專利名稱：一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是涉及多輸入多輸出(MIMO multiple inputmultiple output)和空間調(diào)制技術(shù)的信息比特調(diào)制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
MIM0技術(shù)是下一代通信系統(tǒng)的主要備選技術(shù)之一，怎樣利用多天線來(lái)提高系統(tǒng)容 量以及增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性一直是MIM0技術(shù)的研究熱點(diǎn)。本發(fā)明所基于的現(xiàn)有技術(shù)分別描述如下1、MIM0 技術(shù)MIM0技術(shù)的基本思想是在發(fā)射端和接收端采用多個(gè)天線。這種技術(shù)最早是 Marconi于1908年提出的，它利用多天線的分集作用來(lái)抑制信道衰落。MIM0系統(tǒng)有效地利 用了以往認(rèn)為對(duì)系統(tǒng)不利的多徑傳播，從而能提高系統(tǒng)的容量和魯棒性，而不需要增加系 統(tǒng)的帶寬。貝爾實(shí)驗(yàn)室的E. Telatar和GJ. Foschini分別給出了 MIM0信道的理論香農(nóng)容 量。他們指出，對(duì)于具有Nt個(gè)發(fā)送天線和N,個(gè)接收天線的MIM0系統(tǒng)，假定信道矩陣的元素 之間具有理想的獨(dú)立衰落，系統(tǒng)容量會(huì)隨發(fā)送方和接收方中天線數(shù)較少一方的天線數(shù)量變 化，即隨min(Nt，Nr)的增加而線性增加。與SIS0相比，MIM0可以顯著的提高系統(tǒng)容量。MIM0技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要途徑是空時(shí)信號(hào)處理?？諘r(shí)信號(hào)處理的結(jié)果是1)提高系統(tǒng) 容量，即提供空間復(fù)用增益；2)增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，即提供空間分集增益。目前針對(duì)MIM0技 術(shù)所進(jìn)行的研究也主要圍繞這兩個(gè)方面。典型的MIM0空間復(fù)用技術(shù)是貝爾實(shí)驗(yàn)室的空時(shí)分層結(jié)構(gòu)(BLAST BellLaboratories layered space-time)，包括貝爾實(shí)驗(yàn)室垂直空時(shí)分層碼(V-BLAST vertical Bell Laboratories layered space-time), 貝爾實(shí)驗(yàn)室水平空時(shí)分層碼(H-BLAST horizontal Bell Laboratories layered space—time)和貝爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)角空時(shí)分層碼
(D-BALST :Diagonal Bell Laboratories layered space—time) 三種。它們沒(méi)有得到空間分集增益，是純粹的MIM0多路傳輸，能使系統(tǒng)獲得最大速率或容量增益。其 中最基本的形式是針對(duì)平坦衰落信道的V-BLAST結(jié)構(gòu)。BLAST的編碼是指將數(shù)據(jù)流分成 Nt路后并行送往各自對(duì)應(yīng)的發(fā)送天線，因此其編碼相對(duì)簡(jiǎn)單。但是由于發(fā)送符號(hào)在時(shí)頻 域的耦合而會(huì)引入信道間干擾，嚴(yán)重影響了符號(hào)檢查的正確性。最大似然(ML:maximum likelihood)檢測(cè)算法能較好對(duì)BLAST進(jìn)行解碼，但其復(fù)雜度非常高?；谂判蜻B續(xù)干擾 抵消結(jié)構(gòu)(0SIC :ordered successive interference cancellation)的算法,在性能方面 比線性檢測(cè)方法如迫零算法(ZF :zero forcing)、最小均方誤差算法(MMSE minimum mean squareerror)有較大的改進(jìn)，但比ML檢測(cè)的性能差很多；就復(fù)雜度而言，0SIC較ML有顯著 的下降，但由于需要求多次求偽逆運(yùn)算，該算法總的復(fù)雜度還很高。MIM0空間分集技術(shù)可以分為接收分集和發(fā)送分集兩類，通?？梢哉J(rèn)為單發(fā)多 收(SIM0 :single input multiple output)系統(tǒng)是接收分集，多發(fā)單收(MIS0 :multiple input single output)系統(tǒng)是發(fā)送分集。