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無(wú)線(xiàn)通信的空分復用技術(shù)研究現狀論文
摘要：伴隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷革新，各類(lèi)移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展起來(lái)，同時(shí)，人們對于無(wú)線(xiàn)通信傳輸速度的要求越來(lái)越高，進(jìn)而導致無(wú)線(xiàn)頻譜出現日益匱乏的問(wèn)題。近幾年來(lái)，在空分復用系統的研究基礎上，我國相關(guān)科學(xué)研究人員通過(guò)空間調制技術(shù)進(jìn)行了傳輸速率的優(yōu)化，并且沒(méi)有更改原有的收發(fā)端天線(xiàn)數量。與此同時(shí)，在不影響傳輸質(zhì)量的前提下大量運用了MIMO系統，完成了天線(xiàn)數量的增加工作，在這一研究基礎上，筆者就無(wú)線(xiàn)通信中空分復用技術(shù)的研究現狀展開(kāi)分析，此次研究的目的是有效提升無(wú)線(xiàn)通信中空分復用技術(shù)的應用水平。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)通信；空分復用技術(shù)；預編碼技術(shù)
隨著(zhù)我國無(wú)線(xiàn)通訊事業(yè)的快速發(fā)展，在無(wú)線(xiàn)通信行業(yè)中出現的技術(shù)越來(lái)越多，在這種情況下，空分復用技術(shù)作為無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)中的一項重要技術(shù)被應用到現代化的無(wú)線(xiàn)通信事業(yè)發(fā)展中，應用該項技術(shù)有效提升了無(wú)線(xiàn)通信信息傳輸的速率，并且保障了無(wú)線(xiàn)通信信息傳輸的安全性。因此，需要專(zhuān)門(mén)研究空分復用技術(shù)，通過(guò)研究該技術(shù)有效找準其應用和現代化無(wú)線(xiàn)通訊事業(yè)發(fā)展的結合點(diǎn)，這樣才能全面保障無(wú)線(xiàn)通訊事業(yè)的建設，由此來(lái)看，研究空分復用技術(shù)具有現實(shí)性意義。
1大規模MIMO技術(shù)
1.1技術(shù)介紹
大規模MIMO技術(shù)主要是指利用大規模的天線(xiàn)數量，通過(guò)技術(shù)的應用在同一時(shí)間同一頻率下為不同的通信用戶(hù)提供服務(wù)，并在這一基礎上將發(fā)射信號中的能量最大程度集中在更小的一個(gè)范圍內[1]。大規模MIMO技術(shù)與傳統空分復用技術(shù)相比，構成的原理基本一致，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(xiàn)發(fā)射陣擴充為天線(xiàn)列陣，在波束的形成上，將天線(xiàn)幅度與相位的加權進(jìn)行了簡(jiǎn)化，研發(fā)出了更單純的相位加權。
1.2技術(shù)優(yōu)勢
大規模MIMO技術(shù)的優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)。（1）提升傳統信道的容納量以及傳輸速率。該技術(shù)投入使用后，可以將傳統的2D信道創(chuàng )新為3D信道，大幅度增加了目的區域接收的信號能量，減少了能量浪費現象，同時(shí)也有效降低了通訊信號對于其他信號使用用戶(hù)的干擾[2]。（2）價(jià)格較為低廉。相較于傳統的通信技術(shù)來(lái)講，大規模MIMO系統可以利用數百根低價(jià)天線(xiàn)代替原本的高價(jià)天線(xiàn)，并且有效保證通信的質(zhì)量，同時(shí)，該天線(xiàn)的重量也比較輕，十分便于移動(dòng)。（3）縮短空中接口延遲時(shí)間。通常情況下，傳統的空分復用系統必須依賴(lài)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(guò)程中存在一定的接收延遲時(shí)間差。但是大規模MIMO技術(shù)的應用優(yōu)勢就在于其本身的波束足夠大，無(wú)需延遲就能夠完成信號接收工作。
1.3技術(shù)劣勢
盡管大規模MIMO技術(shù)具有較大的應用優(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(wèn)題。導頻污染指的是小區范圍內，或者相鄰的小區范圍內，因共用一個(gè)導頻序列，進(jìn)而使鏈路受到干擾的現象。通常情況下，為了有效避免這種干擾問(wèn)題發(fā)生，影響用戶(hù)使用，會(huì )采用正交上行的導頻序列[3]。然而，由于導頻序列的數量受到相干時(shí)間以及信道延遲擴展的影響，導致用戶(hù)數量相對較大時(shí)，便會(huì )出現相鄰的兩個(gè)小區，或者一個(gè)小區的用戶(hù)共用一個(gè)導頻序列的現象，進(jìn)而使用戶(hù)的使用受到干擾。同時(shí)，還會(huì )對信道估計的下行波束的形成過(guò)程產(chǎn)生一定程度的影響，從而干擾系統運行，對系統的性能產(chǎn)生負面影響。相關(guān)研究指出，與傳統的MIMO系統相比，大規模MIMO技術(shù)系統受到導頻污染的影響更為嚴重。同時(shí)，由于收發(fā)天線(xiàn)數量的不斷增加，使得導頻污染變成了影響大規模MIMO技術(shù)系統性能上限的重要因素之一[4]。
2空分復用系統
2.1預編碼技術(shù)
