本发明专利技术公开了一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，空间调制(Spatial Modulation,SM)和空移键控调制(Space Shift Keying,SSK)利用空间维度来传输信息，较传统的MIMO方案可以获得额外的频谱效率。在本发明专利技术的调制方法中，单位阵在散射矩阵内循环移动，散射矩阵不再需要计算机做辅助搜索。且GSTSK-CI适用于发射天线数大于2的任何MIMO系统，且除了两种特殊的情况，本发明专利技术均可以取得发射分集。同时GSTSK-CI方法拥有较传统GSTSK更低的译码复杂度和在相同发射天线数目下较SM-OSTBC更高的频谱效率。仿真结果证实了理论分析并且表明GSTSK-CI优于GSTSK和SM-OSTBC方案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多天线无线通信
，涉及一种多天线无线通信系统中的发射分集传输技术，特别涉及一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法。
技术介绍
空间调制(Spatial Modulation,SM)和空移键控调制(Space Shift Keying,SSK)利用空间维度来传输信息，较传统的MIMO方案可以获得额外的频谱效率。因此近年来，SM和SSK作为一种新颖的MIMO传输技术受到了广泛的关注。然而，SM和SSK在每次传输时只激活一根天线，所以它们不能获得发射分集，只能依赖接收分集来对抗信道衰落。为了克服SM和SSK无法获得发射分集的缺陷，各种各样的方法被提出来了。例如，文献将SM的概念推广到空间和时间的维度，进而提出了可获得发射分集的空时移键控调制(Space-Time Shift Keying,STSK)方法。然而STSK的传输速率随着传输时隙数的增加而线性减少，且其最优的散射矩阵集需要用计算机做最优搜索。为了进一步提高频谱效率，Sugiura等人通过在一个GSTSK信号传输时隙内激活多个散射矩阵，提出了广义空时移键控调制方案(Generalized Space-time Shift Keying,GSTSK)。E.Basar等在“Space-time block coded spatial modulation”中，将空时编码和SM结合起来提出了空时分组码空间调制方案。利用Alamouti空时编码的正交性，该方案可以实现低复杂度的最大似然译码。但是在STBC-SM方案中，为了取得2阶的发射分集，需要对旋转角度进行优化，同时空间维度调制所提供的频谱效率较低。为了提高STBC-SM方案的频谱效率，X.-F.Li and L.Wang提出了一种基于循环结构的STBC-SM方法。尽管STBC-CSM较STBC-SM系统的频谱效率有所提高，但需要优化的角度个数也相应的增多了。显然上述文献中的散射矩阵的最优搜索和角度优化都增加了MIMO系统的设计负责度。最近，M.T.Le等通过引入空间星座矩阵的概念，提出了一种高速率的正交STBC-SM方案，称为SM-OSTBC。SM-OSTBC方法可以取得2阶的发射分集而不需要任何最优搜索和角度的优化。不幸的是，SM-OSTBC方法仅仅适用于偶数根发射天线和射频链路的MIMO系统，同时发射端至少需要配置4根射频链路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，该方法中，单位阵在矩阵内循环移动来构造散射矩阵，散射矩阵不再需要计算机做辅助搜索。GSTSK-CI方案适用于发射天线数大于2的任何MIMO系统，且除了两种特殊的情况，本专利技术均可以取得发射分集。同时GSTSK-CI方案拥有较传统GSTSK更低的译码复杂度和在相同发射天线数目下较SM-OSTBC更高的频谱效率。仿真结果证实了的理论分析并且表明GSTSK-CI优于GSTSK和SM-OSTBC方案。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案包括以下步骤：一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，包括以下步骤：1)对于一个含有Nt根发射天线以及Nr根接收天线的GSTSK-CI系统，首先在每T个传输时隙内，B＝log2f(Q,P)+Plog2M比特进入发射端，并将这B个比特进行串并转换后分成两部分，分别为：B1＝log2f(Q,P)和B2＝Plog2M；其中，2≤T≤Nt；P为每T个传输时隙内同时激活的散射矩阵个数，Q为总的散射矩阵个数；2)将串并转换后的B1＝log2f(Q,P)比特用来从预先设计的Q个散射矩阵中激活P个p＝1,...,P；其中，为总的有效的散射矩阵组合数；剩余的B2＝Plog2M比特被调制为P个M-PSK/QAM符号s(p)，p＝1