基于码索引调制的空时移位键控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于码索引调制(CIM)的空时移位键控(STSK)方法，该方案将比特流分成三部分：色散矩阵的选择、调制符号的选择以及扩频码的选择。因此，除了传输传统的星座符号外，信息位还被映射到Hadamard码和色散矩阵索引，提高了方案的传输效率。且本发明专利技术还详细推导了CIM

【技术实现步骤摘要】
基于码索引调制的空时移位键控方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及无线通线系统的索引调制方法，具体地说是一种基于码索引调制(CIM)的空时移位键控(STSK)方法。

技术介绍

[0002]近来，6G无线通信期望带来更高的频谱效率和能量效率，为此已提出了各种新兴技术。索引调制作为其中一种关键技术，利用资源的索引来传递额外的信息位，可以实现更高的频谱效率(SE)和能量效率(EE，该领域已引起了研究者极大的关注。索引调制主要分为空域、频域、时域、码域四种，对应的激活资源分别为天线、子载波、时隙和扩频码。其中，码域中最新的研究是码索引调制扩频(CIM
‑
SS)技术，该方案不仅增加了一种新的扩频码域而且使用扩频码与星座符号一起映射数据，与传统的直接序列扩频(DS
‑
SS)系统相比，可以在不增加系统复杂度的同时，实现更高的数据速率和更低的能量消耗。而且，CIM
‑
SS还可以与多输入与多输出(MIMO)、空间调制(SM)和正交空间调制(QSM)等系统结合以获得更高的吞吐量。
[0003]码索引调制
‑
空间调制(CIM
‑
SM)系列技术不仅能传输传统调制符号，还通过引入激活天线和扩频码索引的方式携带更多信息比特，提高了频谱效率。而且通过每个时隙仅激活单根天线的方式，大幅度降低了能量消耗和系统复杂度。因此，CIM
‑
SM系统可以在低功耗和低复杂度情况下实现高速率的传输，满足6G通信系统的要求。然而在CIM
‑
SM系统中，由于SM每次发射只激活一根天线，因此该方案不具有发射分集增益，且系统的误码率性能有待提高。CIM
‑
SM系统存在需要消耗大量天线资源的问题，同时，系统的传输速率以及能耗也需要进一步提高。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种基于码索引调制的空时移位键控方法。该方法可实现低功耗、低复杂度且高性能的优势。
[0005]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]一种基于码索引调制的空时移位键控方法，构建一个具有N
t
根发射天线、N
r
根接收天线、Q个色散矩阵、M
‑
QAM调制符号和log2(L)扩频码的CIM
‑
STSK系统，L为可供选择的扩频码个数；系统的接收端利用扩频码的自相关性质采取先解扩后进行色散矩阵和调制符号的检测。
[0007]上述技术方案中，进一步地，所述CIM
‑
STSK系统的工作方法为：
[0008]1.1)所述CIM
‑
STSK系统的发射端要发送的二进制信息向量为维数为b
×
1的向量b；向量b被细分为三个块:b1＝log2(Q)比特，b2＝log2(M)比特和b3＝2log2(L)比特，b＝b1+b2+b3；其中，b1比特用于从色散矩阵集q＝1,...,N中选择一个色散矩阵A，每个色散矩阵A应满足功率约束tr[A
q
·
(A
q
)
H
]＝T
B
；其中T
B
满足T
B
＝T
s
，T
s
表示每个STSK码字的持续时间；b2比特用于选择一个M
‑
QAM调制符号x，b3比特用于每log2(L)比特来选择M
‑
QAM调
制符号同相和正交所需的扩频码和扩频码可以采用Hadamard码、m序列、gold序列，长度为Len；
[0009]M
‑
QAM调制符号的形式为是调制符号x的实部，是M
‑
QAM调制符号x的虚部；然后，和选择的扩频码相乘为和选择的扩频码相乘为实现调制符号的实部和虚部的分别扩频；扩频后的和相加，相加后的结果乘以所选择的色散矩阵A，即可得到最终的发射信号；
[0010]1.2)发射信号通过一个瑞利衰落信道矩阵H，该信道矩阵服从均值为0，方差的复高斯分布，并经过加性高斯白噪声AWGN，噪声服从均值为0，方差的复高斯分布；最后，输出的接收基带信号由下式给出
[0011][0012]其中，色散矩阵接收基带信号
[0013]1.3)所述M
‑
QAM调制符号同相和正交的分量为
[0014]Y
I
