基于空时矩阵星座图的空移键控通信方法技术

一种基于空时矩阵星座图的空移键控通信方法，包括步骤：通信系统的发射装置离线构建空时矩阵星座图，所述通信系统的发射装置找出空时矩阵中发射天线的所在位置，然后确定该位置上的发送值来构建空时矩阵星座图；依据构建的空时矩阵星座图，将所述发射装置输入的信息比特进行分组，将每组中的信息比特映射到所述空时矩阵星座图中的一个空时矩阵进行信号发射，通信系统的接收装置采用最大似然解调，接收发射装置传送过来的信号。本发明专利技术可使空移键控系统取得发射分集增益，提高系统性能；突破原有空移键控系统发射天线数必须为2的幂次方的限定，提高系统设计灵活性；同时保持原有空移键控系统单链路传输特性，降低多天线系统复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信领域，尤其涉及。
技术介绍
随着通信技术的不断发展，有限的频谱资源逐渐成为制约无线通信系统的瓶颈。 采用多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)无线通信系统是提高无线通 信频谱效率的有效途径。在众多MHTO技术中，空移键控（Space Shift Keying，SSK)是近 期提出的一种低复杂度、高能效的MMO技术。其核心思想是，使用天线位置传递信息，在 任一时隙，激发多根天线中的一根传送信息，避免了天线间的同步以及同信道间的干扰；同 时，整个系统只需要单根射频链，大幅降低了系统复杂度以及系统成本。 空移键控虽然降低了多天线系统的复杂度，但是，同时也损失了部分系统性能。分 集增益是衡量系统性能的重要指标。传统的分集增益包括时间分集、频率分集。多天线技 术的引入，使得系统可取得空间分集。空间分集又包括发射分集以及接收分集。研究表明， 空移键控只能取得接收分集，而不能取得发射分集。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种，该通 信方法能使空移键控系统取得发射分集增益，提高系统性能，突破原有空移键控系统发射 天线数必须为2的幂次方的限定，提高了系统设计灵活性，并保持了原有空移键控系统单 链路传输特性，降低了多天线系统复杂度。 -种，运行于通信系统中，其特征在于， 该方法包括以下步骤：通信系统的发射装置离线构建空时矩阵星座图，所述空时矩阵星座 图包括多个空时矩阵，所述通信系统的发射装置找出所述空时矩阵中发射天线的所在位 置，然后确定该位置上的发送值来构建空时矩阵星座图；依据构建的空时矩阵星座图，将所 述发射装置输入的信息比特进行分组，将每组中的信息比特映射到所述空时矩阵星座图中 的一个空时矩阵进行信号发射，通信系统的接收装置采用最大似然解调，接收发射装置传 送过来的信号。 具体地说，考虑一个具有Nt根发射天线，L根接收天线的无线通信系统，使用H 表示接收端到发射端的信道矩阵。在发射端，对输入的信息比特进行分组，每组包含m = Iog2Nt个比特用于选取多根发送天线中的一根进行信号传输。其数学模型可以表示为： y = HXj+z 其中，y为接收信号向量，z为系统噪声，Xj= τ为发送信号向量， 其第j个元素不为1，其余元素都为〇,表示选取第j根天线进行信号发送。从本质上看，空 移键控将信息比特映射到单个一维的向量 X]上，L有仅只有一个非零元素保证了系统的单 链路发射。 在本专利技术中，将输入信息比特映射到一个二维的空时矩阵上，其接收信号向量可 以表示为： Y = HX+Z ； 其中，X为NtXT维空时矩阵。通过合理的选择矩阵的取值，能使系统在保持单链 路发送的同时，获得接收分集与发射分集，提高系统性能。 为了方便描述本专利技术的内容，首先作术语定义：对于空时矩阵X，定义其对应的发 射天线位置矩阵A，其元素之间的关系为： 对于发射天线数目为Nt，传输时隙为T的多天线系统，在准静态衰落信道中，系统 所能取得的最大发射分集增益为min (Nt，T)。也就是说，当T>NJt，增加空时矩阵X的列数， 无益于系统发射分集的提高，由此，本专利技术中，只考虑T <队的情况，即系统所能取得的最 大发射增益为T。 -种基于空时星座图的空移键控通信方法，应用于无线通信中，其特征在于：发送 端信息比特映射到一个二维（时间维度及空间维度）的空时矩阵X上，设C为空时矩阵X 的集合，其元素个数为M，X具有如下形式： 其中，矩阵X的取值必须満足以下条件： a :X的每一列的有且只有一个元素不为0 ; b :X满足功率约束条件：其中，tr( ·)表示矩阵的迹，E( ·)表示均值； c :X的取值能使系统发射分集增益与编码增益最大化。 