一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法及裝置，屬于無線通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信的發(fā)展過程中，多輸入多輸出（MultipleInputMultipleOutput, MMO)系統(tǒng)極大地提高了系統(tǒng)的流量和頻譜利用率，同時為了克服MMO系統(tǒng)多天線之間的 干擾和多徑干擾，波束成形（Beamforming，BF)和空時分組編碼（SpaceTimeBlockCode, STBC)被廣泛應(yīng)用。但采用閉環(huán)反饋機制的BF提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度，以及非正交空時編碼 或全速率正交空時編碼較大的編碼延時也限制了系統(tǒng)的擴展。為了進一步提高系統(tǒng)的頻譜 利用率和克服多天線之間的干擾，空間調(diào)制（SpatialModulation,SM)的技術(shù)逐漸被研究 和使用。
[0003] 在空間調(diào)制發(fā)展中，結(jié)合空間調(diào)制自身接收端天線序號對數(shù)據(jù)解調(diào)的影響的特 點，出現(xiàn)了幾種改進或性能提高的方案：1)在空間調(diào)制前把糾錯編碼的技術(shù)應(yīng)用于映射比 特方案，以糾正天線序號檢測錯誤的比特來提高系統(tǒng)的誤比特率性能；2)在空間調(diào)制前對 映射比特進行比特交織的方案，也可以糾正誤碼提高系統(tǒng)的誤比特率性能；3)把空時分組 編碼（SpaceTimeBlockCode,STBC)技術(shù)和空間調(diào)制技術(shù)結(jié)合在一起的方案，進而利用部 分發(fā)送分集實現(xiàn)提高系統(tǒng)可靠性的目的，但這種方案一是有發(fā)送天線數(shù)為偶數(shù)的限制，二 是空時編碼的編碼延時大和接收端檢測算法復(fù)雜度高，這都限制了空間調(diào)制技術(shù)中多天線 發(fā)送分集提高系統(tǒng)可靠性的充分發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了彌補傳統(tǒng)空間調(diào)制沒有利用多天線發(fā)送分集或分集使用受限的不 足，本發(fā)明提出一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制的方法和裝置，在不提高系統(tǒng)復(fù)雜度的情況 下，保留了傳統(tǒng)空間調(diào)制克服信道間干擾（ICI)的優(yōu)點，同時利用多發(fā)射天線的分集增益， 在明顯提高頻譜利用率和避免ICI的前提下進一步地改善MIM0系統(tǒng)性能。
[0005] 技術(shù)方案：一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，聯(lián)合利用發(fā)射天線數(shù)和所選星座 映射方式二者信息，在使用該方法的系統(tǒng)中，具體選用多少個發(fā)送天線分集發(fā)送信息由系 統(tǒng)設(shè)定，且發(fā)送幀包括信令部分和數(shù)據(jù)部分，其中信令部分的長度固定，所選用的星座映射 方式為二進制相移鍵控（BPSK)。利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法包括如下步驟：
[0006] 步驟1 :發(fā)送機首先利用發(fā)送天線數(shù)％和被選定的發(fā)送天線數(shù)k(k<nT)確定發(fā) 送天線的組合數(shù)目N，具體的計算方式為：
[0007] N = 2P(公式1) / \ / \
[0008] 其中p是滿足2P $ 7的最大正整數(shù)，即N是距離$最近的2的整數(shù)次冪，將第 1組到第N組的天線組合依次編號為1，2,. ..，N;
[0009] 步驟2:發(fā)送機聯(lián)合利用發(fā)送天線數(shù)和所選星座映射方式計算空間調(diào)制映射比特 塊包含的比特數(shù)m，包含天線組合序號映射比特數(shù)T b和數(shù)據(jù)星座映射比特數(shù)D b，其計算公式 為：
[0010] Tb= log2(N)，Db= log2(M)(公式 2)
[0011] m = Tb+Db= log2(N)+log2(M)
[0012] 其中，N為發(fā)送天線的組合數(shù)目，M為所選星座映射方式的星座點數(shù)，天線組合序 號1，2,...，N依次對應(yīng)的映射比特可以表示為：
