一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法及裝置，屬于無線通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信的發(fā)展過程中，多輸入多輸出（MultipleInputMultipleOutput, MMO)系統(tǒng)極大地提高了系統(tǒng)的流量和頻譜利用率，同時(shí)為了克服MMO系統(tǒng)多天線之間的 干擾和多徑干擾，波束成形（Beamforming，BF)和空時(shí)分組編碼（SpaceTimeBlockCode, STBC)被廣泛應(yīng)用。但采用閉環(huán)反饋機(jī)制的BF提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度，以及非正交空時(shí)編碼 或全速率正交空時(shí)編碼較大的編碼延時(shí)也限制了系統(tǒng)的擴(kuò)展。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜 利用率和克服多天線之間的干擾，空間調(diào)制（SpatialModulation,SM)的技術(shù)逐漸被研究 和使用。
[0003] 在空間調(diào)制發(fā)展中，結(jié)合空間調(diào)制自身接收端天線序號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)的影響的特 點(diǎn)，出現(xiàn)了幾種改進(jìn)或性能提高的方案：1)在空間調(diào)制前把糾錯(cuò)編碼的技術(shù)應(yīng)用于映射比 特方案，以糾正天線序號(hào)檢測(cè)錯(cuò)誤的比特來提高系統(tǒng)的誤比特率性能；2)在空間調(diào)制前對(duì) 映射比特進(jìn)行比特交織的方案，也可以糾正誤碼提高系統(tǒng)的誤比特率性能；3)把空時(shí)分組 編碼（SpaceTimeBlockCode,STBC)技術(shù)和空間調(diào)制技術(shù)結(jié)合在一起的方案，進(jìn)而利用部 分發(fā)送分集實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)可靠性的目的，但這種方案一是有發(fā)送天線數(shù)為偶數(shù)的限制，二 是空時(shí)編碼的編碼延時(shí)大和接收端檢測(cè)算法復(fù)雜度高，這都限制了空間調(diào)制技術(shù)中多天線 發(fā)送分集提高系統(tǒng)可靠性的充分發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)空間調(diào)制沒有利用多天線發(fā)送分集或分集使用受限的不 足，本發(fā)明提出一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制的方法和裝置，在不提高系統(tǒng)復(fù)雜度的情況 下，保留了傳統(tǒng)空間調(diào)制克服信道間干擾（ICI)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)利用多發(fā)射天線的分集增益， 在明顯提高頻譜利用率和避免ICI的前提下進(jìn)一步地改善MIM0系統(tǒng)性能。
[0005] 技術(shù)方案：一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，聯(lián)合利用發(fā)射天線數(shù)和所選星座 映射方式二者信息，在使用該方法的系統(tǒng)中，具體選用多少個(gè)發(fā)送天線分集發(fā)送信息由系 統(tǒng)設(shè)定，且發(fā)送幀包括信令部分和數(shù)據(jù)部分，其中信令部分的長(zhǎng)度固定，所選用的星座映射 方式為二進(jìn)制相移鍵控（BPSK)。利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法包括如下步驟：
[0006] 步驟1 :發(fā)送機(jī)首先利用發(fā)送天線數(shù)％和被選定的發(fā)送天線數(shù)k(k<nT)確定發(fā) 送天線的組合數(shù)目N，具體的計(jì)算方式為：
[0007] N = 2P(公式1) / \ / \
[0008] 其中p是滿足2P $ 7的最大正整數(shù)，即N是距離$最近的2的整數(shù)次冪，將第 1組到第N組的天線組合依次編號(hào)為1，2,. ..，N;
[0009] 步驟2:發(fā)送機(jī)聯(lián)合利用發(fā)送天線數(shù)和所選星座映射方式計(jì)算空間調(diào)制映射比特 塊包含的比特?cái)?shù)m，包含天線組合序號(hào)映射比特?cái)?shù)T b和數(shù)據(jù)星座映射比特?cái)?shù)D b，其計(jì)算公式 為：
[0010] Tb= log2(N)，Db= log2(M)(公式 2)
[0011] m = Tb+Db= log2(N)+log2(M)
[0012] 其中，N為發(fā)送天線的組合數(shù)目，M為所選星座映射方式的星座點(diǎn)數(shù)，天線組合序 號(hào)1，2,...，N依次對(duì)應(yīng)的映射比特可以表示為：
