本发明专利技术涉及一种基于多维调制的空时键控方法，包括以下步骤：S1.信源每产生的B个比特经过串/并转换生成下支路的B1个比特和上支路的B2个比特，B＝B1+B2个比特生成一个N-D STSK码字，记作第i个码字；S2.对于上支路，根据输入的B2个比特从大小为的DMS中选择一个DM，表示为S3.对于下支路，根据输入的B1个比特从大小为的N(N＞2)维星座图中选择一个星座点Ωl，并对星座点Ωl进行多维调制，获得N-D符号S4.将N-D符号通过在空间和时间上离散，获得第i个N-D STSK码字S(i)，其中表示Kronecker积；S5.将S(i)通过信道发射至接收端，接收端对发送端发射的符号信息进行解调。本发明专利技术提供的方法能够获得更好的误码率性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术面向无线通信多天线
，提出了一种基于多维调制的空时键控系统 方案，并从提升性能的角度设计了一种多维联合优化方法。
技术介绍
随着多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，ΜΙΜΟ)技术的出现和应 用，无线通信系统在容量和可靠性方面获得了很大的提高。近年来提出的空时键控 (Space-Time Shift Keying，STSK) 调制方案是一种新颖的MMO技术，该技术能够满 足高速无线收发机在色散衰落信道上可靠通信的要求。现有的相干STSK (Coherent STSK， CSTSK)的发射机结构如图1所示。输入的B个比特经过串并转换被分成了两部分：一 部分是上支路的B2个比特，用来从0 = 2''个离散矩阵（Dispersion Matrix，DM)中选择其 中一个离散矩阵Aq;另一部分是下支路的B i个比特，用来从大小为的QAM/PSK星座 图中选出一个符号S1。接着S1与离散矩阵Aq相乘，在空间和时间上实现离散化，从而获得 STSK码字S = SlAq，最后经过空时映射器发送出去。 由于STSK充分利用了时域和空间域，可以采用更灵活的系统设计，在空间分集增 益和复用增益二者间获得一个较好的折衷。由于不存在互信道干扰（Inter Channel Interference，ICI)，在接收端可以采用低复杂度的基于单数据流的最大似然（Maximum Likelihood，ML)法则的码字检测，这与多数据流的MMO方案（如空分复用等）相比，具 有较低的解调复杂度。此外，广义的STSK(Generalised STSK，G-STSK)方案把STSK的概 念扩展到了一个能包括线性离散码（Linear Dispersion Code，LDC)、空间调制（Spatial Modulation，SM)、贝尔实验室分层空时（Bell Laboratories Layered Space_Time，BLAST) 和正交空时分组码（Orthogonal Space Time Block Code，0STBC)等技术的更广泛的架构， 这使得STSK成为高级MMO应用的一个有吸引力的技术方向。 另一方面，在一个通信系统中，从数字调制星座图的角度来看，在相同的归一化平 均功率的情况下，具有更大的最小欧式距离（Minimum Euclidean Distance，MED)的星座图 能够在加性高斯白噪声信道（Additive Gaussian White Noise，AWGN)信道上获得更好的 链路鲁棒性。三维（Three-Dimensional，3-D)星座图能够提供比具有相同大小（即包含相 同数量的星座点）的二维（Two-Dimensional，2-D)星座图更大的MED，因而可以提供更好 的链路性能。常见的16点3-D星座图有16CIC和16RCIC等。在STSK中引入多维 (Multi-Dimensional，M-D)星座图，有望可将STSK系统的性能进一步提升。而实现一个多 维信号的方式有多种，如可以使用时分或频分复用、采用多个独立的信道传输或使用电 磁波极化的方式来传递多维度符号。 进一步地，由于STSK系统的性能受到星座图和离散矩阵集合（DM Set，DMS)两个 因素的限制，这种结合可能会由于星座图结构和DMS的性质不协调，而限制了系统整体的 性能。因此有必要引入一种联合优化算法，同时考虑星座图和DM的优化，协调二者在系统 整体的作用，确保系统能充分发挥多维星座图和STSK的优势，进而带来系统性能的显著提 升。如果从另一个角度来看，这种联合优化方法实际上提供了一种联合设计星座图和DMS 的方法。目前已有的联合优化方法只能用于采用二维星座图的STSK系统，而针对采用 多维星座图的STSK系统尚未见到对应的联合优化方法。
技术实现思路