無(wú)線信號(hào)在復(fù)雜的無(wú)線信道中傳播產(chǎn)生Rayleigh衰落，在不同空間位置上其衰落特性不同。接收分集一般用兩個(gè)或者多個(gè)大于相關(guān)距離 的天線同時(shí)接收信號(hào)，然后將多路信號(hào)合并，如Rake接收機(jī)。發(fā)送分集就是將分集從接 收端轉(zhuǎn)移到發(fā)送端，然而采用發(fā)射分集的主要問(wèn)題是在發(fā)射端未知衰落信道的信道狀態(tài) 信息(CSI :channel stateinformation)。因此，必須采用信道編碼以保證各信道具有 良好的性能，具體是采用空時(shí)編碼?；诜旨l(fā)射的空時(shí)碼可以分為空時(shí)網(wǎng)格碼(STTC: space-timetrellis code)禾口2gB^iii石馬(STBC :space-time block codes)。 gB^rai^石馬 雖然具有較好的性能，但其譯碼復(fù)雜度與傳輸速率成指數(shù)單調(diào)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)難度較大；空時(shí)塊 碼性能稍遜于空時(shí)格碼，但其譯碼復(fù)雜度很低，還可能得到最大的分集發(fā)送增益。2、空間調(diào)制技術(shù)空間調(diào)制技術(shù)不同于以往的空時(shí)編碼，它把空域引入調(diào)制的范疇，增加了調(diào)制的 自由度。發(fā)送天線在空間調(diào)制中的作用，不僅僅是形成用以傳輸數(shù)字調(diào)制符號(hào)的空間物理 鏈路，而且是信息比特的載體，用以調(diào)制一定的待發(fā)送信息比特?？臻g調(diào)制技術(shù)中，發(fā)送信 息比特被分成兩部分，一部分映射成傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制符號(hào)，另一部分映射成發(fā)送天線中的 一個(gè)天線。每個(gè)傳輸時(shí)刻，用映射的發(fā)送天線傳輸數(shù)字調(diào)制符號(hào)。其映射準(zhǔn)則如圖1所示。圖1表示每個(gè)傳輸時(shí)刻傳輸3個(gè)信息比特，其中前兩個(gè)比特映射為天線組合，后一 比特映射為數(shù)字調(diào)制符號(hào)的映射方案。如圖1所示，由于每次只有一個(gè)發(fā)送天線進(jìn)行符號(hào) 傳輸，所以空間調(diào)制技術(shù)能夠完全消除信道間干擾，且不需要發(fā)送天線間的同步。對(duì)具有Nt 個(gè)發(fā)送天線的MIM0系統(tǒng)，采用空間調(diào)制技術(shù)，每次發(fā)送天線能承載的信息比特?cái)?shù)為lo&Nt。 由此看出，它沒(méi)有充分地發(fā)揮天線承載信息比特的能力?；谏鲜霈F(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，將天線組合作為傳輸 信息比特的載體，將一部分待調(diào)制信息映射為不同的發(fā)送天線組合，不同的發(fā)送天線組合 看做虛擬空間的星座點(diǎn)，余下的所有待發(fā)送信息采用傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制，數(shù)字調(diào)制后的符號(hào) 在所選擇的發(fā)送天線上同時(shí)傳輸，本發(fā)明能夠提高M(jìn)IM0系統(tǒng)的頻譜利用率，并引入了空間 分集增益。本發(fā)明提出的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，基于包含Nt個(gè)發(fā)送天線，Nr個(gè)接收天線的MIM0 系統(tǒng)，將待發(fā)送信息中的一部分映射為空域虛擬星座圖，將待發(fā)送信息中的余下部分映射 到數(shù)字調(diào)制星座圖，并利用映射的發(fā)送天線傳輸數(shù)字調(diào)制結(jié)果；其特征在于，該系統(tǒng)包括廣 義空間調(diào)制映射器、發(fā)送天線檢測(cè)模塊以及數(shù)字調(diào)制解映射模塊，其中所述廣義空間調(diào)制映射器，將進(jìn)入該廣義空間調(diào)制映射器的一組隨機(jī)信息比特序 列q的前m個(gè)信息比特映射到數(shù)字調(diào)制星座圖，其中m = log2M, M為數(shù)字調(diào)制星座圖的大 ??