移动通信的核心技术分析与新技术讨论

目录

摘要1

关键词.......................................................1

第一章、移动通信发展现实状况概述................................1

1顾客发展现实状况.........................................1

2网络发展现实状况.........................................1

3移动通信的演进过程...................................1

3.11G.........................................................................................................2

3.22G.......................................................................................................2

3.32.5G...................................................................................................2

3.42.75G...................................................................................................3

3.53G............................................................................................................3

3.6小结...............................................4

第二章、移动通信系统既有关键技术论述与分析..................4

1无线信道模型及信道特性分析...........................4

1.1移动无线洛信道分析..............................4

1.2移动通信信道模型..................................4

2移动通信系统中分集技术简介............................9

2.1分集技术-技术分类..................................9

2.2分集技术-接受合并技术.............................10

3移动通信系统中均衡技术口勺算法与实现..................11

3.1均衡技术..........................................11

3.2均衡技术原理....................................11

3.3均衡技术-自适应算法.............................12

4CDMA系统中RAKE接受技术的算法与实现.................12

5新一代移动通信关键技术MIMO+OFDM简介.................13

第三章、移动通信发展趋势展望................................15

参照文献...................................................17

移动通信既有关键技术分析及新技术讨论

摘要：简介移动通信发展现实状况以及各个发展阶段的工作原理、关键技术、性

能；移动通信系统既有关键技术论述与分析（包括移动通信无线信道模型

及信道特性分析（窄带与宽带）、移动通信系统中分集技术口勺算法与实现、

移动通信系统中均衡技术的算法与实现、CDMA系统中RAKE接受技术口勺算

法与实现等，）、新一代移动通信关键技术MIMO+OFDM；移动通信发展趋

势展望。

关键词：移动通信；工作原理；分集技术；均衡技术；RAKE接受技术；MIMO+OFDM

第一章、移动通信发展现实状况概述

1顾客发展现实状况

自1987年中国电信开始开办移动业务以来，移动顾客数量以惊人的速度增长,

1987-1993年顾客数量平均增长速度超过200%,到1993年，我国移动通信顾客数抵达63.8

万，到1994年移动顾客规模超过百万大关，2023年移动顾客数量抵达7250万户，目

前中国移动顾客数量占全球移动顾客数量的六分之一，增长速度列全世界第一。

2网络发展现实状况

移动通信市场的发展不仅依赖于移动产品市场口勺发展，并且依赖于移动通信网络

的不停完善和发展，伴随顾客数量的增长，移动通信网络的规模也在不停扩大，目前，我

国GSM数字移动网已覆盖全国所有地市和96%的县市，全国重要交通干线已实现无缝

覆盖，GSM数字移动网已与46个国家和地区的78家企'也开通了自动漫游业务。

3移动通信的演进过程

3.1.1G

第一代通信系统是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝原则，简称1G,制定于上世

纪80年代，属于模拟通信系统如AMPS和TACS系统重要采用模拟技术和频分多址技

术FDMA(FrequencyDivisionMultipleAccess)，这种技术是最古老也是最简朴代I。在

FDMA中，不同样地址顾客占用不同样的频率，即采用不同样的载波频率，通过滤波器选

用信号并克制无用干扰，各信道在时间上可同步使用。不过，由于模拟系统的系统容量小,

尚有FDMA技术在信道之间必须有警界波段来使站点之间互相分开，这样在警界波段就会

成很大日勺带宽挥霍。并且，模拟系统的安全性能很差，任何有全波段无线电接受机的人都

可以收听到一种单元里口勺所有通话。此外，此技术对天线和基站的破坏也很严重。因此模

拟系统重要以语音业务为主，基本上很难开展数据业务。

尽管模拟移动通信系统投入运行以来,其顾客虽迅速增长,获得了巨大的成功，不过在实际

时使用过程中也暴露出了许多问题，重要表目前如下儿点：

(1)频谱效率较低，有限的频谱资源和迅速发展日勺顾客容量日勺矛盾十分突出；

(2)业务种类单一，只有语音业务；

(3)存在同频干扰和互调干扰；

(4)保密性差

(5)模拟移动通信系统设备价钱高，体积大，电池充电后有效工作时间短，给顾客

带来不便。

处理上述问题日勺最有效措施就是采用一种新技术，即移动通信的I数字化,称为数

字移动通信系统。

3.2.2G

2G(2ndGeneration,第二代移动通信技术)

