[发明专利]一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法

权利要求书

1.一种基于广义空间调制的自适应符号集设计方法，其特征在于，包括如下步骤:

步骤1：建立自适应符号集设计的初始总符号集合中有M₁M₂…M_N个元素，其中，N表示发射器个数，M_n表示第n个发射器的脉冲幅度调制PAM阶数，其中，1≤n≤N，第n个发射器的调制集记为k₀表示两个调制符号的间隔；

步骤2：求解总的元素个数M_a，首先激活N个发射器中的N_a个发射器，记这激活的N_a个发射器的调制阶数分别为其中对应激活的N_a个发射器，剩余N-N_a个发射器的未被激活；激活N_a个发射器所能表示的符号集记为且的表达式如下：

其中，表示全部可能的符号组成的符号集合，×表示笛卡尔积；其中函数表示将N_a维的向量映射为N维的符号向量u，并看作一个补零运算；补零运算将向量中的任意元素映射到向量u中的i_n位置处，其余位置补充为零，其中1≤i_n≤N，1≤n≤N_a；中元素的个数记为M_a，且M_a表达式如下

步骤3：从中选择M′个符号组成符号集Γ，其中M′＝2^b，M′≤M_a，b是一个正整数；从中找出一个Γ^*，作为调制集，使得传输的误码率最小，其具体步骤如下：

步骤3.1：建立求解最优调制集的优化模型，其模型为：

其中，H＝(h_ij)_M×N为信道矩阵，M表示接收机的个数，u_i和u_j是Γ中的一个符号，为便于表示记为u，满足u＝(u₁,u₂,…,u_N)^T，记|·|₁为·中非零分量的个数；目标函数表示两个符号u_i和u_j经过信道之后的距离D，选择最小距离最大的符号集合作为最优的符号集合；|·|表示集合·中的元素个数，优化变量为发射器的调制阶数M₁,M₂,…,M_N以及符号集Γ，且||·||₂表示求·的2范数；

步骤3.2：根据步骤3.1中求解最优调制集的优化模型，求解最优符号集，其步骤如下：

步骤3.2.1：确定激活发射器及其对应的PAM调制阶数，具体步骤如下：

步骤3.2.1.1：从N个发射器中选择N_a个发射器激活，总共的方案数为令其中一个方案中的所有发射器的调制阶数相等，即

步骤3.2.1.2：令其中一个方案的信道增益为即M×N_a维的实数矩阵，其分量为信道增益H中的激活发射器对应的分量，h_min0是H₀中所有分量的最小值，h_min0表示该方案的性能下界；

步骤3.2.1.3：计算性能下界集合H_min，h_min为集合H_min中的最小值，其对应方案的调制阶数为M₀＝2ⁿ，n表示正整数；假设方案k的性能下界为h_mink∈H_min，得到方案k的调制阶数为：

步骤3.2.1.4：计算调制集合得到

步骤3.2.2：使用自适应迭代广义符号调制AICGSM方法，计算最优符号集，其具体步骤如下；

步骤3.2.2.1：初始化发射器与接收器的数目N和M，激活的发射器个数N_a，以及需要满足的最大符号速率下界R_L，此处需要保证最终每个符号传输的比特数目大于R_L；

步骤3.2.2.2：计算得到的各发射器的调制阶数M_n，求得全部发射器的调制集计算全部符号组成的集合以及所求符号集Γ中符号的数目M′；

步骤3.2.2.3：从集合中随机选择M′个符号组成初始符号集Γ，则剩余的符号组成另一个集合

步骤3.2.2.4：计算出符号集Γ中符号间的最小距离将集合中的符号依次加入Γ中，依次替换Γ中的符号Γ[j]，并计算Γ的最小距离D_min，其中j＝0,...,|Γ|-1；每替换Γ中一个符号，计算并保存此时Γ的最小距离D_min和Γ中被替换符号Γ[j]的索引j，在依次替换了Γ中全部符号之后，从计算得到的全部D_min中选择最大的记为此时Γ中被替换符号的索引j记为j₀，Γ[j₀]被替换后的符号集记为Γ′_max；若记最小距离变化为令Γ＝Γ′_max，且将从中删除，将Γ[j₀]加入末尾；否则，Γ和不变；

步骤3.2.2.5：若3.2.2.4中得到多个相同的设符号集中具有距离的符号数为则选择最小的符号集，若有多个符号集都具有最小的则选择平均功率最小的符号集；

步骤3.2.2.6：重复3.2.2.4和3.2.2.5至少次，直到不再变化，即ΔD_min＜ε，此时的符号集Γ就是所求最优的符号集。

2.根据权利要求1所述基于广义空间调制的自适应符号集设计方法，其特征在于：步骤3.1中如果u_n＝0，表示第n个LED未被激活，即不发射信号，否则表示被激活，即发送信号。