[0013] b'lxj)"…1:'=0、\，i=\，2，...Jog2N
[0014] 步驟3:按步驟1和步驟2所選定空間調(diào)制星座映射的方式把原始的用戶數(shù)據(jù)比 特映射成空間星座符號，然后將空間星座符號映射到所選擇的天線上（各天線的發(fā)射空間 星座符號之間可以增加適當(dāng)?shù)南辔恍D(zhuǎn)操作）進行數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0015] 步驟4 :接收機接收數(shù)據(jù)并解析接收幀中發(fā)送端的相關(guān)信令信息，得出數(shù)據(jù)部分 空間調(diào)制映射時所選用的星座映射方式，具體的步驟為：
[0016] 步驟4. 1 :由系統(tǒng)接收機已知的發(fā)送天線數(shù)、信令的固定長度和系統(tǒng)已知的BPSK 的星座映射方式等信息對接收到的符號y進行處理，包括天線組合序號的判決和星座符號 數(shù)據(jù)的均衡；
[0017] 設(shè)信道矩陣為11 = [111，112，...，1^]，其中％為發(fā)送天線數(shù)，坎=[\.九，...5/^/為 第i個發(fā)送天線到所有接收天線的信道響應(yīng)組成的列向量，nK為接收天線數(shù)，設(shè)^是 天線功率歸一化系數(shù)，y = [.Vr.v2，…，.v,J為所有接收天線上的接收信號組成的列向量， x = [xpx2，…，為發(fā)送端所有發(fā)送天線上的信號組成的列向量，其中有k個不是零， 11 = 是所有接收天線上的高斯噪聲組成的列向量，則接收信號可以表示為： 1 "
[0018] y = Hx + n (公式 3)
[0019] 若、，Xj'…，、^〇,/，77 = i'2'""777 '另外這k根發(fā)射天線的發(fā)送值相 *個 同，則（公式3)變成如下形式：
【主權(quán)項】
1. 一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :發(fā)送機首先利用發(fā)送天線數(shù)和被選定的發(fā)送天線數(shù)，確定發(fā)送天線的組合數(shù)； 步驟2 :發(fā)送機聯(lián)合利用發(fā)送天線數(shù)和所選星座映射方式，計算空間調(diào)制映射比特塊 包含的比特數(shù)，所述空間調(diào)制映射比特塊包含天線組合序號映射比特塊和數(shù)據(jù)星座映射比 特塊； 步驟3 :發(fā)送機根據(jù)步驟1和步驟2得到的空間調(diào)制參數(shù)，將原始的用戶數(shù)據(jù)比特映射 成空間星座符號，并將空間星座符號映射到所選擇的天線上進行數(shù)據(jù)發(fā)送； 步驟4 :接收機接收數(shù)據(jù)，并解析接收幀中發(fā)送端的相關(guān)信令信息，得出數(shù)據(jù)部分空間 調(diào)制映射時所選用的星座映射方式； 步驟5 :接收機根據(jù)發(fā)射天線數(shù)和選用的星座映射方式，進行數(shù)據(jù)部分星座符號的解 空間調(diào)制，恢復(fù)出用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)比特。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟1中確定 發(fā)送天線組合數(shù)N的具體計算公式為： N = 2P(公式 1) 其中，P是滿足
的最大正整數(shù)，即組合數(shù)N是距離
最近的2的整數(shù)次冪， ~是發(fā)射天線數(shù)，k是被選定的發(fā)送天線數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟2中空間 調(diào)制映射比特塊包含比特數(shù)m的具體計算公式為： Tb= Iog2(N)1Db= Iog2(M) (公式 2) m = Tb+Db= log 2 (N)+Iog2 (M) 其中，Tb是天線組合序號映射比特數(shù)，D b數(shù)據(jù)星座映射比特數(shù)，N為發(fā)送天線的組合數(shù) 目，M為所選星座映射方式的星座點數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟3中發(fā)送 機進行數(shù)據(jù)發(fā)送時，各天線的發(fā)射空間星座符號之間可以增加適當(dāng)?shù)南辔恍D(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法，其特征在于，所述步驟4中發(fā)送 機解析發(fā)送端相關(guān)信令信息的具體操作為： (401)進行天線組合序號的判決，計算發(fā)送天線組合的序號值r
