空間移位鍵控調制方式的可擴展方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于發射天線選擇的空間移位鍵控(SSK)調制的可擴展方法，其特征在于包括：對發射端的每個天線進行正交碼組的綁定；將數據流按照特定長度進行分組且進行空間調制映射，映射到對應的發射天線組合上，得到被激活天線的序列和相應的綁定碼組，激活的天線進行相應碼組的發射。在接收端判斷出發射天線的序列號和對應的正交碼，進行信息復原本發明為針對最簡單的空間調制方式空間移位鍵控(SSK)進行擴展的技術，通過借鑒光通信中副載波密度調制技術的方法，來增加空間移位鍵控方式中天線序列組合數的應用，從而提升空間移位鍵控單次可處理的信息比特，增強發射端對信息流的處理能力，使得信道容量得到較大幅度的提升。
【專利說明】
空間移位鍵控調制方式的可擴展方法
技術領域
[0001] 本發明設及無線通信物理層中有關空間調制方式的改進技術，尤其是一種基于發 射天線選擇的空間移位鍵控(SSK)調制的可擴展方法。
【背景技術】
[0002] 空間調制是一種基于多天線MIMO技術改進的調制方式。不像MIMO系統中，所有的 天線同時被激活用W發送信息。在空間調制系統中，在單個時隙內，只有一根發射天線被選 中處于激活狀態，用來發送分組碼中部分信息的映射信號，分組碼中另一部分信息被編碼 在了發射天線的序號上。在接收端通過既定的判決準則判斷出天線序號W及天線所發送的 信號，從而通過聯合判決來恢復出發送端所傳送信號。
[0003] 空間移位鍵控(SSK)是一種最簡單的空間調制技術，但是沒有充分發掘對天線序 列的組合潛力。結合光通信中副載波密度調制技術的思想，提出了在SSK中通過利用增加可 改變天線序列組合數應用的方法來提升空間移位鍵控每次可處理的信息比特，對傳統SSK 方式進行擴展，使天線序列的組合數，在信息的映射過程中得到更大程度的利用。本發明能 夠增強發射端對信息流的處理能力，使得信道容量得到較大幅度的提升。
[0004] 在傳統的空間移位鍵控(SSK)技術中，所有的信息都編碼在天線序號上，每次只用 一根天線去發射相同的信號。相較于傳統的空間移位鍵控技術，可擴展空間移位鍵控調制 方式能夠借助利用可變的天線序列組合實現每次更多信息比特的編碼。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是針對上述問題，提供一種基于發射天線選擇的空間移位鍵控 (SSK)調制可擴展的方法，利用可變的天線序列組合實現每次更多信息比特的編碼，W此來 增加數據的編碼效率。
[0006] 若發射端有N根發射天線，傳統的SSK方式只使用了發射天線數目N大小的天線組 合，而本發明提出的可擴展SSK技術將天線的2N-1種組合引進到信息的編碼程序中，從而使 得參與天線選擇的分組數據流長度變大，W此來增加數據的編碼效率。為了確保在接收端 能順利解碼出發射端數據流，需要在接收端確定發射信息所使用的天線序列號的組合，我 們在發射端用正交碼組去綁定對應的發射天線，即每一個天線都有一個或者多個只屬于自 己的正交碼，且所有天線的綁定碼都是正交的。部分信息可W編碼在每個天線的正交碼上， 當某根天線所綁定的正交碼組數目為2c時，對源端數據分組編碼的長度增加 C比特。
[0007] 為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：
[000引一種基于發射天線選擇的空間移位鍵控(SSK)調制的可擴展方法，其特征在于包 括：
[0009] 對發射端的每個天線進行正交碼組的綁定；
[0010] 將數據流按照特定長度進行分組且進行空間調制映射，映射到對應的發射天線組 合上，得到被激活天線的序列和相應的綁定碼組，激活的天線進行相應碼組的發射；
[0011] 在接收端判斷出發射天線的序列號和對應的正交碼，進行信息復原。
[0012] 優選的，所述對發射端的每個天線進行正交碼組的綁定，還包括每個天線可對應 一個或多個專屬碼字。
[0013] 優選的，所述數據流分組的長度與發射端天線數和綁定的正交碼數目成正相關關 系。
[0014] 優選的，發射端的信號為S，則S表達式是：
[0015]
[0016] (1)
[0017] 其中，發射端的發射功率為Po,要發送的數據選擇的天線數是兩根分別為k和m時， 每個天線就W半功率Po/2發射各自綁定的正交碼組ak、am;
[0018] 其在接收端收到發射端信息后，對接收信號進行解碼，發射端信號S經過無線信道 傳送后，接收端的接收信號為。，其表達式為：
