廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，包括步驟：1）接收端通過理想信道估計得到廣義空間調(diào)制系統(tǒng)NR×MT的MIMO信道矩陣H；2）根據(jù)步驟1）得到的MIMO信道矩陣H計算出發(fā)送天線選擇方法所用的L2范數(shù)測度矩陣Fh和距離測度矩陣D；3）接收端依據(jù)L2范數(shù)測度矩陣Fh和距離測度矩陣D選擇有效發(fā)送天線集合Φ，并通過反饋信道將選擇結(jié)果告知發(fā)送端；4）發(fā)送端依據(jù)步驟3）中選擇的有效發(fā)送天線集合Φ進(jìn)行廣義空間調(diào)制和傳輸。本發(fā)明在廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中采用發(fā)送天線選擇來改變空間星座集合的特性，解決了實際的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中由于發(fā)送天線的相關(guān)性導(dǎo)致空間星座難以區(qū)分，系統(tǒng)誤碼率和容量性能嚴(yán)重下降的問題。
【專利說明】廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]空間調(diào)制(SpatialModulation，SM)、空移鍵控(Space Shift Keying，SSK)、廣義空間調(diào)制(Generalized Spatial Modulation, GSM)以及廣義空移鍵控(GeneralizedSpace Shift Keying, GSSK)技術(shù)是近年來提出的一類新興的無線通信物理層傳輸技術(shù)。該技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)Multiple-1nput and Multiple-Output (ΜΙΜΟ)技術(shù)固有的較大的天線間干擾(inter-channel interference, ICI),較高的信號檢測復(fù)雜度，以及對于天線間同步(inter-antenna synchronization, IAS)和多射頻(radio frequency, RF)鏈路的高要求等缺陷。它是利用除了幅度和相位之外的空間自由度，通過天線索引及其組合(空間星座圖)來承載信息，從而獲得復(fù)用、分集增益的物理層傳輸技術(shù)。其中，SSK和GSSK是SM和GSM在信息承載中除去幅度相位調(diào)制(amplitude phase modulation, APM)星座時的特例。
[0003]然而，空間調(diào)制技術(shù)需要依靠空間星座承載信息，多天線信道的差異性和獨立性是接收機(jī)能夠正確檢測出空間星座的基礎(chǔ)。在GSM/SM系統(tǒng)中，如果有兩個發(fā)送天線到接收機(jī)經(jīng)歷了相近的衰落，從而其對應(yīng)的信道列向量十分相近，那么空間星座圖集合中至少有兩個星座十分接近，使得接收端空間星座圖容易混淆，這將導(dǎo)致系統(tǒng)的誤碼率即平均比特錯誤概率(average bit error probability,ABEP)和容量性能嚴(yán)重下降。另一方面,在實際的無線環(huán)境中，由于發(fā)送天線空間相關(guān)性的廣泛存在，這將導(dǎo)致更多的發(fā)送天線所對應(yīng)的信道列向量的距離減小 ，從而使系統(tǒng)性能嚴(yán)重惡化。顯然，在發(fā)送端進(jìn)行天線選擇能夠有效克服這一問題，改善系統(tǒng)性能。而且，通過在配置的大量發(fā)送天線中選擇較少的有效發(fā)送天線進(jìn)行傳輸，能夠進(jìn)一步降低接收機(jī)檢測復(fù)雜度，并且降低對于RF鏈路的需求?，F(xiàn)有空間調(diào)制系統(tǒng)的天線選擇方法在下面列出:
[0004]W.H.Chung 和 C.Y.Hung 在 “Mult1-antenna selection using space shiftkeying in MIMO systems,75th IEEE Conference on Vehicular Technology,1-5,2012.5”中提出了基于L2范數(shù)測度的選擇(ASCl)和基于歐幾里德距離的選擇(ASC2)。類似的，R.Rajashekar, K.V.S.Hari 和 L.Hanzo 在“Antenna selection in spatialmodulation systems, IEEE Communication Letters，521-524，2013.5” 中提出了容量最優(yōu)的天線選擇(Capacity Optimized Antenna Selection, C0AS)以及歐氏距離最優(yōu)的天線選擇(Euclidean Distance Optimized AntennaSelection，EDAS)。然而這些方法都是基于獨立信道的假設(shè)，只是單獨考慮信道增益范數(shù)或者歐氏距離作為選擇判據(jù)。J.Wang和A.1.Perez-Neira 等人在 “Closed-loop spatial modulation with antenna selection，Ilth IEEE International Conference on Signal Processing，1291-1294，2012.10，，中提出了 SM系統(tǒng)的聯(lián)合發(fā)送和接收天線選擇方法，直接利用對標(biāo)準(zhǔn)MMO信道容量的優(yōu)化來進(jìn)行選擇，這不但與GSM/SM系統(tǒng)的實際情況不相符，而且算法的計算復(fù)雜度高。另外，P.Yang和 Y.Xiao 等人在“Link adaptation for spatial modulation with limited feedback,IEEE Transactions on Vehicular Technology, 3808-3813, 2012.10” 中提出了 SM 系統(tǒng)中將調(diào)制階數(shù)選擇和發(fā)送模式切換相結(jié)合的方法。同樣該方法也是基于獨立信道的假設(shè)，并不適合實際系統(tǒng)中具有相關(guān)性的場景。
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【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對相關(guān)信道場景中廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率和容量性能嚴(yán)重惡化的問題，提供了一種廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，包括以下步驟:
[0007]I)接收端通過理想信道估計得到廣義空間調(diào)制系統(tǒng)NkXMt的MMO信道矩陣H，其
中，
【權(quán)利要求】
1.廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，包括以下步驟:1)接收端通過理想信道估計得到廣義空間調(diào)制系統(tǒng)NkXMt的MMO信道矩陣H，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，步驟I)中，加性高斯白噪聲矩陣Hw，其任意一個元素為獨立同分布的隨機(jī)變量，且其任意一個元素服從于零均值、方差為(64 = I的高斯分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，步驟I)中，接收端天線的空間相關(guān)矩陣RK，其任意一個元素Rk(i，j)的計算公式為RK(i，j) = P^jl，其中，P ^表示接收端天線的空間相關(guān)系數(shù)，且滿足O≥P,≥1，其值接近O表示低相關(guān)性，而接近I表示高相關(guān)性，i和j分別表示第i個和第j個接收天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，步驟I)中，發(fā)送端天線的空間相關(guān)矩陣Rt，其任意一個元素Rt(i，j)的計算公式為RT(i，W = Ptli^其中，Pt表示發(fā)送端天線的空間相關(guān)系數(shù)，且滿足O≥Pt≥1，其值接近O表示低相關(guān)性，而接近I表示高相關(guān)性，i和j表示第i個和第j個發(fā)送天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，步驟4)中，發(fā)送端從選擇的Nt個有效發(fā)送天線中激活Nu個進(jìn)行廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的映射和發(fā)送，而其它未激活天線保持靜默，Nu個激活天線構(gòu)成乂 =2%個組合，其中，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在相關(guān)信道下的發(fā)送天線選擇方法，其特征在于，步驟2)和步驟3)中，基于L2范數(shù)測度矩陣Fh和距離測度矩陣D的發(fā)送天線選擇方法，具體包括以下步驟: a)初始化變量和測度矩陣 設(shè)置循環(huán)變量t的初始值為0，依據(jù)步驟2)中的
【文檔編號】H04B7/06GK103701513SQ201310694991
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】任品毅, 梁棟, 孫黎, 杜清河 申請人:西安交通大學(xué)