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【摘要】 在未来的无线网络通信中，新技术的发展将通过的提高移动数据的传播能力，支持更大的数据流量，支持更多的无线设备的链接 ，来达到降低成本，增加能量与频谱效率，改善服务质量，提高可靠性与安全性的目的。本篇文章主要是讲通过MIMO技术，利用更高的频率，特别是毫米波（mmWave）频率，超级蜂窝的部署，p2p通信，实现异构网络（HetNet），并且提出的新的解决方案实现p2p通信的分布式MIMO技术。
【关键词】 误码率 p2p 准正交空时分组码 QPSK调制
引言
随着无线数据服务呈指数形式的增长，智能设备和5g移动网络的发展。未来的网络将不得不支持多媒体应用程序与各种各样的需求，包括大幅度增加用户数据的速率，大大减小端口的延迟，加强室内覆盖，增加光谱和能源效率等等。[1][2]
目前有很多技术推进了5g无线通信系统的发展，例如：大规模的多输入多输出系统（massive-MIMO），毫米波通信（mm-wave），频谱和节能通信，认知无线电网络，可见光通信等。近年来，p2p通信给我们提供了一种新的提高通信质量的途径，p2p通信指的是新的无线电技术，它能使节点之间直接通信，数据之间的传播不需要网络基础设施。p2p通信有助于提高频谱效率，提高用户体验，扩大通信应用。因为在p2p通信中，用户之间的数据之间进行传输，没有通过蜂窝网络，因此可以获得跳跃性增益。此外，p2p用户之间资源可以被重新利用，这样可以获得资源复用的增益。因为以上的两种增益，无线频谱效率跟网络吞吐量得以提高。但与此同时，如果核心网络设施或接入网络设备损坏，则通信系统可能崩溃[3]。然而，p2p通信可以使通信终端建立Ad Hoc网络。当无线基础设施被损坏，或者无线网络无法覆盖到其终端的时候，通过p2p技术可以用于p2p通信，甚至可以访问蜂窝网络。通过这种方式，可以增加无线应用程序的数量。
p2p的潜在应用包括本地服务、应急通信、公共安全、游戏和社交网络，交通控制和安全、智能交通系统、物联网的增强等。
在这里，我们提出一种新的解决方案，就是通过分布式MIMO系统来提高p2p通信的质量，对于p2p所存在的缺点，我们提出了解决方案，这预示着未来无线通信的发展方向。最后通过仿真来证明此方法的优点。
一、p2p通信
1.1p2p通信的优势
p2p通信是通信系统向着更加具有创新方向与更具成本效益方向发展的一个关键的推动者，其主要是应用于减轻运营商核心网络的流量压力。在过去，手机运营商并没有将p2p通讯作为提高网络质量的方式，所以p2p通讯只是應用于本地通讯服务，没有得到大规模的推广。然而，随着各种移动设备的发展，例如平板电脑等收到越来越多的欢迎，手机运营商正在考虑引入p2p通信网络[4]。相比于传统的通信方式，p2p通信有众多的优点，如改进频谱和能源效率，增加系统的容量，减少交通负荷等。
在实际的应用中，p2p通信结构会给公共安全有关的应用程序提供巨大的帮助，比如更加可靠的服务与超低的延迟。特别是应对突发事件使网络基础设施超载或者不可用时，例如地震，水灾，火灾等，基本的通信服务还能正常运营，为警察救援提供方便[5]。
1.2 p2p通信在交通系统中的应用
p2p通信的应用就是在智能交通系统中车辆的通信（ Internet of Vehicles）.当汽车在高速运行时，通过p2p系统，可以警告附近的车辆减速或改变航线。在系统收到警告时，会自动提醒附近车辆的司机，使驾驶员可以更快的反映，甚至在紧急情况下提供自动驾驶，以减少交通事故的发生。
另外，利用p2p技术，可以发现附近的特殊车辆，例如校车或者运载危险货物的车辆，提醒其他附近的车辆对这些车辆予以特别注意[6]。
在本地服务的场景中，p2p的一个基本应用是让用户数据在终端之间直接传输，并不通过网络。p2p也可以应用在更高级的场景中，如多用户MIMO（MU-MIMO）的增强，协作中继，虚拟或分布式MIMO[7]。在MU-MIMO中，移动通信基地站基于信道状态反馈确定预编码，消除用户间的干扰。p2p的配对节点之间可以直接交换信道状态信息，因此，终端可以将信道状态信息与移动通信基地站联合起来提高MU-MIMO的性能。
二、改善p2p通信具体方案
在此，我们提出了分布式MIMO改善p2p通信的方案，可以满足公共安全应用程序的需求（在本地无线基础设施损毁的情况下），商业应用程序的需求（如在线游戏，视频，广告），智能车辆通信的需求，以及高效内容分发的需求等。
我们分析p2p的场景，提出了两个新的解决方案来实现虚拟准正交空时分组码（QOSTBC）。
第一个场景是模拟设备间信号的传输过程，如图2所示。
MP（3）拥有两个传输天线，而MP1跟MP2拥有一根传输天线，这四根传输天线的（QOSTBC）如下所示。
三、调制方式
3.1 QPSK調制
信号在天线间传播的时候，需要运用到数字调制，数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传输的信息，在接收端也对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调试具有调幅、调频、和调相三种基本的形式，还可以在此基础上衍生出许多其他的形式[8]。 QPSK信号可以看成两个载波正交2psk信号调制器构成可以将发射的信号定义为：
