常瑞莉

（青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 青海省西寧市 810012）

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為在新時(shí)期得到飛速發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，能夠在各行各業(yè)的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮出極為重要的推動(dòng)作用。在通信系統(tǒng)發(fā)展期間，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)通信的一次全面優(yōu)化，通信系統(tǒng)由有線轉(zhuǎn)變成了無(wú)線，通信質(zhì)量得到了全面提高。因此，有必要對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以此來(lái)助力無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化。

1 通信系統(tǒng)綜述

通信系統(tǒng)是信息傳輸過(guò)程的總稱(chēng)，所有與信息傳輸有關(guān)的內(nèi)容都可以歸納到通信系統(tǒng)的范疇內(nèi)。現(xiàn)代通信系統(tǒng)可以借由電磁波的快速傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，這便是無(wú)線通信技術(shù)。當(dāng)電磁波其波長(zhǎng)滿足光波范圍后，便可以形成光通信系統(tǒng)。對(duì)于通信系統(tǒng)而言，從有線系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線系統(tǒng)，正是通信系統(tǒng)的一次全方位優(yōu)化，相較于傳統(tǒng)有線系統(tǒng)而言，無(wú)線通信不僅具有更為廣闊的覆蓋范圍與傳輸速度，還具有穩(wěn)定性更強(qiáng)的信息傳輸信號(hào)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠令通信質(zhì)量得到質(zhì)的飛躍，相信隨著科技的不斷進(jìn)步，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)成為引導(dǎo)社會(huì)全面發(fā)展的關(guān)鍵。

2 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

2.1 頻譜共享技術(shù)

2.1.1 靜態(tài)頻譜共享

頻譜是頻率分布曲線，通過(guò)把復(fù)雜振蕩分成振幅、頻率各不相同的諧振蕩并結(jié)合頻率對(duì)諧振蕩幅值進(jìn)行排列，就可以生成頻譜，在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，頻譜分析的重要性毋庸置疑。綜合GSM頻點(diǎn)使用情況，利用PUCCH BLANKING 等抗干擾特性，能夠讓頻譜資源的靜態(tài)效果達(dá)到最大。在此期間，通過(guò)合理使用適合的壓縮方案，能夠?qū)崿F(xiàn)LTE 與異系統(tǒng)頻譜疊加，這樣可以有效提高頻譜利用率。在頻譜共享功能開(kāi)通前，GSM 與LTE 在運(yùn)行期間將會(huì)自行占據(jù)相應(yīng)頻譜，而在靜態(tài)頻譜共享開(kāi)通后，則二者頻譜將會(huì)出現(xiàn)疊加，進(jìn)而提高頻譜資源利用率，并實(shí)現(xiàn)頻譜資源效率最大化[1]。

2.1.2 動(dòng)態(tài)頻譜共享

GSM 與LTE 的頻譜具有獨(dú)特性，而且二者的部分頻譜存在交疊的現(xiàn)象，交疊頻譜能夠助力GSM 與LTE 二者實(shí)現(xiàn)頻譜的動(dòng)態(tài)共享調(diào)度。在GSM 話務(wù)較高時(shí)，能夠在原有獨(dú)享頻點(diǎn)以外，單獨(dú)使用共享頻點(diǎn)，GSM 使用共享頻點(diǎn)時(shí)，LTE 無(wú)法對(duì)共享頻點(diǎn)進(jìn)行調(diào)度。而在GSM 話務(wù)相對(duì)較低時(shí)，便不再需要使用共享頻點(diǎn)，此時(shí)的LTE 就可以利用帶寬中的共享頻點(diǎn)來(lái)開(kāi)展調(diào)度。共享頻譜調(diào)度原理為：BSC 可以結(jié)合GSM 上報(bào)的鄰區(qū)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)完成對(duì)eNodeB 可用頻點(diǎn)、時(shí)隙的判斷，BSC 結(jié)合共享頻點(diǎn)中的粒度匯總同頻復(fù)用通知，并將數(shù)據(jù)傳輸至eNodeB。eNodeB 能夠?qū)SM 可用時(shí)隙映射轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)TE 的可用時(shí)隙。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)共譜調(diào)度，還可以在系統(tǒng)中專(zhuān)門(mén)引入?yún)f(xié)同調(diào)度器iCS，作為多網(wǎng)元智能協(xié)同服務(wù)器，iCS 可以在共享頻譜中提供共享頻譜資源的運(yùn)行情況，通過(guò)與eNodeB、BSC 分開(kāi)構(gòu)建交互鏈路，能夠有效提高消息交互能力。