与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统采用了数字化，代表为GSM,

CDMA等，以数字语音传播技术为关键。具有保密性强、频谱运用率高、能提供丰富日勺业

务、原则化程度高等特点，使得移动通信得到了空前的发展，从过去的补充地位跃居通信

的主导地位。我国目前应用口勺第二代蜂窝系统为欧洲的GSM系统以及北美的窄带CDMA系

统。

3.3.2.5G

2.5G（2.5Generation,2.5代移动通信技术）

指介于2G和3G之间的（过渡性）移动通信技术。目前己经进行商业应用的

2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G所牵扯的层面多且复杂，要从

目前的2G迈向3G不也许一蹴而就，因此出现了2.5GoHSCSD、WAP、EDGE>GPRS、EPOC

等技术都是2.5G技术。其代表为GPRS,GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadio

Service）的简称，它是GSM移动顾客可用的一种移动数据业务。它常常被描述成

“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。

3.4.2.75G

2.75G（2.75Generation,2.75代移动通信技术）

2.75G是在GSM网络基础上添加了EDGE口勺网络，EDGE是英文EnhancedDataRalefor

GSMEvolution日勺缩写，即增强型数据速率GSM演进技术。俗称准3G,与2G的GPRS网

络并存，被认为是2G到3G的平滑过渡网络，理论上挂3G可提供384T73kpbsH勺移动数

据速率，是既有GPRS速率的3-4倍。准3G,即是以EDGE制式研发生产欢）,可以

实现许多3G的功能，如迅速上网，电视等功能，但不是真正意义上的3G。

3.5.3G

3G（3rdGeneration,第三代移动通信技术）

3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合的新一代移动通信系统。它可以处

理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、会议、电子商务等多种

信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须可以支持不同样日勺数据传播速度，也就是说

在室内、室外和行车的环境中可以分别支持至少2Mbps（兆字节/每秒）、384kbps（千字

节/每秒）以及144kbps的传播速度。

国际电信联盟（ITU）在2023年5月确定W-CDMA、CDMA2023和TD-SCDMA三大3G

原则，并写入3G技术指导性文献《2023年国际移动电信计划》（简称IMT-2023）。

其重要特点如下：

1全球普及和全球无缝漫游的系统，它将使用共同的I频段，全球统一原则。

2具有支持多媒体业务日勺能力，应能根据需要，提供合适的带宽和数据传播速率。

3通过二代网络向三代网络日勺过渡、演进，并应与固网兼容。

4高频谱效率。

5高服务质量。

7低成本

8高保密性

3.6小结

从移动通信日勺发展历程可以看出，各个阶段的出现都是在本来日勺基础上产生的，都是上以

阶段的演进与完善，重要体目前业务功能、带宽和数据传播速率上。如第一代移动通信只

能进行语音通话，第二代在第一代口勺基础上增长了数据接受的功能，如接受电子邮件或网

页，第三代与前两代的重要区别是在传播声音和数据的速度上的提高，它可以处理图像、

音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、会议、电子商务等多种信息服务。

第二章、移动通信系统既有关键技术论述与分析

1.移动通信无线信道模型及信道特性分析

1.1、移动无线衰落信道分类

当移动台在一种较小的范围(不不不大于20个工作波长)运动时，引起接受信号的幅

度、相位和抵达角等的迅速变化，这种变化称为小尺度衰落。

经典的小尺度衰落有Rayleigh、Rician衰落，由于当信号在传播过程中通过许多反射途径

后，接受到的信号幅度可以用Rayleigh或Rician概率密度函数来描述。在接受信号有直达

信号L0S(Lineofsight)的状况下，幅度的衰落展现Rician分布，而当在接受端没有直达

信号的状况下，幅度的衰落展现Rayleigh分布。采用小尺度衰落模型的信道，衰落幅度是

服从Rician或Rayleigh分你的随机变量，这些变量

将会影响到接受信号的幅度和功率。

1.2.移动通信信道模型

在通信理论中，描述移动通信信道衰落的模型重要有Clarke信道模型和Suzuki信道模型，

前者用于描述小尺度衰落，后者综合考虑大尺度衰落和小尺度衰落口勺影响。在Clarke信道

模型下，可以根据Rayleight或Rician分布来构造幅度衰落的模型。

假设在第，个单位时间上的衰落幅度看可以体现为：

%=+0)2+y；(1)

