【導(dǎo)讀】量?jī)煞矫嫠扇〉拇胧?。根?jù)分析研究得出了一些有益的結(jié)論，該結(jié)論對(duì)于。新系統(tǒng)的研究具有十分重要的意義。新世紀(jì)對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展有重大影響的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。顧一下移動(dòng)通信的發(fā)展歷史。被赫茲用電磁波輻射的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。無(wú)線電發(fā)射和接收電臺(tái)。無(wú)線通信已經(jīng)走過(guò)了100多年的歷史。應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了移動(dòng)通信的第一步。80年代，大規(guī)模集成電路技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，該系統(tǒng)在頻分復(fù)用的技術(shù)上，解決了頻譜資源受限的問(wèn)題，并擁有更。大的容量和更好的話音質(zhì)量。這些系統(tǒng)都是基于頻分多址。經(jīng)出現(xiàn)了三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。上，在商業(yè)上取得了巨大的成功。但是，該系統(tǒng)主要問(wèn)題是所支持的業(yè)務(wù)（主要。的標(biāo)準(zhǔn)和體制，無(wú)法解決跨國(guó)家的漫游問(wèn)題。發(fā)展后，終于在20世紀(jì)90年代初逐步被先進(jìn)的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所代替。號(hào)，所以它們具有很多相似的地方，但是并沒(méi)有發(fā)展出一個(gè)全球的公用標(biāo)準(zhǔn)。

　　

【正文】 不需信道信息；陣列波束成形屬于閉環(huán)分集技術(shù)，利用信道反饋信息進(jìn)行空間濾 15 波或干擾抑制，信道反饋的準(zhǔn)確性會(huì)嚴(yán)重影響波束成形的效果。當(dāng)發(fā)送端獲得部分信道狀態(tài)信息時(shí)（如信道均值或信道協(xié)方差矩陣），可以根據(jù)信道信息選擇發(fā)射策略（波束成形或空時(shí)編碼 [5]） 。波束成形的權(quán)值在保證接收端達(dá)到信噪比和誤碼率要求的條件下，由反饋信道信息決定，文獻(xiàn) [6][7]中指出結(jié)合功率分配，波束成形和空時(shí)編碼對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，在不增加設(shè)備復(fù)雜 度和損失發(fā)射速率的條件下，提供了比傳統(tǒng)空時(shí)編碼更好的性能。 總之，描述多入多出智能天線收發(fā)機(jī)特征的性能度量為均方誤差（ MSE，MeanSquareError）、 SNR、誤比特率（ BER， BitError Rate）、可達(dá)吞吐量、需要的發(fā)射功率和信道容量。發(fā)射和接收機(jī)制都是根據(jù)這些準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化的。設(shè)計(jì)它的收發(fā)機(jī)要特別關(guān)注以下 4 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：（ 1）在發(fā)射端和接收端 CSI 的可靠性；（ 2）發(fā)射信號(hào)的特征（調(diào)制、復(fù)用和訓(xùn)練信息）；（ 3）要優(yōu)化的性能度量；（ 4）計(jì)算復(fù)雜度的大小。 16 四、 MIMOOFDM 系統(tǒng) 前面已經(jīng)介紹了 OFDM 和 MIMO 兩種技術(shù)： MIMO 技術(shù)充分開(kāi)發(fā)空間資源 ,利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。 OFDM 技術(shù)是多載波傳輸?shù)囊环N，其多載波之間相互正交 ,可以高效地利用頻譜資源，另外， OFDM 將總帶寬分割為若干個(gè)窄帶子載波可以有效 地抵抗頻率選擇性衰落。因此充分開(kāi)發(fā)這兩種技術(shù)的潛力 ,將二者結(jié)合起來(lái)可以成為 第四代 移動(dòng)通信核心技術(shù) 的解決方案 。 （一） MIMOOFDM 系統(tǒng)模型 MIMO 系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中多徑分量，也就是說(shuō) MIMO 可以抗多徑衰落，但是對(duì)于頻率選擇性深衰落， MIMO 系統(tǒng)依然是無(wú)能為力。目前解決 MIMO 系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)，還有一種是利用 OFDM。大多數(shù)研究人員認(rèn)為 OFDM 技術(shù)是 4G 的核心技術(shù)， 4G需要極高頻譜利用率的技術(shù)，而 OFDM 提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的，在 OFDM 的基礎(chǔ)上合理開(kāi)發(fā)空間資源，也就是 MIMOOFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外 ODFM 由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于 保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)（ SFN）可以用于寬帶 OFDM 系統(tǒng)，依靠多天線來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。