电子通讯的预编码技术探析

电子通讯的预编码技术探析
【摘要】预编码技术在电子通讯技术中一直起着重要作用，近几年，对电子通讯的预编码技术的研究再次掀起热潮。

本文介绍了预编码技术的概念及其存在的优缺点，使读者对预编码技术有所了解，在此基础之上，介绍了预编码技术的设计原则和算法实现，并结合电子通讯中的MIMO系统进行了分析。

【关键词】电子通讯；预编码技术；探析；MIMO系统
1.前言
通讯技术和网络技术的发展，使得人类信息交流突破了时间和地点的限制，现今的电子通讯技术正由有线通讯技术向无线通讯技术发展，同时预编码技术也越来越受到业内人士的关注。

由于不同信号通道之间互相关联，影响通讯系统的整体性能，预编码技术可以消弱信号通道之间的关联影响，预编码技术应用于MIMO系统，可以使不同用户之间的信号正交，消除信号之间的干扰。

电子通讯的预编码技术的优势越来越突出，研究也越来越深入，下面对其相关特性做介绍。

2.预编码技术的概念
预编码技术最初的目的是解决单用户MIMO系统的信号通道之间的互相干扰问题。

各个信号通道之间互相关联达不到自由空间最大化，预编码技术通过信号的预处理减弱通道之间的干扰，或者利用不同通道信号的正交性减弱干扰，从而提高通讯系统的性能。

预编码技术分为线性预编码和非线性预编码，在MIMO 技术的基础之上，有限反馈预编码技术应运而生，有限反馈预编码技术可实现信号的互易，提高信号的传输效率，如图1所示为有限反馈预编码技术的系统框图。

有限反馈预编码技术中预编码矩阵的容量决定了信号传输的效率。

3.预编码技术的优缺点
预编码技术是基于MIMO技术发展起来的，MIMO技术已经广泛应用于电子通讯中，在MIMO技术的应用过程中，需要增强发射信号和接收信号的强度系数，这就需要合适的预编码码本，预编码码本由矩阵构成，一系列的矩阵具备了提供信号的优势，并体现出各个信号通道的参数，预编码技术有助于提高信号的传输效率，减弱信号之间的干扰，提高系统的稳定性。

但是，该方法对于信号通道参数的测量计算不够精确，在不同领域中的应用还存在差异，不够标准化。

而且预编码技术对信号的处理受到信息类型、发射端设计、接收端设计以及功率等因素的影响。

4.预编码技术的算法实现
4.1 预编码技术的设计原则
预编码技术的实现原理主要是在信号接收端和信号发射端都存储一定的预编码矩阵，首先，在信号的接收端搜索与发射端共有的最优编码，然后由接收端将最优编码的索引传到发射端，发射端根据该索引找到对应的预编码矩阵进行预编码，从而提高接收端信号的性能。

为更好的发挥预编码技术的作用，其设计过程应遵循一定的准则：
其一，预编码技术是建立在对信号发射端条件已知的基础上，因此，应明确信号发射端的状况，主要明确信号通道的各个参数；其二，由于限制作用，预编码码本的设计中应尽可能减少码本矩阵，码本中各个元素之间的距离应尽可能的大；其三，在得到预编码矩阵之后，要根据一定的准则选择与之最接近的预编码码本，在选择预编码码本的时候按照最小化均方差、最小化均方差绝对值或最小化瞬间系统容量的原则进行选取；另外，预编码技术的设计还应考虑功率约束、被优化的性能标准等因素，综合考虑以上多种因素才能更好地实现预编码的设计。

4.2 预编码技术及其算法实现
经典的预编码技术是线性预均衡方法，其中基于迫零的线性预均衡方法主要是将各个信号子通道可能产生的干扰强制性的设为0，然后通过信号通道矩阵进行预编码，该方法会放大信号噪声，影响系统的稳定性。

基于最小均方误差的线性预均衡方法主要是使信号发射端和信号接收端的均方误差取得最小值，提高系统的稳定性。

在MIMO系统中，预编码矩阵为M，信号通道矩阵为H，D为发送数据向量，则第j个用户接收到的信号如公式1，用户数量较多时的算法可以与其他算法相结合，例如用户选择算法。

（公式1）
5.预编码技术在电子通讯中的应用
预编码技术在电子通讯中的应用主要是基于MIMO系统，如图2所示为多用户的MIMO系统示意图，预编码技术可以消除多天线、不同通道之间的信号干扰，还可以提高空间增益，从而提升系统的容量，提高系统的稳定性。

在新一代的移动通讯标准中，预编码技术得到了新的应用，如表1所示为无线通信主流标准中MIMO系统的预编码技术。

6.总结
预编码技术具有自身的技术优势，在MIMO系统中发挥着关键的作用，对于预编码技术的特点以及算法实现的研究有利于对电子通讯关键技术的掌握和
理解，随着电子通讯技术的发展，预编码技术在提高传输率和系统稳定性中将发挥更大作用，掌握电子通讯的预编码技术有利于掌握电子通讯的未来发展趋势。

参考文献
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