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无线通信的空分复用技术研究现状

时间：2023-01-01 12:50 所属分类：科技论文 点击次数：

　　摘要：伴随着信息技术的不断革新，各类移动多媒体业务发展起来，同时，人们对于无线通信传输速度的要求越来越高，进而导致无线频谱出现日益匮乏的问题。近几年来，在空分复用系统的研究基础上，我国相关科学研究人员通过空间调制技术进行了传输速率的优化，并且没有更改原有的收发端天线数量。与此同时，在不影响传输质量的前提下大量运用了MIMO系统，完成了天线数量的增加工作，在这一研究基础上，笔者就无线通信中空分复用技术的研究现状展开分析，此次研究的目的是有效提升无线通信中空分复用技术的应用水平。

　　关键词：无线通信;空分复用技术;预编码技术

　　随着我国无线通讯事业的快速发展，在无线通信行业中出现的技术越来越多，在这种情况下，空分复用技术作为无线通信技术中的一项重要技术被应用到现代化的无线通信事业发展中，应用该项技术有效提升了无线通信信息传输的速率，并且保障了无线通信信息传输的安全性。因此，需要专门研究空分复用技术，通过研究该技术有效找准其应用和现代化无线通讯事业发展的结合点，这样才能全面保障无线通讯事业的建设，由此来看，研究空分复用技术具有现实性意义。

　　1大规模MIMO技术

　　1.1技术介绍

　　大规模MIMO技术主要是指利用大规模的天线数量，通过技术的应用在同一时间同一频率下为不同的通信用户提供服务，并在这一基础上将发射信号中的能量最大程度集中在更小的一个范围内[1]。大规模MIMO技术与传统空分复用技术相比，构成的原理基本一致，但是该技术的优势在于能够在原有技术上增加为3D信道并将天线发射阵扩充为天线列阵，在波束的形成上，将天线幅度与相位的加权进行了简化，研发出了更单纯的相位加权。

　　1.2技术优势

　　大规模MIMO技术的优势主要包括以下几点。(1)提升传统信道的容纳量以及传输速率。该技术投入使用后，可以将传统的2D信道创新为3D信道，大幅度增加了目的区域接收的信号能量，减少了能量浪费现象，同时也有效降低了通讯信号对于其他信号使用用户的干扰[2]。(2)价格较为低廉。相较于传统的通信技术来讲，大规模MIMO系统可以利用数百根低价天线代替原本的高价天线，并且有效保证通信的质量，同时，该天线的重量也比较轻，十分便于移动。(3)缩短空中接口延迟时间。通常情况下，传统的空分复用系统必须依赖于强大的多径环境才能准确完成相关信号处理工作，导致信号在传递的过程中存在一定的接收延迟时间差。但是大规模MIMO技术的应用优势就在于其本身的波束足够大，无需延迟就能够完成信号接收工作。

　　1.3技术劣势

　　尽管大规模MIMO技术具有较大的应用优势，但其技术劣势也比较明显。其中，最为严重的劣势即导频的污染问题。导频污染指的是小区范围内，或者相邻的小区范围内，因共用一个导频序列，进而使链路受到干扰的现象。通常情况下，为了有效避免这种干扰问题发生，影响用户使用，会采用正交上行的导频序列[3]。然而，由于导频序列的数量受到相干时间以及信道延迟扩展的影响，导致用户数量相对较大时，便会出现相邻的两个小区，或者一个小区的用户共用一个导频序列的现象，进而使用户的使用受到干扰。同时，还会对信道估计的下行波束的形成过程产生一定程度的影响，从而干扰系统运行，对系统的性能产生负面影响。相关研究指出，与传统的MIMO系统相比，大规模MIMO技术系统受到导频污染的影响更为严重。同时，由于收发天线数量的不断增加，使得导频污染变成了影响大规模MIMO技术系统性能上限的重要因素之一[4]。

　　2空分复用系统

　　2.1预编码技术

　　按照不同的信道状态信息，发送端会对MIMO系统的发送信号实行预编码处理，以此来降低甚至完全消除信道衰落等不良影响，进而全面提升系统的实际容量以及信号的传输质量，同时还可以合理简化信号接收端的检测算法。按照处理方式的不同，预编码技术主要包括两种，即线性与非线性预编码技术;而按照信道状态获取信息方式的不同，预编码技术又可分为基于码本与非码本两种。除此之外，在用户数量比较多时，区分自身信号与其他用户信号的难度较大，这种情况会造成共信道干扰，进而对各个用户的通信速度以及通信质量产生严重的负面影响[5]。但是，预编码技术的应用，能够显著降低或者完全消除多用户系统中共信道的干扰问题。

