一种多输入多输出系统中的多流空移键控调制及解调方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体涉及多输入多输出系统（ΜΙΜΟ)技术、空移键 控调制技术（SSK)。
【背景技术】
[0002] 多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，ΜΙΜΟ)技术作为未来无线通 信领域的关键技术之一，极大地提高了链路可靠性和系统频谱效率（Spectrum Efficient， SE)。一个典型的MMO系统是贝尔实验室提出的分层空时结构（VBLAST结构）。
[0003] VBLAST结构采用多个信号在空间上进行多路复用，所有天线在同一时刻同 时发送信号的方式。但是这种方式在增加了系统吞吐量的同时也产生了共信道干扰 (Inter-Channel Interference，ICI)，同时最佳检测算法(ML)的复杂度随着发射天线的增 加而呈指数上升。为了降低VBLAT检测的复杂度，更多的次优检测算法被提出来。而次优的 检测算法需要更多的天线信息，这就要求接收天线的数目要大于或等于发送天线数目。同 时在VBLAST结构中，检测算法要求同一时隙的发射信号在发送端同时发送，所以发送端必 须采用天线同步（IAS)来避免系统性能的下降。
[0004] 为了解决上述问题，提出了空移键控技术（SSK !Space Shift Keying)。SSK技术 是近年来在ΜΙΜΟ领域提出的一种新技术。SSK技术的思路与传统ΜΙΜΟ技术不同之处在于 传统MIMO用APM(Amplitude/Phase Modulation)调制符号承载发送的二进制数据信息，而 SSK用空移键控调制来承载发送的二进制数据信息。经SSK调制后，每次发射只激活天线阵 列中的某一根发射天线，该天线的十进制天线序号承载发送的二进制数字信号。在接收端 只需要检测出是哪根天线被激活传输，即可通过十进制转二进制的SSK解调得到此时传输 的二进制数据。空移键控技术由于发射时只有一根天线被激活，所以无多信道干扰ICI存 在，同时也不需要发送数据的时间同步，同时减少了 RF射频链路。SSK技术与目前MMO研 宄的另一热点技术--空间调制技术（SM :Spatial Modulation)类似，不同之处在于SSK 的二进制比特数据承载的全部是天线序号信息，而SM的二进制比特数据一部分承载天线 序号信息，另一部分承载传统APM调制符号信息，因此SM技术可看作SSK技术的扩展。当 基站端天线数增加时，SSK技术一次传输所能承载的比特数相应增加。当基站引入大规模 天线阵列时，SSK技术能承载高速的单流比特数据的可靠传输。当基站天线数为N t时，SSK 系统可传输高达Iog2Nt bps/Hz的高速数据。
[0005] 由此可见，SSK特别适合应用于发送天线数较多、且收发天线数严重失衡的MMO 系统中，如大规模MMO系统。为了进一步提高频谱效率，基于增强型的SSK传输技术的研 宄也已展开，逐渐成为SSK技术的主流研宄方向。
[0006] 近年来，有研宄提出了相关的广义空间位移键控技术（GSSK !Generalized Space Shift Keying)，GSSK技术同时激活两根发送天线、传输3比特的增强型SSK传输方法GSSK， 其映射码本如表1所示，频谱效率为3bps/Hz。该方法每时刻激活的天线数固定为2,通过 激活不同的天线组合来传输不同的数据，不同组合代表不同状态。因此不同状态传输信号 的汉明距离都为2。而这种不同天线组合的模式通过遍历所有天线的组合数C52而获得汉明 距离最小的发送方案。该方法是一种联合发送方案，通过同时激活多根发射天线的不同组 合来联合承载所发送的比特数，每根发射天线并不承载具体的发送数据，是一种联合承载 的形式。
[0007] 为了进一步提高频谱效率，有研宄通过将GSSK技术和SM技术相结合提出了广义 的空间调制技术（GSM:Generalised Spatial Modulation)，GSM技术是在SSK技术的基础 上采用同一时刻激活nt根发射天线（I Nt)，通过不同的天线组合携带一部分二进制 比特数据，另一部分比特数据承载在传统的APM调制符号上，因此，GSM技术可看作GSSK技 术与SM技术的结合。
[0008] 从以上研宄情况来看，增强型的SSK的研宄大多限于将发送数据与激活天线进行 联合设计，每根被激活的发送天线的序号并不承载具体的发送数据。因此以上方法都是通 过所激活天线的不同组合来承载对应的二进制数据，虽然比传统的SSK传输具有更高的频 谱效率，但是依然无法满足未来5G通信中对更高频率效率的需求，并且，以上方法在发送 端进行发送时需要码本进行映射，当天线数增多时天线的组合数急剧增大，码本变得很大， 浪费了发送端的资源。
【发明内容】
[0009] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提出一种提高现有SSK系统的频 谱效率的多流空移键控调制方法。
[0010] 本发明的多输入多输出系统中的多流空移键控调制方法，包括下列步骤：
