基于發(fā)射分集的空移鍵控調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于發(fā)射分集的空移鍵調(diào)制方法，本發(fā)明的方法在傳統(tǒng)的SSK調(diào)制基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)射分集模式進(jìn)行傳輸和接收，在發(fā)射端采用多個(gè)時(shí)隙發(fā)送同一數(shù)據(jù)，在不同時(shí)隙內(nèi)采用不同的天線映射方式，同時(shí)利用不同時(shí)隙激活天線的發(fā)送符號(hào)組合承載一部分額外的數(shù)據(jù)信息，因此本發(fā)明的方法是一種基于空間分集的SSK調(diào)制傳輸方式。與傳統(tǒng)SSK相比，由于采用多個(gè)時(shí)隙發(fā)送同一數(shù)據(jù)的分集方式，提高系統(tǒng)的誤碼性能；在不同時(shí)隙內(nèi)采用不同的映射方式使得系統(tǒng)獲得較高的分集增益；由于不同時(shí)隙上發(fā)送符號(hào)攜帶發(fā)送信息，因此系統(tǒng)的頻率效率進(jìn)一步提高。
【專利說明】基于發(fā)射分集的空移鍵控調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及多輸入多輸出(Multiple Input MultipleOutput, ΜΙΜΟ)技術(shù)，具體涉及基于發(fā)射分集的空移鍵控調(diào)制(Space Shift Keying, SSK)MIMO方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多輸入多輸出技術(shù)作為未來無線通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，極大地提高了系統(tǒng)的頻譜效率(Spectrum Efficient, SE)，基于空移鍵控調(diào)制的MMO技術(shù)被認(rèn)為是未來5G系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。
[0003]SSK技術(shù)的思路與傳統(tǒng)MMO技術(shù)不同之處在于傳統(tǒng)MMO用APM (Amplitude/PhaseModulation)調(diào)制符號(hào)承載發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息，而SSK用空移鍵控調(diào)制來承載發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。
[0004]經(jīng)SSK調(diào)制后，每次發(fā)射只激活天線陣列中的某一根發(fā)射天線，該天線的十進(jìn)制天線序號(hào)承載發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。在接收端只需要檢測出是哪根天線被激活傳輸，即可通過十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制的SSK解調(diào)得到此時(shí)傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)?？找奇I控技術(shù)由于發(fā)射時(shí)只有一根天線被激活，所以無多信道干擾ICI存在，同時(shí)也不需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間同步，同時(shí)減少了 RF射頻鏈路。
[0005]SSK技術(shù)與目前MMO研究的另一熱點(diǎn)技術(shù)——空間調(diào)制技術(shù)(SpatialModulation, SM)類似，不同之處在于SSK的二進(jìn)制比特?cái)?shù)據(jù)承載的全部是天線序號(hào)信息，而SM的二進(jìn)制比特?cái)?shù)據(jù)一部分承載天線序號(hào)信息，另一部分承載傳統(tǒng)APM調(diào)制符號(hào)信息，因此SM技術(shù)可看作SSK技術(shù)的擴(kuò)展。