以上两种调制方式是目前应用最广泛的两种调制方式，具有较高的频谱利用率跟良好的抗噪性能[10]，本文将研究P2P通信方案在QPSK与64QAM两种调制下的实验情况。
四、仿真实验结果
在此，我们将创建的虚拟8*1MISO信道的准正交空时分组码（QOSTBC8）与创建的虚拟4*1MISO信道的准正交空时分组码（QOSTBC4）进行比较，对比其误码率。仿真结果给出了假定传播条件下瑞利衰落的统计数据。如图4所示，为QPSK调制下的4*1与8*1的误码率。
由仿真结果可显示，更多的发射天线获得了更大的分集阶数，当天线数增加时，BER曲线变得更加陡峭，误码率性能提高，由图可知，8*1天线的误码率在信噪比为30db时，误码率降到了，可达到传输的基本要求。
图5表示在64QAM调制下的4*1与8*1误码率的对比，如图所示，与QPSK调制的曲线走向相似，天线增加时，误码率性能提高。综上所述，该分布式MIMO在P2P通信中的应用方案具有可行性。
五、结论
利用分布式MIMO的技术，可以满足未来对于无线通信系统的要求，实验表明，利用分布式MIMO可以有效的降低系统的误码率，并且随着大型天线阵列的发展，随着天线复杂度的提高，系统数据传输的精确度也随之提高，这对于今后大數据的快速传输，具有重要的意义。
通过分布式MIMO技术，改善了p2p通信，通过模拟虚拟的MIMO之间的通信，可以进一步扩展到大型的天线阵列中去，为今后的p2p通信的发展，提供新的方案。
参 考 文 献
[1] E. Hossain， M. Hasan， “5G Cellular： Key Enabling Technologiesand Research Challenges，” IEEE Instrumentation & Measurement Magazine， Volume 18 ， Issue 3， pp. 11 – 21， June 2015.
[2] J. Guey， P. Liao， Y. Chen， A. Hsu， C. Hwang， G. Lin， “On 5G Radio Access Architecture and Technology，” IEEE Wireless Communication， Volume 22， Issue 5， pp. 2 – 5， October 2015.
[3] D. Soldani， A. Manzalini， “Horizon 2020 and Beyond： On the 5G Operating System for a True Digital Society，” IEEE Vehicular Technology Magazine， Volume 10 ， Issue 1， pp. 32 - 42， March 2015.
[4] K. Choi， Z. Han， “Device-to-Device Discovery for Proximity-Based Service in LTE-Advanced System，” IEEE Journal on Selected Areas in Communications， Volume 33， Issue 1， pp. 55 – 66， January 2015.
[5] 尤肖虎，潘志文，高西奇，等. 5G 移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 中国科学：信息科学，2014，44（5）：551-563.
[6] W. Zhong， Y. Fang， S. Jin， K. Wong， “Joint Resource Allocation for Device-to-Device Communications Underlaying Uplink MIMO Cellular Networks，” IEEE Journal on Selected Areas in Communications， Volume 33， Issue 1， pp. 41 – 54， January 2015.
[7] U. Urosevic， Z. Veljovic， M. Pejanovic-Djurisic， “MIMO Solution for Performance Improvements of OFDM-CDMA System with Pilot Tone，” Wireless Networks， Volume 19， Issue 8， pp. 2021- 2028， Springer， November 2013.
[8]于洋，李孝嚴，张晓春BPSK，QPSK，UQPSK，64QAM 信号自动调制识别[J]. 电子科技，2015，28（1）1007-7820（2015）01-049-04
[9] 黄知涛，周一宇 一种有效的BPSK/QPSK 信号调制识别方法[J].电子对抗技术，2005，20（ 2） ： 10 - 13.
