本發(fā)明屬于無線MIMO系統(tǒng)的空間調(diào)制
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種基于酉空時碼獲得靈活發(fā)射分集的空間調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
：空間調(diào)制(Spatialmodulation，SM)的概念由Mesleh首次提出?？臻g調(diào)制的基本思想是將信息比特流分成兩個部分，一部分是在信號域中從信號星座圖中選擇一個星座點符號，另一部分是在空間域中選擇一個空間星座點。在每個發(fā)送時隙中，從總的天線選出一根天線激活，因此只需要一個射頻鏈路，從而避免了接收機處的信道間干擾(Inter-channelInterference，ICI)和嚴格的同步要求。已有文獻表明，空間調(diào)制技術(shù)的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)，例如BLAST。然而，盡管原始的空間調(diào)制技術(shù)與傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)相比具有優(yōu)勢，卻沒有任何的發(fā)射分集。為了在空間調(diào)制中獲得發(fā)射分集，研究者們提出了大量的SM方案。DiRenzo等人在發(fā)送端利用時間正交成型濾波器，在單個射頻鏈路的情況下，可以獲得兩階的發(fā)射分集。Basar等人提出了以Alamouti碼作為核心碼的空時分組碼空間調(diào)制(STBC-SM)方案，因為Alamouti碼的分集性和正交性，STBC-SM方案具有兩階的發(fā)送分集，且有較低的譯碼復(fù)雜度。為了提高STBC-SM方案的頻譜效率，李曉峰提出了一種基于循環(huán)結(jié)構(gòu)的STBC-SM方案——STBC-CSM方案，該方案具有更高速率并且能獲得兩階的發(fā)送分集。Minh-Tuan等人在STBC-SM方案中引入空間星座矩陣，提出一種適用于4根和6根發(fā)送天線的高速STBC-CM的方案，稱為H-STBC-SM方案。基于空間星座矩陣的概念，Le等人提出了針對發(fā)送天線數(shù)目為偶數(shù)且大于3的空間調(diào)制正交空時分組碼方案(SM-OSTBC)，它的發(fā)送碼字是由空間星座矩陣與Alamouti碼相乘得到。由于SM-OSTBC方案只能用于天線數(shù)目大于或等于4的缺陷，王磊提出一個對角空時碼空間調(diào)制(SM-DC)方案，SM-DC對于總的發(fā)送天線數(shù)目為4時，可以激活4以內(nèi)的任意天線數(shù)。SM-DC方案利用對角碼作為空時分組碼的核心碼，利用空間星座矩陣激活天線，能獲得兩階的發(fā)射分集。綜上所述，幾乎所有可以獲得分集的空時碼空間調(diào)制方案都需要多根發(fā)送天線。然而，使用多根發(fā)送天線，也就意味著原始SM技術(shù)中的無信道間干擾和無同步的優(yōu)勢不復(fù)存在，獲得分集的同時卻帶來了不利條件。現(xiàn)有的將SM與空時碼結(jié)合的大部分研究通常具有以下特征：a)獲得兩階發(fā)射分集；b)都是假設(shè)總的發(fā)送天線數(shù)目為偶數(shù)；c)需要多根發(fā)送天線。從以上特征可以看出，這些特征是現(xiàn)有的SM與空時碼集合方案的一個約束。如何去掉這些約束，設(shè)計一個發(fā)射分集靈活的，對任意發(fā)射天線數(shù)目與單個射頻鏈路均能使用的方案，是值得研究的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種基于酉空時碼獲得靈活發(fā)射分集的空間調(diào)制方法，該方法能夠靈活獲得發(fā)射分集，且能夠?qū)θ我馓炀€數(shù)目及單個射頻鏈路使用。