下面給出MIMOOFDM 的結(jié)合方案。 圖 3 MIMOOFDM 系統(tǒng)框圖 在本方案中的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次串并轉(zhuǎn)換，首先將數(shù)據(jù)分成 N 個(gè)并行數(shù)據(jù)流，將這 N 個(gè)數(shù)據(jù)流中的第 n（ n∈ [1， N]）個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行第二次串并轉(zhuǎn)換成 L 個(gè)并行數(shù)據(jù)流，分別對(duì)應(yīng) L 個(gè)子載波，將這 L 個(gè)并行數(shù)據(jù)流進(jìn)行 IFFT 變換，將信號(hào)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，然后從第 n（ n∈ [1， N]）個(gè)天線上發(fā)送出去。這樣共有 NL個(gè) MQAM 符號(hào)被發(fā)送。整個(gè) MIMO 系統(tǒng)假定具有 N 個(gè)發(fā)送天線， M 個(gè)接收天線。在接收端第 m（ m∈ [1， M]）個(gè)天線接收到的第 l個(gè)子載波的接收信號(hào)為： 17 其中 Hm,n,l 是第 l 個(gè)子載波頻率上的從第 n 個(gè)發(fā)送天線到第 m 個(gè)接收天線之間的信道矩陣，并且假定該信道矩陣在接收端是已知的， Cn,l 是第個(gè)子載波頻率上的從第 n 個(gè)發(fā)送天線發(fā)送的符號(hào)，η m,l是第 l個(gè)子載波頻率上的從第 m個(gè)接收天線接收到的高斯白噪聲。這樣在接收端接收到的第 l個(gè)子載波頻率上的 N個(gè)符號(hào)可以通過(guò) VBLAST 算法進(jìn)行解譯 碼，重復(fù)進(jìn)行 L 次以后， NL 個(gè) MQAM符號(hào)可以被恢復(fù)。 （二） MIMOOFDM 系統(tǒng) 的信道估計(jì) 在一個(gè)傳輸分集的 OFDM 系統(tǒng)中，只有在收端有很好的信道信息時(shí)，空時(shí)碼才能進(jìn)行有效的解碼。估計(jì)信道參數(shù)的難度在于，對(duì)于每一個(gè)天線每一個(gè)子載波都對(duì)應(yīng)多個(gè)信道參數(shù)。但好在對(duì)于不同的子載波，同一空分信道的參數(shù)是相關(guān)的。根據(jù)這一相關(guān)性，可以得到參數(shù)的估計(jì)方法。 MIMOOFDM 系統(tǒng)信道估計(jì)方法一般有三種：非盲信道估計(jì)、盲信道估計(jì)和半盲信道估計(jì)。 a. 非盲信道估計(jì) 非盲信道估計(jì)是通過(guò)在發(fā)送端發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)或訓(xùn)練序列，接收端根 據(jù)所接收的信號(hào)估計(jì)出導(dǎo)頻處或訓(xùn)練序列處的信道參數(shù)，然后根據(jù)導(dǎo)頻或訓(xùn)練序列處的信道參數(shù)得到數(shù)據(jù)信號(hào)處的信道參數(shù)。當(dāng)信道為時(shí)變信道時(shí)，即使是慢時(shí)變信道，也必須周期性的發(fā)射訓(xùn)練序列，以便及時(shí)更新信道估計(jì)。這類方法的好處是估計(jì)誤差小，收斂速度快，不足是由于發(fā)送導(dǎo)頻或訓(xùn)練序列而浪費(fèi)了一定的系統(tǒng)資源 。 b. 盲信道估計(jì) 盲信道估計(jì)是利用信道的輸出以及與輸入有關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息，在無(wú)需知道導(dǎo)頻或訓(xùn)練序列的情況下估計(jì)信道參數(shù)。其好處是傳輸效率高，不足 是 穩(wěn)定抗干擾能力 相對(duì)較差、收斂速度慢，而且運(yùn)算量較大。 c. 半盲信道估計(jì) 半盲信道估 計(jì)是在盲信道估計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它利用盡量少的導(dǎo)頻信號(hào)或訓(xùn)練序列來(lái)確定盲信道估計(jì)算法所需的初始值，然后利用盲信道估計(jì)算法進(jìn)行跟蹤、優(yōu)化，獲得信道參數(shù)。由于盲信道算法運(yùn)算復(fù)雜度較高，目前還存在很多問(wèn)題，難以實(shí)用化。而半盲信道估 計(jì)算法有望在非盲算法和盲算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行折衷處理，從而降低運(yùn)算復(fù)雜度?？梢灶A(yù)計(jì)，對(duì)盲 信道 及半盲信道估計(jì)的研 究將成為 MIMOOFDM 信道估計(jì)研究的熱點(diǎn)。 18 五、結(jié)束語(yǔ) 展望第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。