其中/是直达信号分量的幅度，匕、£是满足方差为均值E(xJ=O、E(yj=o日勺不有

关高斯随机过程序列。直达信号分量与高斯随机分量的能量比值被称为Rician因

子：K护2公

在Rician衰落中，当《二8和《二。时，对应的信道分别是Gaussian信道和Rayleigh信

道。因此Rayleigh衰落信道可以被看作是《二0这种特殊状况下口勺Rician衰落信道。

Rician淤JPDF⑵如式(2),1。图是第一类零阶修正贝塞耳函数。在没有直达信号传播途

径日勺状况下，/二0且1。1］二1时，就得到了Rician概率密度函数PDF：?】

M）Wexp［«+加）/2用碍］⑵

frice（r）一鼻exp［一r/2b；］⑶

°'o

Rician概率分布函数如式(4)：

。曾)=l-exp(-r)Xl-lLJ吗⑷

吁()rb

这里r=(K+//2b；)。由于发射机和接受机间的相对运动导致日勺多普勒效应，使接受信

号产生了多普勒频移，多普勒频移定义为(5)式，/是移动速度，c是光速3X108米/秒。

L=—⑸

c

多普勒功率谱以载频力为中心、分布在(力士九)之间，，为最大多普勒频移，移动信道

的多普勒的功率谱密度函数是(6)式，相干时间是多径信道中的一种重要参数，相干

s(/)二——2(6)

叫「(令

VJm

时间为两个瞬时时间的信道冲激响应保持强有关时的最大时间间隔。在现代移动通信中，

常用来计算有关时间7bM日勺措施［3］是(7)式

干0.423

1cont.-----/-•----⑺

Jm

一般移动通信信道的仿真模型都是基于多种不有关的有色高斯随机过程。产生有色高斯噪

声口勺措施有两类，第一类是正弦波叠加法，第二类是成形滤波器法。正弦波叠加法是基于

无数个加权谐波的叠加:

“⑺=limZCMrcos（24九+q〃）⑻

\->coN-l

式中%fw4/分别是多普勒系数，多普勒频移和相移，定义如下为"“=2回限，

其中九二必小外（i=L27=1,2,.....NJ是在［0,2m内服从均匀分布时随机变量,甑体现

频率的分割，当乂->8时，/->0,这样就使频率成为持续分布。仿真中，一般是用有

限个谐波N,替代无穷个谐波。基于正弦波叠加法日勺平坦衰落信道仿真重要就是通过确定

参数（5〃，/；.”，/.“）的值，来建立仿真模型。

基于成型滤波器法的Rayleigh衰落序列产生原理方框图如图1所示。首先是运用不有关日勺

高斯随机变量样本序列来形成正频率分量日勺基带线性频谱，负频率分量的频谱可以通过取

正频率分量的共辄来得到。可以使用物x-Muller［6］法来产生高斯随机变量序列：

X=cos（2）q）J-21n（&）（9.1）

Y=sin（2叫）J-21n（5）（9.2）

q,%是两个服从（0、i）之间不有关日勺均匀分布。将得到H勺线性频谱乘上多普勒频谱

S（f）后通过求其逆迅速傅立叶变换（IFFT）得到的序列分别将作为Rayleigh衰落系数

的实部和虚部，构成N个Rayleigh衰落系数的幅度将服从Rayleigh分布，相位服从均匀分

布。

4、衰落信道的MATLAB仿真

如下为北有关Rician分布的衰减序列口勺产生代码，Rician分布口勺均方值为，2区（K+1）

其是（1）式中高斯随机分量日勺方差。并且在Rician分布中常常规定有单位的均方值，

如E（r）=l,因此信号的能量与信噪比是一致H勺。为了满足E（产）=1,（1）式可以写成（10）

式，匕，上是满足方差为。:二1,均值为零的高斯随机过程样本序列，根据上式，使用MATLAB

的随机数产生函数randn产生随机分布序列来得到Rician衰落序列。

r；~\2(K+1)(10)

functionr=rician_fading(Kdb,N,Ni)