為達到上述目的，本發(fā)明所述的基于酉空時碼獲得靈活發(fā)射分集的空間調(diào)制方法，在每一次信息的發(fā)送時，將比特序列分為兩部分，其中，第一部分比特用于選擇Unitary碼，第二部分比特用于選擇空間星座矩陣，整個比特序列在M個連續(xù)時隙上發(fā)送，第一部分比特從循環(huán)信號星座集合v＝{V0,…,VL-1}中選出Unitary碼Vl，其中，Vl＝diag{x1,…,xm,…,xM}，u1,…,uM∈{0,1,…,L-1}，Unitary碼的總數(shù)目Ru為Unitary碼的比特速率；令Nt×M維矩陣S為空間調(diào)制矩陣，該空間調(diào)制矩陣中的元素代表在M個連續(xù)時隙中天線的激活狀態(tài)，則天線發(fā)送的空時碼字X為：X＝SVl(6)通過增加Unitary碼的數(shù)目和空間調(diào)制矩陣的數(shù)目來增加發(fā)送的碼字數(shù)目，其中，空間調(diào)制矩陣數(shù)目的增加通過循環(huán)激活天線陣中的天線來實現(xiàn)，循環(huán)激活天線陣列中的天線的具體操作包括以下步驟：1)定義Nt×M維空間調(diào)制矩陣基Sk及Nt×Nt維的右移矩陣R；2)通過空間調(diào)制矩陣基Sk及右移矩陣R形成Nt-1個空間調(diào)制矩陣RlSk，其中，l＝{1,2,…,Nt-1}，再基于所述空間調(diào)制矩陣RlSk產(chǎn)生第k個發(fā)送碼字集合χk，其中，χk={Rq-1SkVl}q=1Nt={Ck,q}q=1Nt---(7)]]>其中，Ck,q為第k個發(fā)送碼字集合χk中的第q個碼字；當有K個空間調(diào)制矩陣基Sk時，則能夠產(chǎn)生K個發(fā)送碼字集合χk，當任一碼字集合中的碼字含有相同的激活天線序號，則刪除該碼字集合；設(shè)為所有能獲得期望發(fā)射分集的碼字集合總數(shù)目，基于酉空時碼計算最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度θk，保證在時獲得期望的發(fā)射分集，并將個碼字集合通過最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度θk進行相位旋轉(zhuǎn)，得發(fā)送的碼字集合χk為χk={Ck,q}q=1Ntejθk={Xk,q}q=1Nt---(8)]]>其中，Xk,q為第k個發(fā)送碼字集合χk中的第q個碼字，得期望發(fā)射分集的碼字集合為空間調(diào)制矩陣基Sk的形式為：其中，1≤1+p1<1+p1+p2，…，1+p1+...+pM-2<1+p1+...+pM-1≤Nt，當1+p1+...+pM-1>Nt時，則令1+p1+...+pM-1＝Nt，空間調(diào)制矩陣基Sk中的1代表該天線被激活，空間調(diào)制矩陣基Sk中的0代表該天線未被激活；空間調(diào)制矩陣基Sk中每一行都有一個非零元素，因此空間調(diào)制矩陣基Sk中有M個1。Nt×Nt維的右移矩陣R為：R=000...1100...0010...0...............00...10---(10)]]>當發(fā)射天線個數(shù)為4，期望發(fā)射分集為2時，基于酉空時碼計算最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度θk的具體操作為：1a)相干檢測的成對錯誤概率為：P(Xk,q→Xk′,q′)≤12(Πl=1rϵl)-Nr(14σ2)-rNr---(13)]]>其中，Xk,q及Xk′,q′為來自碼本χ的兩個不同的碼字，r為Xk,q-Xk′,q′的秩，l＝1,2,…,r，εl為Δ＝(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)的非零特征值，則碼字的分集積ζ為：ζ=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]---(14)]]>當碼字的分集積非零時，則碼字就能獲得滿分集M；設(shè)碼字Xk,q和Xk′,q′中的符號分別為xm和ym，m∈{1,2,…,M}，xm和ym來自參數(shù)為um的酉空時碼Vl和Vl′，當發(fā)射分集M和酉空時碼給定時，碼字的分集積是激活的天線序號和相位旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)；2)當碼字Xk,q和Xk′,q′沒有共同的激活天線，則編碼積為固定常數(shù)，酉空時碼的能量為1，此時碼字的分集積ζ(1)為ζ(1)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=minXk,q≠Xk′,q′{(|x1|2+|y1|2)(|x2|2+|y2|2)}=