空间调制系统中多圈apm数字调制星座的遍历产生方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种空间调制系统中多圈APM数字调制星座的遍历产生方法，属于无 线通信传输技术领域。
【背景技术】
[0002] 空间调制技术是新近提出的一种多天线传输技术，它将待发送信息比特的一部 分映射到数字调制星座，另一部分映射为空间中的一个或者多个发送天线。由于每个时隙 只有一个或少数几个发送天线工作，相对于传统的多天线传输技术，空间调制具有诸多优 点，如可降低射频链路成本、有效解决多天线发射带来的载波间干扰W及天线间的同步问 题等。因此，空间调制技术自提出W来，便很快成为业界所关注和研究的热点之一。空间调 制作为一种新的多维调制技术，本身需要解决的问题还很多。其中数字调制星座的优化就 是其中的一个关键问题。最近研究成果表明，当传统的数字调制星座，如PSK(化ase-化ift Keying)或QAM(Qua化atureAmpli1:udeModulation)应用到空间调制传输系统时，未必能 获得最优的传输效果。
[0003] 区别于PSK和QAM调制，在针对空间调制系统的新调制星座研究方面，目前 主要集中在幅度相位调制（Ampl;UudePhaseMo化lation，APM)星座的设计上。为 了降低APM星座设计的复杂度，目前已有技术多假定APM星座具有多圈结构，如文 献；PingYang,MarcoDiRenzo,YueXiao,ShaoqianLi,andLajosHanzo,"Design GuidelinesforSpatialModulation"，IEEECommunicationsSurveys&Tutorials， VO1. 17,no. 1，pp. 6-26,Mar. 2015就Star-QAM调制星座在空间调制系统中进行了优化设 计，优化的目标是各个星座圈的半径比例。显然，该种优化设计存在很大的局限性，因为在 该里星座的圈数和每圈的点数还是固定的，而且其优化算法也难W向圈数超过2的APM调 制星座进行扩展。针对该个问题，我们新近提出了专利申请"一种适用于空间调制传输系统 的数字调制星座产生方法（申请号；201410805610.9)"，该专利申请通过合理地增加限定 条件，主要包括每圈的点数，临圈之间的星座点相化W及最小星座点间的欧式距离等，提 出了一种新的具有多圈结构的APM数字调制星座设计方法，度量分析和仿真验证表明所提 方法可W获得比PSK和QAM性能更好的APM数字调制星座图。但是，该专利申请所提方法在 APM数字调制星座的设计方面仍具有局限性，尤其是限定条件太多，容易导致设计的不合理 性，从而带来不必要的性能损失。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明针对空间调制传输系统，提出了一 种空间调制系统中多圈APM数字调制星座的遍历产生方法。该方法在合理限制每圈点数， W及临圈之间的星座点相位基础上，通过对圈半径实施有效的遍历，可获得性能进一步改 善的多圈APM数字调制星座。
[0005] 本发明技术方案按W下方式实现：
[0006] 一种空间调制系统中多圈APM数字调制星座的遍历产生方法，适用于由发射机和 接收机构建的空间调制传输系统，其发射机中所包括的数字调制星座产生器负责完成多圈 APM数字调制星座的产生，产生方法为；空间调制传输系统的发射机先获取空间调制传输 系统的基本参数，包括发射天线数化，其值等于2的幕次方；接收天线数化，化为大于等于 1的整数；系统在每个时隙发送的总比特数M，由此确定星座图的大小，即L= 27化，所有参 数均需在系统实施具体传输之前通过用户接入阶段的参数交互获得；接下来，由数字调制 星座产生器依据有限遍历的方法，生成多圈APM数字调制星座，遍历方法包括圈数遍历；每 圈内的点数遍历；每圈的半径遍历，遍历过程中要依据下面的公式（1)计算每个有效APM星 座的度量，然后选择度量最小的星座作为最终输出结果，
[0007]
【主权项】
1. 一种空间调制系统中多圈APM数字调制星座的遍历产生方法，适用于由发射机和 接收机构建的空间调制传输系统，其发射机中所包括的数字调制星座产生器负责完成多圈 APM数字调制星座的产生，产生方法为：空间调制传输系统的发射机先获取空间调制传输 系统的基本参数，包括发射天线数Nt，其值等于2的幂次方；接收天线数Nr，Nr为大于等于 1的整数；系统在每个时隙发送的总比特数M，由此确定星座图的大小，即L= 2M/Nt，所有参 数均需在系统实施具体传输之前通过用户接入阶段的参数交互获得；接下来，由数字调制 星座产生器依据有限遍历的方法，生成多圈APM数字调制星座，遍历方法包括圈数遍历；每 圈内的点数遍历；每圈的半径遍历，遍历过程中要依据下面的公式（1)计算每个有效APM星 座的度量，然后选择度量最小的星座作为最终输出结果，
G(Nt，Nr，L)表不多圈APM调制星座的度量，度量越小，性能越奸，81和5^分别表不具 体的APM调制信号星座点，其中小标1和1'代表了星座点的序号，其取值从1到L，表示公 式（1)中的求和需要遍历星座的所有信号星座点，该遍历方法的具体步骤如下： 1) 设度量的初始值为Gsave (Nt，Nr，L)，该值选择为GPSK(Nt，Nr，L)与GQAM(Nt，Nr，L)两者 之中较小的一个，其中GPSK(Nt，Nr，L)与G^Wt，Nr，L)分别表示LPSK与LQAM星座依据公式 (1)计算所得的度量值，LPSK和LQAM中的L表示调制符号的个数，即调制星座的势为L; 2) 确定多圈APM调制星座的圈数范围，设最大圈数为Cmax，则实际圈数为1到Cmax;在实 际遍历过程中，对L< 64的情况，最大圈数取为4 ; 3) 从1到Cmax圈及每圈内从1到第L个点实施遍历，构建所有可能的多圈APM调制星 座点分布，即圈的个数以及每圈的星座点个数，合法的APM调制星座点分布必须符合：①所 有圈的星座点总个数为L，即艺乂 =1，其中Np表示第p圈所包含的星座点个数，p是从1到 。的自然数，半径小的圈，圈序号p也小；②如果第p圈的星座点个数不为0,则比第p圈 半径小的圈所包含的星座点个数也必须大于〇,即Nq> 0,q是从1到p-1的自然数；如果 第P圈的星座点个数为〇,则比第P圈半径大的圈所包含的星座点个数也必须为〇,即Nq = 〇，q是从P+1到Cmax的自然数； 4) 每产生一个合法的星座点分布，针对该分布确定每个星座点的相位；假定该星座点 分布的实际圈数为k，第p圈的星座点个数为Np，p是从1到k的自然数，则第一圈星座点的 相位为人=+u= 1，2，...，&，其中，01;u表示第一圈的第u个星座点相位，Ni 是第一圈的星座点个数，01;1表不第一圈的第一个星座点相位，0 1;1可在[0,2Jr)区间内 任意取值；第一圈星座点的相位确定后，依次确定其他圈星座点的相位，确定方法为：假定 2^ 第m圈第u个星座点的相位为：=y("-丨)+九.1，u= 1，2,. . .，Nm，1彡m彡k-l，其中， INm Nm是第m圈的星座点个数，0 ^是第m圈第一个星座点的相位，则第m+1圈第u个星座点 的相位为：
其中Nm+1是第m+1圈的星座点个数，0m+u是第m+1圈第一个星座点的相位，LCM(Nm，Nm+1)表示\与^+1的最小公倍数，相位0 的选取随意，既可以是