相较于现有技术，采用本专利技术提供的， 为空移键控系统取得了发射分集，具有优异的误码性能，并突破原有空移键控系统发射天 线数必须为2的幂次方的限定，提高了系统设计灵活性，此外，保持了原有空移键控系统单 链路传输特性，降低了多天线系统复杂度。【附图说明】 图1是通信系统较佳实施例的通信系统的结构示意图。 图2是本专利技术较佳实施例的原理图。 图3是本专利技术的流程图。 图4是本专利技术中确定天线发射位置的 流程图。 图5是本专利技术中选取发送值的流程图。 图6是本专利技术较佳实施例中误码率性能的对比图。 主要元件符号说明 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本专利技术。【具体实施方式】 参阅图1所示，是通信系统较佳实施例的结构示意图。所述通信系统2可以是无 线通信系统。该通信系统2包括发射装置20、接收装置22、发射天线200及接收天线220。 其中，发射装置20通过发射天线200将数据传输给接收装置22的接收天线220， 使得发射装置20与接收装置22之间能够实现无线数据传输。需要说明的是，所述发射装 置20可以安装两根或两根以上的发射天线200，所述接收装置22可以安装一根或一根以上 的接收天线220。在本较佳实施例中，所述通信系统2是包括N t根发射天线200及N j艮接 收天线220的无线通信系统，其中，Nt为大于等于2的正整数，N ^大于等于1的正整数。在 本较佳实施例中，通信系统2是包括四根发射天线200及四根接收天线220的无线通信系 统，如图2所示。 具体而言，一个具有Nt根发射天线200, N ^根接收天线220的通信系统2,使用H 表示发射装置20到接收装置22的信道矩阵。在发射装置20中，对输入的信息比特进行分 组，每组包含m = Iog2Nt个信息比特，以用于选取多根发射天线200中的一根发射天线200 进行信号传输，其数学模型可以表示为：y = HX]+z，其中，y为接收信号向量，z为通信系统2 的噪声，X]= tS发送信号向量，发送信号向量中第j个元素为1，其余元 素都为〇,表示选取第j根发射天线200进行信号发送。从本质上看，空移键控将信息比特 映射到单个一维的向量 X]上，X 有且仅有一个非零元素保证了通信系统2的单链路发射。 进一步地，在本较佳实施例中，将输入的信息比特映射到空时矩阵上，其接收信号 向量可以表示为：Y = HXfZ，其中，X1S NtXT形式的空时矩阵。通过合理的选择矩阵的取 值，能使通信系统2在保持单链路发送的同时，获得接收分集与发射分集，提高通信系统2 的性能。 如图3所示，是本专利技术的流程图。 步骤S10,发射装置20离线构建空时矩阵星座图，所述空时矩阵星座图包括多个 空时矩阵，所述空时矩阵是N tXT形式的矩阵，其中，Nt为发射天线200的数量，T为传输时 隙。 其中，构建空时矩阵星座图的方式包括如下步骤：确定发射天线200的发射位置， 即确定使用发射天线200的序号；依据发射位置，选取发送值。 其中，确定发射天线200的发射位置的方式将在图4中做详细描述。而依据发射 位置，选取发送值的方式将在图5中做详细描述。 步骤S20,依据构建的空时矩阵星座图，将发射装置20输入的信息比特进行分组， 每组包含m = Iog2M个信息比特，发射装置20将每组中的信息比特映射到矩阵星座图中的 一个空时矩阵进行信号发射，接收装置22采用最大似然解调，接收发射装置20传送过来的 信号。需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空时矩阵星座图的空移键控通信方法，运行于通信系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤：通信系统的发射装置离线构建空时矩阵星座图，所述空时矩阵星座图包括多个空时矩阵，所述通信系统的发射装置找出所述空时矩阵中发射天线的所在位置，然后确定该位置上的发送值来构建空时矩阵星座图；及依据构建的空时矩阵星座图，将所述发射装置输入的信息比特进行分组，将每组中的信息比特映射到所述空时矩阵星座图中的一个空时矩阵进行信号发射，通信系统的接收装置采用最大似然解调，接收发射装置传送过来的信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周志强，葛宁，余晓华，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44