無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射分集技術(shù)研究

勞繼歡 黃耀偉 岑家文

【摘 要】隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新興產(chǎn)業(yè)也得到一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的發(fā)展契機(jī)，同時(shí)這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展必須依靠無線通信技術(shù)。因?yàn)闊o論是物聯(lián)網(wǎng)還是大數(shù)據(jù)都需要依靠強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信號來進(jìn)行控制和運(yùn)算。但是當(dāng)前無線電通信系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)方面只能達(dá)到4G，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新興技術(shù)的需求，雖然大家期待的5G技術(shù)也在如荼如火的研制當(dāng)中，但是5G技術(shù)的傳輸速率在一定程度上只能緩解數(shù)據(jù)傳輸慢問題，不能從根本上解決這一難題。這就要求無線電通信行業(yè)要另辟蹊徑來滿足新興產(chǎn)業(yè)對數(shù)據(jù)的傳輸要求。專家提出了無限通信發(fā)射分集技術(shù)，這個(gè)技術(shù)是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對不同場景的無線電發(fā)射功率進(jìn)行分析計(jì)算，得出一個(gè)最優(yōu)方案。另外無線電發(fā)射分集技術(shù)不僅能夠提供數(shù)據(jù)傳輸速度，在數(shù)據(jù)的保真度上面也做出了巨大貢獻(xiàn)，大大提高了無線電接收機(jī)接收信號的可用性。

【關(guān)鍵詞】無線通信；傳播模型；發(fā)射分集；技術(shù)研究

無線電發(fā)射分集技術(shù)由數(shù)據(jù)拆分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)組合系統(tǒng)等組成。該技術(shù)的具體操作模式介紹如下：

（1）首先需要傳遞的數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)拆分系統(tǒng)將其拆分成互補(bǔ)干擾互補(bǔ)影響的多個(gè)子數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過補(bǔ)碼系統(tǒng)將這些子數(shù)據(jù)的首段和末端補(bǔ)上特殊的編碼。

（2）補(bǔ)碼完畢之后，將這些數(shù)據(jù)分別送入數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)的不同發(fā)射信道進(jìn)行傳輸，如果傳輸?shù)木嚯x過長，中途還會(huì)有專門的信號功率倍增裝置對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行充能。

（3）當(dāng)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)接收完畢之后，數(shù)據(jù)組合系統(tǒng)首先將這些數(shù)據(jù)多余的補(bǔ)碼進(jìn)行刪除，然后查詢數(shù)據(jù)是否有丟失情況，如若沒有數(shù)據(jù)片段丟失情況發(fā)生，就直接將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，然后就可以進(jìn)行使用了。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)由片段的丟失情況，這時(shí)需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)恢復(fù)，恢復(fù)完畢即可進(jìn)行使用。

一、發(fā)射分集技術(shù)的研究背景與意義

（1）背景：無線電通信技術(shù)和傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是兩個(gè)不同的思路，傳統(tǒng)的光纖和基站在傳輸數(shù)據(jù)方面有著很好的穩(wěn)定性，但是在數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸質(zhì)量方面有著明顯的缺陷，因?yàn)檫@些有線技術(shù)在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)把許多類型不同的數(shù)據(jù)一起裝進(jìn)同一個(gè)傳輸信道進(jìn)行傳輸，在一定程度大大降低了數(shù)據(jù)的保真度，在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的雜糅現(xiàn)象，不利于數(shù)據(jù)的直接使用。無線電通信技術(shù)就能夠很好的避免這些缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接利用，但是無線電通信技術(shù)在進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)導(dǎo)致信號的衰減，如果能尋找出合理的解決方案解決這個(gè)問題，那么無線電通信技術(shù)將直接占領(lǐng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笫袌觯蔀槊魅罩恰?/p>

（2）意義：由于無線電發(fā)射分集技術(shù)是通過多個(gè)通道將數(shù)據(jù)分解之后進(jìn)行傳輸?shù)模@就大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩硗庥捎诙鄠€(gè)傳輸路徑的原因，各個(gè)數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，能夠?qū)?shù)據(jù)完好的保存下來，減少數(shù)據(jù)的失真度。同時(shí)數(shù)據(jù)的拆分和集合基本上可以在瞬間完成，不會(huì)影響數(shù)據(jù)的使用。

二、發(fā)射分集技術(shù)分類

無線電發(fā)射分集技術(shù)和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相比有著十分明顯的優(yōu)勢，但是無線電分集發(fā)射技術(shù)根據(jù)不同的發(fā)射原理可以分為幾種不同的類型，如延遲分集、時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集、相移發(fā)射分集、相位結(jié)合發(fā)射分集。這些不同的分集技術(shù)都有不同的優(yōu)勢和缺陷，不同的分集技術(shù)由自己獨(dú)特的原理支撐，它們彼此之間有著非常緊密的聯(lián)系，但是從當(dāng)前的形式發(fā)展來看，將這些優(yōu)劣不同的分集技術(shù)完美的結(jié)合起來是相當(dāng)難的一件事情，所以只能根據(jù)環(huán)境的不同，選取不同的分集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。

