無線通信的空分復用技術(shù)研究現(xiàn)狀

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摘要：伴隨著信息技術(shù)的不斷革新，各類移動多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展起來，同時，人們對于無線通信傳輸速度的要求越來越高，進而導致無線頻譜出現(xiàn)日益匱乏的問題。近幾年來，在空分復用系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，我國相關(guān)科學研究人員通過空間調(diào)制技術(shù)進行了傳輸速率的優(yōu)化，并且沒有更改原有的收發(fā)端天線數(shù)量。與此同時，在不影響傳輸質(zhì)量的前提下大量運用了MIMO系統(tǒng)，完成了天線數(shù)量的增加工作，在這一研究基礎(chǔ)上，筆者就無線通信中空分復用技術(shù)的研究現(xiàn)狀展開分析，此次研究的目的是有效提升無線通信中空分復用技術(shù)的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：無線通信；空分復用技術(shù)；預(yù)編碼技術(shù)

隨著我國無線通訊事業(yè)的快速發(fā)展，在無線通信行業(yè)中出現(xiàn)的技術(shù)越來越多，在這種情況下，空分復用技術(shù)作為無線通信技術(shù)中的一項重要技術(shù)被應(yīng)用到現(xiàn)代化的無線通信事業(yè)發(fā)展中，應(yīng)用該項技術(shù)有效提升了無線通信信息傳輸?shù)乃俾?，并且保障了無線通信信息傳輸?shù)陌踩浴Ｒ虼?，需要專門研究空分復用技術(shù)，通過研究該技術(shù)有效找準其應(yīng)用和現(xiàn)代化無線通訊事業(yè)發(fā)展的結(jié)合點，這樣才能全面保障無線通訊事業(yè)的建設(shè)，由此來看，研究空分復用技術(shù)具有現(xiàn)實性意義。

1大規(guī)模MIMO技術(shù)

1.1技術(shù)介紹

大規(guī)模MIMO技術(shù)主要是指利用大規(guī)模的天線數(shù)量，通過技術(shù)的應(yīng)用在同一時間同一頻率下為不同的通信用戶提供服務(wù)，并在這一基礎(chǔ)上將發(fā)射信號中的能量最大程度集中在更小的一個范圍內(nèi)[1]。大規(guī)模MIMO技術(shù)與傳統(tǒng)空分復用技術(shù)相比，構(gòu)成的原理基本一致，但是該技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠在原有技術(shù)上增加為3D信道并將天線發(fā)射陣擴充為天線列陣，在波束的形成上，將天線幅度與相位的加權(quán)進行了簡化，研發(fā)出了更單純的相位加權(quán)。

1.2技術(shù)優(yōu)勢

大規(guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)勢主要包括以下幾點。（1）提升傳統(tǒng)信道的容納量以及傳輸速率。該技術(shù)投入使用后，可以將傳統(tǒng)的2D信道創(chuàng)新為3D信道，大幅度增加了目的區(qū)域接收的信號能量，減少了能量浪費現(xiàn)象，同時也有效降低了通訊信號對于其他信號使用用戶的干擾[2]。（2）價格較為低廉。相較于傳統(tǒng)的通信技術(shù)來講，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)可以利用數(shù)百根低價天線代替原本的高價天線，并且有效保證通信的質(zhì)量，同時，該天線的重量也比較輕，十分便于移動。（3）縮短空中接口延遲時間。通常情況下，傳統(tǒng)的空分復用系統(tǒng)必須依賴于強大的多徑環(huán)境才能準確完成相關(guān)信號處理工作，導致信號在傳遞的過程中存在一定的接收延遲時間差。但是大規(guī)模MIMO技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢就在于其本身的波束足夠大，無需延遲就能夠完成信號接收工作。

1.3技術(shù)劣勢

盡管大規(guī)模MIMO技術(shù)具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢，但其技術(shù)劣勢也比較明顯。其中，最為嚴重的劣勢即導頻的污染問題。導頻污染指的是小區(qū)范圍內(nèi)，或者相鄰的小區(qū)范圍內(nèi)，因共用一個導頻序列，進而使鏈路受到干擾的現(xiàn)象。通常情況下，為了有效避免這種干擾問題發(fā)生，影響用戶使用，會采用正交上行的導頻序列[3]。然而，由于導頻序列的數(shù)量受到相干時間以及信道延遲擴展的影響，導致用戶數(shù)量相對較大時，便會出現(xiàn)相鄰的兩個小區(qū)，或者一個小區(qū)的用戶共用一個導頻序列的現(xiàn)象，進而使用戶的使用受到干擾。同時，還會對信道估計的下行波束的形成過程產(chǎn)生一定程度的影響，從而干擾系統(tǒng)運行，對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生負面影響。相關(guān)研究指出，與傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)相比，大規(guī)模MIMO技術(shù)系統(tǒng)受到導頻污染的影響更為嚴重。同時，由于收發(fā)天線數(shù)量的不斷增加，使得導頻污染變成了影響大規(guī)模MIMO技術(shù)系統(tǒng)性能上限的重要因素之一[4]。

2空分復用系統(tǒng)

2.1預(yù)編碼技術(shù)

按照不同的信道狀態(tài)信息，發(fā)送端會對MIMO系統(tǒng)的發(fā)送信號實行預(yù)編碼處理，以此來降低甚至完全消除信道衰落等不良影響，進而全面提升系統(tǒng)的實際容量以及信號的傳輸質(zhì)量，同時還可以合理簡化信號接收端的檢測算法。按照處理方式的不同，預(yù)編碼技術(shù)主要包括兩種，即線性與非線性預(yù)編碼技術(shù)；而按照信道狀態(tài)獲取信息方式的不同，預(yù)編碼技術(shù)又可分為基于碼本與非碼本兩種。除此之外，在用戶數(shù)量比較多時，區(qū)分自身信號與其他用戶信號的難度較大，這種情況會造成共信道干擾，進而對各個用戶的通信速度以及通信質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的負面影響[5]。但是，預(yù)編碼技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著降低或者完全消除多用戶系統(tǒng)中共信道的干擾問題。

