本發(fā)明涉及移動通信領(lǐng)域，具體涉及到一種采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法。

背景技術(shù)：

正交空間調(diào)制(qsm)作為多輸入多輸出(mimo)系統(tǒng)中的新技術(shù)之一，該技術(shù)能夠利用發(fā)送天線序號來傳遞信道比特，同時避免信道間干擾，因此成為大家研究的熱點之一。qsm系統(tǒng)中，將信息比特分成三部分，一部分映射到傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制符號上，剩下兩部分映射到激活的天線索引上，因此能夠有效的利用發(fā)送天線序號所形成的空間維來傳輸信息比特。此外，qsm系統(tǒng)每一時隙激活一根或兩根天線(其它天線保持靜默狀態(tài))發(fā)送的調(diào)制符號實部和虛部是正交的，所以qsm系統(tǒng)在提高系統(tǒng)頻譜利用率的同時也避免了信道間干擾(ici)問題。

在qsm系統(tǒng)中頻譜效率計算公式為：r＝log2(nt²m)。即輸入的信息比特流按照log2(nt²m)的長度劃分為若干幀，其中nt表示發(fā)送天線數(shù)，m表示調(diào)制信號點數(shù)。在每一幀信息比特中，前l(fā)og2m個比特映射到傳統(tǒng)的數(shù)字星座圖上的一點s，后log2nt個比特映射到激活的天線索引lr用來發(fā)送數(shù)字調(diào)制符號s的實部sr，剩下的log2nt個比特映射到激活的天線索引li用來發(fā)送數(shù)字調(diào)制符號s的虛部si。

空間調(diào)制技術(shù)是隨著大規(guī)模mimo技術(shù)的研究在近年興起的，信號檢測、調(diào)制技術(shù)甚至是信道估計技術(shù)都大部分沿用mimo的相關(guān)準(zhǔn)則，雖然系統(tǒng)模型和原理大致相同，但是畢竟空間調(diào)制技術(shù)有所改進，因而沿用mimo技術(shù)中的相關(guān)方法缺乏空間調(diào)制自身特點和屬性，更多空間調(diào)制技術(shù)本身的優(yōu)點和特性仍待研究。檢測方法的研究趨勢呈現(xiàn)為如何通過改進研究降低方法計算復(fù)雜度、提高檢測性能。因此，在正交空間調(diào)制的mimo系統(tǒng)中，對檢測方法進行研究，通過研究和改進使得信號檢測方法的檢測準(zhǔn)確度有一定的保障，同時方法流程、計算過程又不復(fù)雜是十分有意義的。最大似然估計(ml)的原理在于搜索所有的發(fā)送符號的可能，找到最合適的天線序號與調(diào)制符號的組合，因此能獲得最接近誤碼率性能，稱得上是性能最優(yōu)的檢測方法。但是這種方法搜索目標(biāo)過多，實現(xiàn)起來步驟十分復(fù)雜，在大規(guī)模天線系統(tǒng)中難以實際應(yīng)用。因此，本發(fā)明提出了一種采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法，該方法能夠有效的降低接收端的計算復(fù)雜度，該方法達到最優(yōu)檢測時計算復(fù)雜度較ml降低了95％，并且隨著發(fā)射天線的擴大，相對于ml所占的百分比隨之降低。ml方法的計算復(fù)雜度為(12nr-1)×nt²×m，而本發(fā)明提出的檢測方法計算復(fù)雜度僅為復(fù)雜度隨著s選取不同而改變，具體為

(8nr-2)nt+(8nr-1)s²+(6nr-1)s-1+(12nr-1)s²m。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種降低計算復(fù)雜度并且取得次優(yōu)性能的采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法，其包括以下步驟：

1)、獲取qsm系統(tǒng)模型的接收向量，并將接收向量采用復(fù)數(shù)域矩陣實數(shù)化的方法變形為實數(shù)域模型，得到信道觀測矩陣新的觀測矩陣為實高斯隨機變量，并且具有有限等距性(restrictedisometricproperty,rip)特性；

2)、對信道觀測矩陣進行歸一化處理，歸一化后的矩陣同樣具有rip特性；

3)、結(jié)合cs(壓縮感知)理論分析確定qsm系統(tǒng)發(fā)送端向量的稀疏度；

4)、采用s-omp檢測方法迭代t次得到可能的激活天線索引集合；

5)、在步驟4)得到的激活天線索引集合中進行最大似然檢測，輸出激活天線索引及數(shù)字調(diào)制符號。

進一步的，所述步驟1)將接收向量采用復(fù)數(shù)域矩陣實數(shù)化的方法變形為實數(shù)域模型，包括

其中，和表示變量的實部和虛部，h表示信道矩陣，y接收端向量，x發(fā)送端生成向量，n表示信道噪聲。上式等價為：表示實數(shù)域中的接收向量，表示實數(shù)域中的信道矩陣，表示實數(shù)域中的發(fā)送端生成向量，表示實數(shù)域中的信道噪聲。其中，nt表示發(fā)射天線數(shù)，nr表示接收天線數(shù)。

進一步的，所述步驟2)歸一化后的信道矩陣為其中是對角矩陣，對角

線上元素為對應(yīng)信道矩陣的列向量的l2范數(shù)。

進一步的，所述步驟3)結(jié)合cs理論分析確定qsm系統(tǒng)發(fā)送端向量的稀疏度即s-omp檢測方法的迭代循環(huán)次數(shù)為2。

