一种自适应广义空间调制方法及其简化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多天线无线通信系统中的闭环反馈传输技术领域，特别涉及一种自适 应广义空间调制方法及其简化方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，MM0技术作为新一代的移动通信技术的核心技术也有它的局限性，如系 统的处理复杂度高、射频链路多造成的开销大、信道间干扰问题（ICI)和天线间同步问题 (IAS)。空间调制（SM)在一个时隙只激活一根发射天线进行发送，把一部分比特映射到天 线序号上，解决了MM0系统的上述问题。但SM对天线数的要求限制了它的发展，广义空间 调制（GSM)应运而生，GSM是在一个时隙激活多根天线进行发送符号，同时激活的多根天线 发送的符号即可以相同也可以不同。GSM不仅在总天线数上没有要求，而且还可以灵活的根 据系统要求选择同时隙激活的天线数和发送符号，可以很好地在频谱效率和性能上折中。 自适应空间调制（ASM)和天线选择空间调制都是最近研宄的闭环空间调制，能够很好的利 用信道状态信息，提高系统的误码率性能。
[0003] 空间调制（SpatialModulation,SM)通过利用空间维度来传输信息，从而提供额 外的频谱效率，是很有潜力的MM0无线通信系统传输技术。然而，在SM中由于系统对天线 数的要求以及开环传输系统的特性，由于传统的SM调制虽然解决了传统MIM0中的问题，但 是其频谱效率比较低，不具有灵活性。
[0004] 因此研宄者们研宄各种具有灵活性的SM技术，其中GSM就是其中一种，GSM能够 根据不同的系统要求，同时隙激活多根天线进行发送。自适应调制系统能够根据不同天线 的信道状况进行匹配适合的星座点调制阶数，具有灵活性的特点。由于自适应SM系统天线 上的限制，不具有灵活性，所以本章提出的自适应广义空间调制算法（AGSM)具有很重要的 意义，不仅在天线数上具有灵活性，而且还可以根据不同天线的信道状况灵活的调整星座 点调制阶数。
[0005] 由于SM和GSM是开环的传输技术，很多人开始致力于闭环的SM，ASM就是其中一 种，ASM能够有效地利用信道状态信息，接收端根据自适应选择算法算出对应天线适合的星 座调制阶数，使系统的误码率性能提高。天线选择空间调制是接收端根据不同的发送天线 对应的信道状态信息，从中选择出具有最好性能的几根天线作为空间调制的发射天线进行 发送，增加了系统的选择分集增益，提高了系统的误码率性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种自适应广义空间调制方法及其简化方 法，自适应广义空间调制方法，记为AGSM;低复杂度的自适应广义空间调制简化方法，记为 LA-GSM。本发明使ASM在天线上更加灵活，使GSM系统的误码率性能提高，而且还解决了自 适应空间调制系统中的天线组合选择问题。AGSM能够更好的适应各种不同的系统需求，适 应不同的信道条件，同时由于GSM的特性，系统也能够在复杂度和性能方面更好的折中。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0008] -种自适应广义空间调制方法，包括以下步骤：
[0009] 第一步：在慢变化的衰落系统中，接收端根据信道状态信息和系统确定的星座调 制阶数，根据AGSM算法，选择出适应该信道的天线选择组合及其相对应的星座调制阶数；
[0010] AGSM算法为
【主权项】
1. 一种自适应广义空间调制方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：在慢变化的衰落系统中，接收端根据信道状态信息和系统确定的星座调制阶 数，根据AGSM算法，选择出适应该信道的天线选择组合及其相对应的星座调制阶数； AGSM算法为：
其中：#=2Ν?Ι为选择的组合数；Ω为所有的组合集；$为系统选择的天线组合与 其对应的调制阶数；Bk为每个组合的频谱效率；B为总的频谱效率； 第二步：将接收天线通过AGSM算法计算得出的天线选择组合及其相对应的星座调制 阶数反馈给发射端，发射端根据此发射模式进行发射信号，接收端再进行解调。
2. 根据权利要求1所述的自适应广义空间调制方法，其特征在于：所述步骤一中，自适 应广义空间调制算法具体为： 在发射端，假设Ns= 2,则考虑两个不同天线组合的码字符号X i，\分别为第i个组合 与第j个组合发送的符号：
其中山和i 2表示第i个组合的两根天线序号；j JP j 2表示第j个组合的两根天线序 号，且U1J2I辛U1J2I ;k和1分别表示信号星座点；除了同时隙激活的天线，其他天线在 同时隙内保持静默； 在MMO系统中，系统基于信道矩阵H的成对差错概率为：
其中：X和i表示两个发送码字矩阵；Es表示各发射天线上每个符号的能量； 表示X和金欧氏距离； Q(x)是由下式定义的辅助差错函数：
其中
为选择的组合数；Ω为所有的组合集；;^为系统选择的天线组合与 其对应的调制阶数；Bk为每个组合的频谱效率；B为总的频谱效率； 系统把所有的天线组合与所有的星座调制阶数组合遍历了一遍，从中选出具有最大的 最小欧氏距离的发送模式组合，然后发射端再按照所选模式进行发送。
3. -种低复杂度的自适应广义空间调制简化方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：在慢变化的衰落系统中，接收端根据信道状态信息和系统确定的星座调制阶 数，根据LA-GSM算法，选择出适应该信道的天线选择组合及其相对应的星座调制阶数；
\和\为和发送的两个不同的码字；Φ为码字集合；1@为算法选择的具有最优性能的 组合；Ψ为所有的组合； 第二步：将接收天线通过LA-GSM算法计算得出的天线选择组合及其相对应的星座调 制阶数反馈给发射端，发射端根据此发射模式进行发射信号，接收端再进行解调。
4. 根据权利要求3所述的低复杂度的自适应广义空间调制简化方法，其特征在于：所 述步骤一中，LA-GSM算法具体如下：
N个天线组合与N/t个天线组合对应的频谱效率是相同的，通过两种组合结合起来，系 统增加 lbit/s/Hz的频谱效率。 系统根据频谱效率和Ν，选择两种调制阶数MJPM2，系统中N个天线组合发送调制阶数 为M1的星座符号，另外N/t个天线组合发送调制阶数为M 2的星座符号，且M i，M2满足：Μ 2 = M1 · t ; 因此系统的模型表示为
【专利摘要】本发明公开了一种自适应广义空间调制方法及其简化方法，自适应广义空间调制方法能够更加灵活的使GSM中不同的天线组合使用不同的星座调制阶数，并且通过天线选择选择最优的组合提高系统的BER性能。LA-GSM在AGSM的基础上将系统星座调制阶数由多个简化为两个，并且充分利用了GSM中的天线组合数。本发明根据系统要求在总天线数、同时隙激活天线数、星座调制阶数上进行灵活的折中。相比于普通的GSM，AGSM在相同的频谱效率下，由于增加了自适应天线选择算法，有一定的性能增益。而LA-GSM在同样的频谱效率和天线组合下，比GSM有一定的性能增益，当LA-GSM总天线数比GSM少时，利用其算法适应星座调制阶数，本发明误比特率同样接近GSM。
【IPC分类】H04B7-04, H04L1-06
【公开号】CN104868944
【申请号】CN201510213370
【发明人】陈志刚, 刘健伶
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月29日