本發(fā)明屬于通信抗干擾技術(shù)領(lǐng)域，涉及空間調(diào)制(Generalized Spatial Modulation，GSM)技術(shù)、MIMO(Multiple Input Multiple Output,MIMO)，星座旋轉(zhuǎn)等技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種新型的廣義空間調(diào)制MIMO傳輸設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

空間調(diào)制(Spatial Modulation，SM)在多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系統(tǒng)的發(fā)射端激活部分發(fā)射天線用于傳輸數(shù)據(jù)，且激活天線的索引由傳輸?shù)男畔⒈忍貨Q定，使發(fā)射天線的激活索引信息成為一種額外數(shù)據(jù)攜帶的方式，從而有效的避免了MIMO系統(tǒng)中存在的發(fā)射天線間符號(hào)干擾及同步問(wèn)題，為了提升空間調(diào)制的傳輸效率，廣義空間調(diào)制(Generalized Spatial Modulation,GSM)的概念被提出。GSM在每一時(shí)隙同時(shí)激活多根發(fā)射天線，再利用發(fā)射天線組合來(lái)進(jìn)行比特信息的映射，從而更加有效的提高系統(tǒng)的傳輸效率和天線利用率。

傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)中，為了調(diào)制索引比特，出現(xiàn)大量的組合被丟棄導(dǎo)致頻譜效率浪費(fèi)的問(wèn)題。具體說(shuō)來(lái)，對(duì)于發(fā)射天線數(shù)目為N_t，激活天線數(shù)目為N_u的GSM系統(tǒng)而言，個(gè)組合被丟棄，頻譜資源大大浪費(fèi)了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提出一種高頻譜效率的廣義空間調(diào)制方法，所提方法有效利用傳統(tǒng)廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中天線組合，并重復(fù)利用一些天線組合，通過(guò)星座旋轉(zhuǎn)區(qū)分這些重復(fù)利用的組合，提高了天線組合的總數(shù)量，從而提升了頻譜效率。通過(guò)仿真驗(yàn)證，所提方法的以性能微弱損失0.5dB為代價(jià)，每個(gè)時(shí)隙提升一個(gè)比特的傳輸速率。

設(shè)MIMO系統(tǒng)有N_t根發(fā)射天線和N_r根接收天線，每個(gè)時(shí)隙發(fā)射端選擇N_u(N_u＜N_t)根發(fā)射天線發(fā)送數(shù)據(jù)符號(hào)，然后確定傳輸天線組合數(shù)目，最后確定傳輸速率進(jìn)行映射和傳輸。

一種高頻譜效率的廣義空間調(diào)制方法，包括以下步驟：

S1、激活天線數(shù)目為N_u，在N_t根發(fā)射天線中選擇N_u根天線的組合數(shù)總共有種，為了進(jìn)行比特映射，選取2的冪次方的有效組合

S2、增加天線組合，由于個(gè)天線組合不足從已選取的個(gè)天線組合中再隨機(jī)選擇個(gè)組合構(gòu)成個(gè)天線組合；

S3、確定傳輸速率，將總的信息比特分成兩部分，一部分用于選擇發(fā)射天線組合，其比特?cái)?shù)為另一部分用于選擇APM星座符號(hào)，其比特?cái)?shù)為N_u log₂M，則所提出的廣義空間調(diào)制傳輸方案的傳輸速率m為，(比特/符號(hào))；

S4、進(jìn)行相位因子旋轉(zhuǎn)，由于重復(fù)利用了個(gè)天線組合，為了區(qū)分這些重復(fù)利用的組合，對(duì)于每個(gè)時(shí)隙而言，如果激活重復(fù)天線組合，采用通過(guò)相位旋轉(zhuǎn)方式后再進(jìn)行廣義空間調(diào)制映射。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)調(diào)制丟棄大部分組合的方案，通過(guò)重復(fù)利用天線組合數(shù)目來(lái)增加天線組合，充分利用組合，從而提升了頻譜效率。改進(jìn)的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)在性能損失不到0.5dB的前提下，每個(gè)時(shí)隙的傳輸速率可以提升一個(gè)比特。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)廣義空間調(diào)制系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明的改進(jìn)的廣義空間調(diào)制系統(tǒng)框圖。