2.2 頻譜感知技術(shù)

2.2.1 頻譜感知技術(shù)概述

認(rèn)知無(wú)線電是無(wú)線通信技術(shù)的一種表現(xiàn)形式，在使用期間需要對(duì)附近環(huán)境電磁特征進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)結(jié)果來(lái)完成發(fā)射、接收參數(shù)的智能決策與自動(dòng)調(diào)整。頻譜感知能夠在時(shí)域、頻域、空域多維空間針對(duì)授權(quán)用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻譜檢測(cè)，以此來(lái)掌握頻段是否工作，進(jìn)而了解頻譜使用情況。在認(rèn)知無(wú)線電中，感應(yīng)用戶的監(jiān)測(cè)工作主要包括兩點(diǎn)內(nèi)容，其一為當(dāng)次用戶需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)所需頻段是否空閑，進(jìn)而決定該頻段是否能夠利用。其二需要在當(dāng)次用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，周期性質(zhì)檢測(cè)外部環(huán)境變化，即主用戶是否在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)再次出現(xiàn)，因?yàn)榇斡脩舻念l譜接入權(quán)限低于主用戶，所以當(dāng)主用戶出現(xiàn)后，次用戶就需要第一時(shí)間開(kāi)展檢測(cè)工作并以最快速度騰出信道，以免發(fā)生干擾。對(duì)于頻譜感知技術(shù)而言，檢測(cè)算法準(zhǔn)確性、算法速度正是衡量各項(xiàng)性能指標(biāo)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 基于OFDM 循環(huán)前綴的頻譜感知方法

OFDM 屬于多載波傳輸方案，OFDM 既可以看作調(diào)制技術(shù)，又可以作為復(fù)用技術(shù)。OFDM 在高速數(shù)據(jù)傳輸中的作用極為關(guān)鍵，因?yàn)镺FDM 能夠有效抵抗多徑衰落。在面對(duì)多徑衰落時(shí)，OFDM可以將高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為多個(gè)并行的低速數(shù)據(jù)流，然后在通過(guò)調(diào)制的方式進(jìn)入多個(gè)正交子載波上完成數(shù)據(jù)流的傳輸，這種處理方式提高了數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)間周期長(zhǎng)度，通過(guò)在OFDM 符號(hào)前加入循環(huán)前綴，能夠有效克服多徑衰落導(dǎo)致的符號(hào)干擾。從頻譜利用率角度出發(fā)，因?yàn)镺FDM 系統(tǒng)內(nèi)的子載波相互正交，因此在擴(kuò)頻調(diào)制結(jié)束后，頻譜相互之間將會(huì)有所重疊，重疊后的頻譜不僅減小了子載波干擾，還將會(huì)有效提高頻譜利用率，正因?yàn)镺FDM技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，所以很多通信系統(tǒng)都會(huì)采用OFDM技術(shù)[2]。

通常情況下，OFDM 符號(hào)所包含的子載波將會(huì)利用相移鍵控（PSK）、正交幅度（QAM）來(lái)進(jìn)行調(diào)制，子載波個(gè)數(shù)為N、符號(hào)持續(xù)時(shí)間為T(mén)[3]。

2.2.3 多天線能量感知技術(shù)

