用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法技术方案

本发明专利技术提供用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法。本发明专利技术通过对信号子帧中每个子载波的每种激活模式使用降维的MMSE估计，得到每种激活模式下的调制符号估计，并根据激活模式组成对应的完整估计矢量。通过使用MAP准则得到出每个子载波的激活模式和调制符号，并按顺序将子载波的估计结果组成完整的信号子帧，经过对信号子帧激活模式检测和错误激活模式的纠正后，对激活模式合法的信号子帧进行解调得到信息比特。本发明专利技术机首先使用MMSE准则估计每种激活模式下的调制符号，然后使用MAP准则计算每种激活模式下不同发送矢量的最大后验概率，通过考虑不同发送矢量的先验概率，提升每个子载的估计准确度，改善系统的误比特性能。

【技术实现步骤摘要】
用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法
本专利技术涉及数字无线通信技术，具体涉及用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法。
技术介绍
多输入多输出(Multiple-inputmultiple-output,MIMO)是一种多天线通信系统，相比传统的单天线系统可以大幅提升系统容量和误比特性能。由于MIMO系统的高吞吐量，在不增加频谱资源的情况下，可以成倍地提高系统的信道容量，使得MIMO技术成为下一代无线通信的核心技术之一。基于正交频分复用的载波序号调制(Orthogonalfrequencydivisionmultiplexingwithindexmodulation,OFDM-IM)是一种新颖的多载波传输技术，作为一种传统的OFDM的改进技术，符合新型的绿色通信技术。在OFDM-IM技术中，子载波不再全部激活发送调制符号，只有部分子载波激活传输调制符号，同时激活子载波的序号也作为一种新的信息携带方式来传输信息比特。由于部分子载波没有激活，与传统OFDM相比具有更低的峰均比(Peaktoaveragepowerratio,PAPR)和更小的载波间干扰(Intercarrierinterference,ICI)。在系统能耗方面，由于只有部分子载波激活传输调制符号，而且激活子载波的序号也用于比特传输，具有更高能量效率，符合未来通信行业绿色低碳的发展趋势要求。MIMO-OFDM-IM技术作为MIMO技术与OFDM-IM技术的结合，具有频谱利用率高、抗衰落性能强和数据速率高等优点，是传统MIMO-OFDM多载波技术的一种改进。在MIMO-OFDM-IM系统中，最大似然(Maximum-likelihood,ML)接收机可以实现最佳性能，但需要搜索所有可能组合，其计算复杂度与调制符号星座图阶数M，发送天线数Nt和OFDM-IM中每个子帧的子载波个数Nsub与激活个数K有关，计算复杂度随调制发送天线数呈指数增长，因此严重限制了ML接收机在实际应用中的使用。基于MMSE准则的MMSE-LLR虽然降低了解调复杂度，但相比ML接收机有较大的性能损失，因此在对实时性有要求的应用场合中，需要复杂度较低同时性能损失较小的接收机。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法。用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法，其包括如下步骤：a)基于MMSE准则辅助的MAP估计模块的实现：根据多输入多输出载波序号调制系统发送端采用的调制方案，将接收到的信号帧分为G个相互独立的信号子帧，对每个信号子帧中子载波逐个估计独立解调得到每个子载波的解调结果；对每个子载波的每种可能的激活模式进行降维MMSE估计，按照激活模式得到完整的发送矢量估计，然后使用MAP准则计算每个激活模式的矢量估计的最大后验概率，最终得到此子载波的估计；当信号子帧中的所有子载波估计结束，将各个子载波的估计按顺序组成信号子帧的估计；b)激活模式检测模块的实现：检测信号子帧中对应每个天线发送的OFDM-IM子帧的激活模式，全部合法则输入到下一级信号子帧解调模块；如果检测到有不合法的激活模式，记录对应的发送天线索引，输入到错误激活模式纠正和出错子载波估计模块；c)错误激活模式纠正和出错子载波估计模块的实现：根据激活模式检测模块输入的信息，计算激活模式出错的OFDM-IM子帧子载波的LLR值，计算所有激活模式的LLR值的和即LLR值和，估计出合法的激活模式；估计所有激活模式出错的OFDM-IM子帧，对估计激活模式出错的子载波按照重新估计后合法的激活模式使用MMSE估计，最后将重新估计的矢量和没有出错的子载波估计矢量组成新的信号子帧估计，输入到信号子帧解调模块；d)信号子帧解调模块的实现：逐个解调激活模式合法的信号子帧中每个发送天线对应的OFDM-IM子帧，得到每个发送天线发送的相互独立的信息比特，包括序号调制比特和调制符号比特；当G个信号子帧全部解调结束后，将对应每个发送天线发送的信息比特组成信号帧的信息比特序列。