一种逐级编码的空移键控方法技术

本发明专利技术公开了一种逐级编码的空移键控方法，其中发射端采用逐级多步对信息比特进行编码，从而充分利用了多输入多输出系统的空间自由度，提升系统的传输速率。本发明专利技术提出的逐级多步编码方案，在每步的编码过程中，均映射不同的信息比特，最终形成终阶待编码向量。接收端可采用最大似然检测算法，另外本发明专利技术还提出了基于正交三角分解的检测方案。与传统的空间域调制方案相比，本发明专利技术所提出的逐级编码空移键控方案可以获得更高的传输速率和更优的误比特率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种逐级编码的空移键控方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种逐级编码的空移键控方法。
技术介绍
多输入多输出技术可以提供阵列增益、空分复用增益和分集增益。阵列增益可以提高接收信号的信噪比。利用空时编码技术，多输入多输出通信系统可以提供分集增益，来对抗信道的衰落，提高系统传输的鲁棒性。在多输入多输出无线通信系统中，利用空时分层结构，多输入多输出通信系统可以提供空分复用增益，在同一时刻发射多个数据流，提高系统的传输速率。多输入多输出技术的阵列增益、空分复用增益和分集增益之间存在权衡。空移键控是实现多输入多输出技术增益的有效方式。空移键控利用发射天线的索引进行信息传输。在空移键控技术中，每个时刻只有一个发射天线是活跃的，活跃天线的状态定义为发射样式。不同的信息比特映射到不同的空间样式，接收机通过估计发射样式来恢复信息。空间调制具有诸多优点，包括：不存在空间子信道之间的干扰；不需要不同发射天线之间的同步；接收算法简单等。广义空移键控是空移键控技术的扩展，在某一时刻有多根天线处于活跃状态。与空移键控相比，在相同发射天线数条件下，广义空移键控具有更多的空间样式，这也就意味着每个空间样式可以携带更多的信息比特。无论是空移键控还是广义空移键控，发射端活跃的天线数都小于或远小于发射端总的天线数。因此，空移键控/广义空移键控技术需要的射频通道数小于或远小于发射端天线数，这样可以有效的减小硬件成本和功率消耗。在大规模天线系统中，空移键控的这一优点尤为明显。空移键控/广义空移键控技术被认为是未来移动通信的关键技术之一。但是，无论是空移键控，还是广义空移键控，在发射端天线数一定的条件下，空间样式还较少，并且只有通过最大似然接收算法才能获得较好的接收性能，计算复杂度较高。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种逐级编码的空移键控方法，最大限度协调发射天线数、发射的空间样式，从而有效提升传输的速率，获得更优的误比特率性能。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种逐级编码的空移键控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1)发射端将信息比特划分为长度相同的若干个信息块，基准空间样式的维度决定信息块的长度，信息块控制参数决定每次发射能携带的信息块的个数；步骤2)将所述若干个信息块中的第一个信息块的信息映射到第一个基准空间样式上，按照编码规则，把所述第一个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第一阶编码向量；步骤3)将所述若干个信息块中的第二个信息块的信息映射到第二个基准空间样式上，根据编码规则和第一阶编码向量，把所述第二个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第二阶编码向量；步骤4)重复上述步骤3)，直到当前发射所能携带的信息块全部进行编码，得到终阶编码向量；步骤5)根据编码过程，接收端对发射的样式进行估计；估计方法可以采用但不仅限于正交三角分解的检测算法、最大似然检测算法。步骤6)如果步骤5)采用了基于正交三角分解的检测算法，则接收端利用信道矩阵的正交三角分解得到的酉矩阵对接收信号进行处理；步骤7)根据步骤6)处理后的信号，以及发射端的逐级编码方案，对发射信号进行估计；步骤8)根据发射端的逐级编码方案以及估计得到的发射向量，进行信息解码，恢复原始信息比特。所述的发射端所需天线的最小数量等于基准空间样式的维度加上每次发射所携带的总的所述的信息块的数量减一。每一级调制中的基准空间样式只有一个元素非零。在逐级编码过程中，每一级映射得到的基准空间样式的非零元素的值都不相同。在逐级编码过程中，发射端只发射终阶编码向量，中间步骤得到的编码向量仅用于后续步骤的编码。有益效果：本专利技术，有益效果如下：1)本专利技术充分利用多天线技术的空间自由度，在发射天线数一定的条件下，增加发射的空间样式，从而有效提升传输速率。2)与传统的空移键控技术相比，在相同传输速率条件下，本专利技术可以明显减少发射天线数。3)与传统的广义空间调制相比，在相同传输速率条件下，本专利技术可以获得更优的误比特率性能。4)本专利技术仍然具有传统空间调制的优点，包括可以有效减少射频通道的个数，能量效率高等。