用于多根天线的SM-OFDM系统中的非相干检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于多根天线的SM-OFDM系统中的非相干检测方法，本发明专利技术的非相干检测方法通过在发射端初始化每根天线上的非零子载波得到初始化矩阵，并将其与空间调制矩阵组合成空间调制信号矩阵，进而对每根天线上的非零子载波进行差分编码，在接收端利用不断更新的前M时刻的OFDM解调数据恢复出比特流信息。本发明专利技术的方法能够将差分技术应用到了SM-OFDM系统，适合于多根天线的SM-OFDM系统，并且不需要进行信道估计和信道均衡，有效降低了SM-OFDM系统的复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，特别涉及一种用于多根天线的SM-OFDM系统中的非相干检测方法。
技术介绍
传统的多天线技术的复用增益依赖于发射天线和接收天线的正交性，一种新的天线技术空间调制(Spatial Modulation, SM)技术完全避免了码间干扰(Inter-CarrierInterference, ICI),并不要求发射天线和接收天线的正交性。在发射端，比特信息被相应的映射到某个星象点以及特别的天线上发送，而在接收端，根据接收信号估计出发送信息和发送天线序号，即可完全恢复发送信息。而将空间调制与OFDM技术结合(SM-OFDM)，通过正交频分复用在多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,ΜΙΜΟ)系统中将频率选择性信道转化为平坦衰落信道，从而实现信道估计和均衡。传统的相干MMO系统检测中信道估计和载波相位恢复带来的实现复杂度和频谱开销都远大于传统单天线通信系统，而差分信号发射接收不需要信道信息，亦不需要锁相环以恢复载波，从而简化了系统实现，SM-OFDM系统中使用非相干检测方法有着很大的优势。2010年，S. Sugiura等人针对基于SM系统扩展的新型MMO系统(STSK，Space-Time Shift Keying)系统提出非相干检测算法(參见文献S. Sugiura, S. Chen, andL. Hanzo,“しoherent ana differential space—time shift keymg:a dispersion matrixapproach, ” IEEE Trans. Commun. , vol. 58, no. 11, pp. 3219-3230，Novermber 2010),然而这种非相干检测算法只针对某些特殊的STSK系统，这些STSK系统都有ー个共同的特点系统的弥散矩阵为Hermitian矩阵，而SM系统的弥散矩阵也在上述文献中提到，为ー个I维的矩阵，不可能是Hermitian矩阵，因此上述非相干算法不适合SM系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决多天线SM-OFDM系统无法进行非相干检测的问题，提出了一种用于多根天线的SM-OFDM系统中的非相干检测方法。本专利技术的技术方案是一种用于多根天线的SM-OFDM系统中的非相干检测方法，具体在发射端包括如下步骤步骤I :初始化每根天线上的第一个非零子载波得到MXM维的初始化矩阵，具体为 第j (j=l, 2，…，Μ)根天线上的參考符号位于第j根天线的第j个子载波上，即第j个时刻只有第j根天线上有数据，其它天线数据为零，其中，M为发射天线的数目；步骤2 :对log2(M*L) X (N_M)的输入比特流矩阵进行空间调制得到MX (N-M)维的空间调制矩阵，其中，L为星座调制阶数，N为每根天线上ー帧OFDM符号子载波的数目；步骤3 :将步骤I得到的初始化矩阵和步骤2得到的空间调制矩阵进行组合得到MXN维的空间调制信号矩阵，所述MXN维的空间调制信号矩阵每一行对应ー根天线上的所有子载波，对每根天线上的非零子载波进行差分编码，对每根天线上的差分编码后的N个子载波进行OFDM调制；具体在接收端包括如下步骤步骤5 :对每根天线上的数据进行OFDM解调；步骤6 :利用步骤5得到的OFDM解调数据解调恢复原始发送信息比特序列，具体过程如下利用前M时刻的OFDM解调数据对后N-M时刻的OFDM解调数据进行检测，具体为对第M+n时刻的检测具体为分别利用第1，2，…，M时刻的OFDM解调数据对第M+n时刻的OFDM解调数据进行检测，得到每个时刻的L个检测数据，进而得到前M时刻所有的 M*L个检测数据，从M*L个检测数据中选择最小的检测数据对应的时刻和星座符号，利用选择的时刻和星座符号进行空间解调恢复出比特流信息，并利用当前M+n时刻的数据更新选择的时刻的数据；从11=1开始重复该过程，直至n=N-M。