K=10"(Kdb/10);const=l/(2*(K+l));x=randn(l,N);y=randn(l,N);

r=sqrt(const*((x+sqrt(2*K)).2+y.2));rt=zeros(l,Ni*length(r));ki=l;

fori=l:length(r)rt(ki:i*Ni)=r(i);ki=ki+Ni;end

通过选择合适时插入因子Ni可以得到非有关的IRician衰落系数幅度包落。

当选择kdb为负无穷时，可以得到Rayleigh衰落系数幅度包落。图a是经典Rician衰减

序列幅度包络图。

1O

o

-21

m

m

o

po

星

d

w

v-3

O

-40

-50

010002000300040005000600070008000900010000

simples

图（a）

如下源代码是在移动无线通信中，Clarke模型下日勺有关gh的衰落系数产生的I代

码。

在现代移动通信系统中，假设再3G系统日勺码数率为3.84X106码/每秒，移动速度是60km/

h,载波频率是2100MHz,下面代码中规定日勺衰落系数日勺个数是140000,得到日勺Rayleigh分

行时幅度如图b。

functionA=fade(v,fc,N,)

%v：移动速度v,单位为km/h%fc:载波频率MHz/1000/N:规定衰落系数日勺数量

Rb=3.84e6;c=3e8;v=v*(1000/3600);N0=5；

fd=v/(c/(fc*le6));%多普勒频移

t=T*(0:N-l);deltaf=1/N/T;n=N/2f=deltaf*(0:n);S_f=

sqrt(1.5,/(pi*sqrt(fd2-f.-2)));

S_f=S_f/sqrt(mean(S_f.2));%多普勒频谱

rand(，state，,sum(100*clock));UI=rand(l,n+1);U2=rand(1,n+1);

zO=((-2*log(UD).P.5).*cos(2*pi.*U2):

zl=((-2*log(UD).^0.5).*sin(2*pi.*U2);%产生高斯随机序列

g_i=zeros(1,N);

g_i(1:n+l)=S_f*sqrt(NO/2).*(zO)/sqrt(2);g_i(N-n+1:N)=conj(g_i(n+1:-1:2));

g_q=zeros(1,N)

g_q(l:n+l)=S_f*sqrt(N0/2),*(zl)/sqrt(2);g_q(N-n+1:N)=conj(g_q(n+1：-l:2));

A_i=real(ifft(g_i))/sqrt(2*(n+1))*N;A_q=real(ifft(g_q))/sqrt(2*(n+l))*N;

R=sqrt(A_i/2+A_q-2);r=20*logl0(R);