4---(15)]]>當碼字Xk,q和Xk′,q′來自相同的碼字集合時，則碼字的分集積ζ(2.1)為：當碼字Xk,q和Xk′,q′來自于不同的碼字集合，且符號x1和y1來自于同一根激活天線時，則碼字的分集積ζ(2.2.1)為：ζ(2.2.1)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=min2.2.1{|x1ejθ1-y1ejθ2|2(|x2|2+|y2|2)}=min2.2.1{2|x1ejθ1-y1ejθ2|2}---(17)]]>當碼字Xk,q和Xk′,q′來自于不同的碼字集合，且符號x2和y2來自于同一根激活天線時，則碼字的分集積ζ(2.2.2)為：ζ(2.2.2)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=mincase2.2.2{|x2ejθ1-y2ejθ2|2(|x1|2+|y1|2)}=mincase2.2.2{2|x2ejθ1-y2ejθ2|2}---(18)]]>當碼字Xk,q和Xk′,q′有兩根相同的激活天線，且Xk,q和Xk′,q′來自于不同的碼字集合時，則碼字的分集積ζ(3)為：ζ(3)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=mincase3{|x1ejθ1x2ejθ1-y1ejθ2y2ejθ2|2}---(19)]]>則最優(yōu)分集積ζmin的表達式為：ζmin＝min(ζ(2.1),ζ(2.2.1),ζ(2.2.2),ζ(3))(20)尋找最優(yōu)的角度θi(i＝1,2)，構(gòu)建優(yōu)化問題為：(θ^1,θ^2)=argmaxθ1,θ2ζmin---(21)]]>3)根據(jù)(14)式通過計算機窮舉搜索的方法得到最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角θk。本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所述的基于酉空時碼獲得靈活發(fā)射分集的空間調(diào)制方法在具體操作時，空間調(diào)制矩陣數(shù)目的增加通過循環(huán)激活天線陣中的天線來實現(xiàn)，在具體操作時，刪除碼字集合中含有相同激活天線序號的碼字，適應(yīng)任意天線數(shù)目及單個射頻鏈路，且只在激活一根發(fā)射天線的情況下，能夠獲得靈活的發(fā)射分集，從而實現(xiàn)循環(huán)激活天線陣列中的天線，然后計算最優(yōu)的相位旋轉(zhuǎn)角度，再將碼字集合通過最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度進行相位旋轉(zhuǎn)，得到發(fā)送的碼字集合，再根據(jù)發(fā)送的碼字集合得到期望發(fā)射分集的碼字集合，經(jīng)仿真驗證，本發(fā)明能夠獲得靈活的發(fā)射分集，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，在獲得相同發(fā)射分集及誤碼率性能的情況下，本發(fā)明使用的射頻鏈路更少。進一步，在計算最優(yōu)旋轉(zhuǎn)相位角度時，基于酉空時碼為每個發(fā)射符號集合設(shè)計最優(yōu)的相位旋轉(zhuǎn)角度，從而獲得靈活的發(fā)射分集。附圖說明圖1為當傳輸速率為3bits/s/Hz時本發(fā)明與SM-DC方案的BER性能比較曲線；圖2為當傳輸速率3.5bits/s/Hz、總的發(fā)送天線都為4時本發(fā)明與SM-DC方案、STBC-CSM方案的BER性能比較曲線；圖3為當傳輸速率4bits/s/Hz、總的發(fā)送天線都為5時本發(fā)明與STBC-CSM方案的BER性能比較曲線；圖4為在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中不同的發(fā)送天線數(shù)目及分集的條件下本發(fā)明的性能曲線。