[发明专利]一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法

摘要

一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法，属于多输入多输出通信系统中的双空时发射分集技术领域。通过计算信道矩阵H的伪逆H#，得到信道状态度量M，从而将信道矩阵转化为4个并行子信道来判断各信道的状态并反馈回发射端。发射端根据M和映射到星型16QAM内外圈的点数对发射符号进行排序，排序原则是将内圈的符号分配在信道状态较好的信道发射，外圈的符号分配在信道状态较差的信道发射，然后将这些排序后的符号通过双空时发射分集的编码矩阵发射出去。在接收端，首先进行迫零或最小均方误差译码，然后确认译出信号在调制时是映射在外圈还是内圈，并与外圈或内圈的8个星座点相比较，进行最大似然解调，最后还原出原始的信源比特序列。

主权项

1.一种基于星型16QAM调制的闭环双空时发射分集方法，发射端根据映射到星型16QAM内外圈的点数和反馈回的信道状态度量对发射符号进行排序，排序原则是将内圈的符号分配在信道状态较好的信道发射，外圈的符号分配在信道状态较差的信道发射，然后将这些排序后的符号通过双空时发射分集的编码矩阵发射出去；其特征在于，闭环双空时发射分集方法如下：第一步，映射到星型16QAM的内外圈点数的统计星型16QAM调制的星座图的信号点分布在2个同心圆上，内圈外圈各8个星座点，信号只有2个电平值；相邻的内圈点之间的欧氏距离和同相位的内圈与外圈点之间的欧式距离相等，同为星座的最小欧式距离；星型16QAM星座图的内圈半径为0.697，外圈半径为1.2305；根据内、外圈的半径值，发射端统计经过星型16QAM调制的发射符号在内外圈的点数，或称作个数；第二步，发射端信道状态度量M的获得在4根发射天线和4根接收天线组成的系统中，双空时发射分集（DSTTD）的编码矩阵C是由STBC₁和STBC₂两个空时编码块构成，每个空时编码块是通过阿拉谋提（Alamouti）编码矩阵实现；C具体表示为，其中，C的每一列符号在两个时隙内从左至右依次从4根发射天线发射出去；根据斯戴凡尼·若奎提来威于2003年发表在国际通信技术会议上的文章《空时分组码中的空分复用（Spatial Division Multiplexing of Space-time Block Codes）》,接收信号Y表示为：其中，*表示共轭，y₁和y₂代表时隙1和时隙2接收到的4x1的符号矩阵。H代表平衰落的瑞利MIMO信道的信道矩阵,h_i（i=1,2,3,4）表示第i根发射天线和4根接收天线之间的4x1信道矩阵。N’表示噪声矩阵，n₁和n₂是时隙1和时隙2的加性高斯白噪声，都服从独立同分布的复高斯随机过程，噪声方差为σ²；利用信道矩阵H的伪逆H^#对(1)式的接收信号Y进行译码，译码方法分别采用迫零算法（ZF）和最小均方误差算法（MMSE）：a)迫零译码算法：b)最小均方误差译码算法：其中，H^H表示信道矩阵H的埃尔米特矩阵，I₄为4×4的单位矩阵；从(2)、(3)式看出，叠加在发射符号S上的干扰部分为或将其展开得：或其中，α_kj为或中的系数本发明利用等比接收的思想,令N'中的每个元素都为1，可得：或HMMSE#N′=α11+α12+...+α18α21+α22+...+α28α31+α32+...+α38α41+α42+...+α48=α1Σα2Σα3Σα4Σ]]>其中，α_k∑＝α_k1+α_k2+...+α_k8,k＝1,2,3,4(4)即，信道状态度量M=(a_1∑ a_2∑ a_3∑ a_4∑)^T （4x1的矩阵）， (5)这里，(5)式的符号T表示矩阵转置；从(5)式看出：信道状态度量M中元素的值越大，该信道的干扰越大，也就是信道状态越差。从而将MIMO信道矩阵转化为4个并行子信道来判断各个信道状态，并且将信道状态度量M反馈回发射端；第三步，发射端利用反馈回的信道状态度量M和映射到星型16QAM内外圈的点数对发射符号进行排序，将内圈的符号分配在信道状态较好的信道发射，外圈的符号分配在信道状态较差的信道发射，然后通过双空时发射分集的编码矩阵发射出去即可。