2.1 引言

信息化战争的显著特点是战场态势感知、指挥控制、话音、图像等多媒体信息实时传输的需求在以惊人的速度增长，通信带宽越来越成为实现信息共享的突出瓶颈；另外，战场电磁环境越来越复杂，频谱资源越来越拥挤，传输条件越来越恶劣，战术通信系统必须在存在各种人为和非人为因素的干扰下保持稳定、可靠，且能够适应视距、非视距等多种信道环境。因此，抗干扰能力强、频谱利用率高的无线高速传输技术是构建战术通信系统的关键技术之一。

本章重点介绍在未来战术通信中有广泛应用前景的三类无线高速传输技术——正交频分复用（OFDM）、单载波频域均衡（SC-FDE）与多输入多输出（MIMO）技术的基本原理与关键问题。早在20世纪60年代，人们便提出了OFDM的概念。1971年，Weinstein和Ebert ^[1] 把离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）应用到频分复用系统中，作为调制和解调过程的一部分，从而避免了使用具有一致的频率特性和相位特性的正弦波发生器组和相关解调器组。但由于当时数字信号处理能力的限制，这种想法并未受到人们的关注。直到20世纪80年代中期，OFDM在欧洲数字音频广播中成功应用，该技术才开始受到广泛关注。目前，采用OFDM技术的标准已有很多。例如，IEEE 802.11a、HiperLAN Type 2无线局域网标准、IEEE 802.16无线城域网标准等都采纳了OFDM技术。虽然OFDM具有很高的频谱利用率和抗多径能力，但它存在对载波频偏敏感和高峰均功率比的固有缺陷，为接收机算法设计和线性功率放大器的选择带来了困难。1994年，Sari等 ^[2] 提出的SC-FDE方法不但克服了OFDM系统中上述两个主要缺陷，而且保留了OFDM的抗多径能力。目前，该技术已被IEEE 802.16标准采纳，并成为3GPP LTE中上行链路的建议方案之一。

20世纪90年代，由贝尔实验室的学者Telatar ^[3] 和Foschini等 ^[4] 在各自的工作中提出了多输入多输出系统的概念，通过在发送端和接收端同时使用多副天线实现了多个数据流在相同时间和相同频段的传输，利用系统的空间资源在增加系统处理复杂度的代价下极大提高了传输速率，这些特点使得MIMO技术迅速成为无线通信领域的研究热点。近年来，已有很多标准接纳了MIMO技术。在3GPP的演进项目中，拟将空时发射分集与空时扩展技术作为可选发射模式来进一步提高3G系统容量和数据速率；无线局域网标准IEEE 802.11n、无线城域网标准IEEE 802.16（WiMAX）采用了MIMO-OFDM技术。Airgo、Atheros、Linksys、D-Link等公司已发布各种MIMO芯片组。贝尔实验室承担的移动网络MIMO（Mobile Networked MIMO，MNM）计划利用空间复用架构实现600 Mbit/s的高速传输，频谱利用率高达24 bit·s ^-1 ·Hz ^-1 。MIMO技术已成为实现高频谱利用率、高可靠性数据传输的热点方案之一。作为MIMO技术的延伸，Sendonaris等 ^[5-6] 在2003年提出了协同通信的思想。在有些应用场景下，由于终端体积和功耗的限制很难加装多副天线，通过多个终端进行协作通信，构成“虚拟MIMO系统”仍能获取多天线的好处。这种协同通信方式已成为学术界关注的热点，在战术通信中的优点尤为突出。

本章2.2节重点介绍OFDM技术原理及其所涉及的载波频偏估计与峰均功率比问题，2.3节对SC-FDE技术的基本原理与算法结构进行了讨论，2.4节与2.5节分别关注MIMO与MIMO-OFDM技术，2.6节对协同通信技术进行简要介绍。 5LEJz3HfOtAbqdtMtc2nQOf9j3u9eUTTZL1uH0/gw0Q+pxgPrTfBu0FC2VHOM3Ol