空间移位键控调制方式的可扩展方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于发射天线选择的空间移位键控(SSK)调制的可扩展方法，其特征在于包括：对发射端的每个天线进行正交码组的绑定；将数据流按照特定长度进行分组且进行空间调制映射，映射到对应的发射天线组合上，得到被激活天线的序列和相应的绑定码组，激活的天线进行相应码组的发射。在接收端判断出发射天线的序列号和对应的正交码，进行信息复原本发明为针对最简单的空间调制方式空间移位键控(SSK)进行扩展的技术，通过借鉴光通信中副载波密度调制技术的方法，来增加空间移位键控方式中天线序列组合数的应用，从而提升空间移位键控单次可处理的信息比特，增强发射端对信息流的处理能力，使得信道容量得到较大幅度的提升。
【专利说明】
空间移位键控调制方式的可扩展方法
技术领域
[0001] 本发明设及无线通信物理层中有关空间调制方式的改进技术，尤其是一种基于发 射天线选择的空间移位键控(SSK)调制的可扩展方法。
【背景技术】
[0002] 空间调制是一种基于多天线MIMO技术改进的调制方式。不像MIMO系统中，所有的 天线同时被激活用W发送信息。在空间调制系统中，在单个时隙内，只有一根发射天线被选 中处于激活状态，用来发送分组码中部分信息的映射信号，分组码中另一部分信息被编码 在了发射天线的序号上。在接收端通过既定的判决准则判断出天线序号W及天线所发送的 信号，从而通过联合判决来恢复出发送端所传送信号。
[0003] 空间移位键控(SSK)是一种最简单的空间调制技术，但是没有充分发掘对天线序 列的组合潜力。结合光通信中副载波密度调制技术的思想，提出了在SSK中通过利用增加可 改变天线序列组合数应用的方法来提升空间移位键控每次可处理的信息比特，对传统SSK 方式进行扩展，使天线序列的组合数，在信息的映射过程中得到更大程度的利用。本发明能 够增强发射端对信息流的处理能力，使得信道容量得到较大幅度的提升。
[0004] 在传统的空间移位键控(SSK)技术中，所有的信息都编码在天线序号上，每次只用 一根天线去发射相同的信号。相较于传统的空间移位键控技术，可扩展空间移位键控调制 方式能够借助利用可变的天线序列组合实现每次更多信息比特的编码。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于发射天线选择的空间移位键控 (SSK)调制可扩展的方法，利用可变的天线序列组合实现每次更多信息比特的编码，W此来 增加数据的编码效率。
[0006] 若发射端有N根发射天线，传统的SSK方式只使用了发射天线数目N大小的天线组 合，而本发明提出的可扩展SSK技术将天线的2N-1种组合引进到信息的编码程序中，从而使 得参与天线选择的分组数据流长度变大，W此来增加数据的编码效率。为了确保在接收端 能顺利解码出发射端数据流，需要在接收端确定发射信息所使用的天线序列号的组合，我 们在发射端用正交码组去绑定对应的发射天线，即每一个天线都有一个或者多个只属于自 己的正交码，且所有天线的绑定码都是正交的。部分信息可W编码在每个天线的正交码上， 当某根天线所绑定的正交码组数目为2c时，对源端数据分组编码的长度增加 C比特。
[0007] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[000引一种基于发射天线选择的空间移位键控(SSK)调制的可扩展方法，其特征在于包 括：
[0009] 对发射端的每个天线进行正交码组的绑定；
[0010] 将数据流按照特定长度进行分组且进行空间调制映射，映射到对应的发射天线组 合上，得到被激活天线的序列和相应的绑定码组，激活的天线进行相应码组的发射；
[0011] 在接收端判断出发射天线的序列号和对应的正交码，进行信息复原。
[0012] 优选的，所述对发射端的每个天线进行正交码组的绑定，还包括每个天线可对应 一个或多个专属码字。
[0013] 优选的，所述数据流分组的长度与发射端天线数和绑定的正交码数目成正相关关 系。
[0014] 优选的，发射端的信号为S，则S表达式是：
[0015]
[0016] (1)
[0017] 其中，发射端的发射功率为Po,要发送的数据选择的天线数是两根分别为k和m时， 每个天线就W半功率Po/2发射各自绑定的正交码组ak、am;
[0018] 其在接收端收到发射端信息后，对接收信号进行解码，发射端信号S经过无线信道 传送后，接收端的接收信号为。，其表达式为：
[0019]
[0020] (2)