[10] 李晏， 基带PSK、QAM 信号调制子类型自动识别研究[D].成都： 电子科技大学，2008
【关键词】 误码率 p2p 准正交空时分组码 QPSK调制
引言
随着无线数据服务呈指数形式的增长，智能设备和5g移动网络的发展。未来的网络将不得不支持多媒体应用程序与各种各样的需求，包括大幅度增加用户数据的速率，大大减小端口的延迟，加强室内覆盖，增加光谱和能源效率等等。[1][2]
目前有很多技术推进了5g无线通信系统的发展，例如：大规模的多输入多输出系统（massive-MIMO），毫米波通信（mm-wave），频谱和节能通信，认知无线电网络，可见光通信等。近年来，p2p通信给我们提供了一种新的提高通信质量的途径，p2p通信指的是新的无线电技术，它能使节点之间直接通信，数据之间的传播不需要网络基础设施。p2p通信有助于提高频谱效率，提高用户体验，扩大通信应用。因为在p2p通信中，用户之间的数据之间进行传输，没有通过蜂窝网络，因此可以获得跳跃性增益。此外，p2p用户之间资源可以被重新利用，这样可以获得资源复用的增益。因为以上的两种增益，无线频谱效率跟网络吞吐量得以提高。但与此同时，如果核心网络设施或接入网络设备损坏，则通信系统可能崩溃[3]。然而，p2p通信可以使通信终端建立Ad Hoc网络。当无线基础设施被损坏，或者无线网络无法覆盖到其终端的时候，通过p2p技术可以用于p2p通信，甚至可以访问蜂窝网络。通过这种方式，可以增加无线应用程序的数量。
p2p的潜在应用包括本地服务、应急通信、公共安全、游戏和社交网络，交通控制和安全、智能交通系统、物联网的增强等。
在这里，我们提出一种新的解决方案，就是通过分布式MIMO系统来提高p2p通信的质量，对于p2p所存在的缺点，我们提出了解决方案，这预示着未来无线通信的发展方向。最后通过仿真来证明此方法的优点。
一、p2p通信
1.1p2p通信的优势
p2p通信是通信系统向着更加具有创新方向与更具成本效益方向发展的一个关键的推动者，其主要是应用于减轻运营商核心网络的流量压力。在过去，手机运营商并没有将p2p通讯作为提高网络质量的方式，所以p2p通讯只是應用于本地通讯服务，没有得到大规模的推广。然而，随着各种移动设备的发展，例如平板电脑等收到越来越多的欢迎，手机运营商正在考虑引入p2p通信网络[4]。相比于传统的通信方式，p2p通信有众多的优点，如改进频谱和能源效率，增加系统的容量，减少交通负荷等。
在实际的应用中，p2p通信结构会给公共安全有关的应用程序提供巨大的帮助，比如更加可靠的服务与超低的延迟。特别是应对突发事件使网络基础设施超载或者不可用时，例如地震，水灾，火灾等，基本的通信服务还能正常运营，为警察救援提供方便[5]。
1.2 p2p通信在交通系统中的应用
p2p通信的应用就是在智能交通系统中车辆的通信（ Internet of Vehicles）.当汽车在高速运行时，通过p2p系统，可以警告附近的车辆减速或改变航线。在系统收到警告时，会自动提醒附近车辆的司机，使驾驶员可以更快的反映，甚至在紧急情况下提供自动驾驶，以减少交通事故的发生。
另外，利用p2p技术，可以发现附近的特殊车辆，例如校车或者运载危险货物的车辆，提醒其他附近的车辆对这些车辆予以特别注意[6]。
在本地服务的场景中，p2p的一个基本应用是让用户数据在终端之间直接传输，并不通过网络。p2p也可以应用在更高级的场景中，如多用户MIMO（MU-MIMO）的增强，协作中继，虚拟或分布式MIMO[7]。在MU-MIMO中，移动通信基地站基于信道状态反馈确定预编码，消除用户间的干扰。p2p的配对节点之间可以直接交换信道状态信息，因此，终端可以将信道状态信息与移动通信基地站联合起来提高MU-MIMO的性能。
二、改善p2p通信具体方案
在此，我们提出了分布式MIMO改善p2p通信的方案，可以满足公共安全应用程序的需求（在本地无线基础设施损毁的情况下），商业应用程序的需求（如在线游戏，视频，广告），智能车辆通信的需求，以及高效内容分发的需求等。
我们分析p2p的场景，提出了两个新的解决方案来实现虚拟准正交空时分组码（QOSTBC）。
第一个场景是模拟设备间信号的传输过程，如图2所示。
MP（3）拥有两个传输天线，而MP1跟MP2拥有一根传输天线，这四根传输天线的（QOSTBC）如下所示。
三、调制方式
3.1 QPSK調制
信号在天线间传播的时候，需要运用到数字调制，数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传输的信息，在接收端也对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调试具有调幅、调频、和调相三种基本的形式，还可以在此基础上衍生出许多其他的形式[8]。 QPSK信号可以看成两个载波正交2psk信号调制器构成可以将发射的信号定义为：
以上两种调制方式是目前应用最广泛的两种调制方式，具有较高的频谱利用率跟良好的抗噪性能[10]，本文将研究P2P通信方案在QPSK与64QAM两种调制下的实验情况。
