隨著通信事業(yè)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)電頻譜的低端頻率已趨飽和，即使是采用高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制或各種多址技術(shù)擴(kuò)大通信系統(tǒng)的容量，提高頻譜的利用率，也無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)通信發(fā)展的需求，因而實(shí)現(xiàn)高速、寬帶的無(wú)線(xiàn)通信勢(shì)必向微波高端開(kāi)發(fā)新的頻譜資源。毫米波由于其波長(zhǎng)短、頻帶寬，可以有效地解決高速寬帶無(wú)線(xiàn)接入面臨的許多問(wèn)題，因而在短距離通信中有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　傳統(tǒng)大規(guī)模MIMO技術(shù)采用每根天線(xiàn)配備一條射頻鏈路的技術(shù)方案在其工作在毫米波頻段時(shí)會(huì)面臨巨大功耗和高昂成本等問(wèn)題。研究毫米波大規(guī)模MIMO射頻鏈路壓縮技術(shù)對(duì)部署5G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)具有重要意義。

　　沈陽(yáng)自動(dòng)化所信與片上系統(tǒng)(iComSoC)團(tuán)隊(duì)與魏茨曼科學(xué)院SAMPL實(shí)驗(yàn)室提出了利用信道二階特性的全連接硬件網(wǎng)絡(luò)方案以實(shí)現(xiàn)射頻鏈路的壓縮，進(jìn)而極大地降低了硬件網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜度，噪聲條件下的全連接復(fù)增益硬件網(wǎng)絡(luò)配置的理論較好解，通過(guò)提出多自由度的交替迭代優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了逼近理論較好解的高性能全連接移相器硬件網(wǎng)絡(luò)配置。

　　什么是信道

　　指通信的通道，是信號(hào)傳輸?shù)拿浇?。信息是抽象的，但傳送信息必須通過(guò)具體的媒質(zhì)。無(wú)線(xiàn)電話(huà)的信道就是電波傳播所通過(guò)的空間，有線(xiàn)電話(huà)的信道是電纜。每條信道都有特定的信源和信宿。在理論研究中，一條信道往往被分成信道編碼器、信道本身和信道譯碼器。人們可以變更編碼器、譯碼器以獲得較好的通信效果，因此編碼器、譯碼器往往是指易于變動(dòng)和便于設(shè)計(jì)的部分，而信道就指那些比較固定的部分。無(wú)線(xiàn)信道也就是常說(shuō)的無(wú)線(xiàn)的“頻段(Channel)”，其是以無(wú)線(xiàn)信號(hào)作為傳輸媒體的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送通道。

　　天線(xiàn)陣列

　　單一天線(xiàn)的方向性是有限的，為適合各種場(chǎng)合的應(yīng)用，將工作在同一頻率的兩個(gè)或兩個(gè)以上的單個(gè)天線(xiàn)，按照一定的要求進(jìn)行饋電和空間排列構(gòu)成天線(xiàn)陣列，也叫天線(xiàn)陣。構(gòu)成天線(xiàn)陣的天線(xiàn)輻射單元稱(chēng)為陣元。天線(xiàn)陣的工作原理可以看成是電磁波(電磁場(chǎng))的疊加。對(duì)幾列電磁波來(lái)講，當(dāng)它們傳到同一區(qū)域時(shí)，按照疊加原理，電磁波將產(chǎn)生矢量疊加。疊加結(jié)果不僅與各列電磁波的振幅大小有關(guān)，而且與它們?cè)谙嘤鰠^(qū)間內(nèi)相互之間的相位差有關(guān)。

　　射頻鏈路

　　射頻表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300kHz～300GHz之間。射頻就是射頻電流，簡(jiǎn)稱(chēng)RF，它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱(chēng)。每秒變化小于1000次的交流電稱(chēng)為低頻電流，大于10000次的稱(chēng)為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻(300K-300G)是高頻(大于10K)的較高頻段，微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。鏈路指無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理連接。有線(xiàn)通信時(shí)，鏈路指兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的物理線(xiàn)路，如電纜或光纖。無(wú)線(xiàn)電通信時(shí)，鏈路指基站和終端之間傳播電磁波的路徑空間。水聲通信時(shí)鏈路指換能器和水聽(tīng)器之間的傳播聲波的路徑空間。鏈路(物理鏈路)與數(shù)據(jù)鏈路的概念不同，數(shù)據(jù)鏈路是除了物理線(xiàn)路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上的，才是數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路又稱(chēng)為邏輯鏈路。

