摘要：在移動通信當中采取多輸入多輸出技術，可以有效避免多徑衰落所帶來的負面影響，雖然如此，但因為受到一些因素的制約，例如設備造價、尺寸以及硬件性能等，使得該技術無法切實運用在無線通信終端當中。而協作通信技術，能夠運用單天線移動終端彼此之間的互相協作功能，實現天線的共享，進而構成虛擬的多輸入多輸出系統，最終取得空間分集。 本文介紹了協作通信概述，分析了協作通信的信號處理方式，論述了移動通信網絡當中協作通信的應用。
關鍵詞：移動通信協作通信信號處理
協作通信系統是利用網絡天線系統資源完善的信源中繼協調轉發信息系統，通過無線傳輸實現數據的空間分集處理，從而提高通信系統的有效可靠性。是多天線技術發展后的又一項課題。協同通信是對通信節點進行的無線技術，通過搜集網絡中閑置的無線，實現分布式的無線陣列協同傳輸，提高通信系統的應用價值，確定協作通信系統的整體性能，逐步改善協同通信系統的有效發展管理。
一、協作通信概述
協作通信技術利用網絡中閑置的天線資源作為信源的中繼（Relay）協助轉發信息， 通過不同天線傳輸相同的數據達到空間分集的目的，以提高通信系統的可靠性，是繼MIMO（多輸入多輸出）多天線技術之后無線通信領域內又一前沿研究課題。協作通信技術對通信節點的天線數目沒有要求，而是通過搜集網絡中的閑置天線，形成分布式虛擬天線陣列（Virtual MIMO）協作傳輸數據，因此具有實際應用價值。研究表明，在網絡能量歸一化的情況下，協作通信系統的性能明顯優于直接傳輸的系統性能。協作通信技術將成為未來移動通信和無線局域網的關鍵技術之一，也因為如此，它被IEEE 802.16 等標準作為下一代無線通信系統的主要技術之一。近年來，為了提高數據的傳輸速率、容量、QoS（服務質量），蜂窩小區的覆蓋半徑不斷減小。越來越多的微微小區導致基站數量迅猛增加，整個通信系統的部署成本、維護成本也大大增加。一個行之有效的辦法就是將協作通信技術應用到移動通信系統中。
二、協作通信的信號處理方式
1、放大轉發機制。在協作通信的放大轉發機制當中，每一個用戶接收協作伙伴所發送帶有噪音的信號，且將其進一步放大，然后再把已經放大處理后的信號重新發送出去。對于用戶和協作伙伴所發送出來的數據，基站對其加以合并處理。雖然協作伙伴在將信號放大的過程中，也將噪音擴大，但是基站可以獲取兩個單獨的衰落信號，且可以做出合理的判決。Laneman 提出了這一機制，且對其展開了詳細的研究，發現在兩用戶與高信噪比的狀態下，這一機制所接收到的分集階數是2。在這一機制當中，倘若用戶與用戶之間信道系數已經知曉，那么就能夠展開最佳譯碼，因此這一機制應當展開必要的信息交換與信道預估。在放大轉發機制當中，面臨著一個挑戰，即對模擬信號展開抽樣、放大以及重新傳送，這一技術的實現有一定的難度。
2、檢測轉發機制。檢測轉發機制和傳統的中繼方式較為相似。在此要考慮兩個用戶伙伴互相協作的狀況，其中一個用戶首要處理的事情是：試圖檢測出協作伙伴的數據比特，并且把其所檢測到的比特再次發送出去。利用基站亦或者是其它技術，用戶能夠指定自己的協作伙伴。因此在實際的操作當中，每一個用戶都有一個協作伙伴為其提供路徑，進而實現分集。當前，協作伙伴的分配，也是一個極為熱門的研究方向。
3、編碼協作機制。編碼協作機制是利用兩條相互獨立的衰落信道，將每一個用戶碼字的不同部分發送出去，該機制的基本思想為每一個用戶都把自身所增加的冗余信息發送到其他的協作伙伴。倘若協作伙伴之間的信道環境十分差，那么編碼協作機制將自動的回到非協作狀態下。只需利用信道協作編碼設計，而不需要用戶與用戶之間的相互反饋，這是編碼協作機制的一個顯著特點。
三、移動通信網絡當中協作通信的應用