[0021 ]其中ns表示噪声信号，hk和hm分别表示第k和第m根发射天线对应信道增益。
[0022] 优选的，被激活的天线个数为一个的时候，用全功率发射，当被激活的天线为两个 的时候，用等功率分配。
[0023] 优选的，在接收端进行信息复原时，采用穷捜索算法，进行发射端信息的复原。
[0024] 优选的，在接收端进行信息复原时，针对不同组合下的序列组合，使用正交码去与 接收信号做乘，由于码组间是正交的，在发射天线是一个的时候，可W找出一个运算后模值 最大的序号;在发射天线为两个的时候，用组合天线对应的正交码去乘W接收信号，取得信 号模值的最大值，最后将两种状况下的最大值进行比较，取得最大值对应的序列组合作为 解码的天线序列组合，根据天线序列号与发送信息的映射关系，反向推出发射端的原始数 据。
[0025] 优选的，所述方法适用于多输入单输出(MISO)系统。
[0026] 优选的，所述方法适用于多输入多输出(MIMO)系统。
[0027] 本发明的有益效果是:本发明为针对最简单的空间调制方式空间移位键控(SSK) 进行扩展的技术，通过借鉴光通信中副载波密度调制技术的方法，来增加空间移位键控方 式中天线序列组合数的应用，从而提升空间移位键控单次可处理的信息比特，增强发射端 对信息流的处理能力，使得信道容量得到较大幅度的提升。
【具体实施方式】
[0028] W下对本发明进行详细说明。
[0029] 本
【发明内容】
主要通过对信息的编码和解码来实现，具体步骤如下所示：
[0030] 步骤1、数据预处理
[0031] 现W发射端有4根天线为例，总共有15种天线组合可用（除去一种全不选的情况， 因运种情况不能使用），如按照传统SM或SSK来说，天线就只有4中激活可能情况，借助天线 序号只能编码2比特信息。现在借助4根天线，进行单纯的SSK调制，由于其天线序列组合数 为15,每次至少可W传送3(运里是由log215向下取整数得到）比特的数据，在接收端需要判 决出是使用哪一个天线序列组合就能复原出发送端的发射信息。为了有效地降低解码难 度，增强信息传输的可靠性能，我们实行正交的扩码绑定，即每个发射天线都有一(或多)个 只属于自己的与其他天线发射信号正交的发射信号（即专属码字），运些发射信号之间相互 正交。在此假设每个天线只有一个正交码与之对应，数据流和天线激活组合如下表1所示(Y 代表被选中激活，否则没有）。
L〇〇33」表1. SSK中数据流和激活天线的映射
[0034] 所述数据流分组的长度与发射端天线数和绑定的正交码数目成正相关关系。从表 2中可W明显看出，随着发射端天线数目的增加，在发射端能单次处理的比特流的长度快速 增加，在发射天线为4的时候，在单正交码绑定时，可处理的数据编码长度为3;但是当发射 天线数为8的时候，传统的SSK能够单次处理的数据长度为3,但在可扩展SSK方式单正交码 绑定的情况下能够单次处理的数据长度为7,运大大提升了数据的快速处理的能力。
[0035]
[0036] 表2.可扩展SSK和传统SSK编码数据长度比较
[0037] 步骤2、形成收发信号
[0038] 对发射端发送信号进行分析，假设发射端的发射功率为Po,根据表1可知当发射端 发送数据选择一根天线k进行发射时，被选择的那根天线k就W全功率Po发射其绑定的正交 码ak;如果要发送的数据选择的天线数是两根分别为k和m时，每个天线就W半功率Po/2发射 各自绑定的正交码组ak、am。当每个天线绑定的正交码数是2的时候，第一根天线对应的正交 码序列为:日11 = [1，1，1，1，1，1，1，1]，曰12=[1，-1，1，-1，1，-1，1，-1];第二根天线对应正交 码序列为:日21二[1,1 ,-1 ,-1,1,1 ,-1 ,-1]，日22二[1 ,-1 ,-1,1,1 ,-1 ,-1,1];第二根天线对应 的正交码序列为:a31 = [I, I, I, I ,-1 ,-1 ,-1 ,-1]，a32 = [I ,-1,1 ,-1 ,-1,1 ,-1,1];第四根天 线对应的正交码序列为:日41二[1,1 ,-1 ,-1 ,-1 ,-1,1,1]，日42二[1 ,-1 ,-1,1 ,-1,1,1 ,-1]。针 对被激活的天线个数为一个的时候，用全功率发射，当被激活的天线为两个的时候，就等功 率分配，即每个天线分得总发射功率的一半来进行信息的传送。
[0039] 不妨巧发射端的信号为S，则S表试式是：
[0040]
[0041] (1)
[0042] 假设其在接收端收到发射端信息后，要对接收信号进行解码，发射端信号S经过无
线信道化巧：巨歧I仿趙於T歧ll/b佳具屯户 HTN但《||甘击 ：+才屯.