　　毫米波通信技術(shù)

　　波長(zhǎng)從10毫米至1毫米、頻率從30吉赫(GHz)至300吉赫(GHz)的電磁波稱(chēng)為毫米波，利用毫米波進(jìn)行通信的方法叫毫米波通信。毫米波通信分毫米波波導(dǎo)通信和毫米波無(wú)線(xiàn)電通信兩大類(lèi)。

　　毫米波通信技術(shù)是一個(gè)典型的軍民兩用技術(shù)。在軍事領(lǐng)域中可以應(yīng)用于星際間通信或中繼、毫米波頻段的保密通信和毫米波敵我識(shí)別系統(tǒng)等;而在民用領(lǐng)域可以應(yīng)用于寬帶多媒體移動(dòng)通信系統(tǒng)、測(cè)量雷達(dá)、車(chē)船防撞、地形測(cè)繪、射電天文、以交互式大容量電視廣播及衛(wèi)星的毫米波鏈路系統(tǒng)等諸多方面。

　　毫米波屬于極高頻段，它以直射波的方式在空間進(jìn)行傳播，波束很窄，具有良好的方向性。一方面，由于毫米波受大氣吸收和降雨衰落影響嚴(yán)重，所以單跳通信距離較短;另一方面，由于頻段高，干擾源很少，所以傳播穩(wěn)定可靠。因此，毫米波通信是一種典型的具有高質(zhì)量、恒定參數(shù)的無(wú)線(xiàn)傳輸信道的通信技術(shù)。

　　大氣激光和紅外對(duì)沙塵和煙霧的穿透力很差，而毫米波在這點(diǎn)上具有明顯優(yōu)勢(shì)。大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，毫米波對(duì)于沙塵和煙霧具有很強(qiáng)的穿透力，幾乎能無(wú)衰減地通過(guò)沙塵和煙霧。甚至在由爆炸和金屬箔條產(chǎn)生的較高強(qiáng)度散射的條件下，即使出現(xiàn)衰落也是短期的，很快就會(huì)恢復(fù)。隨著離子的擴(kuò)散和降落，不會(huì)引起毫米波通信的嚴(yán)重中斷。

　　MIMO技術(shù)

　　在不增加帶寬的情況下，成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。它可以定義為發(fā)送端和接收端之間存在多個(gè)獨(dú)立信道，也就是說(shuō)天線(xiàn)單元之間存在充分的間隔，因此，消除了天線(xiàn)間信號(hào)的相關(guān)性，提高了信號(hào)的鏈路性能，增加了數(shù)據(jù)吞吐量。研究表明，在瑞利衰落信道環(huán)境下。OFDM系統(tǒng)會(huì)使用MIMO技術(shù)來(lái)提高容量。

　　采用MIMO系統(tǒng)是提高頻譜效率的有效方法。多徑衰落是影響通信質(zhì)量的主要因素，但MIMO系統(tǒng)卻能有效地利用多徑的影響來(lái)提高系統(tǒng)容量。系統(tǒng)容量是干擾受限的，不能通過(guò)增加發(fā)射功率來(lái)提高系統(tǒng)容量。而采用MIMO結(jié)構(gòu)不需要增加發(fā)射功率就能獲得很高的系統(tǒng)容量。因此，將MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合是下一代無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。在OFDM系統(tǒng)中，采用多發(fā)射天線(xiàn)實(shí)際上就是根據(jù)需要在各個(gè)子信道上應(yīng)用多發(fā)射天線(xiàn)技術(shù)，每個(gè)子信道都對(duì)應(yīng)一個(gè)多天線(xiàn)子系統(tǒng)、一個(gè)多發(fā)射天線(xiàn)的OFDM系統(tǒng)。正在開(kāi)發(fā)的設(shè)備由兩組IEEE802.11a收發(fā)器、發(fā)送天線(xiàn)和接收天線(xiàn)各兩個(gè)(2×2)以及負(fù)責(zé)運(yùn)算處理過(guò)程的MIMO系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)最大108Mbit/s的傳輸速率，支持AP和客戶(hù)端之間的傳輸速率為108Mbit/s;當(dāng)客戶(hù)端不支持該技術(shù)時(shí)(IEEE802.11a客戶(hù)端的情況)，通信速率為54Mbit/s。

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