一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，空间调制(Spatial Modulation,SM)和空移键控调制(Space Shift Keying,SSK)利用空间维度来传输信息，较传统的MIMO方案可以获得额外的频谱效率。在本发明的调制方法中，单位阵在散射矩阵内循环移动，散射矩阵不再需要计算机做辅助搜索。且GSTSK-CI适用于发射天线数大于2的任何MIMO系统，且除了两种特殊的情况，本发明均可以取得发射分集。同时GSTSK-CI方法拥有较传统GSTSK更低的译码复杂度和在相同发射天线数目下较SM-OSTBC更高的频谱效率。仿真结果证实了理论分析并且表明GSTSK-CI优于GSTSK和SM-OSTBC方案。
【专利说明】一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多天线无线通信【技术领域】，涉及一种多天线无线通信系统中的发射分 集传输技术，特别涉及一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法。
【背景技术】
[0002] 空间调制（SpatialModulation,SM)和空移键控调制（SpaceShiftKeying,SSK) 利用空间维度来传输信息，较传统的MIM0方案可以获得额外的频谱效率。因此近年来，SM 和SSK作为一种新颖的MIM0传输技术受到了广泛的关注。然而，SM和SSK在每次传输时 只激活一根天线，所以它们不能获得发射分集，只能依赖接收分集来对抗信道衰落。
[0003] 为了克服SM和SSK无法获得发射分集的缺陷，各种各样的方法被提出来了。例如， 文献将SM的概念推广到空间和时间的维度，进而提出了可获得发射分集的空时移键控调 制（Space-TimeShiftKeying，STSK)方法。然而STSK的传输速率随着传输时隙数的增加 而线性减少，且其最优的散射矩阵集需要用计算机做最优搜索。为了进一步提高频谱效率， Sugiura等人通过在一个GSTSK信号传输时隙内激活多个散射矩阵，提出了广义空时移键 控调制方案（GeneralizedSpace-timeShiftKeying,GSTSK)QE.Basar等在"Space-time blockcodedspatialmodulation"中，将空时编码和SM结合起来提出了空时分组码空间 调制方案。利用Alamouti空时编码的正交性，该方案可以实现低复杂度的最大似然译码。 但是在STBC-SM方案中，为了取得2阶的发射分集，需要对旋转角度进行优化，同时空间维 度调制所提供的频谱效率较低。为了提高STBC-SM方案的频谱效率，X.-F.LiandL.Wang 提出了一种基于循环结构的STBC-SM方法。尽管STBC-CSM较STBC-SM系统的频谱效率有 所提高，但需要优化的角度个数也相应的增多了。显然上述文献中的散射矩阵的最优搜索 和角度优化都增加了MM0系统的设计负责度。最近，M.T.Le等通过引入空间星座矩阵的概 念，提出了一种高速率的正交STBC-SM方案，称为SM-0STBC。SM-0STBC方法可以取得2阶 的发射分集而不需要任何最优搜索和角度的优化。不幸的是，SM-0STBC方法仅仅适用于偶 数根发射天线和射频链路的MM0系统，同时发射端至少需要配置4根射频链路。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种基于单位阵循环结构的 广义空时移键控调制方法，该方法中，单位阵在矩阵内循环移动来构造散射矩阵，散射矩阵 不再需要计算机做辅助搜索。GSTSK-CI方案适用于发射天线数大于2的任何MIM0系统，且 除了两种特殊的情况，本发明均可以取得发射分集。同时GSTSK-CI方案拥有较传统GSTSK 更低的译码复杂度和在相同发射天线数目下较SM-0STBC更高的频谱效率。仿真结果证实 了的理论分析并且表明GSTSK-CI优于GSTSK和SM-0STBC方案。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：
[0006] -种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，包括以下步骤：
[0007] 1)对于一个含有Nt根发射天线以及NJ艮接收天线的GSTSK-CI系统，首先在每T 个传输时隙内，B=log2f(Q，P)+Plog2M比特进入发射端，并将这B个比特进行串并转换后 分成两部分，分别为也=log2f(Q，P)和氏=?1呢^;其中，2彡T彡Nt;P为每T个传输时 隙内同时激活的散射矩阵个数，Q为总的散射矩阵个数；
【权利要求】
1. 一种基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 对于一个含有Nt根发射天线以及Nd艮接收天线的GSTSK-CI系统，首先在每T个传 输时隙内，B=log2f(Q，P)+Plog2M比特进入发射端，并将这B个比特进行串并转换后分成 两部分，分别为=B1=log2f(Q，P)和B2=Plog2M;其中，2彡T彡Nt;P为每T个传输时隙内 同时激活的散射矩阵个数，Q为总的散射矩阵个数； 2) 将串并转换后的&=log2f(Q，P)比特用来从预先设计的Q个散射矩阵中激活P个 μP= 1，…，p;其中，./m/5)= 为总的有效的散射矩阵组合数；剩余的B2 A(/)eCA, r, LvpJJ2- =Plog2M比特被调制为P个M-PSK/QAM符号s(p)，ρ= 1，…，P; 3) 将步骤2)中激活的P个散射矩阵A(p)与相应的P个M-PSK/QAM符号s(p)相乘，并相 加得到最终的GSTSK-CI发射码字S= P:1
2. 根据权利要求1所述的基于单位阵循环结构的广义空时移键控调制方法，其特征在 于，所述步骤2)中，GSTSK-CI的Q个散射矩阵的设计，其方法具体如下： 对于一个含有Nt根发射天线GSTSK-CI调制系统，散射矩阵个数为Q=Nt;每一个散射 矩阵均包含一个单位阵It，且It在散射矩阵集中循环移动，Iτ的非零元素分别在第q个散 射矩阵中的第q行至第(《 +Γ-仏,行，其中q= 1，…，队,且+ 表示（q+Τ-Ι)与Nt的 余数；在每T个传输时隙内，当从Q个散射矩阵中同时激活P个时，则有P个天线在同一时 隙内被激活，则GSTSK-CI的散射矩阵如下式所示：
【文档编号】H04L27/34GK104468456SQ201410751924
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】王磊, 陈诚, 陈志刚 申请人:西安交通大学