The invention discloses a serial number modulation device and method suitable for large-scale multi-input multi-output millimeter-wave system, named Generalized Beamspace Modulation (GBM). Firstly, according to the required modulation parameters, the modulator structure and mapping scheme of the originator are designed to realize the serial number modulation of multiplexing gain K when the number of the originator RF chain L is less than the number of the receiver RF chain K. Secondly, according to the requirement of decoding complexity of the system, the demodulation mode of the receiver is selected. Finally, the optimal combination of beams is selected to construct the equivalent beam channel based on minimizing the pairwise error probability of the system. The technical scheme of the invention can achieve the same multiplexing gain as the number of radio frequency chains at the receiving end when the number of radio frequency chains at the sending end is less than the number of radio frequency chains at the receiving end, and realize the full utilization of the antenna power gain, thereby improving the spectrum efficiency and bit error performance of the system at a lower hardware complexity.
【技术实现步骤摘要】
用于大规模多输入多输出毫米波系统的波束域调制方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种适用于大规模多输入多输出毫米波通信系统的波束域调制技术。通过该技术可在发端射频链数目少于收端时，获得和收端射频链数目相同的复用增益，从而在以较低硬件复杂度下实现频谱效率和误码性能的提升。
技术介绍
为了满足无线通信日益增长的数据需求，近年来多种新兴的物理层通信技术被提出并得到了广泛应用。与当前普遍工作于厘米波段的通信系统不同，毫米波系统因其极宽的频带范围，具备支持Gb/s量级数据传输的潜力，被公认为是第五代无线通信的核心物理层技术。当前毫米波通信面临的最重要的挑战之一是如何克服严重的路径损耗，以保证传输链路的可靠性。虽然毫米波较短的波长能够支持通信终端配备大规模天线，但是射频链高昂的成本和严重的功耗大大限制了其配置数目。目前在实际应用中有两种主流的毫米波系统方案，分别是基于移相网络的混合结构和基于透镜天线的混合结构。这两种结构都是利用毫米波信道角域的稀疏性，在数字域和模拟域进行两步的波束成形，以获得大规模天线带来的功率增益来提升接收端的信号质量。近年来，一种称为空间调制的...
【技术保护点】
1.一种基于大规模多输入多输出毫米波系统的序号调制装置，包括发端调制器、收端解调器和波束优化选择模块；在大规模多输入多输出毫米波系统中，发端和收端分别配有M维和N维的透镜天线；所述发端调制器的结构包括：发端配置射频链数目为L；收端配置射频链数目为K，且K＜min(M,N)；在发端射频链数目L不超过收端射频链数目K时实现复用增益为K的序号调制；系统最大的复用增益为K；所述收端解调器用于采用两种不同复杂度的解调方法进行解调；解调方法包括优先追求解调性能的方法或优先追求解调复杂度的方法；所述波束优化选择模块用于依据最小化成对误码概率准则，对波束选择进行优化；采用低复杂度且近似最优...
【技术特征摘要】
1.一种基于大规模多输入多输出毫米波系统的序号调制装置，包括发端调制器、收端解调器和波束优化选择模块；在大规模多输入多输出毫米波系统中，发端和收端分别配有M维和N维的透镜天线；所述发端调制器的结构包括：发端配置射频链数目为L；收端配置射频链数目为K，且K＜min(M,N)；在发端射频链数目L不超过收端射频链数目K时实现复用增益为K的序号调制；系统最大的复用增益为K；所述收端解调器用于采用两种不同复杂度的解调方法进行解调；解调方法包括优先追求解调性能的方法或优先追求解调复杂度的方法；所述波束优化选择模块用于依据最小化成对误码概率准则，对波束选择进行优化；采用低复杂度且近似最优的波束选择构建等效波束信道。2.如权利要求1所述基于大规模多输入多输出毫米波系统的序号调制装置，其特征是，在大规模多输入多输出毫米波系统的上行链路中，移动端为发端，基站为收端。3.一种基于大规模多输入多输出毫米波系统的序号调制方法，在所述大规模多输入多输出毫米波系统中，发端和收端分别配有M维和N维的透镜天线；发端透镜天线的作用等效于M维FFT矩阵FM，FM的每一列代表一个指向特定离开角AoD的波束向量；收端透镜天线的作用等同于N维FFT矩阵FN，FN的每一列代表来自于特定到达角AoA的波束向量；收端配有K套射频链；射频链与天线通过射频开关构成的选择网络SN连接，SN从M和N个波束中各选出K个进行通信，表示为SM＝[eM(m1),eM(m2)...,eM(mi),...,eM(mK)]和SN＝[eN(n1),eN(n2)...,eN(ni),...,eN(nK)]，其中eM(mi)和eN(ni)分别代表单位矩阵IM第mi列和IN第ni列；记AH为A的共轭转置，系统输入输出关系可表示为式1：其中，s、y、ξ和H分别为系统序号调制后的发送信号、接收信号、等效接收噪声和传输信道；ξ～CN(0,σ2IK)，所述序号调制方法步骤如下：1)设计发端调制器的结构及映射方法；包括：在发端射频链数目L不超过收端射频链数目K时实现复用增益为K的序号调制，即收端配置K套射频链且K＜min(M,N)，系统最大的复用增益为K；2)设计收端两种不同复杂度的解调方案；包括优先追求解调性能的方法或优先追求解调复杂度的方法；实现收端的解调；3)依据最小化成对误码概率准则，对波束选择进行优化；采用低复杂度且近似最优的波束选择构建等效波束信道，获得最优的波束组合；通过上述步骤实现基于大规模多输入多输出毫米波系统的广义波束域调制。4.如...
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