[发明专利]一种最小化ISI信道中非相干大规模SIMO系统误码率的星座图设计方法

权利要求书

1.一种最小化ISI信道中非相干大规模SIMO系统误码率的星座图设计方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1：建立大规模单输入多输出(Single-Input Multi-Output,SIMO)系统模型；

S2：在接收天线数量有限的情况下，计算码间干扰(Inter Symbol Interference,ISI)信道条件下基于能量检测(energy detection,ED)的接收机的误码率(symbol errorrate,SER)；

S3：求解最小化平均符号的误差概率；

S4：阈 值优化，对判决度量z(t)进行解码；

步骤S1中，建立的SIMO系统模型包括：单天线发射机和具有M个天线的接收机组成的SIMO网络，发射机和接收机之间的信道被建模为具有L个抽头的有限脉冲响应(FiniteImpulse Response,FIR)滤波器，接收到的信号表示为：

其中，表示多天线接收机在t时刻的接收信号，表示一个内部元素为的复高斯噪声向量，表示第l条路径的信道向量并且其中s(t)表示从某个非负星座图中得到的发送符号，M表示接收天线的数目，σ_n、分别表示噪声均方差和信道均方差；

发送符号s(t)是从星座集中选择的，受以下平均功率的限制：

其中，p_i表示第i个星座点，K是星座图大小；基于ED原理，在对接收信号进行滤波、平方和积分之后，判决度量为：

步骤S2具体为：在接收天线数量有限的情况下，ISI信道条件下基于ED的接收机的SER为：

其中，σ(pi)表示为：

d_L,i和d_R,i是第i个符号判决阈值的边界，P(p_i)表示关于p_i的正确决策的概率，w是通过将均衡器系数与全1矢量相乘得到的常量。

2.根据权利要求1所述的一种最小化ISI信道中非相干大规模SIMO系统误码率的星座图设计方法，其特征在于，步骤S3具体为：最小化平均符号的误差概率等效于最大化正确决策的概率，即

其中公式(6)的最优化问题在给定总发射功率的约束条件下求解。

3.根据权利要求2所述的一种最小化ISI信道中非相干大规模SIMO系统误码率的星座图设计方法，其特征在于，在当且仅当P(p₁)＝P(p₂)＝…P(p_k)时，即

式(7)得到两个重要结果：

其中，T为中间量；则式(6)的最优化问题转化为：

式(9)的解能够通过式(10)计算得到：

其中，

因此，在前一次通过迭代计算得到p_i+1。

4.根据权利要求3所述的一种最小化ISI信道中非相干大规模SIMO系统误码率的星座图设计方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：基于式(8)，根据最大似然法或其他准则对判决度量z(t)进行解码：给定d_R,i和d_L,i的左右距离，得到的判定门限为：

其中，表示T的最大值；假设d_L,1＝-∞和d_R,K＝+∞，两个相邻星座点之间的最优决策边界表示为

利用优化的阈值，对一个发送符号进行如下解码：

根据式(7)，正确决策的概率由相同的值组成：

然后，根据最大化的T和判定门限，式(4)中的误差概率近似为：

其中，P_{e_opt}表示优化后的误码率。