CN104022810B - 一种基于sm系统的发射端天线选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信抗干扰技术，具体的说是涉及基于空间调制的天线选择技术。本发明的主要方法为设置备选集合P，已选集合S，其中集合P初始包含所有发射天线序号，集合S初始为空；计算信道矩阵H中各列向量的模值，将模值最大的一列对应的发射天线放入集合已选集合S，并将其从备选集合P中去除；计算备选集合P中每一根天线与已选集合S中所有天线的判决量Q，将最大的判决量Q对应的备选集合P中的天线放入已选集合S，并将该天线从备选集合P中去除，直到得出符号要求的已选集合S。本发明的有益效果为，能够以很低的复杂度和反馈量，使BER性能得到很大的提升。本发明尤其适用于空间调制的天线选择。

Description

一种基于SM系统的发射端天线选择方法
技术领域
本发明属于通信抗干扰技术，具体的说是涉及基于空间调制(SpatialModulation，SM)的天线选择技术(Antenna Selection)。
背景技术
MIMO(Multiple Input Multiple Output)调制技术是一种无线环境下的高速传输技术，它在发射端和/或接收端配置更多的天线单元，并结合先进的空时编码调制方案，通过对空间自由度的充分利用，可以带来额外的分集，复用和波束成型增益。
近来，SM技术作为一种新的MIMO调制方案被提出用来作为一种新的调制技术。该技术的基本原理是通过激活不同的天线，将天线索引值用于调制来传输信息比特。这种传输方案的本质是利用MIMO系统中不同信道的独立性。因为每次只有一根天线被激活，进而在发射端只需要一个射频单元且此过程能传输部分比特，所以这种方案相比传统单天线系统提高了传输速率，并降低了MIMO系统的成本和复杂度。天线选择算法是基于某种选择算法从备选天线中挑选一组较好的天线来发送数据。天线选择算法和SM结合可以极大提高系统性能。现在的一些天线选择算法过于复杂，不利于工程实现。
发明内容
本发明的目的，就是针对上述传统技术存在的问题，提出一种基于SM系统的发射端天线选择方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于SM系统的发射端天线选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.接收端对信道信息进行估计，得到信道矩阵H，所述信道矩阵H由Nr行和Nt列构成，其中Nr为接收天线数，Nt为发射天线数；
b.设置备选集合P，已选集合S，其中集合P初始包含所有发射天线序号，集合S初始为空；计算信道矩阵H中各列向量的模值，将模值最大的一列对应的发射天线放入集合已选集合S，并将其从备选集合P中去除；
c.计算备选集合P中每一根天线与已选集合S中所有天线的判决量Q，根据Q的值选择天线，对应的备选集合P中的天线放入已选集合S，并将该天线从备选集合P中去除；其中，当调制符号为BPSK时，其中Im(X)表示对复数X取其虚部；当调制符号为QPSK时，其中Re(X)表示对复数X取其实部，m为已选天线，n为备选天线。
d.重复步骤c直到已选集合S中的天线符合要求，将已选集合S反馈给发射端。
本发明的有益效果为，能够以很低的复杂度和反馈量，使BER性能得到很大的提升。
附图说明
图1为传统SM系统框图；
图2为SM系统编码示意图；
图3为采用本发明的发射端天线选择方法的SM系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里讲被忽略。
为更好地对本发明进行说明，先介绍本发明技术方案所用到的术语和空间调制系统发射机结构。
空间调制：如图1所示，b是需要传输的比特数据，可以被视为一个L×T的矩阵，其中L＝log2(M)+log2(Mary)是一个SM调制符号所携带的比特数量，Mary是正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)阶数。可以看出，一个SM调制符号所能携带的比特数量由QAM调制阶数和发射天线数量共同决定。SM调制准则是根据SM转化表将b转化成为一个M×T的矩阵x。在x中，一列代表一个时刻发送的数据，任意一列只有一个非零数据，意味着任意时刻只有一根天线发送数据。如图2所示，给了一个四根发射天线，调制符号为BPSK的例子。
如图3所示的系统图，发射机结构大致分为如下几步：
步骤1：确定要选择的系统的参数，即确定发射天线个数nTx，和发射天线选择数目nTx_AS接收天线个数nRx，调制的阶数M。
步骤2：接收机根据导频，估计信道信息，经天线选择算法，得到选择的nTx_AS根发射天线，并将其序号反馈给发射机。
步骤3：计算出一帧的比特数量，将此帧数据分成两组，一组为天线索引比特，用于选择被激活的发射天线，一组为调制比特，用于调制到被激活的发射天线上发送出去。
如图3所示，为采用本发明的发射端天线选择方法的SM系统框图，包括数字化信源、SM调制模块、信道、信道估计模块、天线选择处理模块、SM解调检测模块，与传统SM系统不同之处在于发射端天线选择，其中信道估计模块提供信道信息给天线选择处理模块，天线选择处理模块提供被选天线子集序号给SM调制模块，具体包括：
a.接收端对信道信息进行估计，得到信道矩阵H，所述信道矩阵H由Nr行和Nt列构成，其中Nr为接收天线数，Nt为发射天线数；
b.设置备选集合P，已选集合S，其中集合P初始包含所有发射天线序号，集合S初始为空；计算信道矩阵H中各列向量的模值，将模值最大的一列对应的发射天线放入集合已选集合S，并将其从备选集合P中去除；
c.计算备选集合P中每一根天线与已选集合S中所有天线的判决量Q，将最大的判决量Q对应的备选集合P中的天线放入已选集合S，并将该天线从备选集合P中去除；其中，当调制符号为BPSK时，当调制符号为QPSK时，其中m为已选天线，n为备选天线；
d.重复步骤c直到已选集合S中的天线符合要求，将已选集合S反馈给发射端。

Claims (1)

1.一种基于SM系统的发射端天线选择方法，SM为空间调制，其特征在于，包括以下步骤：
a.接收端对信道信息进行估计，得到信道矩阵H，所述信道矩阵H由Nr行和Nt列构成，其中Nr为接收天线数，Nt为发射天线数；
b.设置备选集合P，已选集合S；其中备选集合P初始包含所有发射天线序号，已选集合S初始为空；计算信道矩阵H中各列向量的模值，将模值最大的一列对应的发射天线序号放入已选集合S，并将其从备选集合P中去除；
c.计算备选集合P中每一根天线与已选集合S中所有天线的判决量Q，将最大的判决量Q对应的备选集合P中的天线放入已选集合S，并将该天线从备选集合P中去除；其中，当调制符号为BPSK时，当调制符号为QPSK时，其中m为已选天线，n为备选天线；其中，Im(·)表示对复数X取其虚部，Re(·)表示对复数X取其实部，BPSK为二进制相移键控，QPSK为正交相移键控；
d.重复步骤c直到已选集合S中的天线符合要求，将已选集合S反馈给发射端。
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