[0006]有文獻(xiàn)提出了基于空時(shí) SSK 的技術(shù)(STSK:Space-time Shift Keying、ST-SSK: Space-time SSK)，該方法將SSK技術(shù)與分集技術(shù)結(jié)合進(jìn)行空時(shí)聯(lián)合編碼來獲得空間上的分集增益。通過在發(fā)射端利用多個(gè)時(shí)隙來發(fā)送相同數(shù)據(jù)，從而獲得較好的誤碼率性能。在接收端將收到的多個(gè)時(shí)隙的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合，采用最大似然ML算法檢測從而獲得發(fā)送數(shù)據(jù)?；诳諘r(shí)SSK的技術(shù)因?yàn)閼?yīng)用多個(gè)時(shí)隙傳送一個(gè)數(shù)據(jù)，因此系統(tǒng)的頻譜效率隨時(shí)隙的增加逐漸降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種基于發(fā)射分集的空移鍵調(diào)制方法。 [0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于發(fā)射分集的空移鍵調(diào)制方法，具體步驟如下:
[0009]步驟1.用L(L〈Nt)個(gè)時(shí)隙來傳送m = 1g2Nt+η (n ( log2cL)比特的數(shù)據(jù),其中Nt為發(fā)送天線數(shù)，c為發(fā)送的不同符號(hào)數(shù)。每個(gè)時(shí)隙內(nèi)由天線序號(hào)傳輸相同的1g2Nt比特?cái)?shù)據(jù)，由L個(gè)時(shí)隙激活天線的不同發(fā)送符號(hào)組合來承載附加η比特的數(shù)據(jù)。該發(fā)明前1g2Nt比特?cái)?shù)據(jù)可傳輸?shù)乃卸M(jìn)制數(shù)據(jù)為％%，…》，其中ai，i = 1，2，...Nt為1g2Nt比特的二進(jìn)制比特流的第i種組合形式，共有Nt種組合。下標(biāo)i為對(duì)應(yīng)的1g2Nt 二進(jìn)制傳輸比特轉(zhuǎn)為十進(jìn)制后得到的值再加I (I < i < Nt)。該發(fā)明后η比特?cái)?shù)據(jù)可傳輸?shù)乃卸?br> 進(jìn)制發(fā)送比特為Mb...為，..', ?其中，h j = 1，2，...2n為η比特的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的第j
種組合形式，共有2n種組合，其中，下標(biāo)j為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制傳輸比特by j = l，2，...2n轉(zhuǎn)為十進(jìn)制后得到的值再加2n)。
[0010]步驟2.對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)在不同時(shí)隙進(jìn)行發(fā)射天線的映射。設(shè)集合Ai = {/(/,,a,), f(t,fa2),*.., JXtl,αΧι)}為數(shù)據(jù) &?(? e {1，2，...Nt})在 I ≤I ≤ I ≤ L)時(shí)隙上的
映射集合，該集合A1表示在第I時(shí)隙上發(fā)送不同數(shù)據(jù)化七，…》%’..，氣對(duì)應(yīng)的激活天線序號(hào)集合。Mt1, Bi)表示在第I個(gè)時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)％時(shí)激活的天線序號(hào)。
[0011]步驟3.在第I個(gè)時(shí)隙時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)ai; i e {l，2，...Nt}時(shí)激活不同天線依據(jù)以下原則:第一時(shí)隙根據(jù)發(fā)送比特ai; i e {l，2，...Nt}時(shí)所激活的天線序號(hào)為序列ai
的下標(biāo)i。即f = f = 1…f= N I °則序列Si在第一時(shí)隙發(fā)送時(shí)的
映射集合 A1 ={/(/,, a,), / (^a2),--, / (?,, ) H {1,2,3,..-,N,} 0 令原天線序號(hào)集合 Atl =
{I, 2，3，…，NJ，則有A1 = A00對(duì)于第I個(gè)時(shí)隙，發(fā)送二進(jìn)制序列％所激活天線對(duì)應(yīng)的映射
集合為 4+=* shift (A0, 1-1)表示對(duì)集合A。循
環(huán)左移1-1位后得到的新的集合為A10
[0012]步驟4.根據(jù)=依次找出第 1，2，...L 個(gè)