信息號(hào)在傳輸過(guò)程中將有可能受到多徑、衰落等問(wèn)題的影響，當(dāng)信號(hào)傳輸至次用戶時(shí)，有可能因?yàn)樾盘?hào)衰落而導(dǎo)致信號(hào)變得十分微弱，頻譜檢測(cè)概率也將因此而有所降低，并提高主用戶干擾。多天線能量感知在使用過(guò)程中，可以有效提高檢測(cè)概率。在信噪比相對(duì)較低時(shí)同樣能夠獲取較高檢測(cè)頻率，因?yàn)轭l譜感知需要額外交換次用戶信息，所花費(fèi)的通信寬帶較大，所以可以利用多天線能量感知來(lái)保證信號(hào)感知效果。多天線能量感知在運(yùn)行期間，需要在次用戶接收端通過(guò)多個(gè)天線來(lái)完成信號(hào)接收，處理融合后的信號(hào)需要判斷是否具有主用戶信號(hào)，然后結(jié)合檢測(cè)器個(gè)數(shù)來(lái)分類(lèi)[4]。該頻譜感知方式的實(shí)現(xiàn)方法兩種，第一種方式是利用天線接收信號(hào)并將其分別輸送至檢測(cè)器，然后結(jié)合判決結(jié)果做融合處理，檢測(cè)器與天線個(gè)數(shù)相等。而第二種方式則要利用天線來(lái)及空間分級(jí)，次用戶將會(huì)接收到與主用戶路徑不同的信號(hào)，信號(hào)融合之后的總信號(hào)將會(huì)有效降低衰落影響，這種方式只需要一個(gè)能量檢測(cè)器。

2.3 5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)

2.3.1 以基站為中心的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

從接入用戶業(yè)務(wù)需要、數(shù)量出發(fā)，傳統(tǒng)組網(wǎng)將會(huì)的運(yùn)行效果將會(huì)逐漸下降，動(dòng)態(tài)化、可配置化組網(wǎng)將會(huì)成為未來(lái)的一種主要發(fā)展方向。以基站為核心的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)作為傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的網(wǎng)絡(luò)形式，會(huì)將基站作為標(biāo)識(shí)。從組網(wǎng)場(chǎng)景出發(fā)，由各種接入方式相互混合所形成的超密集異構(gòu)組網(wǎng)將會(huì)成為5G 系統(tǒng)中基站組網(wǎng)的必要場(chǎng)景技術(shù)。因?yàn)榻尤胗脩魯?shù)量的增加，該組網(wǎng)在用戶小區(qū)選擇與資源分配中將會(huì)受到一定程度的挑戰(zhàn)。

從用戶小區(qū)選擇層面出發(fā)，常規(guī)方案大致可以分為四類(lèi)：

（1）最大參考信號(hào)功率。該方案是3GPP R8 協(xié)議提出的方案對(duì)策，可以將能夠帶來(lái)最大參考信號(hào)接收功率的基站當(dāng)作主要服務(wù)基站[5]。

（2）帶偏置值的RSRP 方案。因?yàn)樘幱诋悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)中的微基站、宏基站的區(qū)域具有一致性，而且宏基站的覆蓋范圍、信號(hào)功率去哪不大于微基站，所以過(guò)純粹采用RSRP 準(zhǔn)則將會(huì)導(dǎo)致宏基站接入數(shù)量大幅提高，進(jìn)而影響到微基站的資源利用率，所以為了防止此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生，可以選擇額外增添偏置值的方式來(lái)提高微基站的整體利用率。

（3）路徑損耗最小值方案。用戶選擇路徑損耗最小的基站來(lái)進(jìn)行接入，路徑將會(huì)在陰影、穿透等因素的影響下減弱，而選擇損耗最小的基站接入則能夠最大限度上保證信號(hào)輕度。

（4）SINR 用戶選擇方案。該方案在落實(shí)過(guò)程中需要考慮基站接收功率與通信信道質(zhì)量，接入時(shí)要選取SINR 最大的基站。

從無(wú)線資源分配角度出發(fā)，常規(guī)方案要從多個(gè)維度來(lái)進(jìn)行資源分類(lèi)與分配，通過(guò)采用增強(qiáng)型技術(shù)與算法來(lái)進(jìn)行調(diào)優(yōu)，能夠有效提高組網(wǎng)質(zhì)量?？沼蛸Y源分配會(huì)將天線、功率節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)資源分配給用戶，分配時(shí)結(jié)合CoMP-JT 思想來(lái)進(jìn)行分簇處理，處理結(jié)束后開(kāi)展用戶數(shù)據(jù)傳輸。因此這種方式還可以劃分為天線選擇與基站分簇兩類(lèi)。通過(guò)找到合適的分配方式可以有效提高組網(wǎng)質(zhì)量，進(jìn)而保證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

