[发明专利]基于信号空间分集的正交空间调制系统的工作方法

摘要

基于信号空间分集的正交空间调制系统的工作方法，属无线数字传输技术领域。该系统包括信源和信宿，通信过程首先两个时隙的信源信息比特经串并转换分为六部分进入正交空间调制单元，两部分用来映射为两个时隙的调制符号xq及xp，再将其进行角度旋转获得xq’及xp’；另四部分分别用来选择两个时隙信源激活发送调制符号实部和虚部的天线l，i及k，f；随后，时隙1，信源将xq’的实部及xp’的虚部经激活的天线发送至信宿，时隙2，xp’的实部及xq’的虚部经激活天线发送至信宿；最后信宿对两个时隙的接收信号进行联合解调。本发明通过信号空间分集有效弥补正交空间调制系统缺乏发送分集的缺点，通过引入信号空间分集提高系统性能。

主权项

1.一种基于信号空间分集的正交空间调制系统的工作方法，该系统包括一个信源和一个信宿，信源包括正交空间调制单元和角度旋转单元并配备N_t＝2^m根发射天线，m＝1,2…；正交空间调制单元包括M阶调制符号选择单元、调制符号正交分量选择单元、调制符号同相分量选择单元、调制符号正交分量发送天线选择单元和调制符号同相分量发送天线选择单元；信宿包括联合最大似然检测单元和解调器单元并配备N_r＝2ⁿ根接收天线，n＝0,1…,系统通信过程包括三个步骤，首先，连续两个时隙的信源发送比特序列经串并转换分为六部分进入信源的正交空间调制单元，其中进入正交分量发送天线选择单元和同相分量发送天线选择单元的信息序列分别激活两个不同时隙的调制符号的同相及正交分量的两根发射天线l、i及k、f，进入M阶调制符号选择单元的比特序列映射为传统的M阶幅度相位调制即APM星座符号x_q、x_p，星座符号x_q、x_p分别进入角度旋转单元进行角度θ的旋转，θ的选取为使系统的平均误码率性能达到最优的角度，其取值范围为[0,π/2]，旋转后的符号分别为x'_q、x'_p；其次，在第一传输时隙，通过调制符号正交分量选择单元和调制符号同相分量选择单元将x'_q的实部和x'_p的虚部分别经激活的发射天线l、i传送到信宿，在第二传输时隙，通过调制符号正交分量选择单元和调制符号同相分量选择单元将x'_p的实部和x'_q的虚部分别经激活的k、f天线发送给信宿；最后信宿根据联合最大似然检测单元及解调器单元进行检测恢复得到连续两个时隙的信宿接收比特序列，该方法的具体步骤如下：1)连续两个时隙的信源发送比特序列按(log₂(M)+log₂(N_t)+log₂(N_t)+log₂(M)+log₂(N_t)+log₂(N_t))个比特分组经串并转换分为六部分进入信源的基于信号空间分集的正交空间调制单元，第一部分的log₂(M)比特信息用来选择第一时隙发送的M阶的APM星座符号x_q，第二部分和第三部分的log₂(N_t)比特信息用来分别激活第一时隙发送APM星座符号实部和虚部的天线l，i，第四部分log₂(M)比特信息映射为第二时隙发送的M阶的APM星座符号x_p，第五部分和第六部分的log₂(N_t)比特信息用来分别激活第二时隙发送APM星座符号实部和虚部的天线k，f，将确定的两个APM星座符号进行角度θ的旋转，获得旋转后的符号x'_q，x'_p，表示为：x'_q＝e^jθx_q，x'_p＝e^jθx_p，其中，e为自然常数，θ为旋转角度，取值范围为[0,π/2]，j表示虚数单位；2)第一通信时隙，信源将x'_q的实部和x'_p的虚部分别通过激活的发射天线l和i向信宿进行传送，基于信号空间分集的正交空间调制系统在第一时隙的发射信号向量表示为s¹＝[0,0,...,Re(x'_q),..,jIm(x'_p),..,0]^T，Re(·)，Im(·)分别表示取复数的实部及虚部的运算，且Re(x'_q)与jIm(x'_p)分别位于向量s¹的第l和第i个位置，T表示向量的转置；第一时隙在信宿接收到的信号向量表示为其中E_s表示发送符号的能量，和分别表示第一时隙信道矩阵H¹的第l列及第i列，H¹是N_r×N_t维矩阵，n¹表示第一时隙信源和信宿之间的N_r维噪声向量；第二通信时隙，信源将x'_p的实部和x'_q的虚部分别通过激活的发射天线k和f向信宿进行传送，基于信号空间分集的正交空间调制系统在第二时隙的发射信号向量表示为s²＝[0,0,...,Re(x'_p),..,jIm(x'_q),..,0]^T，Re(x'_p)与jIm(x'_q)分别位于向量s²的第k和第f个位置；第二时隙在信宿接收到的信号向量表示为其中和表示第二时隙信道矩阵H²的第k列及第f列，H²是N_r×N_t维矩阵，n²表示第二时隙信源和信宿之间的N_r维噪声向量；3)经过两个传输时隙后信宿中的联合最大似然检测单元及解调器单元对两个时隙的接收信号进行检测恢复得到连续两个时隙的信宿接收比特序列，联合最大似然检测的表达式为：，其中表示Frobenius范数的平方，和表示信宿经联合最大似然检测估计后得到两个时隙信源信息比特所分别映射激活的发射天线序号和星座符号，argmin表示求有最小值时对应的发射天线序号以及星座符号。