時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)《1，《2，…，’對(duì)應(yīng)的映射集合&A2…^。則在第I時(shí)隙時(shí)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)％時(shí)所得激活天線序號(hào)為集合A1的第i個(gè)元素Mt1, Bi)。
[0013]步驟5.將附加部分所有的可能發(fā)送比特?cái)?shù)據(jù)為》…(I ≤ j ≤ 2n)映射
為L個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)激活天線上的發(fā)射符號(hào)，因此被激活的天線在每時(shí)隙發(fā)送的符號(hào)由發(fā)送數(shù)據(jù)匕所決定。設(shè)發(fā)送符號(hào)矩陣Sj =(j (2n)，其表示發(fā)
送額外η比特的二進(jìn)制序列h時(shí)，在不同時(shí)隙激活天線后所發(fā)送的符號(hào)組合。
[0014]XU1, bj)為第I時(shí)隙上發(fā)送二進(jìn)制序列4時(shí)在激活天線上發(fā)送的符號(hào)。另設(shè)符號(hào)矩陣[X1X2…Xk…XJ，其中符號(hào)Xk (I ^ L)在集合{1，_1，j，_j}中選取(即Xk e 若發(fā)送符號(hào)數(shù)選取C個(gè)，傳輸時(shí)隙數(shù)為L，則C個(gè)可能的發(fā)送符號(hào)在L個(gè)時(shí)隙所構(gòu)成的符號(hào)矩陣[X1X2…XJ共有J個(gè)不同的組合，記[X1X2…XJ λ (I≤λ≤cL)為[X1X2…XJ第λ種組合。因此附加部分可傳的η比特的符號(hào)矩陣I在可能的(^種組合中選取2η種組合，通過已選取的2η種組合映射發(fā)送的額外的η比特序列bj，j = 1，2，...，2n。
[0015]步驟6.對(duì)附加的發(fā)送二進(jìn)制比特序列1^_，則在已選取好的2"個(gè)不同的[X1X2…XJ組合中選出約定好的一組Sj = [X1X2…Xj λ, j = I, 2,..., 2"進(jìn)行發(fā)送,其中，j表示發(fā)送符號(hào)的第j種組合方式，接收端檢測出該發(fā)送符號(hào)的組合后再根據(jù)約定的組合恢復(fù)出附加比特?cái)?shù)bj。
[0016]步驟7.對(duì)于η比特所有的二進(jìn)制序列^為，…為，…&依次選擇出2η個(gè)發(fā)送符號(hào)矩陣昊S1…Sr,則發(fā)送數(shù)據(jù)為h時(shí)在第I時(shí)隙上發(fā)送的符號(hào)為S」中的第I個(gè)元素。根據(jù)范數(shù)最小準(zhǔn)則從CL個(gè)組合里選取2"種組合，即最大化任意兩種組合間的歐式距離|s/ -s/?,
[0017]本步驟中，一旦2n種組合確定，其發(fā)送的組合可隨機(jī)排序，但需要收發(fā)雙方約定同樣的排序準(zhǔn)則。如發(fā)送符號(hào)Sa S2…S2J約定為第一種發(fā)射組合，若n = 3時(shí)，即可承
載附加的3比特的信息為000 ;如發(fā)送符號(hào)《S? € {5, S1…52.,丨約定為第3種發(fā)射組合，即可承載附加的3比特的信息為010。
[0018]步驟8.對(duì)于待發(fā)送的1g2Nt比特?cái)?shù)據(jù)a和η比特?cái)?shù)據(jù)b，分別轉(zhuǎn)換為其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值并加I記為ka，kb。在集合A1Af^中依次找出不同時(shí)隙上發(fā)送該序列時(shí)所激活天線
序號(hào)/V,，氣)./?.?).**%/^.?)。在發(fā)送符號(hào)矩陣名S1…S2,中找到序列b對(duì)應(yīng)的發(fā)射
符號(hào)矩陣5^ O因此發(fā)送端在第I個(gè)時(shí)隙上選擇/(1?,)根天線發(fā)送符號(hào)&中的
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的方法在傳統(tǒng)的SSK調(diào)制基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)射分集模式進(jìn)行傳輸和接收，在發(fā)射端采用多個(gè)時(shí)隙發(fā)送同一數(shù)據(jù)，在不同時(shí)隙內(nèi)采用不同的天線映射方式，同時(shí)利用不同時(shí)隙激活天線的發(fā)送符號(hào)組合承載一部分額外的數(shù)據(jù)信息，因此本發(fā)明的方法是一種基于空間分集的SSK調(diào)制傳輸方式。