＝[Y
I,1
,...Y
I,j
...,Y
I,Len
]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]Y
Q
＝[Y
Q,1
,...Y
Q,j
...,Y
Q,Len
]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0016]其中
[0017][0018][0019]同相部分噪声矩阵正交部分噪声矩阵
[0020]1.4)为了在接收端实现单流最大似然检测，将上述公式转换为
[0021][0022][0023]其中
[0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030]将记为
[0031][0032][0033]其中，M
‑
QAM调制符号x位于第q个元素，q对应于STSK中色散矩阵的索引；的个数一共为Q
·
M；
[0034]1.5)在CIM
‑
STSK系统的接收端先进行解扩操作，根据每个分支得到M
‑
QAM调制符号同相和正交两部分所使用的扩频码索引和色散矩阵索引以及调制符号索引扩频码索引通过使用相关器来估计；矩阵和乘以每个分支中相应的扩频码c
i
，并进行求和，i＝1,......,L；M
‑
QAM调制符号同相和正交分量的第i个相关器的解扩输出表示为：
[0035][0036][0037]对于和的第r个元素分别表示为
[0038][0039][0040]为每个扩频码传输的能量，是的第r行向量，和分别是和的第r行向量，和为相关的AWGN项乘以扩频码，r＝1,...,N
r
T
B
；
[0041]1.6)接收基带信号通过所有解扩器对M
‑
QAM调制符号同相和正交两个分量进行解扩操作，则根据接收端处得到的向量集将(16)和(17)转换为
[0042][0043][0044]1.7)M
‑
QAM调制符号同相和正交两个分量的解扩索引可以根据扩频码的自相关性质，找出最大值即可得对应的索引值，公式表示为
[0045][0046][0047]1.8)将得到的索引反馈到解扩向量集中，将只有与索引相关联的解扩向量集应用于STS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于码索引调制(CIM)的空时移位键控(STSK)方法，其特征在于，构建一个具有N
t
根发射天线、N
r
根接收天线、Q个色散矩阵、M
‑
QAM调制符号和log2(L)扩频码的CIM
‑
STSK系统，L为可供选择的扩频码个数；系统的接收端利用扩频码的自相关性质采取先解扩后进行色散矩阵和调制符号的检测。2.根据权利要求1所述的基于码索引调制的空时移位键控方法，其特征在于：所述CIM
‑
STSK系统的工作方法为：1.1)所述CIM
‑
STSK系统的发射端要发送的二进制信息向量为维数为b
×
1的向量b；向量b被细分为三个块:b1＝log2(Q)比特，b2＝log2(M)比特和b3＝2log2(L)比特，b＝b1+b2+b3；其中，b1比特用于从色散矩阵集中选择一个色散矩阵A，每个色散矩阵A应满足功率约束tr[A
q
·
(A
q
)
H
]＝T
B
；其中T
B
满足T
B
＝T
s
，T
s
表示每个STSK码字的持续时间；b2比特用于选择一个M
‑
QAM调制符号x，b3比特用于每log2(L)比特来选择M
‑
QAM调制符号同相和正交所需的扩频码和扩频码采用Hadamard码、m序列或gold序列，长度为Len；M
‑
QAM调制符号的形式为QAM调制符号的形式为是调制符号x的实部，是M
‑
QAM调制符号x的虚部；然后，和选择的扩频码相乘为相乘为和选择的扩频码相乘为实现调制符号的实部和虚部的分别扩频；扩频后的和相加，相加后的结果乘以所选择的色散矩阵A，即可得到最终的发射信号；1.2)发射信号通过一个瑞利衰落信道矩阵H，该信道矩阵服从均值为0，方差的复高斯分布，并经过加性高斯白噪声AWGN，噪声服从均值为0，方差的复高斯分布；最后，输出的接收基带信号由下式给出其中，色散矩阵接收基带信号1.3)所述M
‑
QAM调制符号同相和正交的分量为Y
I
＝[Y
I,1
,...Y
I,j
...,Y
I,Len
]
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【专利技术属性】
技术研发人员：金小萍，卞李娜，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：