；將該隨機(jī)比特序列q剩下的k-m個(gè)比特信息映射到空域虛擬星座圖，k為總的傳輸比 特；所述發(fā)送天線檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)天線的檢測(cè)，其中接收端已知信道狀態(tài)信 息，且信道增益歸一化為1，檢測(cè)數(shù)據(jù)i表示為 式中，&包括Nt個(gè)元素，即* =[、乓，…，\]，Qn為數(shù)字調(diào)制星座圖的元素，P為發(fā) 送信號(hào)的總功率，w為接收機(jī)的加性高斯白噪聲，H為凡XNt維的信道矩陣，其每個(gè)元素對(duì) 應(yīng)于發(fā)送天線與相應(yīng)的接收天線間的信道傳輸函數(shù)，\#十…+ 稱為有效列，表示 信道矩陣H中nt個(gè)有效列的和，發(fā)送天線檢測(cè)步驟包括將檢測(cè)數(shù)據(jù)義中幅度最大的前nt個(gè)元素賦值給^，并將這些元素在無(wú)中的位置信息 賦給N參數(shù)，N即為輸出空域虛擬星座圖的發(fā)送天線組合檢驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)義可得到數(shù)字調(diào)制
星座圖的數(shù)字調(diào)制檢驗(yàn)結(jié)果 所述數(shù)字調(diào)制解映射模塊，根據(jù)上述發(fā)送天線檢驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)解映射，輸出該系統(tǒng) 中發(fā)送天線的總功率p，尸=元+C，以及得到出單一發(fā)送天線功率與總功率 所述發(fā)送天線的組合方式共有'種，其滿足 所述空域虛擬星座圖大小S與所述空域虛擬星空?qǐng)D大小M的對(duì)數(shù)和為定值，即 log2S+log2M = k。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將天線組合作為空域虛擬星座圖，相比空間調(diào)制技術(shù)，提 高了系統(tǒng)的頻譜效率；此外，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中每次傳輸所有選擇的天線發(fā)送相同的數(shù) 字調(diào)制符號(hào)，從而完全消除了信道間干擾，并帶來(lái)了分集增益，提高了系統(tǒng)的魯棒性。


圖1為本發(fā)明空間調(diào)制映射準(zhǔn)則；圖2為本發(fā)明的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)框圖；圖3為本發(fā)明的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的空間調(diào)制系統(tǒng)誤碼率比較示意 圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中不同配置的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率比較示意圖。
具體實(shí)施例方式考慮一個(gè)有Nt個(gè)發(fā)送天線，N,個(gè)接收天線的MIM0系統(tǒng)，采用M-QAM調(diào)制，系統(tǒng)框 圖如圖2所示，其中[*]T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。如圖2所示，首先，一組待發(fā)送信息的隨機(jī)比特序列q = [qi，q2，…，qm]進(jìn)入到廣 義空間調(diào)制映射器，前m(m = log2M)個(gè)比特映射成數(shù)字調(diào)制星座圖Q = [Q^Q^ -,QM]的 一個(gè)元素，用Qn表示。剩下的k-m比特映射到空域虛擬星座上，即一組發(fā)送天線組合。映 射后，發(fā)送符號(hào)可以表示為x = [A，A，…，、由于傳輸功率一定，有E[xHx] = 1，其中E[_]
表示統(tǒng)計(jì)期望，[，]11表示共軛轉(zhuǎn)置。假設(shè)每個(gè)傳輸過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€個(gè)數(shù)為nt，那 么在x的Nt個(gè)元素中，有nt個(gè)元素的值為Qn，其余元素值為0。nt的值由發(fā)送天線數(shù)目Nt 和每次傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)k-m決定，其需滿足如下不等式。

(1)發(fā)送符號(hào)x經(jīng)過(guò)MIM0信道，其接收信號(hào)為y，為凡X 1矢量，且有，
^ (2)式(2)中，P為發(fā)送信號(hào)的總功率，且假定發(fā)送功率在所有傳輸數(shù)據(jù)的天線上均 勻分配。w為接收機(jī)的加性高斯白噪聲(AWGN)，為隊(duì)XI維矢量。H是凡XNt維的信道矩 陣，其中每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于第i個(gè)發(fā)送天線與相應(yīng)的接收天線間的信道傳輸函數(shù)，如下所示
