浅析MIMO系统广播信道无线通信传输方式的研究

武娟

摘要：在高功率和信噪比的情况下， mimo 技术被认为是一种可以增加系统存储容量的主要手段，它可以能够同时提供最多个存储空间的自由度，单一用户mim存储器系统，空间复用技术能够支持高数据速率的点对点通信。然而，大多数的通信系统需要处理共享相同无线资源的多个用户，在MIMO系统中，下行和上行信道被称为广播信道。在广播通信中，无法在接收器输出直接实现协同信号的检测，这一问题成为了数据传输的一个重点，因此必须通过电缆网络来解决。除数据干扰，因此，广播信道的传输方式及其特点在性能对比研究当中就显得尤为重要。

关键词：MIMO系统;广播信道;传输方式;抗干扰技术

一、MIMO系统概述

MIMO系统是发射端和接收端使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信的质量系统，而mimo天线技术是在一次多条发射端和第二次多条接收端分别架设有一个多条一次发射和第三次多条接收的发射天线，使信号被多个天线接收和传送，改善了通信的质量。在多用户MIMO系统传输过程中，基站需要获取准确的信道状态信息，即上行信道中的数据检测信息和下行信道中的多用户传输功率控制信息。在时分双工（TDD）协议中，上行信道中的数据检测易受不同用户发送的导频干扰的影响。误码量比率定义误码率比值是一个专门用来在系统规定的错误时间内准确地用来衡量错误数据信息传送是否准确性的错误测量技术指标，通俗地讲来说，就是一个错误比值，出现编码错误的数据信息与总错误数据或者出现错误信息的总数量比例之比。

二、MIMO技术传输

1. MIMO技术应用

mimo是一种在发射终端和接受终端分别配备多副发射天线和接受终端天线的通讯技术，它的主要出发点之一就是通过结合多副发送天线和多接受终端天线来进行改善和提升每个用户的通讯效率和通讯质量。mimo 技术实质上就是为整个系统同时提供了空间分集的增益和其他空间重新复用的增益，信道的容量也可以被其他空间重新复用技术得到很大幅度的改善和提高，然而信道的可靠性也会被其他空间分集得到很大提高，空间重新复用也就是可以减少信道的误码概率。

2.MIMO技术的原理

针对多径无线信道而言，mimo这种技术主要是指可以在一个发射终端上使用多根发射天线，或者是在一个接收终端上上用多根接受天线。与传统的信号处理模型不同，是同时从信号的发射时间与空间两个角度进行研究信号处理的主要问题，从而达到了能够在不需要大幅度地提高信号的发射功率和带宽的情况下，改善无线信号、提高系统的数据传输速率、降低误比特率等优点保证系统的传输质量。

扩大系统的容量和改善系统的可靠性是目前mimo技术的主要优势，这也是目前mimo技术的两个基本核心思想，空间复用技术和空分分集技术，前者主要用来处理系统的容量问题，后者主要用来处理系统的可靠性。不复杂的来说，空间信号分集技术是指使用多条天线向一个客户端发送相同的信号数据，对于接受终端来说，信号传输的可靠性已经得到了相当大的改善;空间重复用技术通过利用多条天线同时向客户发送独立的信道数据，从而增加了整个系统的数据容量。

三、无线通信传输方式抗干扰技术

1.抗干扰技术的核心思想

无线通讯中的信道干扰是一种利用无线空间网络中的无线电磁波波动进行信号传播量在能量和速度频率上的变化而直接产生的无线信号，信道本身由于无线传输信号特性差而直接导致的信号传输量和能量频率变化不良，这就因此可以被我们认为信道是一种无源性的无线干扰。干扰一直以来都是无线通信技术的主要核心问题。第二代无线通信系统中的多条天线和扩频的通信技术，各种干扰问题也需要去想办法解决。干扰抑制技术一直以来都是世界范围的研究课题之一，需要非常重要的理论和实际的使用价值。