[0019]
[0020] (2)
[0021 ]其中ns表示噪聲信號，hk和hm分別表示第k和第m根發射天線對應信道增益。
[0022] 優選的，被激活的天線個數為一個的時候，用全功率發射，當被激活的天線為兩個 的時候，用等功率分配。
[0023] 優選的，在接收端進行信息復原時，采用窮捜索算法，進行發射端信息的復原。
[0024] 優選的，在接收端進行信息復原時，針對不同組合下的序列組合，使用正交碼去與 接收信號做乘，由于碼組間是正交的，在發射天線是一個的時候，可W找出一個運算后模值 最大的序號;在發射天線為兩個的時候，用組合天線對應的正交碼去乘W接收信號，取得信 號模值的最大值，最后將兩種狀況下的最大值進行比較，取得最大值對應的序列組合作為 解碼的天線序列組合，根據天線序列號與發送信息的映射關系，反向推出發射端的原始數 據。
[0025] 優選的，所述方法適用于多輸入單輸出(MISO)系統。
[0026] 優選的，所述方法適用于多輸入多輸出(MIMO)系統。
[0027] 本發明的有益效果是:本發明為針對最簡單的空間調制方式空間移位鍵控(SSK) 進行擴展的技術，通過借鑒光通信中副載波密度調制技術的方法，來增加空間移位鍵控方 式中天線序列組合數的應用，從而提升空間移位鍵控單次可處理的信息比特，增強發射端 對信息流的處理能力，使得信道容量得到較大幅度的提升。
【具體實施方式】
[0028] W下對本發明進行詳細說明。
[0029] 本
【發明內容】
主要通過對信息的編碼和解碼來實現，具體步驟如下所示：
[0030] 步驟1、數據預處理
[0031] 現W發射端有4根天線為例，總共有15種天線組合可用（除去一種全不選的情況， 因運種情況不能使用），如按照傳統SM或SSK來說，天線就只有4中激活可能情況，借助天線 序號只能編碼2比特信息。現在借助4根天線，進行單純的SSK調制，由于其天線序列組合數 為15,每次至少可W傳送3(運里是由log215向下取整數得到）比特的數據，在接收端需要判 決出是使用哪一個天線序列組合就能復原出發送端的發射信息。為了有效地降低解碼難 度，增強信息傳輸的可靠性能，我們實行正交的擴碼綁定，即每個發射天線都有一(或多)個 只屬于自己的與其他天線發射信號正交的發射信號（即專屬碼字），運些發射信號之間相互 正交。在此假設每個天線只有一個正交碼與之對應，數據流和天線激活組合如下表1所示(Y 代表被選中激活，否則沒有）。
L〇〇33」表1. SSK中數據流和激活天線的映射
[0034] 所述數據流分組的長度與發射端天線數和綁定的正交碼數目成正相關關系。從表 2中可W明顯看出，隨著發射端天線數目的增加，在發射端能單次處理的比特流的長度快速 增加，在發射天線為4的時候，在單正交碼綁定時，可處理的數據編碼長度為3;但是當發射 天線數為8的時候，傳統的SSK能夠單次處理的數據長度為3,但在可擴展SSK方式單正交碼 綁定的情況下能夠單次處理的數據長度為7,運大大提升了數據的快速處理的能力。
[0035]
[0036] 表2.可擴展SSK和傳統SSK編碼數據長度比較
[0037] 步驟2、形成收發信號
[0038] 對發射端發送信號進行分析，假設發射端的發射功率為Po,根據表1可知當發射端 發送數據選擇一根天線k進行發射時，被選擇的那根天線k就W全功率Po發射其綁定的正交 碼ak;如果要發送的數據選擇的天線數是兩根分別為k和m時，每個天線就W半功率Po/2發射 各自綁定的正交碼組ak、am。當每個天線綁定的正交碼數是2的時候，第一根天線對應的正交 碼序列為:日11 = [1，1，1，1，1，1，1，1]，曰12=[1，-1，1，-1，1，-1，1，-1];第二根天線對應正交 碼序列為:日21二[1,1 ,-1 ,-1,1,1 ,-1 ,-1]，日22二[1 ,-1 ,-1,1,1 ,-1 ,-1,1];第二根天線對應 的正交碼序列為:a31 = [I, I, I, I ,-1 ,-1 ,-1 ,-1]，a32 = [I ,-1,1 ,-1 ,-1,1 ,-1,1];第四根天 線對應的正交碼序列為:日41二[1,1 ,-1 ,-1 ,-1 ,-1,1,1]，日42二[1 ,-1 ,-1,1 ,-1,1,1 ,-1]。針 對被激活的天線個數為一個的時候，用全功率發射，當被激活的天線為兩個的時候，就等功 率分配，即每個天線分得總發射功率的一半來進行信息的傳送。
[0039] 不妨巧發射端的信號為S，則S表試式是：