(3)式中k = ,hXi，…，h ’ J( 4)式⑵又可以寫(xiě)為
y = }brheffQn+W
n'(5)
式中，=化+ \ +…+ \稱為有效列，表示信道矩陣H中nt個(gè)有效列的和。從圖 2可以看出，在相同傳輸速率下，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)相比空間調(diào)制系統(tǒng)在誤碼率為10_3時(shí)， 大概能獲得18dB的信噪比增益，且廣義空間調(diào)制系統(tǒng)誤碼率下降的快。最后，由于廣義空 間調(diào)制系統(tǒng)能同時(shí)映射到兩種不同的星座圖，因此可以根據(jù)實(shí)際通信系統(tǒng)的要求，合理地 權(quán)衡兩種星座圖的大小。廣義空間調(diào)制映射準(zhǔn)則如上所述，廣義空間調(diào)制技術(shù)采用天線組合來(lái)表示信息比特，即用不同的天線組
合來(lái)調(diào)制比特信息。對(duì)于Nt個(gè)發(fā)送天線，nt(0 <nt< Nt)個(gè)數(shù)據(jù)傳輸天線的MIM0系統(tǒng)，共
(nt、(nt、
有 種不同的天線組合方式。假定S為最大的滿足的2的整數(shù)冪次值，所有的S
nt
nt
個(gè)天線組合可以看作一個(gè)虛擬的空域星座圖。此空域星座圖用來(lái)調(diào)制k-m個(gè)信息比特，每
(nt、
個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)唯一的一個(gè)天線組合。例如，假設(shè)隊(duì)=5， =2，那么共有 =10個(gè)發(fā)送
天線組合，然而由于空域星座圖的大小為2的整數(shù)冪次值，所以S = 8。廣域空間調(diào)制中，信息比特不但調(diào)制到空域星座圖，而且調(diào)制到傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制 星座圖。每次傳輸中，總的傳輸信息比特?cái)?shù)由空域星座圖和數(shù)字調(diào)制星座圖的大小決定。例 如，傳輸4個(gè)信息比特(k = 4)，選擇Nt = 5，nt = 2，即S = 8，采用BPSK(m= 1，M = 2)調(diào) 制。這種系統(tǒng)中，第一個(gè)信息比特映射到BPSK，后三比特映射到空域星座圖，每次傳輸中，選 擇的兩個(gè)發(fā)送天線傳輸BPSK符號(hào)，其他的三個(gè)發(fā)送天線不傳輸符號(hào)。表1給出了此種調(diào)制 的映射準(zhǔn)則。表1廣義空間調(diào)制映射舉例4比特信息傳輸，Nt = 5，nt = 2，采用BPSK調(diào)制。
6 若采用QPSK調(diào)制，即m = 2，M = 4，那么前兩個(gè)信息比特調(diào)制為QPSK符號(hào)，后兩 個(gè)信息比特調(diào)制到空域星座圖，即S = 4。由此看出，總的發(fā)送天線數(shù)可以減少。這表明數(shù) 字調(diào)制階數(shù)與發(fā)送天線數(shù)目可以相互權(quán)衡來(lái)適應(yīng)不同通信系統(tǒng)的要求。根據(jù)以上分析可以得到log2M+log2S = k(6)而空間調(diào)制中，每次只選擇一個(gè)發(fā)送天線進(jìn)行符號(hào)傳輸，那么空間調(diào)制系統(tǒng)每次 能傳輸?shù)男畔⒈忍?^為ks = log2M+log2Nt(7)對(duì)于nt的所有值，都有S ^ Nt，所以廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的頻譜效率要高于空間調(diào) 制系統(tǒng)的頻譜效率。從式(6)、(7)還能得到，空間調(diào)制可以看作是廣義空間調(diào)制中nt = 1 的一個(gè)特例。廣義空間調(diào)制技術(shù)的解調(diào)由于信息比特分別調(diào)制到數(shù)字調(diào)制星座圖和空域星座圖，所以接收端的解調(diào)包括 數(shù)字調(diào)制符號(hào)的檢測(cè)以及傳輸數(shù)據(jù)天線的檢測(cè)。假設(shè)接收端已知信道狀態(tài)信息，且信道增益歸一化為1，檢測(cè)符號(hào)可以表示為 式中，義包括Nt個(gè)元素，為義=[足,毛,…,\ ]。詳細(xì)的檢測(cè)步驟如下所述(1)當(dāng) 1 = 1 時(shí)
(2)把無(wú)元素中幅度最大的元素賦給為,并把該元素的位置賦給隊(duì)，而后將該位置清(3)如果1 = nt,到步驟(5)，否則到步驟(4)(4)1 = 1+1，轉(zhuǎn)到步驟(2)(5)輸出 — ，乂，…，&；！，/^^戈+劣毛+…+ ^;^
