黃美華

(中國電信股份有限吉林分公司,130033)

關(guān)于下一代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)探究

黃美華

(中國電信股份有限吉林分公司,130033)

當今社會的競爭，在一定程度上是信息的競爭，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于網(wǎng)絡(luò)協(xié)作性和速度性的要求越來越高，因此，改進通信技術(shù)對于社會的發(fā)展和人們生活水平的提高具有十分重要的意義。下一代移動通信的發(fā)展需要更多技術(shù)的支持，當然各通信公司也在集中力量發(fā)展技術(shù)，希望在下一代技術(shù)改革中搶占市場，就目前而言，下一代無線通信技術(shù)中最關(guān)鍵最受人矚目的要屬多入多出（MIMO）技術(shù)，在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)經(jīng)常需要在一個基點和多個移動臺之間進行通信，MIMO技術(shù)的產(chǎn)生為多點之間的聯(lián)系提供了更大的便利，本文將對MIMO系統(tǒng)進行簡單介紹，分析其存在的問題，并進行相關(guān)應(yīng)用的研究，希望為下一代移動通信技術(shù)的發(fā)展提供參考。

移動通信 ；關(guān)鍵技術(shù) ；MIMO系統(tǒng)

1 MlMO系統(tǒng)的簡介

1.1 信道模型。多用戶MIMO系統(tǒng)的容量作為一個多維的區(qū)域，導(dǎo)致了以用戶數(shù)目為維數(shù)的信道容量區(qū)域，其上行鏈路稱作多址接入信道（MAC），所有用戶利用相同頻段，發(fā)送信號，采用陳列處理，分離各用戶的數(shù)據(jù)；其下行鏈路稱為廣播信道（BC），基站把處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流，脈沖成形通過天線發(fā)送出去。由于用戶信息各自獨立，因此用戶只能獲得自己的信息，卻很難知道別人的信息，導(dǎo)致用戶之間很難進行合作?；居心芰Λ@得所有用戶的信息，也有能力對信息進行處理，因此一般基站在發(fā)射信號前都要進行處理，以便消除干擾和用戶之間的影響。

1.2 收發(fā)信號的處理。MIMO系統(tǒng)采用同一頻段，因此可以排除其他接入方式，空分多址既沒有頻率低的缺點，也沒有消耗量大的不足，而MIMO系統(tǒng)也能很好的滿足該種方式使用的要求，因此SDMA成為了MIMO系統(tǒng)的接入方式，實際上，該種方式也能很好的抵抗衰落，獲得分集增益和編碼增益。

1.3 網(wǎng)絡(luò)調(diào)度。實際網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與調(diào)度問題息息相關(guān)，就廣播信息而言，當多數(shù)用戶快速時變信道共享網(wǎng)絡(luò)時，基站就得通過智能調(diào)度來改進實際信道的工作能力，一方面可以采用擴大系統(tǒng)吞吐量的方式，一當面可以采取一個折衷方法，來兼顧有效性和公平性，即保證信息的正確性，又保證用戶之間空間相關(guān)性，問題較為復(fù)雜。

2 MlMO系統(tǒng)存在的問題

雖然該系統(tǒng)已經(jīng)得到多數(shù)專家的肯定，也經(jīng)過了多個領(lǐng)域的充分研究和考驗，但是如果將無線網(wǎng)絡(luò)引入多天線之后，其中的問題就不是那么簡單了。MIMO雖然有很多優(yōu)點，比如可以擴大系統(tǒng)吞吐量，可以提高系統(tǒng)的工作性能，可以避免客戶之間的干擾，但是在實際應(yīng)用中，還應(yīng)該充分考慮問題的復(fù)雜性，在系統(tǒng)運行的有效性和復(fù)雜性之間尋找一個折衷點，以便在充分發(fā)揮系統(tǒng)作用時，減少所需付出的代價。空時處理方法與網(wǎng)絡(luò)調(diào)度同樣存在這樣的問題。線性空時處理雖然比較簡單，但是性能也差，而DPC雖然編碼復(fù)雜，實踐起來比較難，但是其性能較高，可以同時滿足多用戶的容量使用。大多數(shù)MIMO信道的處理方法都是假設(shè)發(fā)射端和接收端是CSI的，但是由于系統(tǒng)在處理時，會出現(xiàn)變化劇烈的情況，這時所得到的信息就不一定準確。

當然，在MIMO系統(tǒng)的 運行中，也存在一種特別的現(xiàn)象，每個用戶只有一個天線，但是他們之間可以進行一定程度的協(xié)作，成為虛擬MIMO,最為理想的系統(tǒng)是相鄰天線之間的間距遠遠大于電波長度，并且各天線之間的信道是不關(guān)聯(lián)的，但是由于質(zhì)量或者功耗的限制，很難實現(xiàn)終端天線的安置工作，于是協(xié)作分集技術(shù)應(yīng)運而生，將每個天線的移動終端設(shè)置一個合作伙伴，除了傳輸自己的信息之外，還要傳輸合作者的信息，彼此互享，構(gòu)建虛擬MIMO系統(tǒng)，獲得一定空間分集增益，提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，同時也提高了系統(tǒng)的性能。