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：參考圖1，本發(fā)明所述的基于酉空時碼獲得靈活發(fā)射分集的空間調(diào)制方法在UC-SM方案中，酉空時碼和激活的天線都攜帶比特信息，在每一次信息的發(fā)送時，將比特序列分為兩部分，其中，第一部分比特用于選擇Unitary碼，第二部分比特用于選擇空間星座矩陣，整個比特序列在M個連續(xù)時隙上發(fā)送，第一部分比特從循環(huán)信號星座集合v＝{V0,…,VL-1}中選出Unitary碼Vl，其中，Vl＝diag{x1,…,xm,…,xM}，u1,…,uM∈{0,1,…,L-1}，Unitary碼的總數(shù)目Ru為Unitary碼的比特速率。令Nt×M維矩陣S為空間調(diào)制矩陣，該空間調(diào)制矩陣中的元素代表在M個連續(xù)時隙中天線的激活狀態(tài)，則天線發(fā)送的空時碼字X為：X＝SVl(11)UC-SM方案的目標是獲得期望的發(fā)射分集及最大化頻譜效率，因此UC-SM的碼字設(shè)計遵循以下準則：a)碼字的數(shù)目盡可能的多，因為碼字多代表著能夠獲得更高的頻譜效率；b)設(shè)計出來的碼字能保證期望的分集；c)為了使UC-SM方案的能夠最優(yōu)，須最大化設(shè)計出的碼字分集增益，為增多發(fā)送的碼字數(shù)目，我們通過增加Unitary碼的數(shù)目和空間調(diào)制矩陣的數(shù)目來增加發(fā)送的碼字數(shù)目，對于期望的發(fā)送分集，酉空時碼數(shù)目L的增多意味著酉空時碼的比特速率的提高，空間調(diào)制矩陣數(shù)目的增加通過循環(huán)激活天線陣中的天線來實現(xiàn)，循環(huán)激活天線陣列中的天線的具體操作包括以下步驟：1)定義Nt×M維空間調(diào)制矩陣基Sk及Nt×Nt維的右移矩陣R，其中，其中，1≤1+p1<1+p1+p2，…，1+p1+...+pM-2<1+p1+...+pM-1≤Nt，當1+p1+...+pM-1>Nt時，則令1+p1+...+pM-1＝Nt，空間調(diào)制矩陣基Sk中的1代表該天線被激活，空間調(diào)制矩陣基Sk中的0代表該天線未被激活；空間調(diào)制矩陣基Sk中每一行都有一個非零元素，因此空間調(diào)制矩陣基Sk中有M個1。R=000...1100...0010...0...............00...10---(13)]]>2)通過空間調(diào)制矩陣基Sk及右移矩陣R形成Nt-1個空間調(diào)制矩陣RlSk，其中，l＝{1,2,…,Nt-1}，再基于所述空間調(diào)制矩陣RlSk產(chǎn)生第k個發(fā)送碼字集合χk，其中，χk={Rq-1SkVl}q=1Nt={Ck,q}q=1Nt---(14)]]>其中，Ck,q為第k個發(fā)送碼字集合χk中的第q個碼字；當有K個空間調(diào)制矩陣基Sk時，則能夠產(chǎn)生K個發(fā)送碼字集合χk，刪除碼字集合中含有相同激活天線序號的碼字，為了保證獲得期望的發(fā)射分集M，將舍棄某個碼字集合中含有相同激活天線序號的碼字，因此設(shè)為所有能獲得期望發(fā)射分集的碼字集合總數(shù)目，基于酉空時碼計算最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度θk，再在時獲得期望的發(fā)射分集，并將個碼字集合通過最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度θk進行相位旋轉(zhuǎn)，得發(fā)送的碼字集合χk為χk={Ck,q}q=1Ntejθk={Xk,q}q=1Nt---(15)]]>其中Xk,q為第k個發(fā)送碼字集合χk中的第q個碼字。則可獲得期望發(fā)射分集的碼字集合為在每一次信息發(fā)送的過程中，源節(jié)點將比特序列分為兩個部分，其中，一部分用于從酉空時碼v中選選取一個酉空時碼字，另一部分比特用于從碼本χ中選出一個碼字，因此本發(fā)明的頻譜效率為：其中，表示小于或者等于x的最接近于2的指數(shù)的整數(shù)。如果選中碼字Xk,q，那么接收者處的接收信號Y為Y＝HXk,q+N(7)其中，Y為接收者的接收信號向量；H為發(fā)送者與接收者之間的Nr×Nt維信道向量；N為加性高斯白噪聲，服從均值為0，方差為σ2的分布；假設(shè)信道系數(shù)服從均值為0方差為1的復(fù)高斯分布，且接收者已知信道系數(shù)，以下是發(fā)送天線為4、發(fā)射分集為2的UC-SM設(shè)計實例：當發(fā)送天線Nt＝4，期望的發(fā)射分集M＝2，酉空時碼的碼字可按已有方法生成，碼字的速率為Ru，酉空時碼字為Vl＝diag{x1,x2}，l＝{0,1,…,L-1}(8)其中，為酉空時碼字的總數(shù)目。