专利名称：一种自适应空间调制方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，特别涉及多输入-多输出系统(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)的调制方法。
背景技术：
空间调制(SM，Spatial Modulation)是多输入-多输出系统中特有的一种调制方 式，它能避免传统MIMO系统中的信道间干扰和发射天线信道间同步的问题，成为未来移动 多媒体通信的主要候选技术之一。传统空间调制的各个发射天线一般采用的调制方法是BPSK、QPSK以及各阶 QAM 调制，具体可参考文献R. Mesleh、H. Haas，S. Sinanovic, C. W. Ahn, S. Yun, Spatial modulation, IEEE Trans on Vehicular Technology, Vol 57 (4)，2228—2241，2008. 07。具 体调制时对各个天线携带的数据比特统一进行相同阶数调制，或选择ΜΙΜΟ发射天线调制 阶数时没有考虑与信道状态信息的关系。现有的空间调制方法的主要缺点在于没有考虑各发射-接收信道的差异，对各 发射天线均采用相同的调制阶数，从而造成基于空间调制的MIMO系统的抗干扰的能力较 弱。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的基于空间调制的MIMO系统的抗干扰的能力较弱 的问题，提出了一种自适应空间调制方法。为了方便地描述本发明的内容，首先作以下定义(1)空间调制是指利用多输入-多输出系统的天线索引和幅度相位调制作为数据 信息携带载体的调制方式，在空间调制中，传输数据被分割成天线索引部分和幅度相位调 制部分，每个传输时刻只有一根对应索引的天线被激活，并且激活的天线传输幅度相位调 制信号。(2)多输入-多输出系统是指发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天 线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收。(3)幅度相位调制(APM，Amplitude/Phase Modulation)是指将发送的比特数 据映射为载波的幅度和相位，以便于信道传输，特别地，正交幅度调制(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)是APM的一种，它利用幅度和相位同时携带信息。(4) Frobenius模值，也叫2_模值，若向量χ = [x1; x2，. . .，^cn]，那么向量χ的 Frobenius模值| |x| |F可以表示为IxIIf= (Ix1I2^Ix2I2+...+IxnI2)(1/2),其中“ I * I，，表示求“*”的绝对值大小。(5)内积是一种矢量运算，假设矢量 A= [ai,a2,...,an],B= [b1; Iv . . .，bn]，则 矢量A和B的内积表示为
权利要求
1.一种自适应空间调制方法，其特征在于，包括如下步骤步骤(1)传输数据根据接收端反馈的索引信息在发射端的所有备选自适应方案集合 中选取对应的当前信道下的传输方案，即各个发射天线最佳调制阶数，并对传输数据按照 选取的传输方案进行调制，映射到对应的发射天线单元，得到发射信号X，进行发射；其中 备选自适应方案集合根据MIMO系统当前信息传输速率m来确定，具体包括如下步骤步骤(11)确定当前系统可用的调制阶数集合；步骤(1 利用步骤(11)得到的调制阶数集合确定在信息传输速率为m时可用的信 息自适应传输模式方案集合，每个自适应方案元素满足 1 N^ k=\log表示以2为底的自然对数，Π表示数据的连乘，N表示发射端发射天线的数目，<表 示第η个自适应方案的第k个发射天线的调制阶数，L表示备选自适应方案的个数，<从调 制阶数集合中选取。步骤(3)利用信道估计方法获取信道状态信息H，计算适应于当前信道状态的最佳自 适应方案，即每个发射天线的最佳调制阶数，并通过反馈信道反馈给发射端，以调整发射端 下次数据映射时采用的传输方案，具体步骤如下步骤(31)获取当前信道状态信息H，并获取发射端备选自适应方案，即收发两端共用 同样的备选自适应方案集合；步骤(3 根据当前信道状态信息H计算每个备选自适应方案的系统成对错误概率 Pe(H)其中Ntl为加性高斯白噪声的功率谱密度，Q(·)表示高斯Q函数，Clmin(H)表示接收星 座的最小欧式距离，λ是具有接收星座的最小欧式距离dmin(H)的近邻个数；步骤(3 根据得到的各个备选自适应方案对应的最小欧式距离，获得所有最小欧式 距离的最大值，该最大值对应的备选自适应方案即为当前信道状态信息H估计最佳传输方 案；步骤(34)反馈当前信道状态信息H估计最佳传输方案给发射端，以调整发射端下次 数据映射时采用的方案。
2.根据权利要求1所述的自适应空间调制方法，其特征在于，步骤(1)还包括步骤 (13)根据步骤(1 求得的备选自适应方案，为每种方案规定固定的索引值，即建立与备 选自适应方案集合中元素一一对应的索引表。
3.根据权利要求1所述的自适应空间调制方法，其特征在于，步骤(32)中所述的最小 欧式距离Clmin(H)具体计算过程如下由于空间调制系统的特殊性，两个不同的发射信号Xi 和 表示为x广
和\=
，其中^和《分别表示第土根和第」根 天线上的来自对应星座的k和1星座点，在空间调制中，接收星座的最小欧式距离为
4.根据权利要求1所述的自适应空间调制方法，其特征在于，步骤(1)之后还包括步 骤O)发射信号χ经过信道后在接收端收到信号y，假设接收端同步完美且信道状态信息 H已知，用极大似然检测算法得到的估计发射的数据i为 χ = arg max pY (y |x,H) = arg min ||y - Hx||
全文摘要
本发明公开了一种自适应空间调制方法。针对现有的基于空间调制的MIMO系统的抗干扰的能力较弱的问题，本发明的调制方法充分考虑了各发射天线对应信道的差异，根据信道的状态来调整传输数据的映射方式，即选取适应于当前信道的最佳自适应传输方案，每个方案中，各MIMO发射天线采用不同的调制方式，即根据当前信道状态的好坏，适当选择调制的阶数，当发射天线信道条件较好的时候，采用高阶调制方案；当发射天线信道条件较差的时候，采用低阶调制方案。采用本发明的调制方法，可以更有效对抗发射-接收信道衰落的影响，降低数据传输的误码率。
文档编号H04L1/06GK102130755SQ201110087318
公开日2011年7月20日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者周彬, 李少谦, 杨平, 肖悦 申请人:电子科技大学