關于無線通信系統(tǒng)中的傳輸技術探析

夏金

摘要：伴隨著科學技術的快速發(fā)展，通信的重要程度已經(jīng)變得越來越高，無線通訊更是飛速發(fā)展，同時它的優(yōu)點也是十分明顯的。無線通信系統(tǒng)它的傳輸技術有很多種類型，因此在此篇文章當中就針對目前關于無線通信系統(tǒng)當中的傳輸技術進行一個詳細的分析與介紹。

關鍵詞：無線通信系統(tǒng)；傳輸技術；分析

1.前言

當前我們所處的時代正是一個信息化的時代，所以通信已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的組成部分，尤其是無線通信更是以難以想象的速度發(fā)展著，由于其具備的優(yōu)點已經(jīng)在很多領域得到了廣泛應用。無線通信系統(tǒng)中的傳輸技術有多種類型，想要將這些技術應用在實際生活中，必須了解這些技術的相關內容以及實現(xiàn)方式。因此，在此篇文章當中就對這些主要的技術進行詳細的介紹與分析。

2.當前無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景

21世紀信息化進程不斷加快，新的無線標準和協(xié)議不斷出現(xiàn)，對于上下游服務和供應商而言，必須要對自己的系統(tǒng)進行及時的升級，這樣才可以保障自己的技術能夠滿足人們不斷增長和變化的需求。雖然世界上各個地區(qū)的無線通信技術都在不停的發(fā)展，但是就區(qū)域發(fā)展來看，每個地區(qū)發(fā)展的程度是不同的，也就是說其發(fā)展的并不均衡。在韓國和日本等國家，他們新的數(shù)據(jù)業(yè)務增長十分快速，甚至已經(jīng)在世界移動通訊發(fā)展中形成新的發(fā)展方向。

2.1無線電通信中主要傳輸技術

MIMO技術主要是利用多個天線進而實現(xiàn)多發(fā)和多收的目的，當然天線數(shù)量越多，信道的容量也會越大，通過MIMO技術的應用可以使信道的傳輸可靠性大大提高，信道的容量也得到進一步的提升，誤碼率有效降低。截止到今天，MIMO相關的理論已經(jīng)不斷成熟，國內外很多的機構都專門建設了研究MIMO技術的實驗平臺，比如在我國的東南大學和北京郵電大學就有專門的實驗室。OFDM技術它可以有效的克服信道的頻率選擇性衰落，其實是多載波調制的一種。這種技術使用的原則是把信道分成多個正交子信道，然后再把高速數(shù)據(jù)轉換為并行的低速字數(shù)據(jù)流，再分別調制到子信道上進行傳輸。我們都知道子信道上的信號貸款必然小于信道的相關帶寬，所以可以把每一個子信道都看成是一個平淡的衰落信道，在OFDM技術的實際應用中，其本質就是和交織、糾錯編碼結合在一起的。自適應傳輸則可以根據(jù)不同的環(huán)境、業(yè)務需求等對傳輸?shù)哪Ｊ健⒐β屎蛶挼冗M行有效的改變，這樣不但保證了傳輸?shù)馁|量而且也提高了對信道的使用效率。OFDM是一種單用戶多載波的調制方式。但由于它實用的復雜性，直到最近才開始應用，并被一些系統(tǒng)作為標準。廣泛的應用表明，它可以替代傳統(tǒng)的信道均衡輔助的串行調制解調[5]技術克服信道散布。

經(jīng)過30多年的研發(fā)，OFDM被廣泛地用于高速數(shù)字通信中。由于近來數(shù)字信號處理（DSP）和超大規(guī)模集成（VLSI）技術的飛速發(fā)展，OFDM最初應用時的障礙，如大量復雜的計算、高速存儲問題已經(jīng)不存在了，同時，快速付立葉變換（FFT）算法的采用消除了正弦信號產(chǎn)生器以及并行數(shù)據(jù)系統(tǒng)的相干解調。OFDM變得越來越廣泛的另一個原因是它的最佳性能已被理論證明。

OFDM的基本原理是將串行高速數(shù)據(jù)信號先轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，再使用相互正交的一組子載波構成的子信道來傳輸各個子數(shù)據(jù)流，所有子信道都是窄帶的，可以認為是平坦的衰落。由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，與串行系統(tǒng)相比，其均衡變得簡單了。