（1）延遲分集

延遲分集技術(shù)是出現(xiàn)時(shí)間最早，原理相對最簡單的無線電發(fā)射技術(shù)。延遲分集就是當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，變成每個(gè)小模塊，在數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射的時(shí)候，每個(gè)數(shù)據(jù)的末端補(bǔ)碼的長度呈遞增趨勢，這樣就相當(dāng)于延長每段數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)間，在傳輸?shù)臅r(shí)候基本不會(huì)形成干擾，同時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也能夠非常容易的對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別。但是這項(xiàng)技術(shù)也存在著缺陷，延遲會(huì)降低數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，出現(xiàn)某些不易察覺的誤差，這些誤差經(jīng)過閉環(huán)系統(tǒng)，又會(huì)出現(xiàn)各種各樣的增益，降低數(shù)據(jù)的保真度。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比較簡單，且傳輸距離比較長，就可以使用該項(xiàng)技術(shù)。

（2）時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集

時(shí)間轉(zhuǎn)換分集發(fā)射技術(shù)是通過發(fā)射系統(tǒng)的基站將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行傳輸。轉(zhuǎn)換的時(shí)候，基站的天線會(huì)針對每段數(shù)據(jù)的特點(diǎn)用不同轉(zhuǎn)換頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)在經(jīng)過轉(zhuǎn)化之后，數(shù)據(jù)的體積將會(huì)被壓縮，在傳輸?shù)倪^程中就能夠節(jié)約傳播時(shí)間。另外時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射技術(shù)還有另一種工作方式，就是天線跳變分集。這種傳輸技術(shù)是利用數(shù)據(jù)的奇時(shí)隙和偶時(shí)隙間隔時(shí)間的不同在不同的天線上進(jìn)行發(fā)射，奇時(shí)隙的數(shù)據(jù)將會(huì)在下方天線上進(jìn)行發(fā)射，偶時(shí)隙的數(shù)據(jù)在上方天線進(jìn)行發(fā)射，通過不同的發(fā)射天線，傳輸?shù)木€路也會(huì)有所不同，大大減少了整體數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，借助時(shí)隙的不同也相當(dāng)于給數(shù)據(jù)進(jìn)行加密設(shè)置，增加了數(shù)據(jù)的安全性。

（3）相移發(fā)射分集

相移發(fā)射技術(shù)其實(shí)就是通過放大器對數(shù)據(jù)的功率進(jìn)行放大之后，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的傳遞速率，將數(shù)據(jù)相位進(jìn)行后移。這樣的方式非常適合數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳遞，在遠(yuǎn)距離傳遞的過程中，數(shù)據(jù)因?yàn)楣β蚀蟮脑虿粫?huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失真事故的發(fā)生，是偏遠(yuǎn)地區(qū)使用最為廣泛的方法。

（4）相位結(jié)合發(fā)射分集

相位結(jié)合發(fā)射技術(shù)是這幾個(gè)發(fā)射技術(shù)中原理最為復(fù)雜的。它不僅要借助主天線進(jìn)行發(fā)射，同時(shí)也要考慮兩個(gè)副天線的發(fā)射效率。首先需要借助傅立葉轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為頻域信號和時(shí)域信號，頻域信號經(jīng)過主天線進(jìn)行發(fā)射，時(shí)域信號則通過副天線進(jìn)行發(fā)射，發(fā)射過程中要嚴(yán)格考慮相位轉(zhuǎn)換時(shí)不同矢量的疊加方式。另外相位發(fā)射技術(shù)還是以上幾種技術(shù)中唯一的一個(gè)采用全雙工發(fā)射模式分集技術(shù)，這種技術(shù)大大減少了數(shù)據(jù)上的編碼區(qū)間，極大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率和準(zhǔn)確性。但是這個(gè)技術(shù)也存在著缺陷，這些傳輸設(shè)備的造價(jià)十分昂貴，需要將成本降低之后，再進(jìn)行大規(guī)模推廣。

三、結(jié)語

無線電發(fā)射分集技術(shù)雖然在如荼如火的建設(shè)當(dāng)中，但是這個(gè)領(lǐng)域還有許多問題需要專家去研究，進(jìn)行創(chuàng)新。從目前的情形來看，無線電分集發(fā)射技術(shù)雖然存在各種各樣的問題，但是這些問題對該技術(shù)發(fā)展其實(shí)并沒有什么大礙，如果專家可以將本文上面列舉的幾種方法進(jìn)行融合，開發(fā)出一種擁有以上技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的新產(chǎn)品，就能夠?yàn)闊o線電分集發(fā)射技術(shù)的推廣使用貢獻(xiàn)自己的力量，為數(shù)據(jù)信號的發(fā)展提供可行的原理支撐。

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