當發(fā)送天線Nt＝4，期望的發(fā)射分集M＝2時，UC-SM方案有三個空間調(diào)制矩陣基：S1=10010000,S2=10000001,S3=10000100---(9)]]>上式(9)中的空間調(diào)制矩陣基是按照式(5)規(guī)則的生成，然而按照上式中的S3生成的碼字集合χ3，χ3中的R0S3和R2S3有相同的激活天線序號，為了保證分集，將舍棄碼字集合χ3，最終，在該實例中，發(fā)送的碼本χ由碼字集合χ1和碼字集合χ2組成，碼本可寫為χ1={x100x20000,00x100x200,0000x100x2,0x20000x10}ejθ1χ2={x1000000x2,0x2x100000,000x2x1000,00000x2x10}ejθ2---(10)]]>相位旋轉(zhuǎn)角度θ1和θ2是為了保證設(shè)計的碼本χ能獲得滿分集M，UC-SM方案的頻譜效率為：其中，nc為空間調(diào)制矩陣的總數(shù)目。通常來說，當期望的發(fā)送分集為2的時候，對于任意的發(fā)射天線而言，UC-SM方案的空間調(diào)制矩陣的總數(shù)目nc為：當發(fā)射天線個數(shù)為4，期望發(fā)射分集為2時，基于酉空時碼計算最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角度θk的具體操作為：1a)相干檢測的成對錯誤概率為：P(Xk,q→Xk′,q′)≤12(Πl=1rϵl)-Nr(14σ2)-rNr---(13)]]>其中，Xk,q及Xk′,q′為來自碼本χ的兩個不同的碼字；r為Xk,q→Xk′,q′的秩；l＝1,2,…,r，εl為Δ＝(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)的非零特征值，則碼字的分集積ζ為：ζ=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]---(14)]]>當碼字的分集增益非零時，則碼字就能獲得滿分集M，且碼字的性能取決于碼字的分集增益；設(shè)碼字Xk,q和Xk′,q′中的符號分別為xm和ym，m∈{1,2,…,M}，xm和ym來自參數(shù)為um的酉空時碼Vl和Vl′，當發(fā)射分集M和酉空時碼給定時，碼字的分集增益是激活的天線序號和相位旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)；2)依據(jù)激活天線序號和分集增益ζ之間的關(guān)系，分為以下幾類進行討論；情況1：當碼字Xk,q和Xk′,q′沒有共同的激活天線，則編碼增益為固定常數(shù)，酉空時碼的能量為1，此時碼字的分集積ζ(1)為ζ(1)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=minXk,q≠Xk′,q′{(|x1|2+|y1|2)(|x2|2+|y2|2)}=4---(15)]]>情況2：碼字Xk,q和Xk′,q′有且只有一根共同的激活天線，該情況下可詳細的分為兩個子情況考慮。情況2.1：當碼字Xk,q和Xk′,q′來自相同的碼字集合時，則碼字的分集積ζ(2.1)為：情況2.2：當碼字Xk,q和Xk′,q′來自于不同的碼字集合，且符號x1和y1來自于同一根激活天線時，則碼字的分集積ζ(2.2.1)為：ζ(2.2.1)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=min2.2.1{|x1ejθ1-y1ejθ2|2(|x2|2+|y2|2)}=min2.2.1{2|x1ejθ1-y1ejθ2|2}---(17)]]>當碼字Xk,q和Xk′,q′來自于不同的碼字集合，且符號x2和y2來自于同一根激活天線時，則碼字的分集積ζ(2.2.2)為：ζ(2.2.2)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=mincase2.2.2{|x2ejθ1-y2ejθ2|2(|x1|2+|y1|2)}=mincase2.2.2{2|x2ejθ1-y2ejθ2|2}---(18)]]>情況3：當碼字