[发明专利]一种MIMO通信中多进制FSK非相干检测实现空分复用的方法

说明书

本发明公开了一种MIMO通信中多进制FSK非相干检测实现空分复用的方法，其特征是，包括如下步骤：1）调制信号并发送；2）通过信道；3）各天线上独立进行MFSK能量检测；4）系统等效处理；5）信道估计；6）信号解调。这种方法适用于快衰落、随相环境下的高容量无线通信，应用于散射通信环境的多天线空分复用，在保证通信质量的条件下能提高通信容量。

技术领域

本发明涉及通信技术，具体是一种MIMO通信中多进制FSK非相干检测实现空分复用的方法。

背景技术

非相干通信由于其对无线衰落信道造成的相位变化不敏感，适用于一些相位变化快、或相位随机性强且难以估计的通信环境，例如FSK(移频键控信号)、ASK(幅度键控信号)、LFM(线性调频信号)、DPSK(差分移相键控信号)等信号一般适合采用非相干解调方法，广泛应用于VHF、UHF等散射通信、以及其它衰落和干扰环境通信应用中。

多发射天线和多接收天线即MIMO无线通信技术是4G和5G的关键技术，可以通过多天线空间分集增强无线通信信号的抗衰落、抗干扰能力；也可以通过多天线收发的空分复用技术显著提升通信系统容量。

MIMO通信因为存在空分信道之间的相关性，因此往往采用相干检测的方法实现分集或空分复用。而采用相干检测的MIMO通信系统需要知道精确的信道状态信息(ChannelState Information，简称CSI)，因此随着天线数的增加，信道估计的开销和复杂度也随着增加。在快衰落等无线通信环境下，实现精确的信道估计和相位估计对硬件要求较高且功耗较大，为了避免精确的信道估计和相位估计，往往采用非相干检测方法。多天线通信系统中，当前非相干MIMO通信技术主要应用于高信噪比(SNR)环境下的弱相关MIMO信道环境。另外，通过设计特殊的信号星座、码本设计辅助差分检测方法，也可以在未知信道信息的条件下实现多天线信号检测，码本利用MIMO信道特性并考虑正交子空间来区分接收机侧的符号，这类方法当前仍停留在理论上，尚未足以实用化。除此之外，通过设计空时编码获得近正交信道特性，从而在未知信道矩阵条件下通过似然检测等非相干检测手段获得分集增益也是非相干MIMO研究的途径之一，但主要实现空间分集增益。以上这些非相干MIMO通信方法的缺点：首先，没有利用信道信息，对信号SNR要求较高，且星座、码本、空时码、算法性能严重受限于MIMO信道的相关特性；其次，快衰落引起的随机相位变化仍然会影响多天线信号的解调。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种MIMO通信中多进制FSK非相干检测实现空分复用的方法。这种方法适用于快衰落、随相环境下的高容量无线通信，应用于散射通信环境的多天线空分复用，在保证通信质量的条件下能提高通信容量。

实现本发明目的的技术方案是：

一种MIMO通信中多进制FSK非相干检测实现空分复用的方法，与现有技术不同的是，包括如下步骤：

1)调制信号并发送：采用多发射天线和多接收天线构成的V-BLAST-MIMO系统，发送端在多天线上分别采用M元正交信号调制的MFSK调制独立的导频序列X₀(t)和数据流X_w(t)，导频序列X₀(t)采用已知的随机多进制码；

2)通过信道：对于N发L收的MIMO系统，无线信道衰落矩阵为：

其中A_kn表示从第n根发射天线至第k根接收天线的信道衰落幅度系数，n＝1，...N，k＝1，…L，是第n根发射天线至第k根接收天线的信道相位偏移量，是由于多普勒造成的角度偏移，接收信号可以表示为Y＝HX+N₀，其中，Y表示接收信号矩阵，维度为L×T，X代表发送信号矩阵，维度为N×T，N₀表示噪声矩阵；

3)各天线上独立进行MFSK能量检测：调制后的MFSK符号可表示为：