一种基于空间调制的动态导频规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于空间调制的动态导频规划装置和方法。所述方法包括：S1，基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；S2，根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；S3，根据所述信道时变参数获得导频比。所述装置包括：数据辅助信道追踪模块，用于基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；信道时变参数计算模块，用于根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；导频比获取模块，用于根据所述信道时变参数获得导频比。本发明专利技术实现了在保证SM系统在时变信道下性能的稳定性和数据传输的准确率的同时，选取尽可能小的导频比，从而提高数据传输的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间调制的动态导频规划方法及装置
本专利技术涉及通信
，更具体地，涉及基于空间调制的动态导频规划方法及装置。
技术介绍
多入多出天线(Multi-inputMulti-output,MIMO)系统是一种接收机和发射机均采用多根天线通信的无线通信系统。基于MIMO系统可以得到一种新型调制技术即空间调制(SpatialModulation,SM)技术。具体地，SM技术中，发射机仅使用一根天线来发送符号，并将所使用天线的编号用于调制信息，根据信道矩阵解调信息。SM技术的具体实现方式为：首先，将待传输的比特流分为SM块，对应每次传输的SM符号。每个SM块中的比特又分为两部分，一部分用于确定所使用的天线编号，另一部分用于确定在该天线上传输的幅度相位调制(AmplitudeandPhaseModulation,APM)符号，如QPSK,BPSK等。每次发端的发送向量由这两部分比特共同决定。在MIMO系统中，假设信道为一收端天线数Nr乘以发端天线数Nt的复数矩阵，即对信道矩阵H有：另外，假设发端发送向量为列向量x，其维度为发端天线数Nt；收端接收向量为列向量y，维度为收端天线数Nr；接收机天线的热噪声为v，其每个元素都服从独立同分布的复高斯分布，均值为0，方差为1；信噪比为ρ。那么，该MIMO系统的传输模型为：进一步地，在与上述MIMO系统对应的SM系统中，假定对应的发送向量为xj,m，其维度为发端天线数Nt。其中，j代表所选择的天线的编号，m代表APM星座图中的符号sm的编号。那么，发送向量可以表示为：xj,m＝[0，0，…，sm，…，0，0]T。上式中，向量xj,m只有第j个元素非零，其余元素均为0。这时，假定信道矩阵H被表示为：其中，表示组成H的各个列向量。因此，由上述过程可知，在SM系统中，传输模型最终可以表示为：从上式中可以看出，只有信道矩阵H的第j列hj对接收信号y产生了贡献，这是因为我们在传输过程中只是用了发射机的第j个天线。对于接收机，通常使用性能较好的最大似然(MaximumLikelihood,ML)解调算法，如下所示：其中代表解调出的天线编号，代表解调出的APM符号编号。一般SM系统采用的帧结构如图2所示，每一帧分为两个阶段，分别为导频发送阶段和数据传输阶段。在导频阶段，发射机发送导频向量用于信道估计；在数据传输阶段，发射机传输数据。由于每次发射导频只能估计信道矩阵的一列，因此通常在每一帧中，导频阶段占有Nt个时间槽。假设一帧中总共的时间槽数目为L，可以定义导频比η为每一帧中的导频时间槽数量与总时间槽数目之比：对于传统的信道估计方法，假定在时间槽n时，发射的导频向量为q(n)可以表示为：q(n)＝[0,0,…1…,0]T,1≤n≤Nt。其维度为发端天线数Nt，第j个元素为1，其余元素为0。结合上述SM系统中的传输模型最终表示方式可知，发射机发送的导频向量，经信道传输后，被接收机接收到的向量为：其中v(n)代表在时间槽n的接收机热噪声，ρ为信噪比。基于最小二乘法，利用y(n)可以估计原始信道矩阵的第j列：由上可知，经过1个时间槽可以估计信道矩阵的1列，因此，经过Nt个时间槽便可估计出原始信道矩阵H。对于传统的信道估计方法，一般假定信道在一个数据帧内不再变化，因此在导频阶段估计信道完成后，在同一帧内不再更新信道矩阵，即认为：但由于信道时变性的存在，基于传统信道估计方法的SM系统在时变信道下会出现信道估计误差过大，进而导致数据传输过程中误码率的增高，系统性能下降。因此，需要较高的导频比来保证信道估计误差较小，进而保证数据传输的误码率较小，但较高的导频比会严重影响数据传输的效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于空间调制的动态导频规划方法及装置。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于空间调制的动态导频规划方法，该方法包括：S1，基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；S2，根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；S3，根据所述信道时变参数获得导频比。根据本专利技术的另一个方面，提供一种基于空间调制的动态导频规划装置，该装置包括：数据辅助信道追踪模块，用于基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；信道时变参数计算模块，用于根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；导频比获取模块，用于根据所述信道时变参数获得导频比。