Xk,q和Xk′,q′有兩根相同的激活天線，且Xk,q和Xk′,q′來自于不同的碼字集合時，則碼字的分集積ζ(3)為：ζ(3)=minXk,q≠Xk′,q′det[(Xk,q-Xk′,q′)H(Xk,q-Xk′,q′)]=mincase3{|x1ejθ1x2ejθ1-y1ejθ2y2ejθ2|2}---(19)]]>則最優(yōu)分集積ζmin的表達式為：ζmin＝min(ζ(2.1),ζ(2.2.1),ζ(2.2.2),ζ(3))(20)尋找最優(yōu)的角度θi(i＝1,2)，構(gòu)建優(yōu)化問題為：(θ^1,θ^2)=argmaxθ1,θ2ζmin---(21)]]>3)根據(jù)(14)式通過計算機窮舉搜索的方法得到最優(yōu)相位旋轉(zhuǎn)角θk。對于期望的發(fā)射分集M＝2，發(fā)送天線的數(shù)目Nt＝3,4,5,6，本發(fā)明的碼字集合間的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度和相應(yīng)的分集積在表1給出。通覽整個表1，我們可以看到，在任意的天線數(shù)目下，分集積都是大于零的，這就意味著UC-SM方案的碼字能獲得滿發(fā)射分集M＝2，隨著發(fā)送天線數(shù)目的增多，UC-SM方案的發(fā)送碼字的總數(shù)目和相應(yīng)的頻譜效率也隨之增大，然而，分集積會隨著速率R的提高而下降，對于某一給定的頻譜效率R，隨著發(fā)送天線數(shù)目Nt的增多，分集積也會越來越小。前文所述UC-SM設(shè)計方案，能保證在每個時隙只激活一根天線的情況下，獲得期望的發(fā)送分集和更高的頻譜效率，因為每個時隙只激活一根天線，所以本方案只需要一個射頻鏈路就可以實現(xiàn)。表1本發(fā)明擴展到大規(guī)模MIMO系統(tǒng)在傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中，發(fā)送天線的數(shù)目是非常有限的，為了在傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中獲得更高的頻譜效率，本發(fā)明采取的方法是在總的發(fā)送天線陣列中利用右移矩陣循環(huán)移動激活天線，而為了保證發(fā)送的碼字能獲得期望的發(fā)送分集，本發(fā)明又引入了相位旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)角度是保證獲得滿分集的關(guān)鍵部分。然而，當發(fā)送天線Nt的數(shù)目很大的時候，搜索旋轉(zhuǎn)角度會變得越來越困難，STBC-CSM和SM-DC方案也有同樣的困難存在。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，天線資源是非常充足的，天線不會成為提高頻譜效率的制約因素，因而，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中不需要利用旋轉(zhuǎn)角度提高UC-SM中的頻譜效率，在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中利用UC-SM方案在發(fā)送天線陣列中循環(huán)移動被激活的天線，獲得靈活的發(fā)射分集和更高的頻譜效率的方案，具體為：1)首先產(chǎn)生空間調(diào)制矩陣基Sk，形式如下：2)接下來，利用(23)式的右移矩陣產(chǎn)生其他的空間調(diào)制矩陣；R=000...1100...0010...0...............00...10---(23)]]>3)根據(jù)下式構(gòu)造第k個碼字集合；χk={Rq-1SkVl}q=1Nt={Ck,q}q=1Nt---(24)]]>4)為了獲得期望的發(fā)送分集，我們將檢查依據(jù)上述規(guī)則構(gòu)造的碼字集合，如果該碼字集合中，任意的兩個碼字之間沒有完全相同的激活天線序號，那么該碼字集合是可以保證滿分集的；如果在該碼字集合中，任意兩個碼字之間有完全相同的激活天線序號，那么該碼字集合將舍棄不用，繼續(xù)按照上述規(guī)則產(chǎn)生碼字集合，重復(fù)1)，2)，3)，4)步，直到k＝Nt。