5G移动通信中Massive MIMO技术的研究

第２７卷第４期　２０１７年４月　计算机技术与发展　

Ｃ０ＭＰＵＴＥＲ　ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　Ｖ０１．２７　Ａｐｒ．　ＮＯ．４　２０１７　

基于Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ的５　Ｇ安全通信技术研究　

吴敏，吴　蒙　

（南京邮电大学，江苏南京２１０００３）　

摘要：随着现代信息安全和无线通信技术的高速发展，对于有广泛数据业务量的５Ｇ移动通信系统来说，将会有大量的　

机密、敏感信息在其通信系统中进行传输，所以安全问题越来越引起人们的关注，提供安全传输服务显得尤为重要。随着　

计算机不断增强的计算能力，传统的基于计算复杂度的加解密算法和密钥协商机制已经不能满足人们对于未来无线通信　

安全性的要求，而基于信号调制的方向调制技术因其无需考虑窃听者的计算能力，通过扰乱非期望方向上的信号星座图　

来实现安全传输的目的，成为了５Ｇ系统的重要研究点。在简单介绍了波束赋形的原理及其不足的基础上引出方向调制　

技术，并着重阐述了在大规模天线阵的前提下，基于天线子集选择和混合阵的方向调制技术实现安全传输目标的方法，并　

且从理论的角度说明了安全性能的提高。　

关键词：５Ｇ；Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ；方向调制；天线子集选择；混合阵　

中图分类号：ＴＰ３０９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—６２９Ｘ（２０１７）０４—０１３０—０５　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—６２９Ｘ．２０１７．０４．０２９　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｓｅｃｕｒｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　５　Ｇ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭｏ　

ＷＵ　Ｍｉｎ．ＷＵ　Ｍｅｎｇ　

（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｏｄｅｍ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｗｉｍｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍＯｌｔ　ａｎｄ　ｍｏｌｌ　ｐｅｏｐｌｅ　ｈａｖｅ　ｐａｉｄ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔＯ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｓｅｃｕｒｅ　ｓｅｒｖ—　

MIMO技术

MIMO技术可以提高系统的通信质量和吞吐量。利用三个基站为一个整体进行小区划分和信号处理，可以灵活地利用MIMO技术和合适的MIMO传输方案。LTE标准在天线配置上包括：单天线发送、发射分集、开环空间复用、闭环空间复用、多用户MIMO和基于层的数据传输方案。高铁的无线射频单元（RFU）到车载终端之间的通信可以根据列车运行期间的实际位置等信息采用不同的空间传输方式，实现增大吞吐量或者提高信息传输质量的目的。

g） BF

天线以多个高增益窄波束动态地跟踪期望用户，在接收模式下，来波方向之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。

1.在一个eNB的覆盖区域内如果有两列列车，利用两个RFU的两个分离天线针对两列单天线的列车终端进行ZF的beamforming，如图所示RFU-B和RFU-C和车载终端UE2和UE3；

RFU-ARFU-BRFU-C车载UERFU-A1光纤

eNB

2.覆盖区域只有一列列车的时候，在车载终端有两根接收天线的时候（该两天线距离尽量远），可以针对两根天线进行beamforming。

ABC车载UE1车载UE2车载UE3A1RFU-ARFU-BRFU-C车载UE1车载UE2车载UE3RFU-A1光纤

eNB

h） 协作传输

多个RFU除了可以传输相同的信号外，还可以进行协作的方式对接收和发射信号进行处理，例如利用空时编码或者在进行信道估计后，利用预编码的方式实现联合发送或者联合接收。 对于控制信道利用发射分集的方案，提高控制信令的通信质量。对于数据信道，可以根据吞吐量的要求和郊外的实际信道环境，选择可配置的MIMO传输方案。

1.在覆盖区域有两列列车的情况下，可以对该两列列车的车载终端进行多用户MIMO方案进行数据传输，每个车载终端一个数据流，车载终端两根接收天线可以对干扰数据流信号进行消除处理。

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5G技术在移动通信网络中的应用研究

作者：吴振涛

来源：《中国新通信》2017年第08期

【摘要】 继4G技术之后，5G技术也逐步的应用到移动通信网络中，对于满足智能终端普及和移动互联网发展起到了重要的促进作用。本文通过对5G技术在移动通信网络中的应用进行分析，进一步加快移动通信网络的建设与发展，更好的满足人们对于网络信息的需求。

【关键词】 5G技术 移动通信网络 应用研究

随着网络信息技术的快速发展，移动通信网络的数据流量呈现出倍增状态，在未来的10年中，无线网络的数据流程还会增加1000倍不止，由此对移动通信网络技术提出了更高的要求，5G技术的出现正是为了满足这一需求，这也是新时期移动通信网络持续发展的关键技术因素。

一、5G技术概述

5G技术是当下社会正在积极发展的网络技术。我国电信运营商，已经开展了5G移动通信网络的研究，为了实现5G通信，应该规划好网络中的技术应用，以便在未来的5G移动通信市场中，获得通信网络的地位。预计2020年，5G移动通信技术就能实现运营，不仅提高了网络传输的速度，更是拓宽了网络资源的服务范围[1]。5G移动通信网络技术，改善了数据网络的运行条件，不论是信号覆盖还是信号稳定性，都会体现出5G移动通信外的优势，所以现阶段，各大电信运营商，积极发展5G移动通信网络，科学的研究网络中的技术，以便满足5G移动通信网络的运行需求。

二、5G技术在移动通信网络中的应用

1、SDN/NFV技术。5G移动通信网络中，比较注重可扩展技术的应用，随着云计算服务、三网融合等产业的发展，5G移动通信网络在安全性、可展开方面，实行了技术规划。SDN/NFV技术是指软件定义网络/网络功能虚拟化，其是5G移动通信网络中的新型构架，能够实现虚拟化、软件化，有效控制好数据的分离，完善了5G移动通信网络的发展。SDN/NFV技术，是5G移动通信网络发展的基础，结合网络，构建出通信的基础层、控制层与应用层，三个层面利用开放的API，实现程序上的调用，取代了手动配置，简化了5G移动通信网络的管理[2]。5G移动通信网络，需要具备转发分离的功能，优化整个网络通信的系统，促使5G移动通信网络能够在可控制的状态下运行。SDN与NFV技术的相互配合，还能构建虚拟的网络架构，满足不同业务的需求。 龙源期刊网

关于MIMO技术的综述

(专业：通信与信息系统 学号：P13201061 姓名：涂佩佩)

摘要：多输入多输出(Multiple -InputMultiple -Output,MIMO)技术具有广泛地应用价值，文章介绍了多输入多输出技术的产生背景及原理，重点介绍MIMO技术的几大研究热点，并简单介绍MIMO与OFDM的结合.

关键词：多输入多输出 OFDM

Abstract: Multiple -InputMultiple–Output Technology has broad

application value，this paper introduces the principle and

background of multi-input multi-output technology, and focuses

on several major research hotspot of MIMO technology,and

briefly introduces the combination of OFDM and MIMO.

1 引言

MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（后3G或者4G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一。

2 产生背景及原理

无线通信技术在不断发展,有限的无线资源面临着通信数据大爆炸的困境,如何用较少的频率资源来传输更多的信息以及抑制无线电干扰技术成为无线通信技术发展的两大挑战。在此基础上提出了多输入多输出技术，多输入多输出(Multiple -InputMultiple -Output,MIMO)技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。多输入多输出(MIMO)技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,信号通过发射端的和接收端的多个天线传送和接收,从而改善每个用户得到的服务质量(误比特率或数据速率)。图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，„„，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。