一种发射天线的空间域传输性能调制系统、方法及应用技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种发射天线的空间域传输性能调制系统、方法及应用，比特流分离器将一个输入的数据块比特数分为三个数据块；三维符号调制器将一个数据块比特数映射到一个三维调制符号；同相天线索引选择器利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量，由所选的天线索引向量激活的两根天线传输三维调制符号中两个分量，得到一个发射空间向量的实部；正交天线索引选择器利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量，由所选择的天线索引向量激活的一根天线传输三维调制符号中一个分量，得到一个发射空间向量的虚部；在接收端中对一个接收空间信号向量进行计算并检测。本发明专利技术能够获得更好误比特性能。本发明专利技术能够获得更好误比特性能。本发明专利技术能够获得更好误比特性能。

【技术实现步骤摘要】
一种发射天线的空间域传输性能调制系统、方法及应用


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种发射天线的空间域传输性能调制系统、方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，最近的现有技术：空间域索引调制技术，如：空间调制(SM)和正交空间调制(QSM)，通过挖掘空间域激活发射天线来传输额外信息，备受研究人员的关注。目的之一是在有限的发射天线提高通信系统的频谱效率。为了挖掘来自发射天线中空间域的潜在增益。在多输入多输出(MIMO)系统中，基于SM的索引调制技术，提出了改进的多种广义空间调制(GSM)方案。与SM方案相比，它们不仅解决了单天线线路的限制，而且能够传输更多额外比特数。一方面，GSM方案在一个时隙中允许多根发射天线同时被激活并发射相同的正交幅度调制或相移调制(QAM/PSK)符号，用于实现空间分集增益。然而，GSM方案在一个时隙中允许多根激活的发射天线同时被激活并发射不同的QAM/PSK符号，用于增强高频谱效率和实现空间复用增益。另一方面，利用QSM的索引调制技术，双重空间调制(DSM)借助于一个旋转角，直接叠加两个独立的SM传输矢量，实现高速数据传输。
[0003]在高信噪比(SNR)区域，平均误码率(BEP)主要由最坏成对误码率(PEP)决定。它对应于两两发射空间矢量(TSV)之间的平方最小欧氏距离(MED)的关键参数。近年来，为了挖掘信号星座域的潜在增益，人们对信号星座的优化设计(如，幅度/相位调制(APM)和星型正交幅度调制(S-QAM))进行了大量的研究。因此，通过增大两两TSV之间的平方MED，可以进一步提高SM系统的平均误比特性能。依赖于发射天线，研究人员对APM调制符号的同相分量和正交分量进行了优化，以增大两两TSV之间的平方MED。此外，增强型空间调制(ESM)在一个时隙内通过一根激活的发射天线传输一个传统QAM调制符号或者通过两根激活的发射天线传输两个次星座调制符号。其主要思想是考虑激活的发射天线数量与信号星座设计相结合，通过扩展激活发射天线的索引数目来增强额外信息比特的传输，并增大两两TSV之间的平方MED，以获得更好的误比特性能。但是现有技术的挖掘空间域和信号星座域，性能增益有限，无线通信的性能还有待提高。
[0004]综上所述，现有技术存在的问题是：现有的空间调制系统存在数据传输速率低，信号星座域的空间增益小。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种发射天线的空间域传输性能调制系统、方法及应用。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种发射天线的空间域传输性能调制方法，所述发射天线的空间域传输性能调制方法包括以下步骤：
[0007]第一步，比特流分离器将一个输入的数据块比特数分为三个数据块；
[0008]第二步，三维符号调制器将一个数据块比特数映射到一个三维调制符号；
[0009]第三步，在一个同相天线索引选择器中，利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量；利用所选择的天线索引向量激活发射天线中两根天线，由激活的两根发射天线分别传输所得的三维调制符号中两个分量，最终得到一个发射空间向量的实部；
[0010]第四步，在一个正交天线索引选择器中，利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量；利用所选择的天线索引向量激活一根发射天线，由激活的一根发射天线传输所得的三维调制符号中一个分量，得到一个发射空间向量的虚部；
[0011]第五步，所得的发射空间向量经过无线瑞丽衰落信道和高斯白噪声后，在接收端中对一个接收空间信号向量进行计算并检测。
[0012]进一步，所述第一步具体包括：比特流分离器将一个输入的数据块B比特数分为三个数据块B1，B2，B3，其中数据块B1被用于映射成为一个三维信号星座点，数据块B2被用于从一个天线索引选择器A中选择一个索引向量，激活两根发射天线；数据块B3被用于从另一个天线索引选择器B中选择一个索引向量，激活一个发射天线。
[0013]进一步，所述第二步具体包括：三维符号调制器将一个数据块B1比特数映射到一个三维调制符号S
n
(m
x
,m
y
,m
z
)，S
n
∈{S1,
…
,S
N
}，N表示三维星座图的星座点数量。