2.2信道估計技術(shù)

空分復用技術(shù)，都是將發(fā)射端信號經(jīng)過信道干擾傳輸疊加到一起后，傳輸?shù)浇邮斩说?。因此，為了確保信息傳遞的準確性與真實性，應(yīng)利用信道估計技術(shù)，對信道的特征進行分析。當前階段中，在我國科學技術(shù)快速發(fā)展的情況下，信道估技術(shù)得到了快速發(fā)展，從而出現(xiàn)了越來越多的相關(guān)技術(shù)。通過調(diào)查實際情況可以發(fā)現(xiàn)，主要應(yīng)用的技術(shù)有以下三種。一是基于導頻的信道估算法。利用該方法時，在發(fā)送信號之前，在收發(fā)兩端分別設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，當發(fā)送端的信息到接收端后，通過設(shè)置的參數(shù)與信息進行對比，從而獲得新的特征。這種方法估算出來的結(jié)果較為精確，但需要占用較多的資源，使整個系統(tǒng)的運行效率較低。二是基于信道判決反饋信道估計方式。應(yīng)用該方式時，通過信息的序列，推測出信道實際的運行狀態(tài)，并結(jié)合數(shù)據(jù)的傳遞的監(jiān)測情況，判斷出新的特征。該方法計算量較少，運行較為簡單，但如果信息傳輸時出現(xiàn)問題，將會對計算帶來嚴重干擾。三是盲信道估計[6]。該方法需要設(shè)定約束條件，通過其判斷出信道的特征。采用該方法時，開銷較小，但運算過程較為復雜，導致其使用范圍受到限制。

2.3信號檢測技術(shù)

在整個空分復用技術(shù)中，信號檢測技術(shù)是最關(guān)鍵的一部分，通過該技術(shù)從諸多信號中篩選出有用的信息，從而為整個系統(tǒng)的運行奠定良好基礎(chǔ)。因此，在空分復用系統(tǒng)運行時，該技術(shù)直接關(guān)系著整個系統(tǒng)的能力。當前階段中，根據(jù)算法的不同，可以將信號檢測技術(shù)分為三種類型。一是ML檢測。該類型中涉及最大似然法，并分析了全部可能傳輸?shù)男盘枺瑥闹泻Y選最佳點當成發(fā)送信號的估計值[7]。這種方法的比特誤差率最低，但發(fā)射端數(shù)量越多，運算將會更加復雜。二是線性檢測。使用該技術(shù)時，通過其對諸多信號進行整理，從而選出有用的信號。對信號進行線性處理時，常常會受到其他信號的干擾。因此，比特誤差率較大。但在該方法中，只運用了求逆和乘法，使得運算較為簡單。

3廣義空間索引調(diào)制

廣義空間索引調(diào)制是在現(xiàn)代化無線通信中經(jīng)常運用到的一種天線傳輸系統(tǒng)，在其實際系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，能夠有效提升信息傳輸速率，并且能夠有效提升信號傳輸能力。但是在實際技術(shù)的應(yīng)用過程中，由于其采用的傳輸形式以及傳輸能力不同，導致其和傳統(tǒng)的信號調(diào)制存在明顯的差別[8]。在廣義空間索引調(diào)制應(yīng)用過程中，待發(fā)送的數(shù)據(jù)由兩部分組成，一部分是數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?，另一部分是對接信息傳輸中的天線轉(zhuǎn)換。總體來說，廣義上的空間索引調(diào)制，其核心技術(shù)應(yīng)用可以從以下幾個方面研究。首先是廣義無線空間索引調(diào)制，在其實際應(yīng)用過程中，能夠及時而有效地將外存儲空間中的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，并且在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程中，能夠直接映射在信息數(shù)據(jù)傳輸中，同時其映射傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠進行疊加，在疊加的作用下進行專門性的拓展。因此，在廣義空間索引調(diào)制下的無線信息傳輸技術(shù)，其信息傳載的能力變得更為強大。其次是信號傳輸中的復雜空間信息分割，在實際調(diào)制過程中，由于調(diào)制的特殊性，因此，在調(diào)制中需要進行專門性的調(diào)制數(shù)據(jù)分割，通過數(shù)據(jù)分割，從而有效拓展信息傳輸中的索引空間。這種拓展在其實際的信號轉(zhuǎn)換過程中，采用的是編碼空間索引，在BER索引傳輸性能的應(yīng)用中，有效提高了信息索引傳輸?shù)男?，同時也提升了信息傳輸?shù)乃俾省?/p>

4結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化無線通信技術(shù)發(fā)展中，要想全面提升無線通信技術(shù)的應(yīng)用能力，就應(yīng)在發(fā)展過程中，加強對無線通信技術(shù)中的空分復用技術(shù)研究，這樣才能在研究過程中，有效找準空復用技術(shù)應(yīng)用的策略。本文在實際研究過程中，全面分析了研究的現(xiàn)狀及在研究過程中的技術(shù)實踐方法，具體包括以下幾種：信道估計技術(shù)、信號檢測技術(shù)、廣義空間索引調(diào)制技術(shù)。

參考文獻

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作者:米貴山 吳鵬飛 單位:66135部隊