基于MPSK信号的正交空间调制的系统检测方法技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体为基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法；包括：采用二维矢量量化MPSK信号星座图，得到MPSK量化图；对接收信号执行一次迫零得到发送向量估计值，对发送向量估计值的列元素求和得到发送符号估计值；确定发送符号估计值落在MPSK量化图中的量化区域，判定发送端发送的调制符号为所述量化区域的星座点；根据检测出的发送端发送的调制符号，利用球形译码SD检测出具体的激活天线索引；本发明专利技术在检测调制符号时，发送符号估计值可直接判断出发送端发送的调制符号，调制符号的检测与调制阶数没有关系，减少了搜索空间，降低了复杂度；本发明专利技术采用的SD检测通过合理的选择搜索半径，有效减少了搜索点数，降低了接收机的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
基于MPSK信号的正交空间调制的系统检测方法
：本专利技术属于无线通信
，涉及一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法。
技术介绍
：自本世纪初，移动通信业务高速发展，通信用户的数量以及对移动服务的需求也逐步增长，移动通信已经成为现代社会人们日常生活不可或缺的部分。随着无线通信技术的迅猛发展与广泛应用，人们对通信系统的传输速率和通信可靠性有了更高的要求，有限的通信资源与日益增长的通信业务需求之间的矛盾已成为下一代移动通信亟待解决的关键问题。随着人们对无线通信业务需求的日益增加，现代无线通信对高速率数据传输和高频谱利用率的要求也变的越来越高。传统的单天线无线通信系统面临着严峻的挑战，已不能再满足上述要求，即使采用常规分集技术或智能天线技术己不能够解决新一代无线通信系统的大容量与高可靠性的需求问题。为了解决这一问题，多输入多输出(multipleinput-multipleoutput,MIMO)技术应运而生。多输入多输出MIMO技术通过在收发端架设多根收发天线在保证系统可靠传输的前提下以不同的形式实现了复用增益、分集增益和天线增益，从而大幅度的提高了无线通信系统的数据传输速率和通信系统的容量，然而系统的性能却受到信道间干扰(inter-channelinterference,ICI)、发端天线间同步(inter-antennasynchronization,ISA)和复杂度较高的接收机检测算法的限制，而且多天线射频(radiofrequency,RF)链路引起了无线通信系统成本和复杂度不断增加，这成为多输入多输出MIMO系统现实应用的一个瓶颈。当然，传统的多输入多输出MIMO技术也采取了相应的措施来解决上述问题，但是在接收端检测复杂度较高，成本开销比较大，而且多天线同步很不容易得到保证。对于下一代移动通信网络，人们追求系统频谱效率的同时开始逐步关注通信系统的能量效率。以前人们为了提升移动数据流量研究先进的传输技术和通信协议来最大化系统的频谱效率，通常把系统吞吐量、服务质量、实用性以及可扩展性作为移动网络设计的考虑因素，忽视了对能量消耗的研究。近年来随着绿色通信的提出，系统的功率效率和复杂度的设计成为研究热点，实现频谱效率和能量效率的有效平衡成为下一代无线通信设计的关键。传统技术利用所有的传输天线同时发送数据流来获得传输分集和复用增益，实现系统的频谱优化，却没有达到系统的能量优化。此外，传输系统面临的信道间干扰(ICI)、天线间同步(IAS)以及接收机复杂的解调算法都是需要亟待解决的关键技术问题。为此，在2008年R.Mesleh等学者提出了空间调制(spatialmodulation,SM)的概念。空间调制技术的出现在一定程度上解决了上述多输入多输出MIMO技术存在的一些问题，可以有效的避免信道间干扰(ICI)和多天线发射的同步性问题，而且，在空间调制系统中，单个射频链路就足够了。空间调制作为一种新的多输入多输出MIMO调制技术，是将输入信息比特分成两部分分别映射到空间天线星座图和信号星座图上，在不增加系统带宽和发射功率的前提下能够有效提高系统的频带利用率。在SM系统中，允许使用单个射频(RF)链路，降低了接收端的计算复杂度。对于SM系统，在一定的频带利用率前提下，发送天线数和调制阶数可以灵活配置。为了进一步提高传统空间调制系统的频谱效率以及系统的性能，最近，正交空间调制(quadraturespatialmodulation,QSM)被提出。与传统的空间调制(SM)系统相比，正交空间调制(QSM)系统不仅可以提高系统的误比特性能(在接收端采用的检测算法和系统的频谱效率相同的条件下)和频谱效率，而且几乎保留了传统空间调制系统所有的优点。目前，针对正交空间调制系统的检测算法大多都是基于多进制正交幅度调制(MultipleQuadratureAmplitudeModulation，MQAM)方式的，而对于多进制数字相位调制(multiplephaseshiftkeying，MPSK)方式的研究还相对较少。本专利技术就是利用MPSK调制方式星座点的特性提出的一种基于MPSK信号的检测算法。采用MPSK调制方式下传统的ML检测算法需要穷尽搜索所有的调制符号和激活天线组合，从而检测出正确的调制符号和激活天线组合；因此接收机检测算法的复杂度极高。本专利技术旨在解决传统ML检测算法复杂度极高的问题，旨在寻找一种性能和复杂度折中的检测算法。
技术实现思路
