一种实现高阶QAM调制的信号发送方法、接收方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种实现高阶QAM调制的信号发送方法、接收方法及系统，其中，信号发送方法适用于在低比特量化的系统中，将高阶QAM信号由发射端发送至接收端，发射端和接收端存储有对应的关系映射表，关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，信号发送方法包括：步骤1，发射端根据待传输信息，调制生成高阶QAM信号；步骤2，根据调制生成的高阶QAM信号和关系映射表，选取发射高阶QAM信号的天线，并将高阶QAM信号作为发射信号，利用所选取的天线发送至接收端。本发明专利技术通过将高阶QAM信号的幅值信息承载在发射端的天线选取上，再由接收端获取解调高阶QAM信号的相位和幅值，降低了信号处理的复杂程度和高阶QAM信号解调后的误比特率。

A Signal Transmitting Method, Receiving Method and System for High-order QAM Modulation

【技术实现步骤摘要】
一种实现高阶QAM调制的信号发送方法、接收方法及系统
本专利技术涉及无线通信的
，尤其涉及一种在低比特量化的系统中实现高阶QAM调制的信号收发方法及系统。
技术介绍
大规模多输入多输出(massivemultiple-inputmultiple-output,massiveMIMO)系统已成为提高第五代蜂窝系统中系统吞吐量所需的关键技术。然而，massiveMIMO系统潜在的高功耗，尤其是射频链路的功耗，已成为限制其实际应用的瓶颈。数据表明，数模转换器(AnalogtoDigitalConverter,ADC)是射频链路中功耗最大的器件，其功耗随着采样率呈线性增长，随着ADC分辨率呈指数增长。为了降低massiveMIMO系统中射频链路的功耗，使用低比特量化的ADC是一种解决方案。正交振幅(QuadratureAmplitudeModulation，QAM)调制被4G、5G移动通信系统广泛采用，具有更好的抗噪性能，可以达到更高的吞吐量。QAM调制是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM(4QAM)、四进制QAM(l6QAM)、六进制QAM(64QAM)…，对应的空间信号矢量端点(星座点)分布图称为星座图，分别有4、16、64…个矢量端点。QAM调制是幅值、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的相位和幅值来传递信息比特，QAM调制相比于PSK调制，其星座点之间的欧氏距离更大，在解调时具有更好的抗噪性能，可实现更高的频带利用率。现有的分集多天线信号传输机制(包含QAM信号传输)，发送端所有天线发送相同的信号给接收端。然而，在低比特量化的系统中若仍使用这样的传输机制，在高信噪比时虽然可以正确恢复所传信号的相位信息，但是会造成信号幅度信息的丢失，导致高阶QAM信号难以被正确解调，如文献"One-bitmassiveMIMO:Channelestimationandhigh-ordermodulations,"中所述。而现有技术中，一方面利用适当噪声有助于提高解调性能这一结论，迭代添加人工噪声的方法，即根据上一个信号判决结果的正确性调整当前信号所需要附加的噪声功率，再进行高阶QAM信号的检测，如文献"Enablinglow-resolutionADCwithhigh-ordermodulationsformillimeter-wavesystems,"和"Noise-AidedDemodulationwithOne-BitADCforQuadratureAmplitudeModulatedSignals,"中所述。但是，该方法只能保障在高信噪比时误比特率不增加，且每次判断检测结果的正确性时需要做多次信号合并，复杂度会很高。另一方面是使用机器学习方法，在真正传输数据之前使用一组已知数据进行训练，获得基于机器学习的信号检测方法所需的各项参数，在真正的数据传输阶段使用基于该组参数的机器学习方法进行高阶QAM信号的检测，如文献＂BlinddetectionforMIMOsystemswithlow-resolutionADCsusingsupervisedlearning,＂中所述。而该方法，需要对高阶QAM信号的每一个星座点符号都做学习，每次学习需要一定量的数据才能调整好机器学习所需的各项参数，因此，在训练过程中需要耗费非常多的时频资源，导致用于数据传输的资源数急剧下降，最终导致真实吞吐量不升反降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种实现高阶QAM调制的信号发送方法、一种实现高阶QAM调制的信号接收方法、一种实现高阶QAM调制的信号发送装置以及一种实现高阶QAM调制的信号接收装置。根据本专利技术的第一方面，提供了一种实现高阶QAM调制的信号发送方法，该方法适用于在低比特量化的系统中，将高阶QAM信号由发射端发送至接收端，发射端存储有关系映射表，所述关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，发射端设置有至少两根天线，该方法包括：步骤1，发射端根据待传输信息，调制生成高阶QAM信号；步骤2，根据调制生成的高阶QAM信号的幅值和关系映射表，选取发射高阶QAM信号的天线，并将高阶QAM信号作为发射信号，利用所选取的天线发送。在本专利技术的一个实施例中，关系映射表包括多个二进制数，每个二进制数的取值对应于高阶QAM信号星座点可取的一个幅值，其中，任一个二进制数对应于一个天线状态序列，在任一个星座图中，高阶QAM信号具有的幅值可选数量L为一固定值。在本专利技术的一个实施例中，发射端天线的根数NT与二进制数组的长度相等、且与高阶QAM信号的幅值可选数量L满足如下公式：NT≥log2(L+1)。根据本专利技术的第二方面，提供了一种实现高阶QAM调制的信号接收方法，适用于上述第一方面中的发送方法，接收端存储有与发送端对应的关系映射表，关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，该方法包括：步骤3，接收端根据接收到的接收信号和关系映射表，获取解调高阶QAM信号需要的相位和幅值，并基于该相位和幅值解调高阶QAM信号。在本专利技术的一个实施例中，步骤3具体包括：步骤31，将接收到的接收信号中元素的最大幅值，记作基准幅值；步骤32，计算发射信号中所有元素的幅值与基准幅值之间的比值；步骤33，根据比值与预设阈值之间的大小关系，生成接收端幅度序列；步骤34，根据接收端幅度序列和关系映射表，获取解调高阶QAM信号需要的相位和幅值。根据本专利技术的第三方面，提供一种实现高阶QAM调制的通信方法，包括步骤1，根据上述的信号发送方法，发射经过调制生成的高阶QAM信号；步骤2，根据上述的信号接收方法，接收所述高阶QAM信号。根据本专利技术的第四方面，提供了一种实现高阶QAM调制的信号发送装置，该装置适用于在低比特量化的系统中，将高阶QAM信号由发射端发送至接收端，发射端存储有关系映射表，所述关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，发射端设置有至少两根天线，该装置包括：调制模块以及选取模块；调制模块设置于发射端，调制模块用于根据待传输信息，调制生成高阶QAM信号；选取模块设置于发射端，选取模块用于根据调制生成的高阶QAM信号和关系映射表，选取发射高阶QAM信号的天线，并将高阶QAM信号作为发射信号，利用所选取的天线发送。在本专利技术的一个实施例中，关系映射表包括多个二进制数，每个二进制数的取值对应于高阶QAM信号的星座图中一个星座点的幅值，其中，任一个二进制数对应于一个天线状态序列，在任一个星座图中，高阶QAM信号具有的幅值可选数量L为一固定值。在本专利技术的一个实施例中，发射端天线的根数NT与二进制数组的长度相等、且与高阶QAM信号的幅值可选数量L满足如下公式：NT≥log2(L+1)。根据本专利技术的第五方面，提供了一种实现高阶QAM调制的信号接收装置，适用于上述第四方面中的发送装置，接收端存储有与发送端对应的关系映射表，关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，该装置包括：解调模块；解调模块设置于接收端，解调模块用于根据接收到的接收信号和关系映射表，获取解调高阶QAM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现高阶QAM调制的信号发送方法，其特征在于，该方法适用于低比特量化的系统中，将高阶QAM信号由发射端发送至接收端，所述发射端存储有关系映射表，所述关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，所述发射端设置有至少两根天线，该方法包括：步骤1，所述发射端根据待传输信息，调制生成高阶QAM信号；步骤2，根据调制生成的所述高阶QAM信号和所述关系映射表，选取发射所述高阶QAM信号的天线，并将所述高阶QAM信号作为发射信号，利用所选取的所述天线发送。