m

v

p

n

t

E

q

0.04

图（b）

2.移动通信系统中分集技术简介

移动通信无线信道中的衰落分为大尺度衰落和小尺度衰落。大尺度衰落一般是由周围

环境地形和地物H勺差异而导致的阴影导致的。服从正态分布，一般的客服措施是采用基于

蜂窝系统的宏分集技术；小尺度衰落（多径衰落）一般是由移动台周围物体的发杂反射引

起H勺，服从瑞利分布，其克服措施是微分级技术。

分集的基本原理是通过多种信道（时间、频率或者空间）接受到承载相似信息的

多种副本，由于多种信道H勺传播特性不同样，信号多种副本的衰落就不会相似。接受

机使用多种副本包括日勺信息能比较对日勺的恢复出原发送信号。假如不采用分集技术，

在噪声受限H勺条件下，发射机必须要发送较高的功座，才能保证信道状况较差时链路

正常连接。在移动无线环境中，由于手持终端H勺电池容量非常有限，因此反向链路中

所能获得的功率也非常有限，而采用分集措施可以减少发射功率，这在移动通信中非

常重要。

分集技术是赔偿衰落信道损耗的I,他一般通过两个或者多种接受天线来实现。

分集技术包括2个方面：一是分散传播，使接受机可以获得多种记录独立的I、携

带同一信息的衰落信号；二是集中处理，即把接受机收到的多种记录独立的衰落信号

进行合并以减少衰落口勺影响。因此，要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应

当是“不有关”也

2.1分集技术-技术分类

1.空间分集

在移动通信中，空间略有变动就也许出现较大口勺场强变化。当使用两个接受信道

时，它们受到的衰落影响是不有关口勺，且两者在同一时刻经受深衰落谷点影响口勺也许

性也很小，因此这一设想引出了运用两副接受天线口勺方案，独立地接受同一信号，再

合并输出，衰落口勺程度能被大大地减小，这就是空间分集。

空间分集是运用场强随空间的随机变化实现的，空间距离越大，多径传播的差异

就越大，所接受场强口勺有关性就越小。这里所提有关性是个记录术语，表明信号间相

似的程度，因此必须确定必要的空间距离。空间分臬接受的长处是分集增益高，缺陷

是还需此外单独日勺接受天线。

2.频率分集

频率分集是采用两个或两个以上具有一定频率间隔的微波频率同步发送和接受

同一信息，然后进行合成或选择，运用位于不同样频段口勺信号经衰落信道后在记录上

的不有关特性，即不同样频段衰落记录特性上的差异，来实现抗频率选择性衰落的功

能。频率分集与空间分集相比较，其长处是在接受端可以减少接受天线及对应设

备的I数量，缺陷是要占用更多日勺频带资源。

3.时间分集

时间分集是将同一信号在不同样步间区间多次重发，只要各次发送时间间隔足够

大，则各次发送降格出现的衰落将是互相独立记录的。时间分集正是运用这些衰落在

记录上互不有关的特点，即时间上衰落记录特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的I

功能。为了保证反复发送日勺数字信号具有独立日勺衰落特性。

时间分集与空间分集相比较，长处是减少了接受天线及对应设备的数目，缺陷是

占用时隙资源增大了开销，减少了传播效率。

4.极化分集

在移动环境下，两副在同一地点，极化方向互相正交的天线发出的信号展现出不

有关的衰落特性。运用这一特点，在收发端分别装上垂直极化天线和水平极化天线，就

可以得到2路衰落特性不有关口勺信号。

这种措施的长处是它只需一根天线，构造紧凑，节省空间，缺陷是它的分集接受

效果低于空间分集接受天线，并且由于发射功率要分派到两副天线上，将会导致3dB

的I信号功率损失。

5,角度分集

运用不同样方向抵达的信号【付不有关性产生多路分集信号【付技术。

2.2分集技术-接受合并技术

L最大比合并(MRC)

在接受端由多种分集支路，通过相位调整后，按照合适的增益系数，同相相加，

再送入检测器进行检测。在接受端各个不有关日勺分集支路通过相位校正，并按合适的I

可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测。

最大比合并方案在收端只需对接受信号做线性处理，然后运用最大似然检测即可

还原出发端的原始信息。其译码过程简朴、易实现。合并增益与分集支路数N成正比。

2.等增益合并(EGC)

等增益合并也称为相位均衡，仅仅对信道日勺相位偏移进行校正而幅度不做校正。等增

益合并不是任何意义上的最佳合并方式，只有假设每一路信号日勺信噪比相似的状况

下，在信噪比最大化的I意义上，它才是最佳的I。它输出的成果是各路信号幅值的叠加。

对CDMA系统，它维持了接受信号中各顾客信号间的正交性状态，即承认衰落在各个

通道间导致的差异，也不影响系统的信噪比。

3.选择式合并(SC)

