本發(fā)明涉及廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測方法。
背景技術(shù)：
：空間調(diào)制(sm)技術(shù)是未來移動通信網(wǎng)絡(luò)中一種非常有前景的mimo傳輸技術(shù)。這種技術(shù)可以在高功效和低復(fù)雜度下滿足通信系統(tǒng)吞吐量要求。與傳統(tǒng)mimo系統(tǒng)相比，sm的數(shù)據(jù)流比特分為空間信息比特和調(diào)制符號信息比特兩部分，在每次使用信道發(fā)送信息時(shí)，根據(jù)空間信息比特確定要激活的天線序號，再根據(jù)調(diào)制符號比特來進(jìn)行幅度及相位的調(diào)制。在sm系統(tǒng)中每次通信只需要一條射頻鏈路，不僅減少了硬件成本，還解決了信道間干擾和天線間同步問題。這些優(yōu)點(diǎn)使得sm成為mimo技術(shù)的研究熱點(diǎn)。sm技術(shù)的頻譜效率隨著發(fā)射天線的數(shù)量呈對數(shù)增長，這使得其在固定發(fā)射天線數(shù)量的情況下很難滿足更高的吞吐量要求。為了解決這一問題，廣義空間調(diào)制(gsm)在每個發(fā)射時(shí)隙內(nèi)激活一些天線(少于發(fā)射天線的總數(shù))來增加頻譜效率。gsm分為兩種類型：一種是所有激活天線同時(shí)發(fā)射相同的調(diào)制符號，稱為單符號廣義空間調(diào)制(ss-gsm)；另一種是不同的激活天線各自獨(dú)立地發(fā)射調(diào)制符號,稱為多符號廣義空間調(diào)制(ms-gsm)。對于mimo接收機(jī)，最大似然檢測(ml)可以達(dá)到最佳誤比特率(ber)，而巨大的計(jì)算量使ml無法實(shí)用。線性檢測的性能劣于ml，但擁有較低的復(fù)雜度。影響線性檢測ber的重要因素是信道矩陣的列正交性。格基規(guī)約(lr)可以有效地降低信道矩陣列之間的相關(guān)性，被應(yīng)用在v-blast結(jié)構(gòu)的線性接收機(jī)中。v-blast為垂直分層時(shí)空編碼。采用線性均衡檢測技術(shù)的gsm接收機(jī)需要從發(fā)射符號向量中分離空間符號和調(diào)制符號，v-blast的檢測過程無法直接用于gsm系統(tǒng)。另外，采用lr輔助的線性均衡要求調(diào)制用的星座圖必須是連續(xù)整數(shù)集，而采用傳統(tǒng)qam調(diào)制的星座圖一般情況下不滿足lr要求，lr為格基規(guī)約。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有v-blast的線性檢測過程無法直接用于gsm以及傳統(tǒng)qam調(diào)制不滿足lr要求的問題，而提出一種廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測方法。一種廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測方法具體過程為：步驟一、設(shè)置一個gsm中l(wèi)r輔助的線性檢測8-qam星座圖，8-qam星座圖包括正交分路和同相分路，正交分路和同相分路的坐標(biāo)軸上共有9個格點(diǎn)：(-1,1)、(0,1)、(1,1)、(-1,0)、(0,0)、(1,0)、(-1,-1)、(-1,0)、(-1,1)，其中(0,0)是未激活天線采用的星座點(diǎn)，其他星座點(diǎn)由激活天線根據(jù)調(diào)制符號信息比特內(nèi)容進(jìn)行選擇；所述，gsm為廣義空間調(diào)制；lr為格基規(guī)約；qam為正交振幅調(diào)制；步驟二、在接收端，接收機(jī)接收到信號y，對原始的信道矩陣h使用lr算法得到新信道矩陣hlr和幺模矩陣t；步驟三、根據(jù)步驟二得到的新信道矩陣hlr對接收信號y做zf均衡得到中間估計(jì)值所述，zf為迫零；步驟四、根據(jù)步驟二得到的幺模矩陣t和步驟三得到的中間估計(jì)值計(jì)算出發(fā)射符號x的估計(jì)值其中表示將結(jié)果量化為步驟一得到的8-qam星座圖中相應(yīng)的點(diǎn)；為