：有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于MPSK信号的正交空间调制(quadraturespatialmodulation,QSM)系统检测方法，具体包括如下技术方案：一种基于MPSK信号的正交空间调制(quadraturespatialmodulation,QSM)系统检测方法，该方法包括以下步骤：S1、采用二维矢量量化MPSK信号星座图，得到MPSK量化图；S2、对接收信号y执行一次迫零得到发送向量估计值对所述的列元素求和得到发送符号估计值并表示成极坐标的形式，然后将量化到MPSK星座量化图中；S3、根据MPSK星座量化图的特性、量化边界以及的极角，得到所述在MPSK星座量化图中对应的具体的量化区域；此量化区域内的星座点即判定为发送端发送的调制符号；S4、根据S3得到的量化区域内的星座点即判定为发送端发送的调制符号，利用球形译码SD，对所述发送端发送的调制符号所对应的发送天线组合进行搜索，检测出所述发送端发送的调制符号的具体的激活天线索引，也即具体的激活天线序号。优选的，所述对接收信号y执行一次迫零得到发送向量估计值用公式可表示为：其中H+表示信道矩阵H的伪逆。将中的列元素相加求和得到发送符号估计值写成极坐标的形式其中，θ表示极角，r表示极轴。优选的，根据MPSK星座量化图的特性、量化边界以及的极角，得到所述在MPSK星座量化图中对应的具体的量化区域包括：根据公式计算出发送符号相位的估计值；然后再根据公式计算出所述对应的发送符号所述发送符号即为发送端发送的调制符号；其中，表示量化区域的估计值，即第个量化区域，表示星座点的相位的估计值，Round(a)表示离a最近的一个整数，M表示星座点调制阶数，mod()表示取模，表示第i个星座点的相位，xi表示第i个星座点对应的发送符号。可以看出，所述发送端发送的调制符号与信号空间的星座图的大小无关。进一步的，根据S3得到的量化区域内的星座点即判定为发送端发送的调制符号，利用球形译码SD，将所述发送端发送的调制符号所对应的发送天线组合进行搜索，检测出所述发送端发送的调制符号的具体的激活天线索引包括：正交空间调制系统中每个时隙激活两根天线分别发送调制符号的实部和虚部，则分为两种情况遍历，采用球形译码SD对所述两种情况遍历对应的发送向量进行遍历，进而检测出激活天线序号；所述两种情况遍历包括：调制符号的实部和虚部由同一个激活天线索引对应的天线发送；以及调制符号的实部和虚部分别由不同的激活天线索引对应的天线发送；具体包括：发送符号表示为：在符号表中找出所述发送符号对应的所有的发送向量，进行激活天线索引的SD搜索，既有：其中，表示估计的激活天线索引，分别表示上一步检测出的发送符号的实部和虚部。表示为天线索引；argmin[·]表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、采用二维矢量量化MPSK信号星座图，得到MPSK量化图；S2、对接收信号y执行一次迫零得到发送向量估计值

【技术特征摘要】
1.一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、采用二维矢量量化MPSK信号星座图，得到MPSK量化图；S2、对接收信号y执行一次迫零得到发送向量估计值对所述的列元素求和得到发送符号估计值并表示成极坐标的形式，将量化到MPSK星座量化图中；S3、根据MPSK星座量化图的特性、量化边界以及的极角，得到所述在MPSK星座量化图中对应的具体的量化区域；具体的量化区域内的星座点即判定为发送端发送的调制符号；S4、根据S3得到的发送端发送的调制符号；利用球形译码SD，对所述发送端发送的调制符号所对应的发送天线组合进行搜索，检测出所述发送端发送的调制符号的具体的激活天线索引，也即具体的激活天线序号。2.根据权利要求1所述的一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法，其特征在于，所述采用二维矢量量化MPSK星座图，得到MPSK量化图包括：设置初始相位为0，所述MPSK星座点的幅度为1，则MPSK星座图中第i个星座点xi表示为：其中，表示第i个星座点的相位，M表示星座点调制阶数。3.根据权利要求1所述的一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法，其特征在于，所述对接收信号y执行一次迫零得到发送向量估计值用公式可表示为：其中，H+表示信道矩阵H的伪逆。4.根据权利要求1所述的一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法，其特征在于，所述对列元素求和得到包括：将中的列元素相加求和得到发送符号估计值写成极坐标的形式θ表示极角，r表示极轴，0≤θ≤2π。5.根据权利要求1所述的一种基于MPSK信号的正交空间调制系统检测方法，其特征在于，所述根据MPSK星座量化图的特性、量化边界以及的极角，得到所述在MPSK星座量化图中对应的具体的量化区域包括：根据公式计算出发送符号相位的估计值；然后再根据公式计算出所述对应的发送符号所述发送符号即为发送端发送的调制符号；其中，表示量化区域的估计值，即第个量化区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆玉，唐青青，马东亚，杨浩澜，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50