2.3.2 以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

用戶為中心的概念源自服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)領(lǐng)域，然后在計(jì)算機(jī)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到技術(shù)層面的應(yīng)用，用戶為中心是個(gè)人網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展下的產(chǎn)物，通過(guò)賦予用戶更高的使用優(yōu)先級(jí)，能夠在組網(wǎng)保證用戶無(wú)線通信質(zhì)量的先決條件下使用未來(lái)會(huì)出現(xiàn)的各種變化[6]。在小區(qū)通信中，基站正是傳統(tǒng)小區(qū)結(jié)構(gòu)的核心，這種結(jié)構(gòu)在運(yùn)行期間很難滿足覆蓋范圍內(nèi)邊緣用戶的無(wú)線通信體驗(yàn)，而且因?yàn)椴煌^(qū)負(fù)載差異非常大，所以各個(gè)小區(qū)相互之間的干擾將會(huì)有所提高。對(duì)于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)而言，其核心目的就是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用戶作為通信時(shí)的關(guān)鍵，用戶通信服務(wù)的重要性毋庸置疑。從用戶的QoE 需求角度出發(fā)，可以通過(guò)負(fù)載均衡、優(yōu)化資源結(jié)構(gòu)方式來(lái)保證用戶體驗(yàn)，通過(guò)在不同服務(wù)中采用不同的適配器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶體驗(yàn)質(zhì)量的精確化維持，進(jìn)而在組網(wǎng)中保證用戶的通信質(zhì)量。需要注意的是，以用戶為核心的5G 網(wǎng)路組網(wǎng)與基站組網(wǎng)不同，其受到的通信干擾往往會(huì)更小。只有根據(jù)實(shí)際情況與需求來(lái)選擇適合的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，才能夠讓無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

3 通信系統(tǒng)中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)與改進(jìn)

3.1 難點(diǎn)分析

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為新時(shí)期高速發(fā)展的重要技術(shù)，推動(dòng)了社會(huì)各行各業(yè)的高速發(fā)展。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)提供更為廣闊的發(fā)展空間，但是同樣也會(huì)衍生出一系列的需要重視的重要問(wèn)題。例如信息數(shù)據(jù)延遲問(wèn)題、信道丟失問(wèn)題等。通過(guò)對(duì)此類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行整理歸納后能夠發(fā)現(xiàn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)問(wèn)題往往與應(yīng)用特征息息相關(guān)，這也是在通信系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)需要注意的難點(diǎn)。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通常處于室外，所以信號(hào)在傳輸過(guò)程中將會(huì)受到外部光纖等一系列因素所帶來(lái)的影響，長(zhǎng)期發(fā)展下去將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量有所下降。通過(guò)對(duì)TPC 歷史協(xié)議信息進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在面對(duì)各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí)，丟失處理法是一種較為常見(jiàn)的解決方式，信息發(fā)送在未接收的情況下，將會(huì)試著二次發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這樣便會(huì)導(dǎo)致參數(shù)吞吐量有所下降，所以為了解決該問(wèn)題，可以通過(guò)降低發(fā)送終端窗口大小的方式來(lái)解決問(wèn)題[7]。在信息傳輸階段，若存在發(fā)送終端分布平衡問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致延遲提高，而且此時(shí)的數(shù)據(jù)信息更加容易丟失。所以為了將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)真正應(yīng)用于通信系統(tǒng)中，就應(yīng)該在滿足人們通信需求的同時(shí)注意對(duì)各種難點(diǎn)問(wèn)題的克服，只有這樣才能夠保證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸效率與信息安全性。

