5G无线通信中的信道分配算法研究

5G及5G后无线通信系统中的非平稳信道建模研究

随着智能终端的迅速发展以及网络化,信息化时代的到来,人们对于移动通信的需求不断增长。第五代(The Fifth Generation,5G)移动通信系统将提供20

Gbps的峰值传输速率,小于1 ms的延时,100万/km2的连接密度,以及支持大于500 km/h的移动终端速度。为此,第五代移动通信系统采用了多种革命性的通信技术,如大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信、车对车通信、高铁通信、毫米波通信等。

以上通信技术的应用使得5G无线信道展现出与传统信道截然不同的新型特性,例如,大规模MIMO信道的球面波特性和阵列非平稳特性,高铁、车对车信道的时间非平稳性,毫米波信道的高时间分辨率以及频率非平稳性等。这些新型特性是以往移动通信系统中未曾遇到的,给5G信道建模带来了极大的挑战。考虑到现有信道模型的不足,本文针对5G及5G后的非平稳信道建模和特性分析进行了深入研究。

具体研究工作和创新点简述如下:(1)总结了 5G信道建模的需求,针对5G典型场景,即大规模MIMO、车对车、高铁、毫米波通信场景,介绍了目前较为重要的信道测量和信道模型,阐述了不同通信场景下的信道建模方法。对当前的5G标准信道模型进行了归纳和对比,讨论了其优点和不足。(2)提出了基于WINNER+的三维非平稳宽带MIMO信道模型,该模型在WINNER+模型的基础上同时考虑了传输环境中散射体和接收端的运动。

基于簇与发送/接收端的几何关系推导了信道模型的参数,如角度、功率、时延等随时间的变化。使用马尔可夫过程和转换区间对簇的时间生灭现象进行模拟,从而支持长时间/距离的信道仿真。对关键的信道模型的统计特性,如空时互相关函数、功率谱密度、电平交叉率、平均衰落时间、平稳间隔等进行了推导,仿真。

分析了信道的非平稳性对信道统计特性的影响。使用测量数据对信道模型电平交叉率和平均衰落时间进行验证,保证了模型的可用性。使用测量数据以及其它标准信道模型对该模型的平稳间隔进行对比验证,证明了该模型可对高速场景信道的非平稳性进行准确模拟。

西安理工大学学报Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎ０１ｏｇｙ（２０ｏ６）Ｖｏ１．２２　Ｎｏ．２　１９５　

文章编号：１００６—４７１０【２００６）０２—０１９５—０４　

无线通信中基于导频的　

ＯＦＤＭ信道估计算法仿真研究　

孙翠珍，曾召华，韩晓冰　

（西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安７１００５４）　

摘要：提出了利用三次样条插值算法和最小均方误差（ＭＭＳＥ）算法代替线性插值算法和基于变换　

域的插值算法对ＯＦＤＭ系统的数据符号处的信道系数进行估计，并且在导频间隔不同时对４种算　

法进行了比较分析。仿真结果表明：改进后的算法可以大大节省系统的信噪比增益；在同时考虑计　

算复杂度和估计性能的条件下，导频宽度不同时，应采用不同的插值算法。当子信道具有频率选择　

性时，三次样条插值算法是最佳选择。　

关键词：正交频分复用；导频；信道估计；三次样条插值；最小均方误差　

中图分类号：ＴＮ９１　文献标识码：Ａ　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｐｉｌｏｔ　ｆｏｒ　Ｒａｄｉｏ　ｏＦＤＭ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＳＵＮ　Ｃｕｉ—ｚｈｅｎ，ＺＥＮＧ　Ｚｈａｏ—ｈｕａ，ＨＡＮ　Ｘｉａｏ—ｂｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５４　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｇｇｅｓｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｕｂｉｃ　ｓｐｌｉｎｅ　ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ　ｅｒ—　

ｒｏｒ（ＭＭＳＥ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅａｒ　ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｆｉｅｌｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｓｉｇｎａｌ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｅｏｅｆｆｉｅｉｅｔ　ａｔ　