,...,P；3)将步骤2)中激活的P个散射矩阵A(p)与相应的P个M-PSK/QAM符号s(p)相乘，并相加得到最终的GSTSK-CI发射码字所述步骤2)中，GSTSK-CI的Q个散射矩阵的设计，其方法具体如下：对于一个含有Nt根发射天线GSTSK-CI调制系统，散射矩阵个数为Q＝Nt；每一个散射矩阵均包含一个单位阵IT，且IT在散射矩阵集中循环移动，IT的非零元素分别在第q个散射矩阵中的第q行至第行，其中q＝1,...,Nt，且表示(q+T-1)与Nt的余数；在每T个传输时隙内，当从Q个散射矩阵中同时激活P个时，则有P个天线在同一时隙内被激活，则GSTSK-CI的散射矩阵如下式所示：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术散射矩阵可以简单和系统的设计，不再需要进行任何的角度优化和计算机做最优搜索，大大降低了系统的设计复杂度；2)本专利技术适用于发射天线个数大于2的任意MIMO系统，放宽了SM-OSTBC对于发射天线个数和射频链路个数的限制，更好的适用于实际的通信系统。3)本专利技术不仅可以获得二阶的发射分集增益，也可以获得更高阶的发射分集增益。当GSTSK-CI的散射矩阵由二阶单位I2循环构成时，本专利技术与STBC-SM、STBC-CSM和SM-OSTBC一样可以取得发射分集阶数为2。但I2也可以由I3、I4或者更高阶的单位阵代替，即可以取得的发射分集阶数为3、4或者更高，也就是说可以取得更高阶的发射分集增益。3)本专利技术可以获得更高的频谱效率。特别是在每个传输间隔内，从Q个散射矩阵中激活P个时，当QP]]>的值较大时，频谱效率更高。为了表示方便，配置Nt根发射天线，Nt根接收天线和P个同时激活的散射矩阵(P个同时激活的发射天线)表示为(Nt,Nr,P)。比如GSTSK-CI(16,Nr,4)，当采用4-QAM调制时，可以提供f(Q,P)＝1024个有效的散射矩阵组合，因此由空间维度提供的频谱效率由符号调制提供的频谱效率为然而在SM-OSTBC方法中SC矩阵和符号调制提供的频谱效率分别为B1＝4bits/s/Hz和B2＝2bits/s/Hz。显然GSTSK-CI总的频谱效率为9bits/s/Hz，而SM-OSTBC总的频谱效率仅为6bits/s/Hz；4)本专利技术的最大似然译码复杂度较GSTSK有所降低。在GSTSK中散射矩阵Aq(q＝1,...,Q)是通过计算机搜索得到的复数矩阵，而在GSTSK-CI中，散射矩阵中的元素只含有0和1，为实数矩阵，因此较GSTSK，所提算法需要更少的实数乘法，因此可以有效的降低译码复杂度。附图说明图1为本专利技术GSTSK-CI调制系统框图；图2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对于一个含有Nt根发射天线以及Nr根接收天线的GSTSK‑CI系统，首先在每T个传输时隙内，B＝log2f(Q,P)+Plog2M比特进入发射端，并将这B个比特进行串并转换后分成两部分，分别为：B1＝log2f(Q,P)和B2＝Plog2M；其中，2≤T≤Nt；P为每T个传输时隙内同时激活的散射矩阵个数，Q为总的散射矩阵个数；2)将串并转换后的B1＝log2f(Q,P)比特用来从预先设计的Q个散射矩阵中激活P个p＝1,…,P；其中，为总的有效的散射矩阵组合数；剩余的B2＝Plog2M比特被调制为P个M‑PSK/QAM符号s(p)，p＝1,…,P；3)将步骤2)中激活的P个散射矩阵A(p)与相应的P个M‑PSK/QAM符号s(p)相乘，并相加得到最终的GSTSK‑CI发射码字
【技术特征摘要】
1.一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，其特征在于，包括以
下步骤：
1)对于一个含有Nt根发射天线以及Nr根接收天线的GSTSK-CI系统，首先在
每T个传输时隙内，B＝log2f(Q,P)+Plog2M比特进入发射端，并将这B个比特进行
串并转换后分成两部分，分别为：B1＝log2f(Q,P)和B2＝Plog2M；其中，2≤T≤Nt；
P为每T个传输时隙内同时激活的散射矩阵个数，Q为总的散射矩阵个数；
2)将串并转换后的B1＝log2f(Q,P)比特用来从预先设计的Q个散射矩阵中激活
P个p＝1,…,P；其中，为总的有效的散射矩阵组合数；
剩余的B2＝Plog2M比特被调制为P个M-PSK/QAM符号s(p)，p＝1,…,P；
3)将...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，陈诚，陈志刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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