进一步的，所述基于MMSE准则辅助的MAP估计模块的实现具体包括：S1：所述接收信号的经过块解交织处理后，得到第g个信号子帧，其信号模型为为信号子帧索引，为第t个发送天线到所有接收天线的信道矩阵，Nt为发送天线的个数，是第t个发送天线发送的OFDM-IM子帧，ug是频域加性白噪声矩阵；对每个信号子帧中的子载波逐个独立解调处理，第n个子载波的信号模型为为信号子帧中的子载波序号，Nsub为信号子帧中的子载波个数，xg(n)为第n个子载波Nt个天线发送的符号组成的发送信号矢量，为第n个子载波对应的信道矩阵，ug(n)为第n个子载波上的噪声矢量；S2：所述信号矢量xg(n)中包括映射到M阶调制符号集合χ的激活子载波和映射为0值的未激活子载波，每个发送天线的子载波之间相互独立且具有相同的激活概率；根据发送端选取的OFDM-IM激活模式方案，得到xg(n)中第t个发送天线对应的子载波的先验概率为其中Nsub为每个子帧中子载波的个数，K为每个OFDM-IM子帧中激活子载波个数，则信号矢量xg(n)的先验概率为通过在解调时考虑每个子载波的发送矢量xg(n)的先验概率，提高接收端对每个子载波的估计精度；S3：所述MMSE降维激活模式调制符号估计，对xg(n)中每一种可能的激活模式，删除信道矩阵中对应xg(n)中未激活子载波对应的列，得到此激活模式下的降维信道矩阵；计算得到第e种激活模式对应的降维的信道矩阵此模式下的MMSE均衡矩阵其中为单位矩阵，a为此激活模式下xg(n)中未激活子载波的个数，e＝1,2,...,Ce为激活模式索引；计算得到第e种激活模式下激活子载波的MMSE均衡矢量激活子载波的MMSE调制符号估计结果为则此激活模式下调制符号矢量为S4：将MMSE的符号估计结果按照第e种激活模式组成此种激活模式下完整的发送矢量估计计算所有激活模式下发送矢量估计的最大后验概率，第n个子载波的发送矢量估计为计算得到信号子帧中所有子载波的估计，将估计结果按子载波顺序组合成完整的子帧，输入下一级激活模式检测模块。进一步的，所述的激活模式检测模块的具体实现包括：检测信号子帧中每个发送天线对应发送的OFDM-IM子帧的激活模式，如果全部合法，则输入到信号子帧解调模块；如果出现激活模式不合法情况，记录所有出错OFDM-IM子帧对应的发送天线索引，输入到错误激活模式纠正和出错子载波估计模块。进一步的，所述的错误激活模式纠正和出错子载波估计模块的实现具体包括：计算激活模式出错的OFDM-IM子帧的子载波的LLR值，按照合法激活模式集合C＝{c1,c2,...,cM}计算每一种激活模式的LLR值和，选择LLR值和中最大值对应的激活模式为此OFDM-IM子帧的激活模式估计，即其中为激活模式出错且对应发送天线索引为t的OFDM-IM子帧的LLR值，且当ki≠kj时，为每个激活模式的子载波索引；完成所有激活模式出错的OFDM-IM子帧的估计后，对信号子帧中估计出错的子载波按照合法的激活模式执行降维的MMSE符号估计，最后将重新得到的估计和没有出错的子载波估计组成新的信号子帧，输入到信号子帧解调模块。进一步的，所述的信号子帧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法，其特征在于，包括如下步骤：a)基于MMSE准则辅助的MAP估计模块的实现：根据多输入多输出载波序号调制系统发送端采用的调制方案，将接收到的信号帧分为G个相互独立的信号子帧，对每个信号子帧中子载波逐个估计独立解调得到每个子载波的解调结果；对每个子载波的每种可能的激活模式进行降维MMSE估计，按照激活模式得到完整的发送矢量估计，然后使用MAP准则计算每个激活模式的矢量估计的最大后验概率，最终得到此子载波的估计；当信号子帧中的所有子载波估计结束，将各个子载波的估计按顺序组成信号子帧的估计；b)激活模式检测模块的实现：检测信号子帧中对应每个天线发送的OFDM‑IM子帧的激活模式，全部合法则输入到下一级信号子帧解调模块；如果检测到有不合法的激活模式，记录对应的发送天线索引，输入到错误激活模式纠正和出错子载波估计模块；c)错误激活模式纠正和出错子载波估计模块的实现：根据激活模式检测模块输入的信息，计算激活模式出错的OFDM‑IM子帧子载波的LLR值，计算所有激活模式的LLR值的和即LLR值和，估计出合法的激活模式；估计所有激活模式出错的OFDM‑IM子帧，对估计激活模式出错的子载波按照重新估计后合法的激活模式使用MMSE估计，最后将重新估计的矢量和没有出错的子载波估计矢量组成新的信号子帧估计，输入到信号子帧解调模块；d)信号子帧解调模块的实现：逐个解调激活模式合法的信号子帧中每个发送天线对应的OFDM‑IM子帧，得到每个发送天线发送的相互独立的信息比特，包括序号调制比特和调制符号比特；当G个信号子帧全部解调结束后，将对应每个发送天线发送的信息比特组成信号帧的信息比特序列。...