與傳統(tǒng)SSK相比，由于米用多個(gè)時(shí)隙發(fā)送同一數(shù)據(jù)的分集方式，提高系統(tǒng)的誤碼性能；在不同時(shí)隙內(nèi)采用不同的映射方式使得系統(tǒng)獲得較高的分集增益；由于不同時(shí)隙上發(fā)送符號(hào)攜帶發(fā)送信息，因此系統(tǒng)的頻率效率進(jìn)一步提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為傳統(tǒng)空移鍵控調(diào)制SSK系統(tǒng)框圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)空移鍵控算法的性能比較示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。需要說明的是:實(shí)施例中的參數(shù)并不影響本發(fā)明的一般性。
[0023]考慮傳統(tǒng)空移鍵控SSK系統(tǒng)的鏈路，如圖1所示:傳統(tǒng)SSK系統(tǒng)具有Nt根發(fā)送天線和隊(duì)根接收天線。經(jīng)過信道編碼、交織等處理后生成待發(fā)送數(shù)據(jù)C，數(shù)據(jù)c進(jìn)入SSK比特映射器選擇發(fā)送天線的序號(hào)，然后激活相應(yīng)的天線發(fā)送信號(hào)。
[0024]傳統(tǒng)SSK系統(tǒng)某一時(shí)刻只有一根天線激活，因此發(fā)射信號(hào)可寫作矩陣形式X =[00…I...0]，發(fā)射信號(hào)X經(jīng)過Nt發(fā)隊(duì)收的MMO信道和高斯白噪聲信道后到達(dá)接收端。
[0025]接收端的信號(hào)可寫為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于發(fā)射分集的空移鍵調(diào)制方法，具體步驟如下: 步驟1.用L個(gè)時(shí)隙來傳送m = log2Nt+n比特的數(shù)據(jù)，其中，L〈Nt，Nt為發(fā)送天線數(shù)，n ( 1g2CS c為發(fā)送的不同符號(hào)數(shù)； 每個(gè)時(shí)隙內(nèi)由天線序號(hào)傳輸相同的1g2Nt比特?cái)?shù)據(jù)，由L個(gè)時(shí)隙激活天線的不同發(fā)送符號(hào)組合來承載附加η比特的數(shù)據(jù)； 前1g2Nt比特?cái)?shù)據(jù)可傳輸?shù)乃卸M(jìn)制數(shù)據(jù)為化AΑΠλ,，其中，ai； i =1，2，...Nt為1g2Nt比特的二進(jìn)制 比特流的第i種組合形式，共有Nt種組合，下標(biāo)i為對(duì)應(yīng)的1g2Nt 二進(jìn)制傳輸比特轉(zhuǎn)為十進(jìn)制后得到的值再加I ; 后η比特?cái)?shù)據(jù)可傳輸?shù)乃卸M(jìn)制發(fā)送比特為bt,b2r.,b;r%:，其中，bj, j =1，2，...2n為η比特的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的第j種組合形式，共有2n種組合，其中，下標(biāo)j為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制傳輸比特h轉(zhuǎn)為十進(jìn)制后得到的值再加I ; 步驟2.對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)αΜ七，...》七…,在不同時(shí)隙進(jìn)行發(fā)射天線的映射； 設(shè)集合▲|={/(1?,)?/(^%)，*'/’仏氣)}為數(shù)據(jù)Bi在1(1≤I≤L)時(shí)隙上的映射集合，該集合A1表示在第I時(shí)隙上發(fā)送不同數(shù)據(jù)A，七，…，化…，氣對(duì)應(yīng)的激活天線序號(hào)的映射集合，f (tl，&i)表示在第I個(gè)時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)激活的天線序號(hào)； 步驟3.在第I個(gè)時(shí)隙時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)％時(shí)激活不同天線依據(jù)以下原則: 第一時(shí)隙根據(jù)發(fā)送比特％時(shí)所激活的天線序號(hào)為序列％的下標(biāo)i，即./(?,,Λ,) = !,/(?