[0040]
[0041] (1)
[0042] 假設其在接收端收到發射端信息后，要對接收信號進行解碼，發射端信號S經過無
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[0043]
[0044] (2)
[0045] 其中ns表示噪聲信號，hk和hm分別表示第k和第m根發射天線對應信道增益。
[0046] 此時只需要找出k，m的取值即可得知發送端的數據流。
[0047] 步驟3、信息復原
[0048] 在接收端進行信息復原時，采用窮捜索算法，進行發射端信息的復原。其具體實現 過程是針對不同組合下的序列組合，使用正交碼去與接收信號做乘，由于碼組間是正交的， 在發射天線是一個的時候，可W找出一個運算后模值最大的序號;在發射天線為兩個的時 候，用組合天線對應的正交碼去乘W接收信號，取得信號模值的最大值，最后將兩種狀況下 的最大值進行比較，取得最大值對應的序列組合作為解碼的天線序列組合，根據天線序列 號與發送信息的映射關系，反向推出發射端的原始數據。
[0049] 本發明既適用于多輸入單輸出（MISO)系統，又適用于多輸入多輸出（MIMO)系統 中。
[0050] W上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1. 一種基于發射天線選擇的空間移位鍵控(SSK)調制的可擴展方法，其特征在于包括： 對發射端的每個天線進行正交碼組的綁定； 將數據流按照特定長度進行分組且進行空間調制映射，映射到對應的發射天線組合 上，得到被激活天線的序列和相應的綁定碼組，激活的天線進行相應碼組的發射； 在接收端判斷出發射天線的序列號和對應的正交碼，進行信息復原。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對發射端的每個天線進行正交碼組的 綁定，還包括每個天線可對應一個或多個專屬碼字。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述數據流分組的長度與發射端天線數和 綁定的正交碼數目成正相關關系。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，發射端的信號為S，則S表達式是：其中，發射端的發射功率為Po,要發送的數據選擇的天線數是兩根分別為k和m時，每個 天線就W半功率Po/2發射各自綁定的正交碼組ak、am; 其在接收端收到發射端信息后，對接收信號進行解碼，發射端信號S經過無線信道傳送 后，接收端的接收信號為。，其表達式為：其中ns表示噪聲信號，hk和hm分別表示第k和第m根發射天線對應信道增益。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，被激活的天線個數為一個的時候，用全功 率發射，當被激活的天線為兩個的時候，用等功率分配。6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在接收端進行信息復原時，采用窮捜索算 法，進行發射端信息的復原。7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在接收端進行信息復原時，針對不同組合 下的序列組合，使用正交碼去與接收信號做乘，由于碼組間是正交的，在發射天線是一個的 時候，可W找出一個運算后模值最大的序號;在發射天線為兩個的時候，用組合天線對應的 正交碼去乘W接收信號，取得信號模值的最大值，最后將兩種狀況下的最大值進行比較，取 得最大值對應的序列組合作為解碼的天線序列組合，根據天線序列號與發送信息的映射關 系，反向推出發射端的原始數據。8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法適用于多輸入單輸出（MIS0)系 統。9. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法適用于多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)系 統。
【文檔編號】H04L27/36GK105939171SQ201610390052
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】王富強, 張廣馳, 崔苗
【申請人】廣東工業大學