分布式MIMO在P2P通信系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

1、    分布式mimo在p2p通信系統(tǒng)中的應(yīng)用方案    張馳+李思敏【摘要】 在未來的無線網(wǎng)絡(luò)通信中，新技術(shù)的發(fā)展將通過的提高移動數(shù)據(jù)的傳播能力，支持更大的數(shù)據(jù)流量，支持更多的無線設(shè)備的鏈接 ，來達(dá)到降低成本，增加能量與頻譜效率，改善服務(wù)質(zhì)量，提高可靠性與安全性的目的。本篇文章主要是講通過mimo技術(shù)，利用更高的頻率，特別是毫米波（mmwave）頻率，超級蜂窩的部署，p2p通信，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（hetnet），并且提出的新的解決方案實現(xiàn)p2p通信的分布式mimo技術(shù)?！娟P(guān)鍵詞】 誤碼率 p2p 準(zhǔn)正交空時分組碼 qpsk調(diào)制引言隨著無線數(shù)據(jù)服務(wù)呈指數(shù)形式

2、的增長，智能設(shè)備和5g移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。未來的網(wǎng)絡(luò)將不得不支持多媒體應(yīng)用程序與各種各樣的需求，包括大幅度增加用戶數(shù)據(jù)的速率，大大減小端口的延遲，加強(qiáng)室內(nèi)覆蓋，增加光譜和能源效率等等。12目前有很多技術(shù)推進(jìn)了5g無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，例如：大規(guī)模的多輸入多輸出系統(tǒng)（massive-mimo），毫米波通信（mm-wave），頻譜和節(jié)能通信，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)，可見光通信等。近年來，p2p通信給我們提供了一種新的提高通信質(zhì)量的途徑，p2p通信指的是新的無線電技術(shù)，它能使節(jié)點之間直接通信，數(shù)據(jù)之間的傳播不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。p2p通信有助于提高頻譜效率，提高用戶體驗，擴(kuò)大通信應(yīng)用。因為在p2p通信中，用戶之間的

3、數(shù)據(jù)之間進(jìn)行傳輸，沒有通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)，因此可以獲得跳躍性增益。此外，p2p用戶之間資源可以被重新利用，這樣可以獲得資源復(fù)用的增益。因為以上的兩種增益，無線頻譜效率跟網(wǎng)絡(luò)吞吐量得以提高。但與此同時，如果核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)施或接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備損壞，則通信系統(tǒng)可能崩潰3。然而，p2p通信可以使通信終端建立ad hoc網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)無線基礎(chǔ)設(shè)施被損壞，或者無線網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋到其終端的時候，通過p2p技術(shù)可以用于p2p通信，甚至可以訪問蜂窩網(wǎng)絡(luò)。通過這種方式，可以增加無線應(yīng)用程序的數(shù)量。p2p的潛在應(yīng)用包括本地服務(wù)、應(yīng)急通信、公共安全、游戲和社交網(wǎng)絡(luò)，交通控制和安全、智能交通系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)的增強(qiáng)等。在這里，我們提出一種新的解決

4、方案，就是通過分布式mimo系統(tǒng)來提高p2p通信的質(zhì)量，對于p2p所存在的缺點，我們提出了解決方案，這預(yù)示著未來無線通信的發(fā)展方向。最后通過仿真來證明此方法的優(yōu)點。一、p2p通信1.1p2p通信的優(yōu)勢p2p通信是通信系統(tǒng)向著更加具有創(chuàng)新方向與更具成本效益方向發(fā)展的一個關(guān)鍵的推動者，其主要是應(yīng)用于減輕運營商核心網(wǎng)絡(luò)的流量壓力。在過去，手機(jī)運營商并沒有將p2p通訊作為提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的方式，所以p2p通訊只是應(yīng)用于本地通訊服務(wù)，沒有得到大規(guī)模的推廣。然而，隨著各種移動設(shè)備的發(fā)展，例如平板電腦等收到越來越多的歡迎，手機(jī)運營商正在考慮引入p2p通信網(wǎng)絡(luò)4。相比于傳統(tǒng)的通信方式，p2p通信有眾多的優(yōu)點，如改

5、進(jìn)頻譜和能源效率，增加系統(tǒng)的容量，減少交通負(fù)荷等。在實際的應(yīng)用中，p2p通信結(jié)構(gòu)會給公共安全有關(guān)的應(yīng)用程序提供巨大的幫助，比如更加可靠的服務(wù)與超低的延遲。特別是應(yīng)對突發(fā)事件使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施超載或者不可用時，例如地震，水災(zāi)，火災(zāi)等，基本的通信服務(wù)還能正常運營，為警察救援提供方便5。1.2 p2p通信在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用p2p通信的應(yīng)用就是在智能交通系統(tǒng)中車輛的通信（ internet of vehicles）.當(dāng)汽車在高速運行時，通過p2p系統(tǒng)，可以警告附近的車輛減速或改變航線。在系統(tǒng)收到警告時，會自動提醒附近車輛的司機(jī)，使駕駛員可以更快的反映，甚至在緊急情況下提供自動駕駛，以減少交通事故的發(fā)生。另

6、外，利用p2p技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)附近的特殊車輛，例如校車或者運載危險貨物的車輛，提醒其他附近的車輛對這些車輛予以特別注意6。在本地服務(wù)的場景中，p2p的一個基本應(yīng)用是讓用戶數(shù)據(jù)在終端之間直接傳輸，并不通過網(wǎng)絡(luò)。p2p也可以應(yīng)用在更高級的場景中，如多用戶mimo（mu-mimo）的增強(qiáng)，協(xié)作中繼，虛擬或分布式mimo7。在mu-mimo中，移動通信基地站基于信道狀態(tài)反饋確定預(yù)編碼，消除用戶間的干擾。p2p的配對節(jié)點之間可以直接交換信道狀態(tài)信息，因此，終端可以將信道狀態(tài)信息與移動通信基地站聯(lián)合起來提高mu-mimo的性能。二、改善p2p通信具體方案在此，我們提出了分布式mimo改善p2p通信的方案，可

7、以滿足公共安全應(yīng)用程序的需求（在本地?zé)o線基礎(chǔ)設(shè)施損毀的情況下），商業(yè)應(yīng)用程序的需求（如在線游戲，視頻，廣告），智能車輛通信的需求，以及高效內(nèi)容分發(fā)的需求等。我們分析p2p的場景，提出了兩個新的解決方案來實現(xiàn)虛擬準(zhǔn)正交空時分組碼（qostbc）。第一個場景是模擬設(shè)備間信號的傳輸過程，如圖2所示。mp（3）擁有兩個傳輸天線，而mp1跟mp2擁有一根傳輸天線，這四根傳輸天線的（qostbc）如下所示。三、調(diào)制方式3.1 qpsk調(diào)制信號在天線間傳播的時候，需要運用到數(shù)字調(diào)制，數(shù)字調(diào)制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳輸?shù)男畔?，在接收端也對載波信號的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測。數(shù)字調(diào)試具有調(diào)幅、調(diào)頻、和調(diào)相三種基本的形式，還可以在此基礎(chǔ)上衍生出許多其他的形式8。endprint中國新通信2017年17期中國新通信的其它文章面向移動網(wǎng)絡(luò)的海量信