進一步的，所述步驟4)采用s-omp(本專利提出)檢測方法迭代t次得到可能的激活天線索引集合，具體包括以下步驟；

初始化s-omp檢測方法的參數(shù)，r0表示初始化殘差，λ0表示初始化迭代索引集合，表示按索引集合λ0選出的信道矩陣的列集合，γ表示最有可能的激活天線集合，λ1表示第一次迭代得到的索引，hj表示信道矩陣的第j列。

迭代第一次即t＝1時，首先判斷上一步得到的λ1，判斷若λ1＞64，則取中索引號大于64的前6個最大相關(guān)值存入集合λt中，若λ1≤64，則取中索引號小于等于64的前6個最大相關(guān)值存入集合λt中；表示將相關(guān)值降序排序。然后計算含有可能激活天線索引的對應(yīng)信道矩陣表示可能激活天線索引對應(yīng)的信道矩陣，hλt表示按集合λt選取的信道列向量。最后利用最小二乘法更新下一次迭代的殘差值s-omp檢測方法迭代第二次即t＝2時，判斷若λ1＞64，則取中索引號大于64的前6個最大相關(guān)值存入集合λt中，若λ1≤64，則取中索引號小于等于64的前6個最大相關(guān)值存入集合λt中。

進一步的，所述步驟5)分別從集合λ1，λ2中取一個天線索引號進行組合，共6²＝36種天線組合存入集合γ，在天線索引集合γ中采用ml進行檢測，

其中l(wèi)r和li屬于集合γ。lr表示發(fā)送數(shù)字調(diào)制符號實部的天線索引，li表示發(fā)送數(shù)字調(diào)制符號虛部的天線索引，表示調(diào)制符號的實部，表示調(diào)制符號的虛部。輸出激活天線索引數(shù)字調(diào)制符號

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

本發(fā)明涉及到一種采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法。在正交空間調(diào)制(qsm)系統(tǒng)中，為了有效地降低接收端檢測系統(tǒng)的復(fù)雜度，現(xiàn)有的常用最大似然估計(ml)方法。ml搜索所有的天線序號與調(diào)制符號組合的可能，找到最合適的組合，因此能獲得最接近誤碼率性能，稱得上是性能最優(yōu)的檢測方法。但是這種方法搜索目標(biāo)過多，實現(xiàn)起來步驟十分復(fù)雜，復(fù)雜度高，在大規(guī)模天線系統(tǒng)中難以實際應(yīng)用。針對上述問題，提出一種采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法，克服了ml的高復(fù)雜度，并且性能接近ml，在天線技術(shù)和綠色通信技術(shù)中有較好的實際應(yīng)用意義。它解決了傳統(tǒng)ml(最大似然估計)聯(lián)合天線和調(diào)制符號搜索目標(biāo)過多，實現(xiàn)起來步驟十分復(fù)雜，計算復(fù)雜度大的問題。在正交空間調(diào)制(qsm)系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)送信號稀疏的特性，利用壓縮感知稀疏信號檢測原理，有效降低了檢測方法中對聯(lián)合空間的搜索，極大地價低了復(fù)雜度。本發(fā)明不僅接近ml的性能，而且具有較低的復(fù)雜度，有極好的理論和實際意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例qsm系統(tǒng)模型圖；

圖2是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例采用壓縮感知技術(shù)的正交空間調(diào)制系統(tǒng)檢測方法流程圖；

圖3是qsm系統(tǒng)誤碼率曲線仿真圖(nt＝64,nr＝16,4qam)。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、詳細(xì)地描述。所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

例如：當(dāng)發(fā)射天線數(shù)nt＝64，接收天線數(shù)nr＝16，符號為4qam，s＝6，頻譜效率r＝10bit/s/hz時，如圖3所示該方法相較于ml方法的計算復(fù)雜度降低了約98.7％。

流程圖如圖2所示：

步驟一：對基于復(fù)數(shù)域的qsm系統(tǒng)中接收向量變形，得到實數(shù)域模型：

其中，和表示變量的實部和虛部。上式等價為：其中，新的觀測矩陣為實高斯隨機變量，并且同樣具有rip特性。

步驟二：對進行歸一化處理。歸一化后的信道矩陣為其中是對角矩陣，對角線上元素為對應(yīng)信道矩陣的列向量的l2范數(shù)。顯然，同樣具有rip特性。

步驟三：結(jié)合cs理論分析確定qsm系統(tǒng)發(fā)送端向量的稀疏度即s-omp檢測方法的迭代循環(huán)次數(shù)為2。

步驟四：初始化s-omp檢測方法的參數(shù)。

步驟五：s-omp檢測方法迭代第一次時(t＝1)，首先判斷上一步得到的λ1，若λ1＞64(λ1≤64)，則取中索引號大于64(小與等于64)的前6個最大相關(guān)值存入集合λt中；然后計算含有可能激活天線索引的對應(yīng)信道矩陣最后利用最小二乘法更新下一次迭代的殘差值s-omp檢測方法迭代第二次時(t＝2)，首先根據(jù)步驟四中λ1值判斷，若λ1＞64(λ1≤64)，則取中滿足索引號小于等于64(大于64)的前6個最大相關(guān)值存入集合λt中。

步驟六：分別從集合λ1，λ2中取一個天線索引號進行組合，共6²＝36種天線組合存入集合γ。在天線索引集合γ中采用ml進行檢測，其中l(wèi)r和li屬于集合γ。

步驟七：輸出激活天線索引數(shù)字調(diào)制符號

以上這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。