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摘要:伴隨著信息技術的不斷革新,各類移動多媒體業(yè)務發(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)的研究基礎上,我國相關科學研究人員通過空間調制技術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,在這一研究基礎上,筆者就無線通信中空分復用技術的研究現(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的應用水平。
關鍵詞:無線通信;空分復用技術;預編碼技術
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)的技術越來越多,在這種情況下,空分復用技術作為無線通信技術中的一項重要技術被應用到現(xiàn)代化的無線通信事業(yè)發(fā)展中,應用該項技術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,通過研究該技術有效找準其應用和現(xiàn)代化無線通訊事業(yè)發(fā)展的結合點,這樣才能全面保障無線通訊事業(yè)的建設,由此來看,研究空分復用技術具有現(xiàn)實性意義。
1大規(guī)模MIMO技術
1.1技術介紹
大規(guī)模MIMO技術主要是指利用大規(guī)模的天線數(shù)量,通過技術的應用在同一時間同一頻率下為不同的通信用戶提供服務,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范圍內(nèi)[1]。大規(guī)模MIMO技術與傳統(tǒng)空分復用技術相比,構成的原理基本一致,但是該技術的優(yōu)勢在于能夠在原有技術上增加為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進行了簡化,研發(fā)出了更單純的相位加權。
1.2技術優(yōu)勢
大規(guī)模MIMO技術的優(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技術的應用優(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技術劣勢
盡管大規(guī)模MIMO技術具有較大的應用優(yōu)勢,但其技術劣勢也比較明顯。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。相關研究指出,與傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)相比,大規(guī)模MIMO技術系統(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預編碼技術
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,預編碼技術主要包括兩種,即線性與非線性預編碼技術;而按照信道狀態(tài)獲取信息方式的不同,預編碼技術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量產(chǎn)生嚴重的負面影響[5]。但是,預編碼技術的應用,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
空分復用技術,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,應利用信道估計技術,對信道的特征進行分析。當前階段中,在我國科學技術快速發(fā)展的情況下,信道估技術得到了快速發(fā)展,從而出現(xiàn)了越來越多的相關技術。通過調查實際情況可以發(fā)現(xiàn),主要應用的技術有以下三種。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)兩端分別設置相應的參數(shù),當發(fā)送端的信息到接收端后,通過設置的參數(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
在整個空分復用技術中,信號檢測技術是最關鍵的一部分,通過該技術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。因此,在空分復用系統(tǒng)運行時,該技術直接關系著整個系統(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?,從中篩選最佳點當成發(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廣義空間索引調制
廣義空間索引調制是在現(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。但是在實際技術的應用過程中,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)的信號調制存在明顯的差別[8]。在廣義空間索引調制應用過程中,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)男盘枺硪徊糠质菍有畔鬏斨械奶炀€轉換??傮w來說,廣義上的空間索引調制,其核心技術應用可以從以下幾個方面研究。首先是廣義無線空間索引調制,在其實際應用過程中,能夠及時而有效地將外存儲空間中的數(shù)據(jù)進行轉換,并且在數(shù)據(jù)的轉換過程中,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,在廣義空間索引調制下的無線信息傳輸技術,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,在實際調制過程中,由于調制的特殊性,因此,在調制中需要進行專門性的調制數(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換過程中,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?shù)男?,同時也提升了信息傳輸?shù)乃俾省?/p>
4結語
綜上所述,在現(xiàn)代化無線通信技術發(fā)展中,要想全面提升無線通信技術的應用能力,就應在發(fā)展過程中,加強對無線通信技術中的空分復用技術研究,這樣才能在研究過程中,有效找準空復用技術應用的策略。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實踐方法,具體包括以下幾種:信道估計技術、信號檢測技術、廣義空間索引調制技術。
參考文獻
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作者:米貴山 吳鵬飛 單位:66135部隊