采用诜择式合并技术时，N个接受机的J输出信号先送入诜择谡辑，诜择谡辑再

AN个接受信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出。每增长一条分集支

路，对选择式分集输出信噪比的奉献仅为总分集支路数的倒数倍。

4.切换合并

接受机扫描所有的分集支路，并选择SNR在特定的预设门限之上的特定分支。在

该信号『、JSNR减少到所设的门限值之下之前，选择该信号作为输出信号。当SNR低

于设定的门限时，接受机开始重新扫描并切换到另一种分支，该方案也称为扫描合并。

由于切换合并并非持续选择最佳的瞬间信号，因此他比选择合并也许要差某些。不过,

由于切换合并并不需要同步持续不停日勺监视所有的分集支路，因此这种措施要简朴得

多。

对选择合并和切换合并而言，两者的输出信号都是只等于所有分集支路中的一种

信号。此外，它们也不需要懂得信道状态信息。因此，这两种方案既可用于相干调制

也可用于非相干调制。

3.移动通信系统中均衡技术的算法与实现

1均衡器概念

在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正和赔偿系统特性，减少码间干

扰口勺影响。这种起赔偿作用的滤波器称为均衡器

2均衡器基本原理

均衡器一般是用滤波器来实现的，使用滤波器来赔偿失真的脉冲，判决器得到

的解调输出样本，是通过均衡器修正过时或者清除了码间干扰之后的样本。自适应

均衡器直接从传播的实际数字信号中根据某种算法不停调整增益，因而能适应信道

的随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而有更好的失真赔偿性能。

3均衡技术-自适应算法

自适应均衡器的原理就是按照某种准则和算法对其系数进行调整最终使自适

应均衡器的代价（目的）函数最小化，抵达最佳均衡的目的。而多种调整系数日勺算法

就称为自适应算法，自适应算法是根据某个最优准则来设计的。最常用的自适应算

法有迫零算法，最陡下降算法，LMS算法，RLS算法以及多种盲均衡算法等。

自适应算法所采用的最优准则有最小均方误差（LMS）准则，最小二乘（LS）准则、

最大信嗓比准则和记录检测准则等，其中最小均方误差（LMS）准则和最小二乘QS）准

则是目前最为流行的自适应算法准则。由此可见LNS算法和RLS算法由于采用欧I最

优准则不同样，因此这两种算法在性能，复杂度等方面均有许多差异。

一种算法性能的好坏可以通过几种常用日勺指标来衡量，例如收敛速度-----般

用算法抵达稳定状态（即与最优值的靠近程度抵达一定值）的迭代次数体现；误调比

——实际均方误差相对于算法的最小均方误差的平均偏差；运算复杂度一完毕一次

完整迭代所需的运算次数；跟踪性能------对信道时变记录特性日勺自适应能力。

4.CDMA系统中RAKE接受技术的算法与实现

Rake接受是由Price和Green首先提出的多径分集接受技术。基于老式Rake接受的

时域处理是抗多径衰落的有效途径。力'频分集特性是力,频技术的一种重要优势，由于在力'

频通信条件下，信道带宽远不不大于相干带宽，从而不辨别出互相独立的各多径分量，有

助于Rake接受，扩频系统中一般采用Rake接受机抗多径衰落。

4.1老式日勺Rake接受机模型和算法

由于在多径信号中具有可以运用的信息，因此，CDMA接受机可以通过合并多径信号

来改善接受信号口勺信噪比。Rake接受机就是通过多种有关接受器接受多径信号中各路信

Rake接受机构造图

S(t)为输入信号，通过扩频调制后为y(t),通过传播途径抵达接受机，接受信号r(t)

可体现为y(t)与c(t)的卷积，c(t)为此传播途径的冲激响应函数。信号通过多种

途径抵达接受机时，由于不同样途径H勺时延不同样，对信号幅度、相位的影响不同样，因

此接受机可以体现为r⑺=t〃⑺=Xq⑺s(Z-马)+n(t)

/=0/=0

其中，7；⑺体现第1条途径传播过来的信号，是复函数，体现第1条途径对信号信号幅度

和相位日勺影响，s(t)是发送端发射日勺信号，可是第1条途径日勺传播时延，n(t)体现各

路日勺加性噪声之和。

4.2WCDMA系统日勺Rake接受机

在第三代CDMA系统的初级阶段，接受机是以常规Rake接受机为基础，但同步，由

于信道日勺多径传播特性而导致了同一顾客的不同样途径之间存在多径干扰，尤其是在扩频

比较小的时候，由于扩频码的自有关特性变差，局限性以克制这种干扰时，老式的Rake

接受机性能将会劣化。

从实现日勺角度而言，Rake接受机日勺处理包括码片级和符号级，码片级处理有有关器、

当地码产生器和匹配滤波器，符号级处理包括信道估计、相位旋转和合并相加，玛片级的

处理一般用ASIC器件完毕，符号级的处理由DSP实现。

5新一代移动通信关键技术MIMO+OFDM简介

新一代移动通信与第三代移动通信系统(3G)相比将会提供更高日勺数据传播速率，更

低日勺成本。抵达高速率低成本日勺一种技术前提就是高频谱效率日勺技术，从而可以在有限时

频谱上提供更高日勺传播速率和系统容量，MIMO和OFDM就是这样日勺技术。

5.1MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put)系统

该技术最早是由Marconi于1923年提出的，它运用多天线来克制信道衰落.根据收

发两端天线数量,相对于一般的)SISO(Single-InputSingle-Output)系统，MIMO还可

以包括SIMO(Single-InputMulti-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input

