無線通信的空分復用技術研究現狀論文

時間：2024-10-09 16:12:50 通信工程畢業論文

無線通信的空分復用技術研究現狀論文

　　摘要：伴隨著信息技術的不斷革新，各類移動多媒體業務發展起來，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日益匱乏的問題。近幾年來，在空分復用系統的研究基礎上，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化，并且沒有更改原有的收發端天線數量。與此同時，在不影響傳輸質量的前提下大量運用了MIMO系統，完成了天線數量的增加工作，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。

無線通信的空分復用技術研究現狀論文

　　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的快速發展，在無線通信行業中出現的技術越來越多，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代化的無線通信事業發展中，應用該項技術有效提升了無線通信信息傳輸的速率，并且保障了無線通信信息傳輸的安全性。因此，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代化無線通訊事業發展的結合點，這樣才能全面保障無線通訊事業的建設，由此來看，研究空分復用技術具有現實性意義。

　　1大規模MIMO技術

　　1.1技術介紹

　　大規模MIMO技術主要是指利用大規模的天線數量，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射信號中的能量最大程度集中在更小的一個范圍內[1]。大規模MIMO技術與傳統空分復用技術相比，構成的原理基本一致，但是該技術的優勢在于能夠在原有技術上增加為3D信道并將天線發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，研發出了更單純的相位加權。

　　1.2技術優勢

　　大規模MIMO技術的優勢主要包括以下幾點。（1）提升傳統信道的容納量以及傳輸速率。該技術投入使用后，可以將傳統的2D信道創新為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。相較于傳統的通信技術來講，大規模MIMO系統可以利用數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，傳統的空分復用系統必須依賴于強大的多徑環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。但是大規模MIMO技術的應用優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

　　盡管大規模MIMO技術具有較大的應用優勢，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范圍內，或者相鄰的小區范圍內，因共用一個導頻序列，進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題發生，影響用戶使用，會采用正交上行的導頻序列[3]。然而，由于導頻序列的數量受到相干時間以及信道延遲擴展的影響，導致用戶數量相對較大時，便會出現相鄰的兩個小區，或者一個小區的用戶共用一個導頻序列的現象，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生一定程度的影響，從而干擾系統運行，對系統的性能產生負面影響。相關研究指出，與傳統的MIMO系統相比，大規模MIMO技術系統受到導頻污染的影響更為嚴重。同時，由于收發天線數量的不斷增加，使得導頻污染變成了影響大規模MIMO技術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

　　按照不同的信道狀態信息，發送端會對MIMO系統的發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，在用戶數量比較多時，區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，都是將發射端信號經過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展的情況下，信道估技術得到了快速發展，從而出現了越來越多的相關技術。通過調查實際情況可以發現，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，在發送信號之前，在收發兩端分別設置相應的參數，當發送端的信息到接收端后，通過設置的參數與信息進行對比，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，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，運行較為簡單，但如果信息傳輸時出現問題，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，從而為整個系統的運行奠定良好基礎。因此，在空分復用系統運行時，該技術直接關系著整個系統的能力。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的信號，從中篩選最佳點當成發送信號的估計值[7]。這種方法的比特誤差率最低，但發射端數量越多，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代化無線通信中經常運用到的一種天線傳輸系統，在其實際系統的應用過程中，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轉換。總體來說，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據進行轉換，并且在數據的轉換過程中，能夠直接映射在信息數據傳輸中，同時其映射傳輸的數據能夠進行疊加，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據分割，通過數據分割，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的效率，同時也提升了信息傳輸的速率。

　　4結語

　　綜上所述，在現代化無線通信技術發展中，要想全面提升無線通信技術的應用能力，就應在發展過程中，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

　　[1]賴俊森,湯瑞,吳冰冰,等.光纖通信空分復用技術研究進展分析[J].電信科學,2017,33(9):118-135.

　　[2]宋曉梅,宋菲,宋鵬,等.紫外光空分復用自組織網絡路由協議研究[J].中國激光,2016,35(3):1-15.

　　[3]楊康,李國玉,李燕,等.基于空分復用可重構光分插復用器的研究與實現[J].激光與光電子學進展,2016,33(3):1-9.

　　[4]丘金敦,張志鵬.波分復用技術在網絡傳輸中的應用[J].西部廣播電視,2017,10(16):248-250.

　　[5]康瑞琪,張記瑞,蔣天宇,等.無線通信中空分復用技術的研究現狀[J].無線互聯科技,2016,15(14):27-29.

　　[6]高松,劉艷,陳潤秋,等.用于空分復用的模式復用技術研究[J].激光與紅外,2014,44(4):424-428.

　　[7]刁兆坤.TD-HSPA控制信道空分復用技術創新應用[J].電信工程技術與標準化,2015,24(3):69-74.

　　[8]肖建華,石浩.解決HSPA用戶數受限的控制信道空分復用技術[J].電信工程技術與標準化,2016,23(9):20-22.

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