3.2 改進(jìn)方式

3.2.1 誤碼與數(shù)據(jù)丟失

So1aris 在通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸中利用Snoop 來(lái)進(jìn)行IP 包的信息采集，Snoop 一般會(huì)全權(quán)負(fù)責(zé)BS 流通數(shù)據(jù)包，這種負(fù)責(zé)方式可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于各種數(shù)據(jù)亂碼的監(jiān)測(cè)。在WTCP 代理期間，可以利用eNodeB 來(lái)完成如TCP 數(shù)據(jù)傳輸、二次傳輸?shù)纫幌盗泄ぷ鳎M(jìn)而達(dá)到從源頭上減少數(shù)據(jù)丟失的目的。通過(guò)與Snoop 進(jìn)行比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)WTCP 代理的差異性較大，即并沒(méi)有設(shè)置與其適配的超時(shí)器，所以在開(kāi)展二次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，eNodeB 基站并不會(huì)出現(xiàn)干擾的情況，而在WTCP 代理傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，eNodeB 則能夠在掌握情況的基礎(chǔ)上落實(shí)與之匹配反應(yīng)。通過(guò)將WTCP 代理與eNodeB 基站相結(jié)合，就能夠在一定程度上提高網(wǎng)絡(luò)通信工作質(zhì)量[8]。因?yàn)閑NodeB 基站含有分布式WTCP 代理與IP 代理，其中IP 代理數(shù)據(jù)包的緩存能力可以進(jìn)行數(shù)據(jù)延遲，由于WTCP 可以對(duì)代理緩存及西寧負(fù)責(zé)，所以在面對(duì)衍生出的未達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)包時(shí)能夠進(jìn)行約束，進(jìn)而讓無(wú)線通信數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量得到保障。

3.2.2 中斷鏈路

中斷鏈路的優(yōu)化能夠助力無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)從源頭強(qiáng)化鏈路控制，在數(shù)據(jù)傳輸期間，若線路出現(xiàn)中斷問(wèn)題，則計(jì)算機(jī)窗口會(huì)快速生成0 字符。發(fā)送窗口會(huì)由網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)、信號(hào)強(qiáng)度判斷鏈路中斷情況。如當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在0 字符的情況時(shí)，需要在第一時(shí)間將其發(fā)送至對(duì)應(yīng)串口，然后在恢復(fù)鏈路設(shè)置，通過(guò)對(duì)相關(guān)模擬試驗(yàn)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在面對(duì)發(fā)送窗口凍結(jié)時(shí)，10Mb/s 的傳輸作用將會(huì)變得非常明顯，此時(shí)可以通過(guò)提高TCP 代理時(shí)效、線路吞吐量的方法來(lái)保證無(wú)線通信效果。

3.2.3 延遲改進(jìn)

無(wú)線通信延遲問(wèn)題是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)較為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，通信傳輸延遲不僅會(huì)影響到用戶的通信體驗(yàn)，還將會(huì)影響到通信效率與通信質(zhì)量。從其根本原因出發(fā)，通信延遲意味著短時(shí)間內(nèi)通信要求的大幅提高，由于數(shù)據(jù)傳輸屬于當(dāng)前社會(huì)的重要需求，各種冗雜的使用需求將會(huì)導(dǎo)致增加數(shù)據(jù)延時(shí)。所以為了真正解決延時(shí)問(wèn)題，便可以借由TCPNCL 來(lái)節(jié)約數(shù)據(jù)包遺失等問(wèn)題。需要注意的是，TCPNCL 的功能性極為豐富，所以TCPNCL 能夠在無(wú)線通信中發(fā)揮出非常作用的作用。例如通過(guò)TCPNCL 能夠完成擁塞控制，保證通信暢通，解決擁塞的先決條件是啟動(dòng)擁塞定時(shí)器，并針對(duì)中斷數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位檢查，如果數(shù)據(jù)包出現(xiàn)了遺失的情況，就可以選擇在第一時(shí)間直接開(kāi)展二次數(shù)據(jù)通信傳輸，若在傳輸期間出現(xiàn)信息延時(shí)，則同樣會(huì)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行二次數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而保證通信傳輸水平滿足無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求[9]。

4 結(jié)論

總而言之，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠讓通信效率、質(zhì)量得到顯著提高。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)作為時(shí)代發(fā)展中的重要技術(shù)產(chǎn)物，其通信質(zhì)量的重要性毋庸置疑，所以必須找出合適的方法論來(lái)解決影響通信質(zhì)量的難點(diǎn)問(wèn)題。相信隨著更多人了解到無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的重要性，無(wú)線通信技術(shù)一定會(huì)變得更加完善。