Single-Output)系统。此时口勺信道容量伴随天线数量的增大而线性增大。也就是说可以

运用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增长带宽和天线发送功率的状况卜频谱

运用率可以成倍地提高。运用MIMO技术可以提高信道的容量，同步也可以提高信道n勺可

靠性，减少误码率。前者是运用MIMO信道提供的空间复用增益，后者是运用MIMO信道提

供的空间分集增益。实现空间复用增益的算法重要有贝尔试验室的JBLAST算法、ZF算法、

MMSE算法、ML算法。ML算法具有很好的译码性能，不过复杂度比较大，对于实时性规定

较高的无线通信不能满足规定。ZF算法简朴轻易实现，不过对信道的信噪比规定较高。

性能和复杂度最优的就是BLAST算法。该算法实际上是使用ZF算法加上干扰删除技术得

出口勺。目前MIMO技术领域另一种研究热点就是空时编码。常见口勺空时码有空时块码、空

时格码。空时码的重要思想是运用空间和时间上口勺编码实现一定的空间分集和时间分集，

从而减少信道误码率。

5.2OFDM技术

OFDM(正交频分复用)技术实际上是多载波调制的一种。其重要思想是：将信道提

成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上

进行传播。正交信号可以通过在接受端采用有关技术来分开，这样可以减少子信道之间的

互相干扰(ICI)。每个子信道上口勺信号带宽不不不大于信道的有关带宽，因此每个子信道

上口勺可以当作平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。并且由于每个子信道的带宽仅仅是

原信道带宽H勺一小部分，信道均衡变得相对轻易。

结合简要简介OFDM的工作原理，输入数据信元的速率为R,通过串并转换后，提成

M个并行日勺子数据流，每个子数据流的I速率为R/M,在每个子数据流中的若干个比特提成

一组，每组日勺数目取决于对应子载波上的调制方式，如PSK、QAM等。M个并行曰勺子数据

信元编码交错后进行IFFT变换，将频域信号转换届时域，IFFT块的输出是N个时域的样

点，再将长为LPH勺CP（循环前缀）加到N个样点前，形成循环扩展的OFDM信元，因此,

实际发送的OFDM信元的长度为LP+N,通过并/串转换后发射。接受端接受到的信号是时

域信号，此信号通过串并转换后移去CP,假如CP长度不不大于信道的记忆长度时，ISI

仅仅影响CP,而不影响有用数据，去掉CP也就去掉了ISI日勺影响。

5.3M1MO与OFDM欢I结合

MIMO系统在一定程度上可以运用传播中多径分量，也就是说MTMO可以抗多径衰落，

不过对于频率选择性深衰落，MTMO系统仍然是无能为力。目前处理MTMO系统中口勺频率选

择性衰落的方案一般是运用均衡技术，尚有一种是运用OFDM。大多数研究人员认为OFDM

技术是4G的关键技术，4G需要极高频谱运用率口勺技犬，而OFDM提高频谱运用率的作用

毕竟是有限口勺，在OFDM的基础上合理开发空间资源，也就是MIMO+OFDM,可以提供更高

的数据传播速率。此外ODFM由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰

能力。由于多径时延不不不大于保护间隔，因此系统不受码间干扰的困扰，这就容许单频

网络（SFN）可以用于宽带CFDM系统，依托多天线来实现，即采用由大量低功率发射机构

成口勺发射机阵列消除阴影效应，来实现完全覆盖。下面给出MIMO+OFDM的结合方案。

这样在接受端接受到的第1个子载波频率上的N个符号可以通过V-BLAST算法进行

解译码，反复进行L次后来，NL个M-QAM符号可以被恢复出来。

三、移动通信发展趋势展望

回忆移动通信发展历程知，3G网络中所能提供的诸多种业务，在2.5G、2.75G/、JGPRS、

EDGE网络中就可以提供了