hlr的共軛轉(zhuǎn)置；*為共軛轉(zhuǎn)置；表示對向量的每一維度分量進(jìn)行取整；步驟五、考慮到發(fā)射符號x的估計(jì)值中對應(yīng)于未激活發(fā)射天線位置處的元素的模值逼近零，選取發(fā)射符號x的估計(jì)值中模值最大的前na項(xiàng)，將模值最大的前na項(xiàng)對應(yīng)的天線組合升序排列，得到空間符號估值步驟六、根據(jù)步驟五得到的空間符號估值從發(fā)射符號x的估計(jì)值中檢測出調(diào)制信號符號根據(jù)空間符號估值和調(diào)制信號符號完成廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測。本發(fā)明的有益效果為：針對gsm的發(fā)射信號需要分為空間符號和調(diào)制符號的特點(diǎn)，本發(fā)明提出一種格基規(guī)約輔助的線性檢測方法以及一種兼容的8-qam星座圖。本發(fā)明所提出的gsm中的格基規(guī)約輔助的線性檢測方法，采用了先檢測空間符號再檢測調(diào)制符號的方法，解決了現(xiàn)有v-blast的線性檢測過程無法直接用于gsm中的問題；本發(fā)明采用一種兼容性的8-qam星座圖，使得發(fā)射符號星座圖滿足了lr要求，解決了采用傳統(tǒng)qam星座圖調(diào)制不滿足lr要求的問題。從圖3和圖4可以看出：在頻譜效率相同的情況下，圖2a中所提8-qam比圖2c中的對照8-qam在低信噪比情況下ber更低，且對于前者，格基規(guī)約帶來的性能提升產(chǎn)生于10db而后者則是15db；在ber曲線很相近的情況下，即圖2a中的所提8-qam相較于圖2b中對照4-qam的ber曲線的性能提升僅在0.5db左右，前者的頻譜效率明顯高于后者。本發(fā)明所提出的格基規(guī)約輔助的線性檢測方法能夠達(dá)到滿接收分集。從圖6和圖7可以看出，無論是ss-gsm還是ms-gsm，格基規(guī)約帶來的性能提升在10db左右顯現(xiàn)出來，且最終格基規(guī)約輔助的線性檢測的ber曲線都能和ml檢測的ber曲線平行，即達(dá)到滿接收分集。圖7中可以看出，即使是在信道存在相關(guān)性的情況下，所提的檢測方法依然可以達(dá)到滿接受分集，且對信道的相關(guān)性對檢測帶來的不利影響有一定的緩解：對mmse檢測，相關(guān)信道和非相關(guān)信道間的ber曲線間的snr間隔為8db左右；而對于lr-mmse檢測，相關(guān)信道和非相關(guān)信道間的ber曲線間的snr間隔僅為3db左右。附圖說明圖1是gsm中l(wèi)r輔助的線性檢測方法的流程圖；圖2a是與gsm中l(wèi)r輔助的線性檢測兼容的8-qam星座圖；圖2b是gsm中的一種4-qam星座圖，qam為正交振幅調(diào)制；圖2c是gsm中的一種8-qam星座圖；圖3為ss-gsm系統(tǒng)分別采用圖2a中8-qam、圖2b中4-qam、圖2c中8-qam三種星座圖下的mmse檢測、lr-mmse檢測的ber曲線對比示意圖，mmse為最小均方誤差，lr-mmse為格基規(guī)約輔助的最小均方誤差，ber為誤比特率；圖4為ms-gsm系統(tǒng)在圖2a、圖2b、圖2c三種星座圖下的mmse檢測、lr-mmse檢測的ber曲線對比圖；圖5為ss-gsm系統(tǒng)在采用圖2a中8-qam星座圖下分別運(yùn)用的zf檢測、mmse檢測、lr-zf檢測、lr-mmse檢測以及ml檢測的ber曲線對比圖，zf為迫零，lr-zf為格基規(guī)約輔助的迫零，ml為最大似然；圖6為ms-gsm系統(tǒng)在采用圖2a中8-qam星座圖下分別運(yùn)用zf檢測、mmse檢測、lr-zf檢測、lr-mmse檢測以及ml檢測得到的ber曲線對比圖；圖7為對瑞利信道、相關(guān)信道兩種模型下的ms-gsm系統(tǒng)的ber性能進(jìn)行對比圖，r為相關(guān)系數(shù)。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測方法具體過程為：由于mmse均衡在一定矩陣變換下可以寫成zf均衡的形式，下文中以zf均衡代表線性均衡。