pp pQn = + u2x2 + …+ x (根據(jù)輸出數(shù)據(jù)N和么，接收端完成空域星座圖和數(shù)字調(diào)制星座圖解映射，從而完成
對(duì)輸入信息比特的檢測(cè)。廣義空間調(diào)制技術(shù)復(fù)雜度分析在計(jì)算廣義空間調(diào)制復(fù)雜度時(shí)，只考慮符號(hào)檢測(cè)中加法和乘法運(yùn)算。首先為了去 除信道的影響，需要對(duì)信道做取逆運(yùn)算，運(yùn)算中需要NtNt次復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算和Nt (Nr-1)次復(fù)數(shù) 加法運(yùn)算。由于廣義空間調(diào)制技術(shù)在接收端采用最大合并比，而最大合并比需要2nt次復(fù) 數(shù)乘法運(yùn)算和2(nt-l)次復(fù)數(shù)加法運(yùn)算。綜上所述，廣義空間調(diào)制的接收復(fù)雜度為NtNr+Nt(Nr-l)+2nt+2(nt-l) = 2NtNr-Nt+4nt-2(9)根據(jù)前人的研究，空間調(diào)制的復(fù)雜度為2Nt凡_Nt。對(duì)于相同天線配置的廣義空 間調(diào)制系統(tǒng)和空間調(diào)制系統(tǒng)，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜度比空間調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜度高，為 4nt_2。但由前面的分析可以看到，由于廣義空間調(diào)制系統(tǒng)采用天線組合作為空域星座圖， 獲得同樣傳輸速率時(shí)，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)需要的發(fā)送天線要小于空間調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)送天線 數(shù)目。例如，對(duì)于每個(gè)傳輸時(shí)刻天線承載信息比特?cái)?shù)為3bit的通信系統(tǒng)，若采用空間調(diào)制 技術(shù)需要8個(gè)發(fā)送天線；而采用廣義空間調(diào)整系統(tǒng)只需要5個(gè)發(fā)送天線，其中每次選擇2個(gè) 發(fā)送天線傳輸數(shù)字調(diào)制符號(hào)。假設(shè)兩種系統(tǒng)的接收天線數(shù)都為8，那么廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的 復(fù)雜度為81，而空間調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜度為120。由此可見(jiàn)，廣義空間調(diào)制技術(shù)可以降低系統(tǒng) 的復(fù)雜度。為了進(jìn)一步說(shuō)明廣義空間調(diào)制的優(yōu)勢(shì)，在平坦瑞利衰落信道下對(duì)兩種系統(tǒng)的誤碼 率進(jìn)行了蒙特卡洛仿真。假設(shè)接收端已知信道狀態(tài)信息，發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息，發(fā)送功 率均分在所有傳輸數(shù)據(jù)的天線上。仿真系統(tǒng)的每個(gè)傳輸時(shí)間傳輸6個(gè)信息比特，即k = 6， ks = 6。兩種系統(tǒng)的配置如下廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中，Nt = 5,nt = 2,Nr = 8，采用8-QAM調(diào) 制；空間調(diào)制系統(tǒng)中，Nt = 8, Nr = 8，采用8-QAM調(diào)制。
如圖3所示，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率明顯低于空間調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率。當(dāng)誤 碼率為10_3時(shí)，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)相比空間調(diào)制系統(tǒng)大約能獲得18dB的信噪比增益。此外 廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在信噪比為19dB時(shí)的誤碼率為10_4 ；而空間調(diào)制系統(tǒng)中信噪比約為34dB 時(shí)，誤碼率才降到10_3。為了說(shuō)明廣義空間調(diào)制系統(tǒng)兩種映射的權(quán)衡，如圖4所示比較了不同配置的廣義 空間調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率性能。仿真的系統(tǒng)每個(gè)傳輸時(shí)間內(nèi)傳輸9個(gè)信息比特，兩種廣義空 間調(diào)制系統(tǒng)的配置如下1)系統(tǒng)1，Nt = 5，nt = 2，采用64-QAM調(diào)制；2)系統(tǒng)2，Nt = 6， nt = 3，采用32-QAM調(diào)制。如圖3所示，為了達(dá)到10_3的誤碼率，系統(tǒng)1需要的信噪比為