[0011] 步骤一：将待发送数据分为K流数据，每流数据每时刻所传输的比特数相同，K为 大于1的整数；
[0012] 步骤二：为K流数据选取K个不同的调制符号，且相邻的奇数流和偶数流的调制符 号和为0 ;
[0013] 步骤三：基于SSK调制，确定K流数据所对应的发射天线索引序号；
[0014] 步骤四：根据每流数据的调制符号和发射天线索引序号确定每流数据的发射信 号；
[0015] 步骤五：叠加K流数据的发射信号得到最终的发射信号：判断相邻的奇数流和偶 数流的数据或发射天线索引序号是否相同，若是，则将所述奇数流或偶数流的发射信号进 行取反操作后再叠加；否则直接叠加。
[0016] 进一步的，步骤五可具体为：
[0017] 初始化最终的发射信号为X为第1流数据的发射信号；
[0018] 再依次将第2~K流数据的发射信号叠加到X上：判断当前流与上一流的数据或 发射天线索引序号是否相同，若是，则将当前流的发射信号进行取反操作后再叠加到X上； 否则直接将当前流的发射信号叠加到X上。
[0019] 本发明把数据分为多流进行SSK调制，每一流采用不同的固定调制信号来区分， 调制完成的多流数据按顺序依次叠加，通过特定的调制符号选取准则（相邻的奇数流和偶 数流的调制符号和为0)及叠加方式（若相邻的奇数流和偶数流的数据或发射天线索引序 号相同则取反后再叠加），使的多流信息叠加后不会出现发送信号的碰撞，使每一流数据都 能承载l〇g2Ntbits的传输数据（Nt为发射天线数）。本发明的调制方法在不改变现有SSK 系统天线配置的前提下通过增加多个传输流，极大提高了 SSK系统的频谱效率。
[0020] 对应于本发明的调制方法，本发明还公开了一种多输入多输出系统中的多流空移 键控解调方法，包括下列步骤：
[0021] 生成调制码本：
[0022] 接收端获取发射端的发射天线数，对待发送数据的分流数K，每流数据每时刻所传 输的比特数b，以及所选取的K个不同调制符号；
[0023] 对Kb比特的待传输信息，确定待传输信息分别为0~2Kb_l时的最终发射信号为 X ：
[0024] 对每个待传输信息，基于SSK调制确定K流数据所对应的发射天线索引序号，并根 据每流数据的调制符号和发射天线索引序号确定每流数据的发射信号；再叠加K流数据的 发射信号得到每个待传输信息的最终发射信号X :判断相邻的奇数流和偶数流的数据或发 射天线索引序号是否相同，若是，则将所述奇数流或偶数流的发射信号进行取反操作后再 叠加；否则直接叠加；
[0025] 由2Kb个待传输信息所对应的发射天线索引序号、最终发射信号X生成调制码本；
[0026] 解调处理：
[0027] 基于调制码本对当前接收的信号进行信号检测处理，获取发送端的发送信息；
[0028] 根据所述发送信息在调制码本中查找对应的待传输信息得到发射端的发送数据。
[0029] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在不改变现有SSK系 统天线配置的前提下通过增加多个传输流，极大提高了 SSK系统的频谱效率。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明【具体实施方式】的系统模型图；
[0031] 图2为本发明（MSSK)与GSM系统、VBLAST系统的误码率（BER)曲线对比图。其 中SNR表示信噪比，本发明和GSM系统的参数相同，发送天线数Nt = 8,接收天线数Nr = 4,频谱效率为6pbs/HZ，VBLAST系统的Nt = 2, Nr = 2,频谱效率为6pbs/HZ。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发 明作进一步地详细描述。
[0033] 参见图1，在本发明的多输入多输出系统中的多流空移键控调制（简称MSSK: Multiple Stream Space Shift Keying)方法中，系统将同时传输K(K> 1)流数据，每流 数据每时刻所传输的比特数相同，假设为b比特，则传输的0, 1二进制数字信号将以每Kb 比特为一组数据（图中的匕，…，bK)进入SSK调制器，并按以下步骤进行调制。
[0034] 步骤SlOO :为K流数据流选取K个不同的调制符号。
[0035] K流数据的调制符号分别为Xl、X2、…χκ可根据K值大小选取PSK，QAM等调制方 式其对应K个星座点的调制符号，且相邻的奇数流和偶数流的调制符号和为0。在本实施方 式中，可设置奇数流（即 X2H，k = 1，2, 3. ..，K)的调制符号选取符号为正的星座点，偶数流 (即x2k，k = 1，2, 3. . .，K)的调制符号选取符号为负的星座点，同时满足X21^x2k= 0, k = 1，2, 3···，K。例如 K = 4,则可选择 X1= +1、X 2= -1、X 3= i、X 4= -i 的调制符号。
[0036] 步骤S200 :对K流二进制数据匕，b2, . . .，bK进行传统的SSK调制以确定每流数据 的天线