【技术特征摘要】
1.用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法，其特征在于，包括如下步骤：a)基于MMSE准则辅助的MAP估计模块的实现：根据多输入多输出载波序号调制系统发送端采用的调制方案，将接收到的信号帧分为G个相互独立的信号子帧，对每个信号子帧中子载波逐个估计独立解调得到每个子载波的解调结果；对每个子载波的每种可能的激活模式进行降维MMSE估计，按照激活模式得到完整的发送矢量估计，然后使用MAP准则计算每个激活模式的矢量估计的最大后验概率，最终得到此子载波的估计；当信号子帧中的所有子载波估计结束，将各个子载波的估计按顺序组成信号子帧的估计；b)激活模式检测模块的实现：检测信号子帧中对应每个天线发送的OFDM-IM子帧的激活模式，全部合法则输入到下一级信号子帧解调模块；如果检测到有不合法的激活模式，记录对应的发送天线索引，输入到错误激活模式纠正和出错子载波估计模块；c)错误激活模式纠正和出错子载波估计模块的实现：根据激活模式检测模块输入的信息，计算激活模式出错的OFDM-IM子帧子载波的LLR值，计算所有激活模式的LLR值的和即LLR值和，估计出合法的激活模式；估计所有激活模式出错的OFDM-IM子帧，对估计激活模式出错的子载波按照重新估计后合法的激活模式使用MMSE估计，最后将重新估计的矢量和没有出错的子载波估计矢量组成新的信号子帧估计，输入到信号子帧解调模块；d)信号子帧解调模块的实现：逐个解调激活模式合法的信号子帧中每个发送天线对应的OFDM-IM子帧，得到每个发送天线发送的相互独立的信息比特，包括序号调制比特和调制符号比特；当G个信号子帧全部解调结束后，将对应每个发送天线发送的信息比特组成信号帧的信息比特序列。2.根据权利要求1所述的用于多输入多输出载波序号调制系统的低复杂度解调方法，其特征在于所述基于MMSE准则辅助的MAP估计模块的实现具体包括：S1：所述接收信号的经过块解交织处理后，得到第g个信号子帧，其信号模型为g＝1,2,...,G为信号子帧索引，为第t个发送天线到所有接收天线的信道矩阵，Nt为发送天线的个数，是第t个发送天线发送的OFDM-IM子帧，ug是频域加性白噪声矩阵；对每个信号子帧中的子载波逐个独立解调处理，第n个子载波的信号模型为n＝1,2，...,Nsub为信号子帧中的子载波序号，Nsub为信号子帧中的子载波个数，xg(n)为第n个子载波Nt个天线发送的符号组成的发送信号矢量，为第n个子载波对应的信道矩阵，ug(n)为第n个子载波上的噪声矢量；S2：所述信号矢量xg(n)中包括映射到M阶调制符号集合χ的激活子载波和映射为0值的未激活子载波，每个发送天线的子载波之间相互独立且具有相同的激活概率；根据发送端选取的OFDM-IM激活模式方案，得到xg(n)中第t个发送天线对应的子载...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芳炯，呼增，温淼文，余华，季飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44