2.抗干扰性能的研究现状

现如今伴随着通信技术的快速发展，全球的信息平台都在飞快向以IP为底子的下一代网络推演。在未来，全球，以及每一个人的智能无线通信的宽带和移动化的发展是一种技术趋势，再加上对灵活性和交换服务便利性严格的市场需求，使得对于无缝网络覆盖、无线互联网连接的展望正在逐渐走向现实。当前，各种系统的无线通信技术已经摆出了百花齐放的状态和现状，在快速推广普及无线应用的过程中，也因为先进的无线技术，本来就存在着没有的频率和干扰而所需要面临的，一个不可忽略的问题。

当前，多种多样的无线干扰正在大量地产生，原始就已经拥有的一个专用于无线电系统，它已经占用了现有频率和数据资源。无线通信网络射频干扰主要是由于各个运营商之间的网络配置错误、发信机本身设备的问题、多个用户之间的重叠、环境、电磁相互兼容。但不同共存频率的通信系统之间射频工作所直接受到的都是共存频率干扰，它们也从根本上都可能是由于射频发射机和射频接收器的不完全性而共同引起的。通常，有源的电子器件或者电子设备，在向整个人体内部发射最复杂无用的滤波信号同时，因为这些器件自身的一些自然原因及使用滤波器的力在频带外被力所抑制，工作时的频带外也可能会由此而不断产生最多的杂散、互调、谐波等最为复杂无用的滤波信号。这些无线信号一旦突然掉入或通过坠落连接到其他无线通信系统正常运行工作的无线频带中，就很有可能会对它们自身形成一定的电磁干扰。

3.理论和性能分析

相关不同信道下的一个信道容量，对它同时也已经进行了相关信道的容量上界和信道下限容量分析，但是目前没有任何数学推断可以得出关于一个信道相关不同信道的两个容量比较独立地存在衰落一个相关信道之间是容量增加还是容量降低的正确结论。并且另外在“单环”的信道散射衰落模型被利用进行了大量的二次仿真，并且根据本次仿真的实验结果显示，对一个mimo单环信道的最大容量散射影响较大的因素就是一个不同相关单环信道的散射衰落。尤其最重要的一点就是在两种信道容量相关性非常强的两种特殊信道之下，mimo信道系统仍然可以将不为己知的特殊信道与尚未逐步知道的信道相关信息这两种特殊信道情况下逐步形成渐近的信道容量，诚然我们已经得出了这两种特殊信道系统中的信道容量都"随天线数线性增长但相关信道的增长率较独立衰落信道要低"的合理结论。利用mimo信道之间的空间相关性，提出了依据使用者在空间上的相关性把使用者进行信道分组的方法，从而进行了信道估算，但在实际通信情况中想要根据空间相关性对用户分组则要求组内用户必須聚集在同一环境下，此条件过于苛刻，故在实际通信中该策略难以实现。

结论：

对于一个独立同等信道长度的分布式发射信道的一个mimo发射系统，信道的个体容量和其在它所在位置的一个发射接收天线和在其所在位置的被接收的发射天线及其个体容量数目之间的最小容量值关系形成了一个线性容量关系，而这并不是一个全称对数的线性关系。mimo联络系统的信道容量和每个天线同时发送信据数量几乎近似地是成正比的通过线性测量联络功率关系，即在不考虑需要额外增加其联络带宽和增加天线的数据发送传输能力及其功率的基础条件下，mimo联络技术成倍地大大提高了我国无线通信网络系统的信道容量和其在频谱上的利用率。总的来看，目前在测量信道的传输相关性对信道mimo间的传输容量影响的科学研究上，虽然已经陆续出现了一些比较好的科学研究成果，但是目前能够定量分析并得出这种传输影响的研究结论仍然存在是非常稀疏，现有的一些研究成果结论也有的很粗略，有的虽然很精确，但往往因为它们往往缺乏很直观的实际传输物理学理论意义，而且所以当我们进行系统计算测量信道的传输容量时往往很少会直接涉及应用到很复杂的特殊变量函数。在实际的无线通信系统中，MIMO系统的用户选择、功率分配以及反馈机制等问题可以实现系统性能的进一步提升。

参考文献：

[1]杨亥娟. 异质MIMO广播信道自适应传输方法研究[D]. 中国科学技术大学.

[2]江彬. MIMO无线通信信道估计与自适应传输理论方法研究[D]. 东南大学， 2011.