本专利技术为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种基于多维调制的空时键控方法， 相比于传统的空时键控方案，多维调制的空时键控方法能够获得更好的误码率性能，且在 低到中等大小的信噪比（SNR)范围内，多维调制的空时键控方法能够获得更高的频谱效 率。 为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是： -种基于多维调制的空时键控方法，包括以下步骤： SI.信源每产生的B个比特经过串/并转换生成下支路的B1个比特和上支路的B 2 个比特，B = BfB2A比特生成一个N-D STSK码字，记作第i个码字； S2.对于上支路，根据输入的比特从大小为I的DMS中选择一个DM，表 示为Af; S3.对于下支路，根据输入的B1个比特从大小为尤'的N(N>2)维星座图中选择 一个星座点Ω i，并对星座点Ω i进行多维调制，获得N-D符号 S4.将N-D符号在空间和时间上离散，获得第i个N-D STSK码字S(1)，其中發表示Kronecker积； S5.将S(1)通过信道发射至接收端，接收端对发送端发射的符号信息进行解调。 优选地，步骤S3中，通过时分复用的方式来实现对星座点Q1的多维调制，其中Ω i =(X11, X21, ...，XN1);时分复用方式包括两种方案： (1)在时间上直接扩展，这种实现方式是通过在一个符号周期Ts内均匀分布N个 坐标点从而获得一个N-D符号： 每个坐标点占据的时隙时间为Tp= T S/N，需要的采样率是2-D STSK的N倍，占用 的带宽也是2-D的N倍，故而将这类实现称作"R N实现"。 (2)采用坐标组合，将表示一个N-D星座点的坐标通过同相和正交调制的方式两 两组合，如果N为偶数，获得的N-D符号可以表示为： 如果N为奇数，则获得的N-D符号可以表示为： 上述方案中，每个时隙占据的时间可以表示成.其中「·1表示向上取 整。这类实现需要的采样率是2-D STSK的「iV/2l倍，占用的带宽也是2-D的「iV/2]倍，故 而将这类实现称作'实现"。 其中，其中k k2, ... kN用于归一化各个时隙内信号的功率，保证各个时隙的平均 功率大致相同，以降低对发射机功率放大器的线性范围要求。 优选地，在接收端使用ML解调器对发送端发射的符号信息进行解调。 优选地，所述星座点表示为Ω 1= (X η，χ21，X31)，则生成的第i个N-D STSK码字能 够等效地写成： 假设发射端通过频率平坦瑞利衰落信道将符号信息发送出去，则接收端接收的信 号表不为： Y(i) = H(i) S⑴+Z(i) ，V = 1，2, 3， (I) 其中H(i) 表示信道矩阵，是一个队行心列的复数矩阵，\是 接收天线数，队是接收天线数，H(i) 中的每一项均服从独立同分布零均值方差为1的复 高斯分布 CN(0, 1)，令 H(i) =H(i) (V= 1，2,3) ;Z(i) 中每一项服从 CN(0，N。）分布， 其中N。是每个时隙的噪声功率； 则接收端对发送端发送的符号信息进行解调的过程具体如下： 对式⑴中的每一项使用操作符vec( ·)进行向量化，得到： I是TXT维的单位矩阵，T表示N-D STSK码字的长度，（·）、ν表示选择矩阵的第V 列，此外表示NJ行1列的复数矩阵集合，cm#表示NJ行NtT列的复数矩阵集合， 表示N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多维调制的空时键控方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.信源每产生的B个比特经过串/并转换生成下支路的B1个比特和上支路的B2个比特，B＝B1+B2个比特生成一个N‑D STSK码字，记作第i个码字；S2.对于上支路，根据输入的B2个比特从大小为的DMS中选择一个DM，表示为S3.对于下支路，根据输入的B1个比特从大小为的N(N>2)维星座图中选择一个星座点Ωl，并对星座点Ωl进行多维调制，获得N‑D符号S4.将N‑D符号通过在空间和时间上离散，获得第i个N‑D STSK码字S(i)，其中表示Kronecker积；S5.将S(i)通过信道发射至接收端，接收端对发送端发射的符号信息进行解调。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑光涛，江明，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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