[发明专利]一种用于多维调制的空时键控最优坐标组合搜索方法

说明书

本发明一种用于多维调制的空时键控最优坐标组合搜索方法，提供的搜索方法利用两个不同的空时码字之差所形成的差矩阵的非零特征值的乘积，构造出一种最优坐标组合搜索方法。该方法基于使用坐标组合的多维调制STSK系统架构，对某一特定的多维星座图，在以某一特定的坐标组合方式形成的相应空时码字集合中，计算两个不同的空时码字的DMD值，并找出其中最小的DMD值D_min。通过在对所有可能的坐标组合计算出的D_min集合中找出拥有最大值的对应组合，就可以最大程度降低空时码字的成对错误概率的上界，进而获取比没有采用最优坐标组合的三维调制STSK系统更优的误码率性能。

技术领域

本发明面向无线通信多天线技术领域，提出了一种搜索方法，用于优化采用基于坐标组合实现的多维调制的空时键控系统，可有效提升其误码率性能。

背景技术

空时键控(Space Time Shift Keying，STSK)[1]是一种新型的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)调制方案，其发射机结构如图1所示。

具体来说，信源生成串行的B＝B₁+B₂比特，经过串/并转换，根据上支路的B₂个比特从大小为Q的离散矩阵集合中选出一个离散矩阵A_q，根据下支路的B₁个比特从L-PSK/QAM中选择一个信息符号s_l。接着信息符号标量与离散矩阵相乘后被分散在时间和空间两个维度，从而得到STSK码字。最后，通过空时映射器将STSK码字发送出去。由于STSK一次只发送一个符号，多个物理信道间不会产生信道间干扰(Inter Channel Interference，ICI)，接收端可以采用基于单数据流的低复杂度最大似然检测器解调。STSK能够利用空间和时间维度，可以通过调节STSK的参数在最大可达的分集阶数和吞吐量间达到一个平衡，进而实现系统整体性能上的提升。

和相同大小(即包含相同星座点数量)的低维星座图相比，多维星座图拥有较大的最小欧式距离(Minimum Euclidean Distance，MED)，因此在STSK中采用多维星座图可以进一步提升系统的性能。而多维星座图的具体实现有多种，其中文献[2]提供了一种坐标组合的方法，该方法适用于三维信号，将表示两个多维星座点的坐标通过坐标组合的方式形成三个可以在传统信道上传输的二维(2-D，2-Dimensional)复数信号。但这种方法并不适用于STSK，因为，假设每个坐标点的取值集合相同且大小均为M，那么采用该方法组合后的2-D符号所在的星座图大小为M²。如果取值集合不同的话，组合的总数将会更多，从而可能会导致需要在一个比原星座图更高阶的等效星座图中解调的问题，即增加了解调的复杂度。此外，由于星座点可能包含坐标0，即可能会出现复数信号为0的情况，这样和离散矩阵相乘后，得出的STSK码字为零矩阵，将无法有效利用分集效应，接收端也无法确定使用的是哪个离散矩阵，会产生误码率平底。

基于上述考虑，本发明针对基于多维调制的STSK系统，采用了符号内的坐标组合实现，即将表示一个多维符号的坐标两两组合，形成的多个复数符号经过离散矩阵作用后而形成基于多维调制的STSK码字。值得注意的是，一个多维符号的坐标组合不是唯一的。以三维符号(x,y,z)为例，其可能的坐标组合有(x+jy,z)、(y+jx,z)、(x+jz,y)、(z+jx,y)、(z+jy,x)、(y+jz,x)等6种。基于不同的坐标组合会形成具有不同MED取值的信号集合，在STSK架构中使用这些信号集合会对性能造成不同的影响。

本发明通过寻找最优坐标组合的方法，找出能够获得最好误码率性能的坐标组合，使得使用该最优坐标组合实现的多维调制STSK系统能够充分利用多维星座图提供的性能优势，和没有采用最优坐标组合的原STSK系统相比，可获得性能方面的提升。

发明内容

本发明提供的组合搜索方法能够最大程度地降低空时码字的成对错误概率的上界，进而获取更优的误码率性能。