本申请提出的基于空间调制的动态导频规划方法，通过基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵，减小了估计信道和真实信道间的误差，从而保证SM系统在时变信道下性能的稳定性和数据传输的准确率，通过根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数，根据所述信道时变参数获得导频比，实现了在保证SM系统在时变信道下性能的稳定性和数据传输的准确率的同时，选取尽可能小的导频比，提高数据传输的效率。附图说明图1为根据本专利技术基于空间调制的动态导频规划方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例一的空间调制系统使用的帧结构的示意图；图3为根据本专利技术实施例一的传统信道估计方法示意图；图4为根据本专利技术实施例一的数据辅助信道追踪方法示意图；图5为根据本专利技术实施例一的动态导频调整的示意图；图6为根据本专利技术的传统信道估计方法与动态导频规划方法的信道估计误差随时间变化的对比图；图7为根据本专利技术的传统信道估计方法与动态导频规划方法在不同导频比下的误码率对比图；图8为根据本专利技术的传统信道估计方法与动态导频规划方法的误码率随α的变化曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于空间调制的动态导频规划方法，如图1所示。图1为根据本专利技术基于空间调制的动态导频规划方法的流程图。该方法包括：S1，基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；S2，根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；S3，根据所述信道时变参数获得导频比。作为本专利技术的一种实施例，所述步骤S1中基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵进一步包括：S101，在导频发送阶段，接收机基于发端发送的导频向量利用传统信道估计方法进行信道估计，获取原始信道矩阵；S102，在数据传输阶段，所述接收机基于发端发送的数据向量和所述原始信道矩阵利用最大似然解调算法获取天线编号和APM符号编号；S103，基于所述天线编号和APM符号编号更新所述原始信道矩阵，获取目标信道矩阵。作为本专利技术的一种实施例，所述步骤S2中根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数进一步包括：根据相邻时间槽的目标信道矩阵变化量在数据传输阶段的平均值计算信道时变参数。作为本专利技术的一种实施例，所述步骤S3中，所述根据信道时变参数获得导频比进一步包括：S301，将所述信道时变参数反馈给发射机；S302，所述发射机根据所述信道时变参数确定帧内导频比，并根据一个超帧内各帧对应的帧内导频比计算获得超帧导频比，在下一超帧的每一帧中均发送所述超帧导频比。作为本专利技术的一种实施例，所述步骤S103中所述原始信道矩阵的更新公式如下：其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间调制的动态导频规划方法，其特征在于，该方法包括：S1，基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；S2，根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；S3，根据所述信道时变参数获得导频比。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间调制的动态导频规划方法，其特征在于，该方法包括：S1，基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵；S2，根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数；S3，根据所述信道时变参数获得导频比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中基于发端发送的符号，利用数据辅助信道追踪方法进行信道估计，获取目标信道矩阵进一步包括：S101，在导频发送阶段，接收机基于发端发送的导频向量利用传统信道估计方法进行信道估计，获取原始信道矩阵；S102，在数据传输阶段，所述接收机基于发端发送的数据向量和所述原始信道矩阵利用最大似然解调算法获取天线编号和APM符号编号；S103，基于所述天线编号和APM符号编号更新所述原始信道矩阵，获取目标信道矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中根据所述目标信道矩阵计算出信道时变参数进一步包括：根据相邻时间槽的目标信道矩阵变化量在数据传输阶段的平均值计算信道时变参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述根据信道时变参数获得导频比进一步包括：S301，将所述信道时变参数反馈给发射机；S302，所述发射机根据所述信道时变参数确定帧内导频比，并根据一个超帧内各帧对应的帧内导频比计算获得超帧导频比，在下一超帧的每一帧中均发送所述超帧导频比。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S103中所述原始信道矩阵的更新公式如下：其中，为更新的目标信道矩阵的第列，为所述获得的天线编号，为APM符号编号对应的符号,ρ...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙子渊，竺旭东，王昭诚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11