|,Λ2) = 2,…，，i/、,)= JV1，則序列Si在第一時(shí)隙發(fā)送時(shí)的映射集合 A, =1/(6,12,),/(/,,?),…= {1,2,3,…,令原天線序號(hào)集合 A。={1,2, 3，…，Nt}，則有 A1 = A0 ； 對(duì)于第I個(gè)時(shí)隙，發(fā)送二進(jìn)制序列％所激活天線對(duì)應(yīng)的映射集合為.4 = Ifit15°1 )>Kt!5?2)?...-KtI?aN1)} = shIft(A)，shift (A0, 1-1)表示對(duì)集合 Atl 循環(huán)左移1-1位后得到的新的集合為A1 ； 步驟4.根據(jù)?/V”aI )，/([為X…，/(L~,)}=々/H4J —!)依次找出第I, 2,...L個(gè)時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)，二％,對(duì)應(yīng)的映射集合A1A2-Ay則在第I時(shí)隙時(shí)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)％時(shí)所得激活天線序號(hào)為集合A1的第i個(gè)元素Mt1, Bi)； 步驟5.將附加部分所有的可能發(fā)送比特?cái)?shù)據(jù)I化，…，…匕映射為L個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)激活天線上的發(fā)射符號(hào)，被激活的天線在每時(shí)隙發(fā)送的符號(hào)由發(fā)送數(shù)據(jù)h所決定， 設(shè)發(fā)送符號(hào)矩陣Sj = [x(t1； bj)X(t2, bj)…x(tu bj)],表示發(fā)送額外n比特的二進(jìn)制序列h時(shí)，在不同時(shí)隙激活天線后所發(fā)送的符號(hào)組合^ai, bj)為第I時(shí)隙上發(fā)送二進(jìn)制序列bj時(shí)在激活天線上發(fā)送的符號(hào)，設(shè)符號(hào)矩陣[X1X^Xk…XJ，其中，Xk在集合{1，_1，j，_j}中選取(即 Xk ε {I, -1, j, - j})； 若發(fā)送符號(hào)數(shù)選取C個(gè)，傳輸時(shí)隙數(shù)為L，則C個(gè)可能的發(fā)送符號(hào)在L個(gè)時(shí)隙所構(gòu)成的符號(hào)矩陣[X1X2…XJ共有J個(gè)不同的組合，記[X1X^Xjx為[X1X2…XJ第λ種組合，其中，λ ScS附加部分可傳的η比特的符號(hào)矩陣1在可能的一種組合中選取2η種組合，通過已選取的2η種組合映射發(fā)送的額外的η比特序列bj ； 步驟6.對(duì)附加的發(fā)送二進(jìn)制比特序列1^_，則在已選取好的2"個(gè)不同的[X1X2…XJ組合中選出約定好的一組S」=[X1X2…XJ λ進(jìn)行發(fā)送，其中，j表示發(fā)送符號(hào)的第j種組合方式，接收端檢測出該發(fā)送符號(hào)的組合后再根據(jù)約定的組合恢復(fù)出附加比特?cái)?shù)bj ； 步驟7.對(duì)于η比特所有的二進(jìn)制序列~62，...，Α，...\依次選擇出2"個(gè)發(fā)送符號(hào)矩陣^ ^則發(fā)送數(shù)據(jù)為h時(shí)在第I時(shí)隙上發(fā)送的符號(hào)為S」中的第I個(gè)元素； 根據(jù)范數(shù)最小準(zhǔn)則從CL個(gè)組合里選取2n種組合，即最大化任意兩種組合間的歐式距離 ||--; 步驟8.對(duì)于待發(fā)送的1g2Nt比特?cái)?shù)據(jù)a和η比特?cái)?shù)據(jù)b，分別轉(zhuǎn)換為其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值并加I記為ka、kb，在集合A1AfA^中依次找出不同時(shí)隙上發(fā)送該序列時(shí)所激活天線序號(hào)f (“代)，/的，吣)*…，/?為,)，在發(fā)送符號(hào)矩陣4 A…S2,,中找到序列b對(duì)應(yīng)的發(fā)射符號(hào)矩陣及，發(fā)送端在第I個(gè)時(shí)隙上選擇/?，氣)根天線發(fā)送符號(hào)及中的雄
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103986677SQ201410187149
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】方舒, 李磊, 巫健, 李少謙 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)