　　2.2信道估计技术

　　空分复用技术，都是将发射端信号经过信道干扰传输叠加到一起后，传输到接收端的。因此，为了确保信息传递的准确性与真实性，应利用信道估计技术，对信道的特征进行分析。当前阶段中，在我国科学技术快速发展的情况下，信道估技术得到了快速发展，从而出现了越来越多的相关技术。通过调查实际情况可以发现，主要应用的技术有以下三种。一是基于导频的信道估算法。利用该方法时，在发送信号之前，在收发两端分别设置相应的参数，当发送端的信息到接收端后，通过设置的参数与信息进行对比，从而获得新的特征。这种方法估算出来的结果较为精确，但需要占用较多的资源，使整个系统的运行效率较低。二是基于信道判决反馈信道估计方式。应用该方式时，通过信息的序列，推测出信道实际的运行状态，并结合数据的传递的监测情况，判断出新的特征。该方法计算量较少，运行较为简单，但如果信息传输时出现问题，将会对计算带来严重干扰。三是盲信道估计[6]。该方法需要设定约束条件，通过其判断出信道的特征。采用该方法时，开销较小，但运算过程较为复杂，导致其使用范围受到限制。

　　2.3信号检测技术

　　在整个空分复用技术中，信号检测技术是最关键的一部分，通过该技术从诸多信号中筛选出有用的信息，从而为整个系统的运行奠定良好基础。因此，在空分复用系统运行时，该技术直接关系着整个系统的能力。当前阶段中，根据算法的不同，可以将信号检测技术分为三种类型。一是ML检测。该类型中涉及最大似然法，并分析了全部可能传输的信号，从中筛选最佳点当成发送信号的估计值[7]。这种方法的比特误差率最低，但发射端数量越多，运算将会更加复杂。二是线性检测。使用该技术时，通过其对诸多信号进行整理，从而选出有用的信号。对信号进行线性处理时，常常会受到其他信号的干扰。因此，比特误差率较大。但在该方法中，只运用了求逆和乘法，使得运算较为简单。

　　3广义空间索引调制

　　广义空间索引调制是在现代化无线通信中经常运用到的一种天线传输系统，在其实际系统的应用过程中，能够有效提升信息传输速率，并且能够有效提升信号传输能力。但是在实际技术的应用过程中，由于其采用的传输形式以及传输能力不同，导致其和传统的信号调制存在明显的差别[8]。在广义空间索引调制应用过程中，待发送的数据由两部分组成，一部分是数据传输的信号，另一部分是对接信息传输中的天线转换。总体来说，广义上的空间索引调制，其核心技术应用可以从以下几个方面研究。首先是广义无线空间索引调制，在其实际应用过程中，能够及时而有效地将外存储空间中的数据进行转换，并且在数据的转换过程中，能够直接映射在信息数据传输中，同时其映射传输的数据能够进行叠加，在叠加的作用下进行专门性的拓展。因此，在广义空间索引调制下的无线信息传输技术，其信息传载的能力变得更为强大。其次是信号传输中的复杂空间信息分割，在实际调制过程中，由于调制的特殊性，因此，在调制中需要进行专门性的调制数据分割，通过数据分割，从而有效拓展信息传输中的索引空间。这种拓展在其实际的信号转换过程中，采用的是编码空间索引，在BER索引传输性能的应用中，有效提高了信息索引传输的效率，同时也提升了信息传输的速率。

　　4结语

　　综上所述，在现代化无线通信技术发展中，要想全面提升无线通信技术的应用能力，就应在发展过程中，加强对无线通信技术中的空分复用技术研究，这样才能在研究过程中，有效找准空复用技术应用的策略。本文在实际研究过程中，全面分析了研究的现状及在研究过程中的技术实践方法，具体包括以下几种：信道估计技术、信号检测技术、广义空间索引调制技术。

　　参考文献

　　[1]赖俊森,汤瑞,吴冰冰,等.光纤通信空分复用技术研究进展分析[J].电信科学,2017,33(9):118-135.

　　[2]宋晓梅,宋菲,宋鹏,等.紫外光空分复用自组织网络路由协议研究[J].中国激光,2016,35(3):1-15.

　　[3]杨康,李国玉,李燕,等.基于空分复用可重构光分插复用器的研究与实现[J].激光与光电子学进展,2016,33(3):1-9.

　　[4]丘金敦,张志鹏.波分复用技术在网络传输中的应用[J].西部广播电视,2017,10(16):248-250.

　　[5]康瑞琪,张记瑞,蒋天宇,等.无线通信中空分复用技术的研究现状[J].无线互联科技,2016,15(14):27-29.

　　[6]高松,刘艳,陈润秋,等.用于空分复用的模式复用技术研究[J].激光与红外,2014,44(4):424-428.

　　[7]刁兆坤.TD-HSPA控制信道空分复用技术创新应用[J].电信工程技术与标准化,2015,24(3):69-74.

　　[8]肖建华,石浩.解决HSPA用户数受限的控制信道空分复用技术[J].电信工程技术与标准化,2016,23(9):20-22.