其中，
為信道矩陣，％為發(fā)送天線數(shù)，
為第i個發(fā)送天線到所有接收天線的信道響應(yīng)組成的列向量，ηκ為接收天 線數(shù)，》^.為一種可能的發(fā)送天線組合對應(yīng)的信道疊加后的等效信道，均衡時則用相對應(yīng)的 等效信道進行均衡，y = [>\,y2,..·,凡sf為所有天線上的接收信號組成的列向量； (402) 把r按已知的空間調(diào)制的映射表逆向轉(zhuǎn)化為二進制就可得出天線組合號對應(yīng)的 發(fā)送比特； (403) 進行星座符號數(shù)據(jù)的均衡，計算數(shù)據(jù)星座點的噪聲估計J ^=WV (公式 10) 其中，
，ητ為發(fā)送天線數(shù)，H = 為信道 矩陣，為第i個發(fā)送天線到所有接收天線的信道響應(yīng)組成的列向量，％為 接收天線數(shù)，1?為公式7得到的天線組合序號值r對應(yīng)的等效信道，σ 2為噪聲的方差； (404) 按發(fā)送端空間調(diào)制映射的規(guī)則操作，把天線組合的序號和星座符號估計值逆向 映射為信息比特，得到用戶發(fā)送的信令部分的原始比特序列，得到數(shù)據(jù)部分所采用的星座 映射方式。
6.-種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制裝置，包括發(fā)送機和接收機，其特征在于，所述發(fā)送機 包括空間調(diào)制映射信息計算與配置模塊和空間調(diào)制映射模塊，其中空間調(diào)制映射信息計算 與配置模塊根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)送天線數(shù)和所選用的星座映射方式，計算對應(yīng)的發(fā)送天線的組合 數(shù)、天線序號映射所需的比特數(shù)和星座符號數(shù)據(jù)映射所需的比特數(shù)；空間調(diào)制映射模塊根 據(jù)得出的空間調(diào)制參數(shù)把用戶要發(fā)送的比特序列映射成空間調(diào)制星座符號； 所述接收機包括信令部分的解空間調(diào)制映射模塊、數(shù)據(jù)部分的解空間調(diào)制映射模塊， 其中信令部分的解空間調(diào)制映射模塊用于從接收幀中解析出數(shù)據(jù)部分空間調(diào)制時所選用 的星座映射方式的相關(guān)參數(shù)；數(shù)據(jù)部分的解空間調(diào)制映射模塊按照發(fā)送天線數(shù)和選用的星 座映射方式，先檢測出所選用的發(fā)送天線組合的序號，再均衡出星座符號數(shù)據(jù)，恢復(fù)出用戶 發(fā)送的原始比特序列數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用發(fā)送分集的空間調(diào)制方法及裝置，根據(jù)不同發(fā)送天線數(shù)目和選用的星座映射方式來決定空間調(diào)制映射比特塊的大小。根據(jù)發(fā)送天線數(shù)組合方式的數(shù)目來計算天線號映射包含的比特數(shù)，然后根據(jù)所選擇的星座映射方式來計算星座符號所需的映射比特數(shù)。接收端則相應(yīng)地先對天線號檢測，檢測出天線號后再均衡出星座符號的估計值，最后組合成原始的發(fā)送比特。本發(fā)明在不提高系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，克服了傳統(tǒng)空間調(diào)制系統(tǒng)僅僅利用了多輸入多輸出系統(tǒng)多發(fā)射天線的空間復(fù)用，而完全沒有利用多發(fā)射天線的分集增益的缺點，在保留了傳統(tǒng)空間調(diào)制克服信道間干擾的優(yōu)點的同時利用了多發(fā)射天線的分集增益，可以在明顯提高頻譜利用率和避免信道間干擾的前提下進一步地改善通信系統(tǒng)性能。
【IPC分類】H04L27-34, H04B7-06
【公開號】CN104539336
【申請?zhí)枴緾N201410827931
【發(fā)明人】何世文, 馬士民, 王海明, 楊綠溪, 張軍, 洪偉, 江華
【申請人】江蘇中興微通信息科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月26日