一种用于空间相位调制的预编码方法技术

本发明专利技术属于通信抗干扰技术领域，具体的说是涉及一种用于空间相位调制的预编码方法。本发明专利技术预编码方法主要为接收端根据估计得到的信道矩阵H，得到预编码向量。具体方法如下：根据SM-PSK系统的星座图中任意两点间的最小距离。确定这两个星座点所对应的发射天线的序号m和n。若m＝n，此时不必采用本步骤余下算法，直接即最后选用的θ为初始向量。若m≠n，设角度偏移值Δθ＝2π/N，根据备选的预编码向量的集合可选取最优的作为预编码向量。本发明专利技术的有益效果为，能够使星座点间最小欧式距离变大，在使系统在引入极小的反馈量和增加很小的复杂度的情况下，使系统的BER性能得到显著的提高。本发明专利技术尤其适用于空间相位调制的预编码方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空间相位调制的预编码方法
本专利技术属于通信抗干扰
，涉及空间调制(SpatialModulation,SM)技术，发射端的预编码技术(TransmitPrecoding)，相位旋转技术(PhaseRotation,PR)，相移键控(PhaseShiftingKeying，PSK)调制技术，及其相关的MIMO(MultipleInputMultipleOutput)技术。
技术介绍
MIMO调制技术是一种无线环境下的高速传输技术，它在发射端和/或接收端配置更多的天线单元，并结合先进的空时编码调制方案，通过对空间自由度的充分利用，可以带来额外的分集，复用和波束成型增益。近来，SM技术作为一种新的MIMO调制方案被提出来作为一种新的调制技术。该技术的基本原理是通过激活不同的天线，将天线索引值用于调制来传输信息比特。这种传输方案的本质是利用MIMO系统中不同信道的独立性。因为每次只有一根天线被激活，进而在发射端只需要一个射频单元且此过程能传输部分比特，所以这种方案提高了传输速率，并降低了MIMO系统的成本和复杂度。在很多传输方案下，同样的数据传输速率下，基于PSK调制技术的的SM系统性能要优于基于QAM调制技术的的SM系统。然而，在基于PSK调制技术的的SM系统中，信道列向量的夹角对系统的性能影响较大。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是针对在上述现有技术存在的问题，提供一种用于空间相位调制的预编码方法。本专利技术的技术方案：一种用于空间相位调制的预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：a.接收端根据估计得到的信道矩阵H，得到预编码向量θ；具体步骤为：a1.获取星座图中任意两点间的最小距离dmin(H,θ)，具体方法为采用公式：其中，H为信道矩阵，θ为长度为Nt、初始值全为1的预编码向量，Λ表示PSK调制符号集合，xi，xj为Λ中的符号；a2.对于Λ中的每个元素都会对应一根发射天线，我们可以根据最小距离dmin(H,θ)确定出相近最近的两个星座点，同时找出他们所对应的发射天线的序号m和n，判断m是否等于n，若是，则采用初始的θ值作为预编码向量，若否，则进入步骤a3；a3.设角度偏移值△θ＝2π/N，备选的预编码向量的集合为：θk＝diag{1,…,kΔθ,…,1},k＝1,…,N其中N为正整数；根据公式选取最优的θ向量作为预编码向量；b.由数字化信源产生m＝m1+m2位信息比特，其中前m1位作为SM调制的天线索引比特，后m2位根据M的取值做M-QAM调制，其中M为调制阶数；对这m位信息比特进行SM调制；得到调制后的符号向量x后，对其进行预编码，即x’＝θx。将x’经射频发送；c.调制信号经过信道后，接收端得到接收信号y；d.接收端结合预编码向量和信道信息对接收到的信号y进行检测。本专利技术的有益效果为，本专利技术提供了一种基于SM-PSK系统提出一种新的预编码算法，该技术通过对相关性最大的两根天线的其中一根天线所发射的符号进行相位旋转，能够使星座点间最小欧式距离变大，在使系统在引入极小的反馈量和增加很小的复杂度的情况下，使系统的BER性能得到显著的提高。附图说明图1是传统SM系统框图。图2是本专利技术提出的相位预编码算法的SM系统框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的描述下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里讲被忽略。为更好地对本专利技术进行说明，先介绍本专利技术技术方案所用到的术语和空间调制系统发射机结构。