附图说明图1是一个实施例的逐级编码空移键控的编码示意图；图2是一个实施例的发射信号星座设计示意图；图3是一个实施例的不同方案的误比特率性能对比图；图4是一个实施例的不同方案的可达速率对比图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。参考图1所示，图1为一个实施例的逐级编码空移键控的编码示意图；包括如下步骤：步骤1，发射端将信息比特划分为长度相同的信息块，该信息块为信息比特块；信息比特块的长度由基准空间样式的维度决定，每次发射能携带的信息块的个数由信息块控制参数决定；步骤2，将第一个信息块的信息映射到第一个基准空间样式上，然后按照编码规则，将该基准空间样式编码为第一阶编码向量，所述第一阶编码向量长度为总的发射天线数；步骤3，将第二个信息块的信息映射到第二个基准空间样式上，根据编码规则和第一阶编码向量，把第二个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第二阶编码向量；步骤4，重复上述步骤，直到当前发射所能携带的信息块全部进行编码，最后得到终阶编码向量。在一个实施例中，考虑点对点多输入多输出无线通信系统，发射端配置有Nt根天线，接收端配置有Nr根天线。假设基准空间样式的维度为N，其中N为2的幂次方，每个发射向量所携带的信息块的数量为nt，那么Nt的最小值为Nt＝N+nt-1。假设信道是频域平坦信道，信道矩阵H可以表示为：其中hi,j表示从第j根发射天线到第i根接收天线的信道系数。接收信号可以表示为：y＝Hx+z其中x表示发射向量，z为复高斯随机向量，并且每个元素的均值为0，方差为(1)逐级编码过程对于一个发射向量，编码过程由nt步骤构成。信息比特被分为nt块，每块有log2(N)个比特数。在第一步的编码中，假设基准空间样式为p1，p1的元素中只有一个元素为非零元素，假设该非零元素为s1。根据第一块信息比特，确定s1在p1中的位置，从而得到第一步的空间样式p1如下：其中，p1是维度为N的列向量，这里假设s1为p1的第k1个元素，[.]T表示转秩序。在第一步编码过程中，有l本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逐级编码的空移键控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1)发射端将信息比特划分为长度相同的若干个信息块，基准空间样式的维度决定信息块的长度，信息块控制参数决定每次发射能携带的信息块的个数；/n步骤2)将所述若干个信息块中的第一个信息块的信息映射到第一个基准空间样式上，按照编码规则，把所述第一个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第一阶编码向量；/n步骤3)将所述若干个信息块中的第二个信息块的信息映射到第二个基准空间样式上，根据编码规则和第一阶编码向量，把所述第二个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第二阶编码向量；/n步骤4)重复上述步骤3)，直到当前发射所能携带的信息块全部进行编码，得到终阶编码向量；/n步骤5)根据编码过程，接收端对发射的样式进行估计；/n步骤6)如步骤5)基于正交三角分解的检测算法，则接收端利用信道矩阵的正交三角分解得到的酉矩阵对接收信号进行处理；/n步骤7)根据步骤6)处理后的信号，以及发射端的逐级编码方案，对发射信号进行估计；/n步骤8)根据发射端的逐级编码方案以及估计得到的发射向量，进行信息解码，恢复原始信息比特。/n

【技术特征摘要】
1.一种逐级编码的空移键控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1)发射端将信息比特划分为长度相同的若干个信息块，基准空间样式的维度决定信息块的长度，信息块控制参数决定每次发射能携带的信息块的个数；
步骤2)将所述若干个信息块中的第一个信息块的信息映射到第一个基准空间样式上，按照编码规则，把所述第一个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第一阶编码向量；
步骤3)将所述若干个信息块中的第二个信息块的信息映射到第二个基准空间样式上，根据编码规则和第一阶编码向量，把所述第二个基准空间样式编码为长度为总的发射天线数的第二阶编码向量；
步骤4)重复上述步骤3)，直到当前发射所能携带的信息块全部进行编码，得到终阶编码向量；
步骤5)根据编码过程，接收端对发射的样式进行估计；
步骤6)如步骤5)基于正交三角分解的检测算法，则接收端利用信道矩阵的正交三角分解得到的酉矩阵对接收信号进行处理；
步骤7)根据步骤6)处理后的信号，以及发射端的逐...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亮，袁华晨，张在琛，党建，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32