第３７卷　

、ｂｌ＿３７　第２０期　

ＮＯ．２０　计算机工程　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１１年ｌ０月　

Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０ｌ１　

・网络与通信・　一　：　文章编号：１０ｏｏ＿－３４２８（２０ｌ１）２０＿＿一ｏ０５２—＿ｏ３　文献标识码：Ａ　中田分类号ｌ　ＴＰ３９３　

无线Ｍｅｓｈ网络中混合信道分配算法研究　

张蚊，王万良，姚信威，陈伟杰　

（浙江工业大学计算机科学与技术学院，杭州３１００２３）　

摘要：根据多射频多信道无线Ｍｅｓｈ网络的特点，提出一种基于节点干扰的混合信道分配算法。将节点间的链路分为正向链路和反向链　

路，通过概率模型分析链路干扰，计算节点间链路的权重，建立带权重的有向网络连接图。根据链路权重为节点固定接口分配信道，减小　

可切换接口在信道改变过程中引起的网络干扰。扩展的ＮＳ２仿真结果表明，该算法能有效降低链路干扰，提高网络吞吐量。　。　。　关健诃：无线Ｍｅｓｈ网络；信道分配；概率模型；冲突图；干扰度　”　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　

ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｍｅｓｈ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　

ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｏ，ＷＡＮＧ　Ｗａｎ－ｌｉａｎｇ，ＹＡＯ　Ｘｉｎ－ｗｅｉ，ＣＨＥＮ　Ｗｅｉ－ｊｉｅ　

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ‘ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００２３，Ｃｈｉｎａ）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔｌ　Ｂｙ　ｄｉｖｉｄｉｎｇ　ｌｉｎｋｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｎｏｄｅｓ　ｉｎｔｏ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｌｉｎｋ　ａｎｄ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｌｉｎｋ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｈｙｂｒｉｄ　ｃｈａｎｎｅｌ　ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｎｏｄｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｍｕｌｔｉ－ｒａｄｉｏ　Ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ（ＭＲＭＣ）Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｍｅｓｈ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＭＮ）．Ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｌｉｎｋ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｍｏｄｅｌ，　ｃｏｍｐｕｔｅｓ　ｌｉｎｋ　ｗｅｉｇｈｔ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｎｏｄｅｓ，ａｎｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｇｒａｐｈ　ｗｉｔｈ　ｗｅｉｇｈｔ．Ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｆ　ｆｉｘｅｄ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｎ　ｎｏｄｅ　ｉｓ　ａｓｓｉｇｎｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｌｉｎｋ　ｗｅｉｇｈｔ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ＮＳ２　

无线信道建模技术在5G场景下的分析与应用

随着5G技术的不断发展，无线信道建模技术在5G场景下的分析与应用也成为研究的热点领域。无线信道建模技术可以对无线信道进行精确的描述和模拟，并为无线通信系统的设计和优化提供必要的理论基础。

首先是室内信道建模。5G通信系统不仅需要解决室外信道传输问题，同时也需要在室内提供高质量的无线通信服务。室内信道建模主要考虑了建筑物的结构、材料和人员分布等因素，并通过天线参数、功率分布和信号传播模型等参数来描述室内信号的传输特性。室内信道建模技术可以为室内无线通信系统的部署和性能优化提供重要的参考。

其次是多径传播建模。无线信号在传播过程中会经历多种路径的反射、散射和衰落等现象，这会对信号的传输质量产生较大的影响。多径传播建模的目标是通过对多径信道响应进行建模，分析多径传播对无线信号传输的影响，并提供相应的建模算法和方法。多径传播建模技术可以为无线通信系统的设计和优化提供参考，并提高系统的传输质量和性能。

再次是大规模多输入多输出（Massive MIMO）信道建模。大规模MIMO系统是5G系统中的一项重要技术，它利用大量的天线元素和先进的信号处理算法，可以实现更高的频谱效率和更好的抗干扰性能。在大规模MIMO系统中，信道建模是关键的一步，它可以帮助系统设计者了解信道的特性，选择合适的天线配置和传输策略，并提供相应的建模方法和模型。大规模MIMO信道建模技术可以为大规模MIMO系统的实际应用提供参考和指导。

最后是多用户信道建模。5G系统支持更多的用户接入和更高的数据传输速率，对多用户信道建模提出了更高的要求。多用户信道建模主要考虑用户之间的干扰和互动关系，并通过建模方法和模型描述干扰的特性和统计分布。多用户信道建模技术可以为多用户MIMO系统的资源分配和干扰管理提供参考，提高系统的性能和容量。

无线信道建模技术是5G通信系统中的重要组成部分，对系统的设计和优化起到了至关重要的作用。无线信道建模技术可以帮助系统设计者深入理解信道的特性和传输机制，提供有效的建模方法和模型，为系统的性能分析和优化提供参考和指导。无线信道建模技术在5G场景下具有重要的应用前景和研究价值。