關于下一代移動通信的關鍵技術探究

黃美華

(中國電信股份有限吉林分公司,130033)

關于下一代移動通信的關鍵技術探究

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，隨著網絡技術和科學技術的發(fā)展，人們對于網絡協(xié)作性和速度性的要求越來越高，因此，改進通信技術對于社會的發(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)展需要更多技術的支持，當然各通信公司也在集中力量發(fā)展技術，希望在下一代技術改革中搶占市場，就目前而言，下一代無線通信技術中最關鍵最受人矚目的要屬多入多出（MIMO）技術，在實際應用中，系統(tǒng)經常需要在一個基點和多個移動臺之間進行通信，MIMO技術的產生為多點之間的聯(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，并進行相關應用的研究，希望為下一代移動通信技術的發(fā)展提供參考。

移動通信 ；關鍵技術 ；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，導致了以用戶數目為維數的信道容量區(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，分離各用戶的數據；其下行鏈路稱為廣播信道（BC），基站把處理好的數據轉換成數據流，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，導致用戶之間很難進行合作。基站有能力獲得所有用戶的信息，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 網絡調度。實際網絡的應用與調度問題息息相關，就廣播信息而言，當多數用戶快速時變信道共享網絡時，基站就得通過智能調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性，問題較為復雜。

2 MlMO系統(tǒng)存在的問題

雖然該系統(tǒng)已經得到多數專家的肯定，也經過了多個領域的充分研究和考驗，但是如果將無線網絡引入多天線之后，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，但是在實際應用中，還應該充分考慮問題的復雜性，在系統(tǒng)運行的有效性和復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。空時處理方法與網絡調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MIMO信道的處理方法都是假設發(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聯(lián)的，但是由于質量或者功耗的限制，很難實現(xiàn)終端天線的安置工作，于是協(xié)作分集技術應運而生，將每個天線的移動終端設置一個合作伙伴，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，構建虛擬MIMO系統(tǒng)，獲得一定空間分集增益，提高網絡的服務質量，同時也提高了系統(tǒng)的性能。

根據調查研究，現(xiàn)代無線通信網絡通常采用分層協(xié)議模型，其一般由物理層、鏈路層、網絡層組成。如果每層只與相鄰層通信，保持嚴格的模塊化，則會導致網絡效率較低，有時也會產生負面影響。為解決這一問題，跨層技術逐漸發(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，比如網絡的安全性、通信的服務質量、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質速率較低的鏈路，利用網絡層的路由協(xié)議來重傳信息，降低高速率下的擁塞，利用應用層來解決不同路徑的分集問題。在跨層設計中，重點考慮的那層是關鍵層，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)的應用中，要充分考慮到該系統(tǒng)的跨層調度問題。

3 MlMO系統(tǒng)的相關應用

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)作也倍受關注，在實際應用中，該系統(tǒng)可以解決終端合作不協(xié)調的問題，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)勢的誘導下，很多公司已經將其推向市場，準備大面積應用，在公司首先進行無線網絡應用時，就發(fā)展了多天線技術，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。現(xiàn)在，MIMO技術已經得到很大的發(fā)展，而且已經向商業(yè)化方向發(fā)展，北電網絡的無線網絡傳輸試驗，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據的傳輸速度，這種技術的發(fā)展為4G網絡的運營提供了條件和途徑。

4 總結

隨著科學技術的發(fā)展，MIMO系統(tǒng)越來越成熟，其技術也成為了下一代通信系統(tǒng)發(fā)展的關鍵技術，人們對于網絡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，可以充分利用虛擬網絡技術來提高各部分之間的協(xié)作分集，提高網絡的運營效率，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)關鍵技術MIMO多用戶技術的簡單介紹，分析其在實際應用中的復雜性和該系統(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，又能降低操作的復雜性和困難性，最后就該系統(tǒng)的相關應用進行論述，希望為今后通信技術的發(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)關鍵技術研究[J];無線電工程;2011(02):78-80.

[2] 徐文超,沙學軍,徐玉濱;未來移動通信中的寬帶接入技術[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