步驟一、設(shè)置一個gsm中l(wèi)r輔助的線性檢測8-qam星座圖，8-qam星座圖包括正交分路和同相分路，正交分路和同相分路的坐標(biāo)軸上共有9個格點(diǎn)：(-1,1)、(0,1)、(1,1)、(-1,0)、(0,0)、(1,0)、(-1,-1)、(-1,0)、(-1,1)，其中(0,0)是未激活天線采用的星座點(diǎn)，其他星座點(diǎn)由激活天線根據(jù)調(diào)制符號信息比特內(nèi)容進(jìn)行選擇；例如：調(diào)制符號信息比特調(diào)制符號000(-1，1)001(0，1)010(1，1)011(-1，0)100(1，0)101(-1，-1)110(0，-1)111(1，-1)步驟二、在接收端，接收機(jī)接收到信號y，對原始的信道矩陣h使用lr算法得到正交性提高的新信道矩陣hlr和幺模矩陣t；步驟三、根據(jù)步驟二得到的新信道矩陣hlr對接收信號y做zf均衡得到中間估計(jì)值步驟四、根據(jù)步驟二得到的幺模矩陣t和步驟三得到的中間估計(jì)值計(jì)算出發(fā)射符號x的估計(jì)值其中表示將結(jié)果量化為步驟一得到的8-qam星座圖中相應(yīng)的點(diǎn)；步驟五、考慮到發(fā)射符號x的估計(jì)值中對應(yīng)于未激活發(fā)射天線位置處的元素的模值逼近零，選取發(fā)射符號x的估計(jì)值中模值最大的前na項(xiàng)，將模值最大的前na項(xiàng)對應(yīng)的天線組合升序排列，得到空間符號估值步驟六、根據(jù)步驟五得到的空間符號估值從發(fā)射符號x的估計(jì)值中檢測出調(diào)制信號符號根據(jù)空間符號估值和調(diào)制信號符號完成廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述步驟二中l(wèi)r算法采用的是復(fù)數(shù)lll算法；lll為a.k.lenstra,h.w.lenstra,andl.lovász。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述步驟三中根據(jù)步驟二得到的新信道矩陣hlr對接收信號y做zf均衡得到中間估計(jì)值具體過程為：其中表示對向量的每一維度分量進(jìn)行取整；為hlr的共軛轉(zhuǎn)置；*為共軛轉(zhuǎn)置。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述步驟五中考慮到發(fā)射符號x的估計(jì)值中對應(yīng)于未激活發(fā)射天線位置處的元素的模值逼近零，選取發(fā)射符號x的估計(jì)值中模值最大的前na項(xiàng)，將模值最大的前na項(xiàng)對應(yīng)的天線組合升序排列，得到空間符號估值具體過程為：其中式中，na是每個發(fā)射時(shí)隙所激活的發(fā)射天線個數(shù)，表示將天線組合量化為發(fā)射空間符號集中的某一點(diǎn)，i1為發(fā)射符號估計(jì)值中模值最大的前na項(xiàng)中對應(yīng)的最小天線序號，i2為發(fā)射符號估計(jì)值中模值最大的前na項(xiàng)中對應(yīng)的第2小天線序號，為發(fā)射符號估計(jì)值中模值最大的前na項(xiàng)中對應(yīng)的第na小天線序號，為激活天線組合的估計(jì)值，為最小天線序號對應(yīng)的發(fā)射符號的估計(jì)值，為第2小天線序號對應(yīng)的發(fā)射符號的估計(jì)值，為第na小天線序號對應(yīng)的發(fā)射符號的估計(jì)值，為第ik小天線序號對應(yīng)的發(fā)射符號的估計(jì)值，為發(fā)射符號估計(jì)值除去最大前na項(xiàng)后的任意一個項(xiàng)；1≤k≤na，m為整個發(fā)射天線中除去的集合中的一個元素，u為所有發(fā)射天線集合，nt為發(fā)射天線個數(shù)，取值為1-256。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述步驟六中根據(jù)步驟五得到的空間符號估值從發(fā)射符號x的估計(jì)值中檢測出調(diào)制信號符號具體過程為：步驟六一、針對于ss-gsm，選取中對應(yīng)第一個激活天線的值為信號符號；步驟六二、針對于ms-gsm，根據(jù)完整的空間符號估值選取在中與相對應(yīng)的值作為調(diào)制符號ss-gsm為單符號廣義空間調(diào)制；ms-gsm為多符號廣義空間調(diào)制。