四、仿真实验结果
在此，我们将创建的虚拟8*1MISO信道的准正交空时分组码（QOSTBC8）与创建的虚拟4*1MISO信道的准正交空时分组码（QOSTBC4）进行比较，对比其误码率。仿真结果给出了假定传播条件下瑞利衰落的统计数据。如图4所示，为QPSK调制下的4*1与8*1的误码率。
由仿真结果可显示，更多的发射天线获得了更大的分集阶数，当天线数增加时，BER曲线变得更加陡峭，误码率性能提高，由图可知，8*1天线的误码率在信噪比为30db时，误码率降到了，可达到传输的基本要求。
图5表示在64QAM调制下的4*1与8*1误码率的对比，如图所示，与QPSK调制的曲线走向相似，天线增加时，误码率性能提高。综上所述，该分布式MIMO在P2P通信中的应用方案具有可行性。
五、结论
利用分布式MIMO的技术，可以满足未来对于无线通信系统的要求，实验表明，利用分布式MIMO可以有效的降低系统的误码率，并且随着大型天线阵列的发展，随着天线复杂度的提高，系统数据传输的精确度也随之提高，这对于今后大數据的快速传输，具有重要的意义。
通过分布式MIMO技术，改善了p2p通信，通过模拟虚拟的MIMO之间的通信，可以进一步扩展到大型的天线阵列中去，为今后的p2p通信的发展，提供新的方案。
参 考 文 献
[1] E. Hossain， M. Hasan， “5G Cellular： Key Enabling Technologiesand Research Challenges，” IEEE Instrumentation & Measurement Magazine， Volume 18 ， Issue 3， pp. 11 – 21， June 2015.
[2] J. Guey， P. Liao， Y. Chen， A. Hsu， C. Hwang， G. Lin， “On 5G Radio Access Architecture and Technology，” IEEE Wireless Communication， Volume 22， Issue 5， pp. 2 – 5， October 2015.
[3] D. Soldani， A. Manzalini， “Horizon 2020 and Beyond： On the 5G Operating System for a True Digital Society，” IEEE Vehicular Technology Magazine， Volume 10 ， Issue 1， pp. 32 - 42， March 2015.
[4] K. Choi， Z. Han， “Device-to-Device Discovery for Proximity-Based Service in LTE-Advanced System，” IEEE Journal on Selected Areas in Communications， Volume 33， Issue 1， pp. 55 – 66， January 2015.
[5] 尤肖虎，潘志文，高西奇，等. 5G 移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 中国科学：信息科学，2014，44（5）：551-563.
[6] W. Zhong， Y. Fang， S. Jin， K. Wong， “Joint Resource Allocation for Device-to-Device Communications Underlaying Uplink MIMO Cellular Networks，” IEEE Journal on Selected Areas in Communications， Volume 33， Issue 1， pp. 41 – 54， January 2015.
[7] U. Urosevic， Z. Veljovic， M. Pejanovic-Djurisic， “MIMO Solution for Performance Improvements of OFDM-CDMA System with Pilot Tone，” Wireless Networks， Volume 19， Issue 8， pp. 2021- 2028， Springer， November 2013.
[8]于洋，李孝嚴，张晓春BPSK，QPSK，UQPSK，64QAM 信号自动调制识别[J]. 电子科技，2015，28（1）1007-7820（2015）01-049-04
[9] 黄知涛，周一宇 一种有效的BPSK/QPSK 信号调制识别方法[J].电子对抗技术，2005，20（ 2） ： 10 - 13.
[10] 李晏， 基带PSK、QAM 信号调制子类型自动识别研究[D].成都： 电子科技大学，2008