面對(duì) 未來(lái)的 寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中存在兩個(gè)最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：多徑衰落 信道和帶寬效率， OFDM 將頻率選擇性多徑衰落信道在頻域內(nèi)轉(zhuǎn)換為平坦信道，減小了多徑衰落的影響，而 MIMO 技術(shù)能夠在空間中產(chǎn)生獨(dú)立的并行信道同時(shí)傳輸多路數(shù)據(jù)流，這樣就有效地提高了系統(tǒng)的傳輸速率，即在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下增加頻譜效率。這樣，將 OFDM 和 MIMO 兩種技術(shù)相結(jié)合就能達(dá)到兩種效果：一種是實(shí)現(xiàn)很高的傳輸速率，另一種是通過(guò)分集實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的可靠性，同時(shí)，在 MIMOOFDM 中加入合適的數(shù)字信號(hào)處理的算法能更好地增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 MIMOFDM 技術(shù)是 OFDM 與 MIMO 技術(shù)結(jié)合形成的新技術(shù)，通過(guò)在 OFDM 傳輸 系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集，提高了信號(hào)質(zhì)量，充分利用了時(shí)間、頻率和空間 3 種分集技術(shù)，大大增加了無(wú)線系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限。因此，基于 OFDM 的 MIMO 系統(tǒng)具有逼近極限的系統(tǒng)容量和良好的抗衰落特性，可以預(yù)見(jiàn)，它將是下一代網(wǎng)絡(luò)采用的核心技術(shù) 。 但是就目前來(lái)看， OFDMMIMO 技術(shù)實(shí)現(xiàn)度雜度很大，性能有待于檢驗(yàn)；并且該系統(tǒng)在各層協(xié)議上還不成熟，其系統(tǒng)性能也有待于檢驗(yàn)。 19 六、致謝 本文是在導(dǎo)師 張效榮老師 的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上的諄諄教誨和身體力行、在生活上 的默默關(guān)心和無(wú)私幫助將使我受益終身，在此謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x！ 導(dǎo)師對(duì)科學(xué)事業(yè)的獻(xiàn)身精神以及高度的敬業(yè)精神，為學(xué)生們樹(shù)立了良好的風(fēng)范，也是我今后所追求的目標(biāo)?！暗翘┥绞级鸸谖逶?，遇先生才知德高智?！?，師恩浩瀚，溢于言表 ！ 感謝所有曾在 2020 級(jí)信息工程系任教的老師， 老師們教會(huì)我的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，更多的是對(duì)待學(xué)習(xí)、對(duì)待生活的態(tài)度。 感謝身邊所有的朋友與同學(xué)，謝謝你們四年來(lái)的關(guān)照與寬容，與你們一起走過(guò)的繽紛時(shí)代，將會(huì)是我一生最珍貴的回憶。 20 參考文獻(xiàn) ： 【 1】 彭藝 ,查光明 . 第四代移 動(dòng)通信系統(tǒng)及展望 [J]電信科學(xué) , 2020,(06) . 【 2】 李蔚蔚 ,童貞理 ,何方白 . 3G 與 4G 關(guān)鍵技術(shù)的比較和過(guò)渡 [J]廣東通信技術(shù) , 2020,(01) . 【 3】 陳琳 ,李志蜀 ,翁啟斌 . 第四代無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)架及其關(guān)鍵技術(shù) [J]計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究 , 2020,(06) . 【 4】 鄧永紅 . 4G 通信技術(shù)綜述 [J]數(shù)字通信世界 , 2020,(02) . 【 5】 田春陽(yáng) ,劉泉 ,梁學(xué)俊 . 第四代移動(dòng)通信 IP 網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) [J]武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版 ), 2020,(05) . 【 6】 趙亞男 ,張祿林 ,吳偉陵 . 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究 [J]無(wú)線電工程 , 2020,(02) . 【 7】 徐衛(wèi)東 ,高原 . 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究 [J]現(xiàn)代電子技術(shù) , 2020,(20) . 【 8】 吳偉陵 .移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù) .北京；北京郵電大學(xué)出版社， 2020. 【 9】 李世鶴 .第三代移動(dòng)通信技術(shù)的改進(jìn)及三代后技術(shù) [J].第三代移動(dòng)通信 TDSCDMA 技術(shù)論文集 ， 2020 . 【 10】 雷春娟，李承恕 .關(guān)于第四代移動(dòng)通信若干問(wèn)題的探討 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