根據(jù)調(diào)查研究，現(xiàn)代無線通信網(wǎng)絡(luò)通常采用分層協(xié)議模型，其一般由物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層組成。如果每層只與相鄰層通信，保持嚴格的模塊化，則會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率較低，有時也會產(chǎn)生負面影響。為解決這一問題，跨層技術(shù)逐漸發(fā)展起來，其利用層間的協(xié)同算法，來綜合處理不同協(xié)議層之間的類似問題，比如網(wǎng)絡(luò)的安全性、通信的服務(wù)質(zhì)量、移動性等。為了滿足吞吐量的限制，可以分配較長的信道占用時間給調(diào)質(zhì)速率較低的鏈路，利用網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議來重傳信息，降低高速率下的擁塞，利用應(yīng)用層來解決不同路徑的分集問題。在跨層設(shè)計中，重點考慮的那層是關(guān)鍵層，而忽略該層之后系統(tǒng)的性能損失可以降到最小層成為次要層，在MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用中，要充分考慮到該系統(tǒng)的跨層調(diào)度問題。

3 MlMO系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用

MIMO系統(tǒng)利用基站同時對多個移動臺進行通信處理，并且各移動臺之間的協(xié)作也倍受關(guān)注，在實際應(yīng)用中，該系統(tǒng)可以解決終端合作不協(xié)調(diào)的問題，例如，在每個用戶之間出現(xiàn)串擾現(xiàn)象時，該系統(tǒng)可以在基站的多入多出信道之間開展相互合作，將信息正確傳輸，并使得頻率選擇信道正常運行，其和蜂窩系統(tǒng)中的多徑一樣，一開始在發(fā)射或者接收時就進行信號處理，就能夠給串擾和衰落提供另外的分集度。在多用戶系統(tǒng)優(yōu)勢的誘導(dǎo)下，很多公司已經(jīng)將其推向市場，準備大面積應(yīng)用，在公司首先進行無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時，就發(fā)展了多天線技術(shù)，實踐證明該種方式的優(yōu)勢是明確的，可以減少很多的干擾力?，F(xiàn)在，MIMO技術(shù)已經(jīng)得到很大的發(fā)展，而且已經(jīng)向商業(yè)化方向發(fā)展，北電網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸試驗，給移動運營商大幅度增加寬帶用戶提供了很大的幫助，給其投入帶來了很大的回報，同時也大大的提高了手機數(shù)據(jù)的傳輸速度，這種技術(shù)的發(fā)展為4G網(wǎng)絡(luò)的運營提供了條件和途徑。

4 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，MIMO系統(tǒng)越來越成熟，其技術(shù)也成為了下一代通信系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，人們對于網(wǎng)絡(luò)速度的要求越來越高，因此MIMO系統(tǒng)也更加具有市場競爭力，其商業(yè)化途徑也更加明確，結(jié)合實際情況而言，通信系統(tǒng)給一個基站和多個移動點之間的聯(lián)系具有很多的限制因素，并且各移動點之間的協(xié)作也存在一定的問題，利用MIMO技術(shù)，可以充分利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提高各部分之間的協(xié)作分集，提高網(wǎng)絡(luò)的運營效率，更好的解決終端協(xié)作問題，為運營商爭取更大的利潤。本文就下一代通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)MIMO多用戶技術(shù)的簡單介紹，分析其在實際應(yīng)用中的復(fù)雜性和該系統(tǒng)的有效性，采用一種折衷的方式，既能充分發(fā)揮系統(tǒng)作用，又能降低操作的復(fù)雜性和困難性，最后就該系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用進行論述，希望為今后通信技術(shù)的發(fā)展起到一定的幫助。

[1] 趙亞男,張祿林,吳偉陵;第四代移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J];無線電工程;2011(02):78-80.

[2] 徐文超,沙學(xué)軍,徐玉濱;未來移動通信中的寬帶接入技術(shù)[J];無線電工程;2010(07):67-69.

Research on Key Technologies of the next generation mobile communication

Huang Meihua
(China Telecom Co., Ltd. Jilin branch,130033)

Competition in today's society,in a certain extent,is the competition of information,with the development of network technology and science and technology,people for network collaboration and speed requirements more and more high.Therefore,improved communication technology for the development of the society and people's life level of with high is very important significance.The link is the most popular in the development of next generation mobile communication need more technical support,of course,the communication company concentrate on technology development,in the hope that the next generation of technology reform to seize the market,at present,the next generation of wireless communication technology in the most critical attention to multiple input multiple (MIMO) technology in the practical application, the system is often needed in a base and a plurality of mobile stations between communication, MIMO technology to provide greater convenience,this paper will be of MIMO system are simple introduced, analyzed the existing problems and the related application research,hope for the next generation mobile communication technology development to provide reference.

mobile communication;key technology;MIMO system