[0014]进一步，所述第三步具体包括：在一个同相天线索引选择器A中，利用一个数据块B2比特数选择一个天线索引向量κ
i
，其中，κ
i
∈κ，α表示由两根天线组合的所有可能的天线索引集合，利用所选择的天线索引向量κ
i
激活发射天线中两根天线，由激活的两根发射天线分别传输所得的三维调制符号中两个分量m
x
，m
y
；得到一个发射空间向量的实部，比如：向量实部中有2个非零元素值，且非零元素在发射空间向量实部中所处的位置对应于天线索引向量κ
i
激活的两根发射天线所在的位置。
[0015]进一步，所述第四步具体包括：在一个正交天线索引选择器B中，利用一个数据块B3比特数来选择一个天线索引向量e
l
，e
l
∈e，其中，是N
t
×
N
t
维单位矩阵的第l列元素；利用所选择的天线索引向量e
l
来激活一根发射天线，由激活的一根发射天线传输所得的三维调制符号中一个分量m
z
；得到一个发射空间向量的虚部，比如：在向量中仅有一个非零元素值，且该非零元素在发射空间向量虚部中所处的位置对应于天线索引号l所在的位置；
[0016]最后，得到发射空间向量为：
[0017][0018]进一步，所述第五步具体包括：所得的发射空间向量S经过无线瑞丽衰落信道和高斯白噪声后，可以计算为：
[0019][0020]其中，E
av
是每个发射空间向量的平均能量，是一个接收信号向量，瑞丽衰落信道矩阵其每项元素服从独立同分布(i.i.d)的均值为0，方差为1的复值高斯随机变量；其每项元素服从独立同分布(i.i.d)的均值为0，方差为的加性高斯白噪声的高斯分布。的加性高斯白噪声的高斯分布。分别对应于由第i个天线索引向量引起的信道矩阵H中第ξ、ψ列向量，对应于由第l个天线索引向量引起的信道矩阵H中第k列向量，向量，
[0021]最后，利用最大似然算法对一个接收空间信号向量进行检测。
[0022]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述发射天线的空间域传输性能调制方法的空间调制系统，所述发射天线的空间域传输性能调制系统包括：
[0023]比特流分离器，用于将一个输入的数据块比特数分为三个数据块；
[0024]三维符号调制器，用于将一个数据块比特数映射到一个三维调制符号；
[0025]同相天线索引选择器，用于利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量，利用所选择的天线索引向量激活发射天线中两根天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发射天线的空间域传输性能调制方法，其特征在于，所述发射天线的空间域传输性能调制方法包括以下步骤：第一步，比特流分离器将一个输入的数据块比特数分为三个数据块；第二步，三维符号调制器将一个数据块比特数映射到一个三维调制符号；第三步，在一个同相天线索引选择器中，利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量；利用所选择的天线索引向量激活发射天线中两根发射天线，由激活的两根发射天线分别传输所得的三维调制符号中两个分量，最终得到一个发射空间向量的实部；第四步，在一个正交天线索引选择器中，利用一个数据块比特数选择一个天线索引向量；利用所选择的天线索引向量激活一根发射天线，由激活的一根发射天线传输所得的三维调制符号中一个分量，得到一个发射空间向量的虚部；第五步，所得的发射空间向量经过无线瑞丽衰落信道和高斯白噪声后，在接收端中对一个接收空间信号向量进行计算并检测。2.如权利要求1所述的发射天线的空间域传输性能调制方法，其特征在于，所述第一步具体包括：比特流分离器将一个输入的数据块B比特数分为三个数据块B1，B2，B3，其中数据块B1被用于映射成为一个三维信号星座点，数据块B2被用于从一个天线索引选择器A中选择一个索引向量，激活两根发射天线；数据块B3被用于从另一个天线索引选择器B中选择一个索引向量，激活一个发射天线。3.如权利要求1所述的发射天线的空间域传输性能调制方法，其特征在于，所述第二步具体包括：三维符号调制器将一个数据块B1比特数映射到一个三维调制符号S
n
(m
x
,m
y
,m
z
)，S
n
∈{S1,
…
,S
N
}，N表示三维星座图的星座点数量。4.如权利要求1所述的发射天线的空间域传输性能调制方法，其特征在于，所述第三步具体包括：在一个同相天线索引选择器A中，利用一个数据块B2比特数选择一个天线索引向量κ
i
，其中，κ
i
∈κ，α表示由两根天线组合的所有可能的天线索引集合，利用所选择的天线索引向量κ
i
激活发射天线中两根天线，由激活的两根发射天线分别传输所得的三维调制符号中两个分量m
x
，m
y
；得到一个发射空间向量的实部，比如：向量实部中有2个非零元素值，且非零元素在发射空间向量实部中所处的位置对应于天线索引向量κ
i
激活的两根发射天线所在的位置。5.如权利要求1所述的发射天线的空间域传输性能调制方法，其特征在于，所述第四步具体包括：在一个正交天线索引选择器B中，利用一个数据块B3比特数来选择一个天线索引向量e
l
，e
l
∈e，其中，l＝1,2，
…
,N
t
，是N
t
×
N
t
维单位矩阵的第l列元素；利用所选择的天线索引向量e
l
来激活一根发射天线，由激活的一根发射天线传输所得的三维调制符号中一个分量m
z
；得到一个发射空间向量的虚部，比如：在向量中仅有一个非零元素值，且该非零元素在发射空间向量虚部中所处的位置对应于天线索引号l所在的位置；最后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄福春，
申请(专利权)人：广州大学华软软件学院，
类型：发明
国别省市：