａ ｃ ｋ ｈ ａ ｕ ｌ 子 帧时 基 站 端 接收 到 以后 再联 此 外 ，无论 是ｂ ａ ｃ ｋ ｈ ａ ｕ ｌ 子 帧还 是 ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ 子 帧 ，ＭＵＥ 和 ＲＵＥ都 使 用 正 交 资 源 ，这 是 为 了避 免 两 个 用 户 的
秒 ２ ０ １ 瓣 ３ 年 第 ３ 一 葛ｉ ４ 期Ｉ １ Ｉ ２ １ Ｉ
研 究与探 讨 ｉ ｉ
网络 的传输性 能 。
并不 能提 高吞 吐量 ，因此 不选择 此方 案 。
通 过 在 中 继 处 将 不 同 用 户 设 备 （ｕＥ，Ｕ Ｓ ｅ ｒ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ）的信 息编 码 后发送 ，网络编 码技 术 已经在
有 效 提 高 系统 频 谱 效率 、扩 大 小 区 覆盖 范 围 。同时 ， 由于 中继 的弓１ 入 使得 干扰 随之 增加 ，回程 （ ｂ ａ ｃ ｋ ｈ ａ ｕ １ ） 和接入 （ ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ）子 帧 的 交 替变 化 使 得 ＡＭＣ （ Ａｄ ａ ｐ —
Ｒｅ ｌ ａ ｙ Ｎｏ ｄ ｅ）间使 用非 正 交 的频 率 ，那 么在 两个 相 邻 中继 的 共 同覆 盖 范 围 内 ，使 用 相 同时 频 资 源 的两 个 用 户 将 产 生 更 为严 重 的 干扰 ，这 种 干扰 限 制 了 上行 中继
网络 的 频谱 效 率 。为 了减 小 中继 间干 扰 ，可 以选 择 中
继 间使 用正 交 资 源 ，并且 它 已经 成 为了 Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ— Ａ系 统 中干 扰协 调 的 方 式 之一 。不 过 ，虽然 使 用 该 方法 能 够 使 干扰 相 应 减 小 ，但 频 谱 效 率 也会 随 之 降 低 ，所 以 需要 一 种不 会降 低频 谱效 率的干 扰协 调方 案 。
【 关 键词 ｌ 网络 编码 无线 中继 系统 系统 级仿 真
中图分类号 ：Ｔ Ｎ９ ２ ９ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ６ — １ ０ １ ０ （ ２ ０ １ ３ ） 一 ０ ３ — ０ １ ２ ｌ 一 ０ ６
１ 引言
无 线 中继 （ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ ）是 一 种部 署 成 本低 廉 、拓 扑 灵 活 的 网络 节 点 ，它被 引入 到 Ｔ Ｄ — Ｌ Ｔ Ｅ — Ａ 系 统 中 ，能够
网络 编 码 （ ＮＣ，Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ｃｏ ｄ ｉ ｎ ｇ）是 一 种新 的
ｔ ｉ ｖ ｅ Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ）技术 性 能下 降 ，将 大幅
影 响 中继 带来 的 系统 性能 增 益 。如果 中继 节 点 （ ＲＮ ，
强研 究与探讨
ｉ
基于模拟 网络编码的无线 中继系统性能分析六
张洪岩 ，彭木根 ，李远 ， 赵 中原 ，王文博
（ 北 京 邮 电 大 学泛 网 无 线 通信 教 育 部 重 点 实验 室 ，北 京 ｛ ｒ ） ｆ ） ８ ７ ６）
【 摘 要】
针对 上行 放大 转发 （ ＡＦ ，Ａ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｙ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ） 中继 网络 ，从 系统 级 角度 对基 于模 拟 网络编 码 的中继 问干 扰协 调
方案进行分析 ，仿真了小区半径２ ８ ８ 米和小区半径 １ ０ ０ ０ 米场景的性能。仿真结果表明：与不采用网络编码的中继
系统 相 比 ，由于接 入 链路 的 资源 复用 ，网络 编码 能够 带来 扇 区平 均吞 吐量 的 增益 ，在 小 区边缘 用 户的 场景带来增益 ，而在小区半径 １ ０ ０ ０ 米场景性能下降。