空间调制：如图1，b是需要传输的比特数据，可以被视为一个L×T的矩阵，其中L＝log2(M)+log2(Mary)是一个SM调制符号所携带的比特数量，Mary是正交幅度调制(QuadratureAmplitudeModulation,QAM)阶数。可以看出，一个SM调制符号所能携带的比特数量由QAM调制阶数和发射天线数量共同决定。SM调制准则是根据SM转化表将b转化成为一个M×T的矩阵x。在x中，一列代表一个时刻发送的数据，任意一列只有一个非零数据，意味着任意时刻只有一根天线发送数据。图2，给了一个四根发射天线，调制符号为BPSK的例子。本专利技术的具体实施方案如图2所示的系统图。发射机结构大致分为如下几步：步骤1：确定要选择的系统的参数，即确定发射天线个数nTx，接收天线个数nRx，调制的阶数M。步骤2：然后计算出一帧的比特数量，将此帧数据分成两组，一组为天线索引比特，用于选择被激活的发射天线，一组为调制比特，用于进行PSK调制。再对得到的发送向量进行SM调制；得到调制后的符号向量后，对其进行预编码，该处理过程中的预编码向量是由接收端反馈得到的。针对接收机部分，接收机根据信道信息和系统的调制阶数，计算出合适的预编码向量：具体方法为：1、获取星座图中任意两点间的最小距离dmin(H,θ)，具体方法为采用公式：其中，H为信道矩阵，θ为长度为Nt、初始值全为1的预编码向量，Λ表示经过空间调制的PSK调制符号集合，xi，xj为Λ中的元素；2、由于Λ中的每个元素都会对应一根发射天线，我们可以根据最小距离dmin(H,θ)确定出相近最近的两个星座点，同时找出他们所对应的发射天线的序号m和n，判断m是否等于n，若是，则采用初始的θ值作为预编码向量，若否，则进入步骤3；3、设角度偏移值△θ＝2π/N，备选的预编码向量的集合为：θk＝diag{1,…,kΔθ,…,1},k＝1,…,N根据公式选取最优的θ向量作为预编码向量，并反馈给发射端。接收机接收到信号y后，经过最大似然检测模块，检测过程中要使用到前面提到的预编码向量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空间相位调制的预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：a.接收端根据估计得到的信道矩阵H，得到预编码向量θ；具体步骤为：a1.获取星座图中任意两点间的最小距离dmin(H,θ)，具体方法为采用公式：dmin(H,θ)=minxi,xj∈Λ,xi≠xj||Hθ(xi-xj)||F=mineij∈E||Hθeij||F]]>其中，H为信道矩阵，θ为长度为Nt、初始值全为1的预编码向量，Λ表示PSK调制符号集合；a2.对于Λ中的每个元素都会对应一根发射天线，我们可以根据最小距离dmin(H,θ)确定出相近最近的两个星座点，同时找出他们所对应的发射天线的序号m和n，判断m是否等于n，若是，则采用初始的θ值作为预编码向量，若否，则进入步骤a3；a3.设角度偏移值Δθ＝2π/N，备选的预编码向量的集合为：θk＝diag{1,…,kΔθ,…,1},k＝1,…,N↑mth根据公式θopt=argmaxθ=θk,k=1,···,Ndmin(H,θ)]]>选取最优的θ向量作为预编码向量；b.由数字化信源产生m＝m1+m2位信息比特，其中前m1位作为SM调制的天线索引比特，后m2位根据M的取值做M‑QAM调制，其中M为调制阶数；对这m位信息比特进行SM调制；得到调制后的符号向量x后，对其进行预编码，即x’＝θx，将x’经射频发送；c.调制信号经过信道后，接收端得到接收信号y；d.接收端结合预编码向量和信道信息对接收到的信号y进行检测。...

【技术特征摘要】
1.一种用于空间相位调制的预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：a.接收端根据估计得到的信道矩阵H，得到预编码向量θ；具体步骤为：a1.获取星座图中任意两点间的最小距离dmin(H,θ)，具体方法为采用公式：其中，H为信道矩阵，θ为长度为Nt、初始值全为1的预编码向量，Λ表示PSK调制符号集合；a2.对于Λ中的每个元素都会对应一根发射天线，我们可以根据最小距离dmin(H,θ)确定出相近最近的两个星座点，同时找出他们所对应的发射天线的序号m和n，判断m是否等于n，若是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，王宇，肖悦，李少谦，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51