圖3為傳統(tǒng)GSM和頻譜效率提升GSM與相應(yīng)理論曲線的對(duì)比仿真圖。

圖4為傳統(tǒng)GSM和頻譜效率提升GSM的對(duì)比仿真圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：假設(shè)空間調(diào)制系統(tǒng)有N_t＝32根發(fā)射天線，N_r＝16，每個(gè)時(shí)隙最大激活天線數(shù)目為N_u＝2，采用QPSK調(diào)制方式；

步驟1：確定總的天線組合數(shù)目為了進(jìn)行比特映射，我們選取2的冪次方的有效組合

步驟2：增加天線組合。由于120個(gè)天線組合不足128，從已選取的120種天線組合中再隨機(jī)選擇8個(gè)組合構(gòu)成128個(gè)天線組合。

步驟3：確定傳輸速率。由步驟2可知，用于傳輸天線組合的比特個(gè)數(shù)為用于選擇APM星座符號(hào)的比特?cái)?shù)為N_u log₂M＝2×log₂4＝4，則所提出的廣義空間調(diào)制傳輸方案的傳輸速率m為：(比特/符號(hào))。

步驟4：進(jìn)行相位因子旋轉(zhuǎn)。該案例中，我們重復(fù)利用了8個(gè)天線組合。對(duì)于重復(fù)利用的天線組合，對(duì)其相位旋轉(zhuǎn)θ角度，發(fā)射向量為[… x₁ … x₂ …]^Te^jθ

步驟5：經(jīng)過(guò)信道衰落和噪聲干擾，接收端通過(guò)最大似然準(zhǔn)則檢測(cè)恢復(fù)出發(fā)送信號(hào)。

仿真結(jié)果如圖3所示，其中，N_t＝16,N_r＝16,N_u＝2,QPSK。

從仿真結(jié)果不難看出，專利所提方法在頻譜效率提升的情況，與傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)相比，性能損失不到0.5dB，從而更高效的利用了空間資源。

實(shí)施例2：假設(shè)空間調(diào)制系統(tǒng)有N_t＝32根發(fā)射天線，N_r＝16，每個(gè)時(shí)隙最大激活天線數(shù)目為N_u＝2，采用QPSK調(diào)制方式；

步驟1：確定總的天線組合數(shù)目為了進(jìn)行比特映射，我們選取2的冪次方的有效組合

步驟2：增加天線組合。由于496個(gè)天線組合不足512，從已選取的496種天線組合中再隨機(jī)選擇16個(gè)組合構(gòu)成512個(gè)天線組合。

步驟3：確定傳輸速率。由步驟2可知，用于傳輸天線組合的比特個(gè)數(shù)為用于選擇APM星座符號(hào)的比特?cái)?shù)為N_u log₂M＝2×log₂4＝4，則所提出的廣義空間調(diào)制傳輸方案的傳輸速率m為：(比特/符號(hào))。

步驟4：進(jìn)行相位因子旋轉(zhuǎn)。該案例中，我們重復(fù)利用了16個(gè)天線組合。對(duì)于重復(fù)利用的天線組合，對(duì)其相位旋轉(zhuǎn)θ角度，發(fā)射向量為[… x₁ … x₂ …]^Te^jθ

步驟5：經(jīng)過(guò)信道衰落和噪聲干擾，接收端通過(guò)最大似然準(zhǔn)則檢測(cè)恢復(fù)出發(fā)送信號(hào)。

仿真結(jié)果如圖4所示，N_t＝32,N_r＝16,N_u＝2,QPSK。

從仿真結(jié)果不難看出，專利所提方法在頻譜效率提升的情況，與傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)相比，性能損失不到0.5dB，從而更高效的利用了空間資源。