【技术特征摘要】
1.一种实现高阶QAM调制的信号发送方法，其特征在于，该方法适用于低比特量化的系统中，将高阶QAM信号由发射端发送至接收端，所述发射端存储有关系映射表，所述关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，所述发射端设置有至少两根天线，该方法包括：步骤1，所述发射端根据待传输信息，调制生成高阶QAM信号；步骤2，根据调制生成的所述高阶QAM信号和所述关系映射表，选取发射所述高阶QAM信号的天线，并将所述高阶QAM信号作为发射信号，利用所选取的所述天线发送。2.根据权利要求1所述的实现高阶QAM调制的信号发送方法，其特征在于，所述关系映射表包括多个二进制数，每个所述二进制数的取值对应于所述高阶QAM信号的星座图中一个星座点的幅值，其中，任一个所述二进制数对应于一个所述天线状态序列。3.根据权利要求2所述的实现高阶QAM调制的信号发送方法，其特征在于，所述发射端中所述天线的根数NT与所述二进制数组的长度相等、且与所述高阶QAM信号的所述幅值可选数量L满足如下公式：NT≥log2(L+1)。4.一种实现高阶QAM调制的信号接收方法，其特征在于，该方法适用于权利要求1至3中任一项所述的信号发送方法，所述接收端存储有与所述发送端对应的关系映射表，所述关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，该方法包括：所述接收端根据接收到的接收信号和所述关系映射表，获取解调所述高阶QAM信号需要的相位和幅值，并基于该相位和幅值解调所述高阶QAM信号。5.根据权利要求4所述的实现高阶QAM调制的信号接收方法，其特征在于，步骤3具体包括：步骤31，将接收到的所述接收信号中元素的最大幅值，记作基准幅值；步骤32，计算所述发射信号中所有元素的幅值与所述基准幅值之间的比值；步骤33，根据所述比值与预设阈值之间的大小关系，生成接收端幅度序列；步骤34，根据所述接收端幅度序列和所述关系映射表，获取解调所述高阶QAM信号需要的所述相位和所述幅值。6.一种实现高阶QAM调制的通信方法，包括步骤1，根据权利要求1-3之一的信号发送方法，发射经过调制生成的高阶QAM信号；步骤2，根据权利要求4-5之一的信号接收方法，接收所述高阶QAM信号。7.一种实现高阶QAM调制的信号发送装置，其特征在于，该装置适用于在低比特量化的系统中，将高阶QAM信号由发射端发送至接收端，所述发射端存储有关系映射表，所述关系映射表中包含天线状态序列和高阶QAM信号的对应关系，所述发射端设置有至少两根天线，该装置包括：调制模块以及选取模块；所述调制模块设置于所述发射端，所述调制模块用于根据待传输信息，调制生成高阶QAM信号；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙布勒，周一青，刘玲，原进宏，石晶林，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11