仿真實驗在相同的速率條件下，本發(fā)明與STBC-CSM和SM-DC方案進行比較，仿真過程中信噪比定義為SNR＝Ps/σ2，式中Ps是發(fā)送端的總功率。給出了速率為3bits/s/Hz時，本發(fā)明與SM-DC方案的性能比較。SM-DC方案的仿真條件設(shè)為DC(4，1，1)，即4根發(fā)送天線，1根接收天線，每個時隙激活1根發(fā)送天線，SM-DC方案能獲得兩階的發(fā)射分集；當本發(fā)明的期望分集為2時，酉空時碼的比特速率為Ru＝2bits/s/Hz，頻譜效率為3bits/s/Hz，本發(fā)明只需要3根發(fā)送天線。若本發(fā)明的期望分集為3，酉空時碼的比特速率為Ru＝2bits/s/Hz，頻譜效率為3bits/s/Hz，本發(fā)明只需要4根發(fā)送天線，本發(fā)明可得到3個碼字集合，碼字中的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度為θ1＝0，θ2＝1.02，θ3＝2.92；若本發(fā)明的期望分集為3，酉空時碼的比特速率為Ru＝1bits/s/Hz，總的發(fā)送天線Nt＝4，頻譜效率則為2bits/s/Hz，此時碼字中的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度為θ1＝0，θ2＝0.39，θ3＝1.96。依據(jù)上述的仿真設(shè)置條件，從圖1中可以看出，SM-DC方案的BER性能與Nt＝3，M＝2的本發(fā)明性能接近，然而，本發(fā)明需要的發(fā)送天線數(shù)比SM-DC方案需要的發(fā)送天線數(shù)目少。當本發(fā)明發(fā)送天線Nt＝4時，本發(fā)明能獲得M＝3的發(fā)送分集，并且性能遠遠好于SM-DC方案。圖2給出了在Nt＝4，發(fā)送分集M＝2時本發(fā)明的性能曲線。在同樣的頻譜效率R＝3.5bits/s/Hz下，本發(fā)明與STBC-CSM和SM-DC方案的性能進行比較。從圖2中可以看出，所有的方案都可以獲得期望的發(fā)送分集，并且三者的BER性能接近。然而，在Nt＝4根發(fā)送天線，1根接收天線的情況下，為了獲得R＝3.5bits/s/Hz的頻譜效率，SM-DC方案采用的是DC(4，1，3)方案，也即是4根發(fā)送天線，1根接收天線，在每個時隙同時激活3根天線；STBC-CSM方案需要同時激活兩根天線，該方案才能工作。同時激活多根天線，會帶來信道間干擾和嚴格的同步性問題。然而本發(fā)明每個時隙只需激活一根天線，即可在同等條件下，獲得相同的頻譜效率，而且避免了信道間干擾和嚴格的同步性要求。另外本發(fā)明只需要優(yōu)化一個角度，STBC-CSM需要優(yōu)化三個角度，優(yōu)化角度數(shù)的增加，會極大增加計算復(fù)雜度。圖3給出了在Nt＝5，發(fā)送分集M＝2，頻譜效率R＝3.5bits/s/Hz下本發(fā)明與STBC-CSM方案的性能比較曲線。從圖3中可以看出，本發(fā)明與STBC-CSM方案BER性能接近，且都獲得了兩階的發(fā)送分集。然而本發(fā)明在每個時隙激活的天線數(shù)是小于STBC-CSM方案，本發(fā)明在每個時隙只需要激活一根天線，而STBC-CSM方案在每個時隙需要激活兩根天線。本發(fā)明激活一根天線，就意味著只需要一個射頻鏈路，大大降低了射頻鏈路的開銷，并且避免了信道間干擾和嚴格的同步性問題。STBC-CSM方案只有解決了信道間干擾和同步性問題之后才能應(yīng)用。圖4給出了在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，不同的發(fā)送天線數(shù)和不同的分集時本發(fā)明的BER性能曲線。仿真了Nt＝64、分集M＝2,3,4、Nt＝128、的BER曲線。當M＝2時，酉空時碼的比特速率Ru＝1；當分集M為其它時，酉空時碼的比特速率Ru＝2。從圖4中可得，隨著分集的增大，M＝2時本發(fā)明的BER性能也越來越好，因此本發(fā)明所提的UC-SM方案在只使用一個射頻鏈路，激活一根天線的情況下，是可以實現(xiàn)不同的發(fā)送分集的。當M＝2，Nt＝128，由于分集積較小，本發(fā)明的BER曲線略高于M＝2、Nt＝64時的BER。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。當前第1頁1 2 3