广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法
【专利摘要】本发明公开了一种广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，包括步骤：1）接收端通过理想信道估计得到广义空间调制系统NR×MT的MIMO信道矩阵H；2）根据步骤1）得到的MIMO信道矩阵H计算出发送天线选择方法所用的L2范数测度矩阵Fh和距离测度矩阵D；3）接收端依据L2范数测度矩阵Fh和距离测度矩阵D选择有效发送天线集合Φ，并通过反馈信道将选择结果告知发送端；4）发送端依据步骤3）中选择的有效发送天线集合Φ进行广义空间调制和传输。本发明在广义空间调制系统中采用发送天线选择来改变空间星座集合的特性，解决了实际的广义空间调制系统中由于发送天线的相关性导致空间星座难以区分，系统误码率和容量性能严重下降的问题。
【专利说明】广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法
【【技术领域】】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，具体涉及一种广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法。
【【背景技术】】
[0002]空间调制(SpatialModulation，SM)、空移键控(Space Shift Keying，SSK)、广义空间调制(Generalized Spatial Modulation, GSM)以及广义空移键控(GeneralizedSpace Shift Keying, GSSK)技术是近年来提出的一类新兴的无线通信物理层传输技术。该技术能够克服传统Multiple-1nput and Multiple-Output (ΜΙΜΟ)技术固有的较大的天线间干扰(inter-channel interference, ICI),较高的信号检测复杂度，以及对于天线间同步(inter-antenna synchronization, IAS)和多射频(radio frequency, RF)链路的高要求等缺陷。它是利用除了幅度和相位之外的空间自由度，通过天线索引及其组合(空间星座图)来承载信息，从而获得复用、分集增益的物理层传输技术。其中，SSK和GSSK是SM和GSM在信息承载中除去幅度相位调制(amplitude phase modulation, APM)星座时的特例。
[0003]然而，空间调制技术需要依靠空间星座承载信息，多天线信道的差异性和独立性是接收机能够正确检测出空间星座的基础。在GSM/SM系统中，如果有两个发送天线到接收机经历了相近的衰落，从而其对应的信道列向量十分相近，那么空间星座图集合中至少有两个星座十分接近，使得接收端空间星座图容易混淆，这将导致系统的误码率即平均比特错误概率(average bit error probability,ABEP)和容量性能严重下降。另一方面,在实际的无线环境中，由于发送天线空间相关性的广泛存在，这将导致更多的发送天线所对应的信道列向量的距离减小 ，从而使系统性能严重恶化。显然，在发送端进行天线选择能够有效克服这一问题，改善系统性能。而且，通过在配置的大量发送天线中选择较少的有效发送天线进行传输，能够进一步降低接收机检测复杂度，并且降低对于RF链路的需求。现有空间调制系统的天线选择方法在下面列出:
[0004]W.H.Chung 和 C.Y.Hung 在 “Mult1-antenna selection using space shiftkeying in MIMO systems,75th IEEE Conference on Vehicular Technology,1-5,2012.5”中提出了基于L2范数测度的选择(ASCl)和基于欧几里德距离的选择(ASC2)。类似的，R.Rajashekar, K.V.S.Hari 和 L.Hanzo 在“Antenna selection in spatialmodulation systems, IEEE Communication Letters，521-524，2013.5” 中提出了容量最优的天线选择(Capacity Optimized Antenna Selection, C0AS)以及欧氏距离最优的天线选择(Euclidean Distance Optimized AntennaSelection，EDAS)。然而这些方法都是基于独立信道的假设，只是单独考虑信道增益范数或者欧氏距离作为选择判据。J.Wang和A.1.Perez-Neira 等人在 “Closed-loop spatial modulation with antenna selection，Ilth IEEE International Conference on Signal Processing，1291-1294，2012.10，，中提出了 SM系统的联合发送和接收天线选择方法，直接利用对标准MMO信道容量的优化来进行选择，这不但与GSM/SM系统的实际情况不相符，而且算法的计算复杂度高。另外，P.Yang和 Y.Xiao 等人在“Link adaptation for spatial modulation with limited feedback,IEEE Transactions on Vehicular Technology, 3808-3813, 2012.10” 中提出了 SM 系统中将调制阶数选择和发送模式切换相结合的方法。同样该方法也是基于独立信道的假设，并不适合实际系统中具有相关性的场景。
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【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于针对相关信道场景中广义空间调制系统的误码率和容量性能严重恶化的问题，提供了一种广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，包括以下步骤:
[0007]I)接收端通过理想信道估计得到广义空间调制系统NkXMt的MMO信道矩阵H，其
中，
【权利要求】
1.广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，其特征在于，包括以下步骤:1)接收端通过理想信道估计得到广义空间调制系统NkXMt的MMO信道矩阵H，其中，
2.根据权利要求1所述的广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，其特征在于，步骤I)中，加性高斯白噪声矩阵Hw，其任意一个元素为独立同分布的随机变量，且其任意一个元素服从于零均值、方差为(64 = I的高斯分布。
3.根据权利要求1所述的广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，其特征在于，步骤I)中，接收端天线的空间相关矩阵RK，其任意一个元素Rk(i，j)的计算公式为RK(i，j) = P^jl，其中，P ^表示接收端天线的空间相关系数，且满足O≥P,≥1，其值接近O表示低相关性，而接近I表示高相关性，i和j分别表示第i个和第j个接收天线。
4.根据权利要求1所述的广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，其特征在于，步骤I)中，发送端天线的空间相关矩阵Rt，其任意一个元素Rt(i，j)的计算公式为RT(i，W = Ptli^其中，Pt表示发送端天线的空间相关系数，且满足O≥Pt≥1，其值接近O表示低相关性，而接近I表示高相关性，i和j表示第i个和第j个发送天线。
5.根据权利要求1所述的广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，其特征在于，步骤4)中，发送端从选择的Nt个有效发送天线中激活Nu个进行广义空间调制系统的映射和发送，而其它未激活天线保持静默，Nu个激活天线构成乂 =2%个组合，其中，
6.根据权利要求1所述的广义空间调制系统在相关信道下的发送天线选择方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，基于L2范数测度矩阵Fh和距离测度矩阵D的发送天线选择方法，具体包括以下步骤: a)初始化变量和测度矩阵 设置循环变量t的初始值为0，依据步骤2)中的
【文档编号】H04B7/06GK103701513SQ201310694991
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】任品毅, 梁栋, 孙黎, 杜清河 申请人:西安交通大学