分布式空时编码的设计与应用

图4.26示意了再生分布式空时系统的一般拓扑结构，它实现了一个（或多个但存在干扰）信息流传输，其中每个节点可能有多根天线。与4.2节讨论的再生中继相比，此拓扑结构可形成虚拟天线阵列（VAA）；与第3章讨论的透明中继相比，此拓扑结构中的源节点和目的节点处都可形成VAA，并且支持同种节点之间的协同。

这种具有VAA的拓扑结构便于采用分布式空时编码方案。4.2节中讨论了多种再生中继协议。与透明中继协议不同，采用再生中继协议的中继试图重构源节点发送的信号并生成新的信息符号。为获得更多的编码增益，中继可以传输额外的增量冗余信息。为了实现最优设计，源节点和中继的编码可以联合设计，这种联合编码方案通常称为分布式编码。

由于中继网络的分布式特性，因而分布式编码设计不同于通常的编码设计。在分布式编码设计中，构成完整码字的各个部分是通过分布式的方式进行构造的。也就是说，在分布式编码中构成完整码字的多个部分是由不同的节点产生，并通过不同的无线链路进行传输，这给编码提供了额外的自由度，但同时给编码构造带来很大的挑战。虽然可以将信道编码和空时编码设计的概念直接应用于无线中继网络实现分布式编码构造，但分布式编码设计需要考虑若干实际问题，例如中继存在译码错误、码字的多个组成部分分别经历不同的信道衰落、源节点和中继处的码率与功率分配等。最具挑战性的是在考虑上述因素时如何确定在源节点和中继处构造有效码字的准则及相应的码字构造方法。

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图4.26 通用的再生空时处理拓扑结构图

本节介绍几种分布式编码方案的设计与分析，这些方案已在无线中继网络中得到了应用。我们主要考虑分布式空时分组码、分布式空时网格码及分布式Turbo码。在4.4节还将介绍最新提出的分布式网络信道编码及网络编码分复用。