[0013] b'lxj)"…1:'=0、\，i=\，2，...Jog2N
[0014] 步驟3:按步驟1和步驟2所選定空間調(diào)制星座映射的方式把原始的用戶數(shù)據(jù)比 特映射成空間星座符號(hào)，然后將空間星座符號(hào)映射到所選擇的天線上（各天線的發(fā)射空間 星座符號(hào)之間可以增加適當(dāng)?shù)南辔恍D(zhuǎn)操作）進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0015] 步驟4 :接收機(jī)接收數(shù)據(jù)并解析接收幀中發(fā)送端的相關(guān)信令信息，得出數(shù)據(jù)部分 空間調(diào)制映射時(shí)所選用的星座映射方式，具體的步驟為：
[0016] 步驟4. 1 :由系統(tǒng)接收機(jī)已知的發(fā)送天線數(shù)、信令的固定長(zhǎng)度和系統(tǒng)已知的BPSK 的星座映射方式等信息對(duì)接收到的符號(hào)y進(jìn)行處理，包括天線組合序號(hào)的判決和星座符號(hào) 數(shù)據(jù)的均衡；
[0017] 設(shè)信道矩陣為11 = [111，112，...，1^]，其中％為發(fā)送天線數(shù)，坎=[\.九，...5/^/為 第i個(gè)發(fā)送天線到所有接收天線的信道響應(yīng)組成的列向量，nK為接收天線數(shù)，設(shè)^是 天線功率歸一化系數(shù)，y = [.Vr.v2，…，.v,J為所有接收天線上的接收信號(hào)組成的列向量， x = [xpx2，…，為發(fā)送端所有發(fā)送天線上的信號(hào)組成的列向量，其中有k個(gè)不是零， 11 = 是所有接收天線上的高斯噪聲組成的列向量，則接收信號(hào)可以表示為： 1 "
[0018] y = Hx + n (公式 3)
[0019] 若、，Xj'…，、^〇,/，77 = i'2'""777 '另外這k根發(fā)射天線的發(fā)送值相 *個(gè) 同，則（公式3)變成如下形式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :發(fā)送機(jī)首先利用發(fā)送天線數(shù)和被選定的發(fā)送天線數(shù)，確定發(fā)送天線的組合數(shù)； 步驟2 :發(fā)送機(jī)聯(lián)合利用發(fā)送天線數(shù)和所選星座映射方式，計(jì)算空間調(diào)制映射比特塊 包含的比特?cái)?shù)，所述空間調(diào)制映射比特塊包含天線組合序號(hào)映射比特塊和數(shù)據(jù)星座映射比 特塊； 步驟3 :發(fā)送機(jī)根據(jù)步驟1和步驟2得到的空間調(diào)制參數(shù)，將原始的用戶數(shù)據(jù)比特映射 成空間星座符號(hào)，并將空間星座符號(hào)映射到所選擇的天線上進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送； 步驟4 :接收機(jī)接收數(shù)據(jù)，并解析接收幀中發(fā)送端的相關(guān)信令信息，得出數(shù)據(jù)部分空間 調(diào)制映射時(shí)所選用的星座映射方式； 步驟5 :接收機(jī)根據(jù)發(fā)射天線數(shù)和選用的星座映射方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)部分星座符號(hào)的解 空間調(diào)制，恢復(fù)出用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)比特。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟1中確定 發(fā)送天線組合數(shù)N的具體計(jì)算公式為： N = 2P(公式 1) 其中，P是滿足
的最大正整數(shù)，即組合數(shù)N是距離
最近的2的整數(shù)次冪， ~是發(fā)射天線數(shù)，k是被選定的發(fā)送天線數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟2中空間 調(diào)制映射比特塊包含比特?cái)?shù)m的具體計(jì)算公式為： Tb= Iog2(N)1Db= Iog2(M) (公式 2) m = Tb+Db= log 2 (N)+Iog2 (M) 其中，Tb是天線組合序號(hào)映射比特?cái)?shù)，D b數(shù)據(jù)星座映射比特?cái)?shù)，N為發(fā)送天線的組合數(shù) 目，M為所選星座映射方式的星座點(diǎn)數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟3中發(fā)送 機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，各天線的發(fā)射空間星座符號(hào)之間可以增加適當(dāng)?shù)南辔恍D(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟4中發(fā)送 機(jī)解析發(fā)送端相關(guān)信令信息的具體操作為： (401)進(jìn)行天線組合序號(hào)的判決，計(jì)算發(fā)送天線組合的序號(hào)值r