进ー步的，步骤6所述的分别利用第1，2，…，M时刻的OFDM解调数据对第M+n时刻的OFDM解调数据进行检测具体采用最大似然检测算法。本专利技术的有益效果本专利技术的非相干检测方法通过在发射端初始化每根天线上的非零子载波得到初始化矩阵，并将其与空间调制矩阵组合成空间调制信号矩阵，进而对每根天线上的非零子载波进行差分编码，在接收端利用不断更新的前M时刻的OFDM解调数据恢复出比特流信息。本专利技术的方法能够将差分技术应用到了 SM-OFDM系统，适合于多根天线的SM-OFDM系统，并且不需要进行信道估计和信道均衡，有效降低了 SM-OFDM系统的复杂度。附图说明图I是本专利技术的非相干检测方法发射端示意图。图2是两根发射天线的空间调制映射表格不意图。图3是本专利技术的非相干检测方法接收端示意图。具体实施例方式下面将结合附图，给出本专利技术的具体实施例。在阐述具体实施方式之前，首先介绍其中所用的术语M表示发射天线的数目，R表示接收天线的数目，L为调制阶数，N为每根天线上ー帧OFDM符号子载波的数目；Q*PX (N-M)的ニ进制比特流矩阵，P=Iog2 (M*L) ;U e CMXN_M为Q经过空间调制后的空间调制矩阵，T e Cmxm为初始化矩阵，S e Cmxn为空间调制信号矩阵，由U和T矩阵组成，前MXM维为T矩阵，后MX (N-M)维为U矩阵。Si (i=l，2，…，M)为S的第i行，表示第i根天线上的所有子载波构成的矢量，Si(I)为Si第I个非零子载波；X e Cmxn为对S每行非O元素进行差分编码得到的差分矩阵，即对每根根天线上的非零子载波进行差分编码后得到的矩阵，Xi为X的第i行，表示第i根天线上差分编码后的N个子载波所构成的矢量，Xi(I)表示Xi的第I个非零子载波，由空间调制的性质可知矩阵S和X的每一列都只有一个非零元素；传输矩阵X(m) e CMX1, (m=l,2,-,N)表示X的第m列，即m时刻的发射矢量；Y e Ckxn，表示每根天线上经过OFDM解调后的接收矩阵，Y(m) e Cexi表示Y的第m列，即m时刻的接收矢量；H(m) eCKXM和V(m) e Ckxi分别指m时刻的信道系数及O均值高斯噪声，其中假设相邻的信道系数近似不变H(m) H(m-l)，其中，Hk(m)表示H(m)的第k列。首先对本专利技术提出SM-OFDM非相干检测系统的工作过程进行说明，具体工作原理如图1，图2和图3表示。在发射端对每根天线上的非零子载波进行初始化，第j根天线的第一个非零子载波位于该天线的第j个子载波上；初始完每根天线上的第一个非零子载波后开始进行空间调制，姆P个比特进行映射，前Iog2 (M)比特选择天线，剩下的Iog2 (L)比特进行L-PSK调制后由选择的天线传输；然后将每根天线上 的非零子载波进行差分编码，编码完毕后进行OFDM调制发射出去。图2为两根天线的空间调制映射表格，P=3, M = 2,1=4,1个比特来选择天线，2个比特来选择星座符号，并由选择的天线传输。对于接收端假设相邻信道系数很接近，接收机将接收到的数据进行OFDM解调后，利用初始化的数据特性进行最大似然(Maximum Likelihood, ML)解调。具体展开如下具体在发射端包括如下步骤步骤I :初始化每根天线上的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多根天线的SM-0FDM系统中的非相干检测方法，具体在发射端包括如下步骤步骤1 :初始化每根天线上的第一个非零子载波得到MXM维的初始化矩阵，具体为 第 j (j=l, 2，…，M)根天线上的参考符号位于第j根天线的第j个子载波上，即第j个时刻只 有第j根天线上有数据，其它天线数据为零，其中，M为发射天线的数目；步骤2 :对log2(M*L) X (N-M)的输入比特流矩阵进行空间调制得到MX (N-M)维的 空间调制矩阵，其中，L为星座调制阶数调制阶数，N为每根天线上一帧0FDM符号子载波的 数目；步骤3 :将步骤1得到的初始化矩阵和步骤2得到的空间调制矩阵进行组合得到MXN 维的空间调制信号矩阵，所述MXN维的空间调制信号矩阵每一行对应一根天线上的所有 子载波，对每根天线上的非零子载波进行差分编码，对每根天线上的差分编码后的N个子 载波进行0FDM调制；具体在接收端...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丽霞，肖悦，杨平，李伟锋，冀秋月，李少谦，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：