827dB ；而系統(tǒng)2需要的信噪比為39dB。這表明采用較少發(fā)送天線高階數(shù)字調(diào)制能獲得較好 的系統(tǒng)性能。 廣義空間調(diào)制技術(shù)與以往信息比特只在時(shí)頻域調(diào)制相比，把空域納入到調(diào)制中， 增加了一個(gè)調(diào)制自由度。由于天線組合調(diào)制信息比特，所以廣義空間調(diào)制技術(shù)能夠提高系 統(tǒng)的容量。其次，由于每次只有部分發(fā)送天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，且所有發(fā)送天線傳輸相同的數(shù) 字調(diào)制符號(hào)，廣義空間調(diào)制技術(shù)能夠完全消除信道間干擾，并提供一定的分集增益，從而增 強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。此外，由于廣義空間調(diào)制技術(shù)中信息比特有兩種映射星座圖，所以可以 根據(jù)具體的通信系統(tǒng)選擇適合的兩種映射方式星座圖的大小，即在傳統(tǒng)數(shù)字調(diào)制星座圖和 空域星座圖之間進(jìn)行權(quán)衡。最后，廣義空間調(diào)制技術(shù)相對(duì)以往的空間編碼技術(shù)，其接收機(jī)復(fù) 雜度較小。總之，采用廣義空間調(diào)制技術(shù)能較大的改善系統(tǒng)的性能。
權(quán)利要求
一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，基于包含Nt個(gè)發(fā)送天線，Nr個(gè)接收天線的MIMO系統(tǒng)，將待發(fā)送信息中的一部分映射為空域虛擬星座圖，將待發(fā)送信息中的余下部分映射到數(shù)字調(diào)制星座圖，并利用映射的發(fā)送天線傳輸數(shù)字調(diào)制結(jié)果；其特征在于，該系統(tǒng)包括廣義空間調(diào)制映射器、發(fā)送天線檢測(cè)模塊以及數(shù)字調(diào)制解映射模塊，其中所述廣義空間調(diào)制映射器，將進(jìn)入該廣義空間調(diào)制映射器的一組隨機(jī)信息比特序列q的前m個(gè)信息比特映射成數(shù)字調(diào)制星座圖，其中m＝log2M，M為數(shù)字調(diào)制星座圖的大?。粚⒃撾S機(jī)比特序列q剩下的k-m個(gè)比特信息映射到空域虛擬星座圖，k為總的傳輸比特?cái)?shù)目；所述發(fā)送天線檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)天線的檢測(cè)，其中接收端已知信道狀態(tài)信息，且信道增益歸一化為1，檢測(cè)數(shù)據(jù)表示為 <mrow><mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo></mover><mo>=</mo><mo>=</mo><msup> <mi>H</mi> <mi>H</mi></msup><msub> <mi>h</mi> <mi>eff</mi></msub><msub> <mi>Q</mi> <mi>n</mi></msub><mo>+</mo><msqrt> <mfrac><msub> <mi>n</mi> <mi>t</mi></msub><mi>&rho;</mi> </mfrac></msqrt><msup> <mi>H</mi> <mi>H</mi></msup><mi>w</mi> </mrow> <mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><mo>[</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><msub> <mi>h</mi> <msub><mi>N</mi><mi>t</mi> </msub></msub><mo>]</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>h</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><msup> <mrow><mo>[</mo><msub> <mi>h</mi> <mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>i</mi> </mrow></msub><mo>,</mo><msub> <mi>h</mi> <mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>i</mi> </mrow></msub><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><msub> <mi>h</mi> <mrow><msub> <mi>N</mi> <mi>r</mi></msub><mo>,</mo><mi>i</mi> </mrow></msub><mo>]</mo> </mrow> <mi>T</mi></msup> </mrow>式中，包括Nt個(gè)元素，即Qn為數(shù)字調(diào)制星座圖的元素，ρ為發(fā)送信號(hào)的總功率，w為接收機(jī)的加性高斯白噪聲，H為Nr×Nt維的信道矩陣，其每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于發(fā)送天線與相應(yīng)的接收天線間的信道傳輸函數(shù)，稱為有效列，表示信道矩陣H中nt個(gè)有效列的和，發(fā)送天線檢測(cè)步驟包括將檢測(cè)數(shù)據(jù)中幅度最大的前nt個(gè)元素賦值給并將這些元素在中的位置信息賦給N參數(shù)，N即為輸出空域虛擬星座圖的發(fā)送天線組合檢驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)可得到數(shù)字調(diào)制星座圖的數(shù)字調(diào)制檢驗(yàn)結(jié)果所述數(shù)字調(diào)制解映射模塊，根據(jù)上述發(fā)送天線檢驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)解映射，輸出該系統(tǒng)中發(fā)送天線的總功率p，以及得到出單一發(fā)送天線功率與總功率的比FDA0000020509770000011.tif,FDA0000020509770000015.tif,FDA0000020509770000016.tif,FDA0000020509770000017.tif,FDA0000020509770000018.tif,FDA0000020509770000019.tif,FDA00000205097700000110.tif,FDA00000205097700000111.tif,FDA00000205097700000112.tif,FDA00000205097700000113.tif,FDA00000205097700000114.tif,FDA00000205097700000115.tif,FDA00000205097700000116.tif
2.如權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送天線的組合方式共
3.如權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，所述空域虛擬星座圖大小S與 所述空域虛擬星空?qǐng)D大小M的的對(duì)數(shù)和為定值，即log2S+log2M = k。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，基于包含Nt個(gè)發(fā)送天線，Nr個(gè)接收天線的MIMO系統(tǒng)，將待發(fā)送信息中的一部分映射為空域虛擬星座圖，將待發(fā)送信息中的余下部分映射到數(shù)字調(diào)制星座圖，并利用映射的發(fā)送天線傳輸數(shù)字調(diào)制結(jié)果；其特征在于，該系統(tǒng)包括廣義空間調(diào)制映射器、發(fā)送天線檢測(cè)模塊以及數(shù)字調(diào)制解映射模塊，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將天線組合作為空域虛擬星座圖，相比空間調(diào)制技術(shù)，提高了系統(tǒng)的頻譜效率；此外，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中每次傳輸所有選擇的天線發(fā)送相同的數(shù)字調(diào)制符號(hào)，從而完全消除了信道間干擾，并帶來(lái)了分集增益，提高了系統(tǒng)的魯棒性。
文檔編號(hào)H04L1/06GK101841397SQ20101014435
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者侯春萍, 侯永宏, 博金林, 李科, 閻磊, 雷建軍 申請(qǐng)人:天津大學(xué)