[发明专利]一种MIMO无线通信非相干酉空时调制的对跖解调方法及对跖解调器

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种MIMO无线通信非相干酉空时调制的对跖解调方法及对跖解调器。

背景技术

随着无线通信业务的高速发展，在保证服务质量的前提下尽可能提高数据传输速率已成为下一代无线通信系统需要考虑的核心问题。1995年Telatar的研究表明多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)系统可以线性的增加信道容量，由此激发了无线MIMO通信系统的研究热潮，并促使MIMO技术成为下一代无线通信中的关键技术。3G的LTE长期演进方案也把空时码作为主要传输技术之一。

根据解调时需不需要对信道进行估计，可将MIMO通信系统分为相干通信系统和非相干通信系统。相干通信需要接收端确切的知道信道状态信息，通常采用的方法是发射端发射接收端已知的导频信号，接收端根据接收的导频信号来估计信道状态信息。显然，导频信号会消耗信道带宽，信道估计会增加解调器的延迟和实现复杂度，这些缺陷阻碍了相干通信在瑞利平坦快衰落信道上的应用。非相干通信是根据非相干空时码的结构特征进行解调的，它不需要发送导频信号，也不必进行信道估计，延迟较小。

非相干空时码分为差分空时码和一般酉空时码，本发明主要针对一般非相干酉空时码的研究。目前关于非相干酉空时码结构设计的研究成果并不多，已经发表的酉空时码结构包括：系统设计的、正交设计的、基于三角函数的和基于Grassmannian指数映射的酉空时码，还有以最小Frobenius弦距离达到最大的计算机搜索算法所获得的酉空时码。此外，关于非相干酉空时码解调方法的研究成果就更少了，目前，在非相干酉空时码结构设计的实验用仿真平台中，解调方法主要采用最大似然解调。最大似然解调方法是最优方法，但最大似然解调需要所有星座点均参与似然计算，比较选择似然概率最大的星座点，作为解调器输出的星座点信号。显然这种遍历所有星座点的解调方法，计算工作量较大，特别是当星座图以2的幂次方增大时，星座点的数量为L＝2^RT，码率为R=(1og₂L)／T，其中T为相干时间间隔。解调方法的计算复杂度也随2的幂次方增大，这种计算量难以满足工程需要。为此，研究降低复杂度的酉空时码解调方案是势在必行的工作。

发明内容

本发明提出了一种适用于MIMO非相干酉空时调制的优化解调方法，该方法通过对已有非相干酉空时星座图的分析，得出性能优越的酉空时星座图普遍具有对跖结构，且发现了对跖点在解调过程中的内在关系，由此构造出对跖解调方法，该方法与未经优化的最大似然解调方法相比，在将参与解调过程计算的星座点个数减少一半的同时，其解调性能与最大似然解调方法的性能保持一致。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种MIMO无线通信非相干酉空时调制的对跖解调方法，包括：

1)将基于对跖结构的酉空时星座图划分为两个子星座图和其中L表示星座图中的星座点个数，Φ_l和均为T×M的复数矩阵，其中T是相干时间间隔，M是发射天线根数，矩阵中元素Φ_αβ和表示第β根发射天线在第α时刻发送的信号：所述各子星座图内不存在成对的对跖点，而在两个子星座图之间存在一一对应的对跖点；

2)首先计算子星座图中的L／2个星座点矩阵与接收矩阵Y之间的四矩阵乘积的迹值确定其中的最大值ψ_max和最小值ψ_min，同时计算接收信号矩阵所构成的两矩阵乘积的迹值σ=tr(Y^HY)，并由最大值ψ_max和最小值ψ_min分别确定在子星座图由对应的星座点矩阵Φ_i和Φ_j，根据对跖点关系，求出Φ_j在另一个子星座图中的对跖点然后根据两个互为对跖的星座点矩阵Φ_j和与接收信号矩阵Y三者之间存在的关系计算另一个子星座图所对应的四矩阵乘积的迹最大值其中接收信号矩阵Y为T×N的复数矩阵，T是相干时间间隔，N是接收天线根数，矩阵中元素y_αγ表示第γ根接收天线在第α时刻接收到的信号，tr(·)表示对括号中的矩阵进行求迹运算；