其中，
為信道矩陣，％為發(fā)送天線數(shù)，
為第i個(gè)發(fā)送天線到所有接收天線的信道響應(yīng)組成的列向量，ηκ為接收天 線數(shù)，》^.為一種可能的發(fā)送天線組合對(duì)應(yīng)的信道疊加后的等效信道，均衡時(shí)則用相對(duì)應(yīng)的 等效信道進(jìn)行均衡，y = [>\,y2,..·,凡sf為所有天線上的接收信號(hào)組成的列向量； (402) 把r按已知的空間調(diào)制的映射表逆向轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制就可得出天線組合號(hào)對(duì)應(yīng)的 發(fā)送比特； (403) 進(jìn)行星座符號(hào)數(shù)據(jù)的均衡，計(jì)算數(shù)據(jù)星座點(diǎn)的噪聲估計(jì)J ^=WV (公式 10) 其中，
，ητ為發(fā)送天線數(shù)，H = 為信道 矩陣，為第i個(gè)發(fā)送天線到所有接收天線的信道響應(yīng)組成的列向量，％為 接收天線數(shù)，1?為公式7得到的天線組合序號(hào)值r對(duì)應(yīng)的等效信道，σ 2為噪聲的方差； (404) 按發(fā)送端空間調(diào)制映射的規(guī)則操作，把天線組合的序號(hào)和星座符號(hào)估計(jì)值逆向 映射為信息比特，得到用戶發(fā)送的信令部分的原始比特序列，得到數(shù)據(jù)部分所采用的星座 映射方式。
6.-種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制裝置，包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，其特征在于，所述發(fā)送機(jī) 包括空間調(diào)制映射信息計(jì)算與配置模塊和空間調(diào)制映射模塊，其中空間調(diào)制映射信息計(jì)算 與配置模塊根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)送天線數(shù)和所選用的星座映射方式，計(jì)算對(duì)應(yīng)的發(fā)送天線的組合 數(shù)、天線序號(hào)映射所需的比特?cái)?shù)和星座符號(hào)數(shù)據(jù)映射所需的比特?cái)?shù)；空間調(diào)制映射模塊根 據(jù)得出的空間調(diào)制參數(shù)把用戶要發(fā)送的比特序列映射成空間調(diào)制星座符號(hào)； 所述接收機(jī)包括信令部分的解空間調(diào)制映射模塊、數(shù)據(jù)部分的解空間調(diào)制映射模塊， 其中信令部分的解空間調(diào)制映射模塊用于從接收幀中解析出數(shù)據(jù)部分空間調(diào)制時(shí)所選用 的星座映射方式的相關(guān)參數(shù)；數(shù)據(jù)部分的解空間調(diào)制映射模塊按照發(fā)送天線數(shù)和選用的星 座映射方式，先檢測(cè)出所選用的發(fā)送天線組合的序號(hào)，再均衡出星座符號(hào)數(shù)據(jù)，恢復(fù)出用戶 發(fā)送的原始比特序列數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法及裝置，根據(jù)不同發(fā)送天線數(shù)目和選用的星座映射方式來決定空間調(diào)制映射比特塊的大小。根據(jù)發(fā)送天線數(shù)組合方式的數(shù)目來計(jì)算天線號(hào)映射包含的比特?cái)?shù)，然后根據(jù)所選擇的星座映射方式來計(jì)算星座符號(hào)所需的映射比特?cái)?shù)。接收端則相應(yīng)地先對(duì)天線號(hào)檢測(cè)，檢測(cè)出天線號(hào)后再均衡出星座符號(hào)的估計(jì)值，最后組合成原始的發(fā)送比特。本發(fā)明在不提高系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，克服了傳統(tǒng)空間調(diào)制系統(tǒng)僅僅利用了多輸入多輸出系統(tǒng)多發(fā)射天線的空間復(fù)用，而完全沒有利用多發(fā)射天線的分集增益的缺點(diǎn)，在保留了傳統(tǒng)空間調(diào)制克服信道間干擾的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)利用了多發(fā)射天線的分集增益，可以在明顯提高頻譜利用率和避免信道間干擾的前提下進(jìn)一步地改善通信系統(tǒng)性能。
【IPC分類】H04L27-34, H04B7-06
【公開號(hào)】CN104539336
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410827931
【發(fā)明人】何世文, 馬士民, 王海明, 楊綠溪, 張軍, 洪偉, 江華
【申請(qǐng)人】江蘇中興微通信息科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日