1、普通移動通信當中協作通信的應用。傳統的蜂窩通信系統當中，為了有效的提升QoS，會對一個小區進行再次細化，變成一個個微小區，在微小區中央設置一個基站，并且利用微波亦或者是有線和核心相連接。在微小區的通信范疇當中，基站和若干個移動臺相聯系。在展開通信行為以前，小區基站會首先利用控制信道，對資源進行合理的分配，且統治移動臺，然后移動臺再展開通信。當協作通信運用在蜂窩移動通信當中時，在基站的覆蓋范疇以內，移動臺和基站之間是彼此相聯系的，用戶可以直接通過基站來實現通信行為。而如果是在中繼站的覆蓋范疇以內時，移動臺的通信利用協作和附近的基站相聯系，進而形成一個多跳鏈路，最終實現通信行為。從某種程度而言，基站的覆蓋范疇與中繼站的覆蓋范疇能夠實現一定的重合。在此有一點需要注意，即在協作通信的過程當中，不僅僅只有移動臺與基站彼此之間的通信行為可以通過中繼站來完成，移動臺之間、基站之間以及中繼站之間均能夠實現互相協作，完成通信行為。這種情況關鍵在系統設計是側重于控制協作所支出的成本，亦或者是側重在提升技術指標。在移動通信系統當中運用協作通信技術，中繼站和諸多移動臺相連接，基站和諸多中繼站相連接，整個區域內的通信資源受基站的掌控，而中繼站則利用一定水平的功能函數，對實際的資源分布狀況加以控制。中繼站能利用放大轉發機制，中繼站獲取到來源于基站在某個時隙、某個頻率所發出的信息，并對其展開放大且重新發送。通過這種方式，中繼站可以有效的拓展基站的覆蓋范疇。另外，中繼站同樣能夠利用編碼轉發機制，在這一機制下中繼站可以先對基站所傳送來的信息進行編碼，之后再進行重新調制或者是糾錯編碼，把信息發送出去。通過這種方式能夠有效的提升中繼站的QoS。此外，還能夠利用壓縮轉發機制，中繼站在接收到信息之后，對其展開壓縮量化處理，之后再將信息重新轉發出去，通過該方式協作通信可以在一定程度上提升系統的速率。
2、應急移動通信當中協作通信的應用。在某種情況下，協作通信可以有效的提升網絡的健壯性，且倘若基站發生癱瘓，也可以支持部分的通信行為。在應急通信當中，如果某個區域的基站出現故障，進而導致基站癱瘓無法正常進行通信，而假使設置的協作通信系統，即使基站無法工作，該區域內的通信用戶依然能夠通過RS 進行通信行為，此時的RS 就好比是一個簡易的基站。如果該區域內的用戶要與區域外的用戶互相通信，那么能夠利用多跳RS 來實現，亦或者是利用多跳RS 和基站相聯系，進而實現通信行為。但是這種通信方式也存在一定的缺陷，即容量有限，僅僅只可以利用優先級展開控制，確保高優先級用戶的通信行為，而優先級相對而言較低的只能將其拋棄。在遇到各種嚴重的自然災害（地震）時，所在地的基站可能出現大面積的癱瘓，在這種情況下就能夠利用RS 來確保災區與其他地區的通信。通過協作通信系統可以保證災區和外界之間的通信行為，可以在抗災初期獲得災區的一些重要信息，確保重要通信的暢通無阻。
總之，移動通信網絡的協作中主要采用多點協作傳輸技術，即L1m系統中的關鍵步驟，通過無線網絡技術信號的有效傳遞，實現了干擾數據的降低，拓展了通信系統的整體性能。協作通信技術是新一代的移動通信技術要點，是未來移動通信協作分析技術中不可缺少的一個部分。通過移動協作通信技術可以有效的提高通信網絡的信號同步傳輸效果，最大限度的確保信號的實施傳遞，實現通信信息的準確收集和發送。
作者單位：國脈通信規劃設計有限公司 黑龍江哈爾濱 150036
參考文獻：
[1]徐磊.無線協作通信網絡中協作中繼傳輸問題的研究[D].安徽大學,2014.
[2]黃 韜．協作通信及無線移動通信網絡[M]．北京：電子工業出版社，2013．
[3]劉宴兵，唐紅．寬帶無線移動通信網絡技術[M]．北京：科學出版社，2013．