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：所述步驟六一中針對于ss-gsm，選取中對應(yīng)第一個激活天線的值為信號符號；具體為：式中，為調(diào)制信號符號中的第一個值，為調(diào)制信號符號中的第二個值，為調(diào)制信號符號中的第na個值。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至五之一相同。具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：所述步驟六二中針對于ms-gsm，根據(jù)完整的空間符號估值選取在中與相對應(yīng)的值作為調(diào)制符號具體為：其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：實(shí)施例一：本實(shí)施例一種廣義空間調(diào)制中格基規(guī)約輔助的線性檢測方法具體是按照以下步驟制備的：圖3的仿真條件為：信道矩陣中每個元素、高斯白噪聲都服從i.i.d的復(fù)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，發(fā)射天線數(shù)目nt＝4、接收天線數(shù)目nr＝6、每個傳輸時(shí)隙激活na＝2根天線。在上述仿真條件下，ss-gsm系統(tǒng)分別采用圖2a中8-qam、圖2b中4-qam、圖2c中8-qam三種星座圖下的mmse檢測、lr-mmse檢測的ber曲線對比示意圖。圖4的仿真條件與圖3相同，它表示ms-gsm系統(tǒng)在圖2a、圖2b、圖2c三種星座圖下的mmse檢測、lr-mmse檢測的ber曲線對比圖。圖5的仿真條件與圖3相同，它表示ss-gsm系統(tǒng)在采用圖2a中8-qam星座圖下分別運(yùn)用的zf檢測、mmse檢測、lr-zf檢測、lr-mmse檢測以及ml檢測的ber曲線對比圖。圖6的仿真條件與圖3相同，它表示ms-gsm系統(tǒng)在采用圖2a中8-qam星座圖下分別運(yùn)用zf檢測、mmse檢測、lr-zf檢測、lr-mmse檢測以及ml檢測得到的ber曲線對比圖。圖7對瑞利信道、相關(guān)信道兩種模型下的ms-gsm系統(tǒng)的ber性能進(jìn)行對比，其中瑞利信道的條件與圖3中信道條件相同，相關(guān)信道中各元素之間的相關(guān)系數(shù)如圖7中所示。圖7中的各條曲線分別表示ms-gsm系統(tǒng)在兩種信道模型、圖2a所示的8-qam星座圖條件下運(yùn)用mmse檢測、lr-mmse檢測以及ml檢測得到的ber曲線。從圖3和圖4可以看出：在頻譜效率相同的情況下，圖2a中所提8-qam比圖2c中的對照8-qam在低信噪比情況下ber更低，且對于前者，格基規(guī)約帶來的性能提升產(chǎn)生于10db而后者則是15db；在ber曲線很相近的情況下，即圖2a中的所提8-qam相較于圖2b中對照4-qam的ber曲線的性能提升僅在0.5db左右，前者的頻譜效率明顯高于后者。本發(fā)明所提出的格基規(guī)約輔助的線性檢測方法能夠達(dá)到滿接收分集。從圖6和圖7可以看出，無論是ss-gsm還是ms-gsm，格基規(guī)約帶來的性能提升在10db左右顯現(xiàn)出來，且最終格基規(guī)約輔助的線性檢測的ber曲線都能和ml檢測的ber曲線平行，即達(dá)到滿接收分集。圖7中可以看出，即使是在信道存在相關(guān)性的情況下，所提的檢測方法依然可以達(dá)到滿接受分集，且對信道的相關(guān)性對檢測帶來的不利影響有一定的緩解：對mmse檢測，相關(guān)信道和非相關(guān)信道間的ber曲線間的snr間隔為8db左右；而對于lr-mmse檢測，相關(guān)信道和非相關(guān)信道間的ber曲線間的snr間隔僅為3db左右。本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12