[发明专利]一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法，属于多输入多输出（MIMO）系统中的双空时发射分集技术领域。

背景技术

空时分组编码（STBC）和分层空时结构（BLAST）是两种分别能最大化多输入多输出（MIMO）系统分集增益和空间复用增益的技术。

研究表明一种增益的最优化是以牺牲另一种增益为代价的。2003年在美国《电气及电子工程师学会信息理论汇刊》（IEEE Transaction on Information Theory第49卷，第5期发表的文章《分集和复用：多天线信道中的基本折中（Diversity and Multiplexing:A fundamental Tradeoff in Multiplexing-Antenna Channels）》中详细讨论了复用增益和分集增益的关系，以获取这两种增益的折中，并给出了瑞利衰落信道下的最优折中曲线。

随后，一种空时分组编码和分层空时结构结合的复合系统—双空时发射分集（DSTTD,Double Space Time Transmit Diversity）系统引起了广泛的关注。双空时发射分集系统在发射端有4根发射天线，并行传输2个空时编码块，接收端采用干扰抑制检测模块进行检测。该系统同时提供分集增益和复用增益，而且相对于普通MIMO系统，双空时发射分集系统允许接收天线数目不必多于发射天线，因而已成为IEEE 802.11n标准草案的一部分。

相对于只有接收端已知信道状态信息（CSI）的双空时发射分集系统，发射端已知信道状态信息的闭环双空时发射分集（C-DSTTD，Close Double Space Time Transmit Diversity）系统进一步提升MIMO系统的性能。

目前，国内外对闭环双空时发射分集（C-DSTTD）系统的性能研究多选用矩形16QAM调制方式，比如2005年在美国《电气及电子工程师学会通信快报》第9卷，第12期的文章《基于线性接收机的DSTTD系统中的自适应调制编码方案》（A Simplified Adaptive Modulation Scheme for D-STTD Systems with Linear Receivers）。然而，相对于有3个电平值的矩形16QAM调制而言，星型16QAM调制电平数少，包络起伏小，其整体非线性失真小,更加有利于应用在移动通信系统中进行模数转换（A/D）和自动增益控制(AGC)。由于星型16QAM调制的性能要差与矩形16QAM调制，因此考虑如何降低基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集系统的误比特率成为必然。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法。

一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法，发射端根据映射到星型16QAM内外圈的点数和反馈回的信道状态度量对发射符号进行排序，排序原则是将内圈的符号分配在信道状态较好的信道发射，外圈的符号分配在信道状态较差的信道发射，然后将这些排序后的符号通过双空时发射分集的编码矩阵发射出去；闭环双空时发射分集方法如下：

第一步，映射到星型16QAM的内外圈点数的统计

星型16QAM调制的星座图的信号点分布在2个同心圆上，内圈外圈各8个星座点，信号只有2个电平值；相邻的内圈点之间的欧氏距离和同相位的内圈与外圈点之间的欧式距离相等，同为星座的最小欧式距离；星型16QAM星座图的内圈半径为0.697，外圈半径为1.2305。

根据内、外圈的半径值，发射端统计经过星型16QAM调制的发射符号在内外圈的点数，或称作个数。

第二步，发射端信道状态度量M的获得

在4根发射天线和4根接收天线组成的系统中，双空时发射分集（DSTTD）的编码矩阵C是由STBC₁和STBC₂两个空时编码块构成，每个空时编码块是通过阿拉谋提（Alamouti）编码矩阵实现；C具体表示为，

其中，C的每一列符号在两个时隙内从左至右依次从4根发射天线发射出去。

根据斯戴凡尼·若奎提来威（Stephanie Rouquette-Leveil）于2003年发表在国际通信技术会议上的文章《空时分组码中的空分复用（Spatial Division Multiplexing of Space-time Block Codes）》,接收信号Y表示为：