按照不同的信道狀態(tài)信息，發(fā)送端會(huì )對MIMO系統的發(fā)送信號實(shí)行預編碼處理，以此來(lái)降低甚至完全消除信道衰落等不良影響，進(jìn)而全面提升系統的實(shí)際容量以及信號的傳輸質(zhì)量，同時(shí)還可以合理簡(jiǎn)化信號接收端的檢測算法。按照處理方式的不同，預編碼技術(shù)主要包括兩種，即線(xiàn)性與非線(xiàn)性預編碼技術(shù)；而按照信道狀態(tài)獲取信息方式的不同，預編碼技術(shù)又可分為基于碼本與非碼本兩種。除此之外，在用戶(hù)數量比較多時(shí)，區分自身信號與其他用戶(hù)信號的難度較大，這種情況會(huì )造成共信道干擾，進(jìn)而對各個(gè)用戶(hù)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，預編碼技術(shù)的應用，能夠顯著(zhù)降低或者完全消除多用戶(hù)系統中共信道的干擾問(wèn)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(guò)信道干擾傳輸疊加到一起后，傳輸到接收端的。因此，為了確保信息傳遞的準確性與真實(shí)性，應利用信道估計技術(shù)，對信道的特征進(jìn)行分析。當前階段中，在我國科學(xué)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，從而出現了越來(lái)越多的相關(guān)技術(shù)。通過(guò)調查實(shí)際情況可以發(fā)現，主要應用的技術(shù)有以下三種。一是基于導頻的信道估算法。利用該方法時(shí)，在發(fā)送信號之前，在收發(fā)兩端分別設置相應的參數，當發(fā)送端的信息到接收端后，通過(guò)設置的參數與信息進(jìn)行對比，從而獲得新的特征。這種方法估算出來(lái)的結果較為精確，但需要占用較多的資源，使整個(gè)系統的運行效率較低。二是基于信道判決反饋信道估計方式。應用該方式時(shí)，通過(guò)信息的序列，推測出信道實(shí)際的運行狀態(tài)，并結合數據的傳遞的監測情況，判斷出新的特征。該方法計算量較少，運行較為簡(jiǎn)單，但如果信息傳輸時(shí)出現問(wèn)題，將會(huì )對計算帶來(lái)嚴重干擾。三是盲信道估計[6]。該方法需要設定約束條件，通過(guò)其判斷出信道的特征。采用該方法時(shí)，開(kāi)銷(xiāo)較小，但運算過(guò)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(gè)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(guò)該技術(shù)從諸多信號中篩選出有用的信息，從而為整個(gè)系統的運行奠定良好基礎。因此，在空分復用系統運行時(shí)，該技術(shù)直接關(guān)系著(zhù)整個(gè)系統的能力。當前階段中，根據算法的不同，可以將信號檢測技術(shù)分為三種類(lèi)型。一是ML檢測。該類(lèi)型中涉及最大似然法，并分析了全部可能傳輸的信號，從中篩選最佳點(diǎn)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)射端數量越多，運算將會(huì )更加復雜。二是線(xiàn)性檢測。使用該技術(shù)時(shí)，通過(guò)其對諸多信號進(jìn)行整理，從而選出有用的信號。對信號進(jìn)行線(xiàn)性處理時(shí)，常常會(huì )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(jiǎn)單。
3廣義空間索引調制
廣義空間索引調制是在現代化無(wú)線(xiàn)通信中經(jīng)常運用到的一種天線(xiàn)傳輸系統，在其實(shí)際系統的應用過(guò)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(shí)際技術(shù)的應用過(guò)程中，由于其采用的傳輸形式以及傳輸能力不同，導致其和傳統的信號調制存在明顯的差別[8]。在廣義空間索引調制應用過(guò)程中，待發(fā)送的數據由兩部分組成，一部分是數據傳輸的信號，另一部分是對接信息傳輸中的天線(xiàn)轉換�？傮w來(lái)說(shuō)，廣義上的空間索引調制，其核心技術(shù)應用可以從以下幾個(gè)方面研究。首先是廣義無(wú)線(xiàn)空間索引調制，在其實(shí)際應用過(guò)程中，能夠及時(shí)而有效地將外存儲空間中的數據進(jìn)行轉換，并且在數據的轉換過(guò)程中，能夠直接映射在信息數據傳輸中，同時(shí)其映射傳輸的數據能夠進(jìn)行疊加，在疊加的作用下進(jìn)行專(zhuān)門(mén)性的拓展。因此，在廣義空間索引調制下的無(wú)線(xiàn)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(shí)際調制過(guò)程中，由于調制的特殊性，因此，在調制中需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)性的調制數據分割，通過(guò)數據分割，從而有效拓展信息傳輸中的索引空間。這種拓展在其實(shí)際的信號轉換過(guò)程中，采用的是編碼空間索引，在BER索引傳輸性能的應用中，有效提高了信息索引傳輸的效率，同時(shí)也提升了信息傳輸的速率。
4結語(yǔ)
綜上所述，在現代化無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展中，要想全面提升無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應用能力，就應在發(fā)展過(guò)程中，加強對無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)中的空分復用技術(shù)研究，這樣才能在研究過(guò)程中，有效找準空復用技術(shù)應用的策略。本文在實(shí)際研究過(guò)程中，全面分析了研究的現狀及在研究過(guò)程中的技術(shù)實(shí)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)、廣義空間索引調制技術(shù)。
參考文獻
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