[0043]
[0044] (2)
[0045] 其中ns表示噪声信号，hk和hm分别表示第k和第m根发射天线对应信道增益。
[0046] 此时只需要找出k，m的取值即可得知发送端的数据流。
[0047] 步骤3、信息复原
[0048] 在接收端进行信息复原时，采用穷捜索算法，进行发射端信息的复原。其具体实现 过程是针对不同组合下的序列组合，使用正交码去与接收信号做乘，由于码组间是正交的， 在发射天线是一个的时候，可W找出一个运算后模值最大的序号;在发射天线为两个的时 候，用组合天线对应的正交码去乘W接收信号，取得信号模值的最大值，最后将两种状况下 的最大值进行比较，取得最大值对应的序列组合作为解码的天线序列组合，根据天线序列 号与发送信息的映射关系，反向推出发射端的原始数据。
[0049] 本发明既适用于多输入单输出（MISO)系统，又适用于多输入多输出（MIMO)系统 中。
[0050] W上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种基于发射天线选择的空间移位键控(SSK)调制的可扩展方法，其特征在于包括： 对发射端的每个天线进行正交码组的绑定； 将数据流按照特定长度进行分组且进行空间调制映射，映射到对应的发射天线组合 上，得到被激活天线的序列和相应的绑定码组，激活的天线进行相应码组的发射； 在接收端判断出发射天线的序列号和对应的正交码，进行信息复原。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对发射端的每个天线进行正交码组的 绑定，还包括每个天线可对应一个或多个专属码字。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据流分组的长度与发射端天线数和 绑定的正交码数目成正相关关系。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发射端的信号为S，则S表达式是：其中，发射端的发射功率为Po,要发送的数据选择的天线数是两根分别为k和m时，每个 天线就W半功率Po/2发射各自绑定的正交码组ak、am; 其在接收端收到发射端信息后，对接收信号进行解码，发射端信号S经过无线信道传送 后，接收端的接收信号为。，其表达式为：其中ns表示噪声信号，hk和hm分别表示第k和第m根发射天线对应信道增益。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被激活的天线个数为一个的时候，用全功 率发射，当被激活的天线为两个的时候，用等功率分配。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收端进行信息复原时，采用穷捜索算 法，进行发射端信息的复原。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收端进行信息复原时，针对不同组合 下的序列组合，使用正交码去与接收信号做乘，由于码组间是正交的，在发射天线是一个的 时候，可W找出一个运算后模值最大的序号;在发射天线为两个的时候，用组合天线对应的 正交码去乘W接收信号，取得信号模值的最大值，最后将两种状况下的最大值进行比较，取 得最大值对应的序列组合作为解码的天线序列组合，根据天线序列号与发送信息的映射关 系，反向推出发射端的原始数据。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于多输入单输出（MIS0)系 统。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于多输入多输出（ΜΙΜΟ)系 统。
【文档编号】H04L27/36GK105939171SQ201610390052
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】王富强, 张广驰, 崔苗
【申请人】广东工业大学