OFDM子信道的頻譜是可以相互重疊且正交的，因此，OFDM是一種頻譜效率高的調制方式。我們知道，正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，以消除信道間干擾（ICI）。但在OFDM信號通過一個時間彌散信道時，會產(chǎn)生ISI和破壞子載波間的正交性，在接收機進行解調時就很難將原始數(shù)據(jù)恢復出來。為此，就是用OFDM原始信元的循環(huán)擴展來增大傳輸信元的周期，同時使得發(fā)送信號周期化，這樣，當CP長度大于信道的沖擊響應時，就能克服ISI對有用信號的影響和避免ICI。OFDM傳輸對載波頻率偏差（CFO）非常敏感，因此許多文獻討論了頻率同步問題。一類是利用導頻信號或訓練序列完成OFDM載波同步，這種方法的性能好，但會造成帶寬和功率的損失。另一類是盲估計方法，其中最簡單的是直接判決，它利用解調后信元速率數(shù)據(jù)檢測相位或頻率誤差，因此，估計的范圍不超過信元速率的1/2。前者利用保護間隔進行頻偏估計，估計的范圍被限制在信元速率的1/2；后者利用多載波信號原有的結構，提出了頻率選擇性瑞利衰落信道中載波頻偏的MLE，可以達到更寬的估計范圍和更高的準確性。

3.無線通信系統(tǒng)中應用傳輸技術的特點

在OFDM調制系統(tǒng)中，輸出信號峰值平均功率比（PAPR）大，與系統(tǒng)中載波個數(shù)成正比。如果在大的峰值功率時出現(xiàn)非線性，會產(chǎn)生子載波間的交調干擾和帶外輻射。因此，要求功率放大器的線性范圍大，這樣功放的效率就低。已經(jīng)提出的許多降低PAPR的方法中，最有名的是基于幅度限制和編碼設計（不但提供糾錯能力，還能降低峰值平均功率比）。前者是最簡單和直接的，但這種方法會引起限幅噪聲，造成性能下降。它通過引入小的冗余來提高PAPR的統(tǒng)計特性。在SLM（選擇映射）中，發(fā)射機產(chǎn)生一系列不同候選信號的集合，這些信號表示的是相同的信息，從中選擇最好（使PAPR最?。┑募蟻戆l(fā)射，這樣峰值功率的降低就是無畸變的。它的基本原理是保持大的信號、放大小的信號。它的缺點是功率放大器的輸入信號的平均功率增加了，這對大功率放大器的非線性更敏感。為此文獻15將限幅和壓縮方法結合，提出了壓縮轉換降低PAPR的方法，它的基本原理則是壓縮大的信號、放大小的信號，使得發(fā)射信號的平均功率保持不變，這樣可以提高性能。為了評估各種PAPR降低方法的能力或設計系統(tǒng)中的非線性器件，需要知道OFDM信號中PAPR的特性。在OFDM系統(tǒng)中，同步問題包括載波頻率同步和時間同步，而時間同步又可以進一步分為信元同步和采樣時鐘同步[18]。信元同步的目的是找到FFT窗的正確位置，可以用專用的訓練序列來進行信元同步，保護間隔的循環(huán)特性也可以用作信元同步，這樣就不需要訓練序列了。但是在多徑衰落信道中，保護間隔通常會受到干擾，OFDM信號的周期特性也就被破壞了，因此在ISI環(huán)境中不能保證正確的信元同步，如果信元同步的時間誤差超過保護間隔，還會破壞子載波間的正交性。采樣時鐘同步的目的是使接收機的采樣時鐘頻率與發(fā)射機一致。采樣時鐘頻率誤差會引起ICI，采樣時鐘頻率誤差進一步還會導致信元定時的漂移并使信元同步問題變得更壞。OFDM中的信元同步與幀同步密切相關，如果信元定時建立，幀同步也就隨之完成。OFDM系統(tǒng)中載波頻率同步的誤差使得接收信號發(fā)生頻域偏移，破壞子載波間的正交性，造成ICI。

4.結束語

根據(jù)此篇文章當中對于無線通信系統(tǒng)中的傳輸技術的分析與介紹可以看出目前在我們國家的無線通訊發(fā)展過程當中還有很多技術沒有得到很好的利用，也想能夠更好的促進無線通訊發(fā)展的話，就必須加強對這些技術的研究。

參考文獻

[1]高峰，張文安，俞立，盧尚瓊，徐青青.現(xiàn)代通信技術在設施農業(yè)中的應用綜述[J].浙江林學院學報.2009，（05）.

[2]王寧.淺談無線通信產(chǎn)業(yè)的未來――3G技術[J].科學論壇.2010，（13）.

（作者單位：中通服網(wǎng)盈科技有限公司南京分公司）