CN104168051B - 一种天线索引检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信抗干扰技术领域，具体的说涉及一种天线索引检测方法。本发明的天线索引检测方法通过设置门限，高于门限时，先检测天线索引，再检测APM符号，低于门限则采用性能较好的DBD算法，在保证系统BER(Bit Error Ratio)性能的前提下，降低检测的复杂度。该算法能近似达到最大似然检测的性能并极大地降低复杂度。本发明尤其SM系统的天线索引检测。

Description

一种天线索引检测方法
技术领域
本发明属于通信抗干扰技术领域，涉及空间调制(Spatial Modulation，SM)技术，信号向量检测算法(Signal Vector Detection，SVD)，基于欧氏距离的阶数检测算法(Distance-based ordered detection algorithm,DBD)及其相MIMO(Multiple InputMultiple Output)等技术，具体的说涉及一种天线索引检测方法。
背景技术
MIMO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，所以这种方案提高了传输速率，并降低了MIMO系统的成本和复杂度。
现有天线索引检测用于SM技术一般都需要对信道矩阵求逆，而当信道矩阵过大时，矩阵求逆的操作会增加过多的复杂度影响接收机的性能。本检测算法采用共轭转置代替矩阵求逆运算，进一步降低检测复杂度，而检测性能并没有明显损失。
发明内容
本发明的目的，就是基于新的SM调制系统，提出了一种用于SM系统的的天线索引检测方法。
本发明的技术方案是，一种天线索引检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.数字化信源信息经过SM调制后通过信道发射到接收端；
b.接收端接收到信号后检测发射天线索引，并判断该天线索引是否可靠；若是，则进入步骤c，若否，则进入步骤d；其中，检测发射天线索引的具体方法为：当接收天线数nRx>1时，进入步骤b1；当接收天线数nRx＝1时，进入步骤b2；
b1.获取nRx维接收向量y和nTx个信道列向量的夹角，最小的夹角所对应的发射天线，为检测到的天线索引；其中，nRx为接收天线数，y为接收端接收到的信号，nTx为发射天线数；
b2.判断调制符号，当调制符号为BPSK时，进入步骤b21，当调制符号为QPSK时，进入步骤b22，当调制符号为16QAM时，进入步骤b23；
b21.设接收信号为y，可得NT个信号：
其中，NT为发送天线总个数，为信道矩阵的共轭转置；
分别取虚部，得：
其中t为最小的虚部对应位置，t2为次小虚部对应的位置，定义为最小虚部和次小虚部的差值。
设置门限P，如果δ>P则根据t的值可以确定用于选择天线索引值是可靠的，否则不可靠；
b22.设接收信号为y，根据信道矩阵的共轭转置可得：
分别取两个信号的虚部，可得：
取虚部能量最小的值所对应的天线为检测到的发送信号的天线：
设置门限P，如果δ>P，则根据t的值得到的选择天线索引可靠，否则不可靠；
b23.设接收信号为y，根据信号矩阵的共轭可得：
根据星座图比较星座图的实部和虚部的关系，
可得：
设置：其中t代表相位偏移最小值对应的天线位置，t2代表相位偏移次小值对应的位置；dt代表相位偏移的最小值，代表相位偏移次小值；
设置门限P，如果δ>P，则根据t的值得到的选择天线的索引值是可靠的，否则不可靠；
c.根据检测得到的天线索引值，进行APM符号检测，输出数字化信息；
d.对接收到的信号进行DBD检测，输出数字化信息。
本发明的有益效果为，提供了一种基于SM系统提出一种新的检测算法，该技术通过设置门限，高于门限时，先检测天线索引，再检测APM符号，低于门限则采用性能较好的DBD算法，在保证系统BER(Bit Error Ratio)性能的前提下，降低检测的复杂度。该算法能近似达到最大似然检测的性能并极大地降低复杂度。
附图说明
图1是传统SM系统框图；
图2是SM系统编码示意图；
图3本发明提出的检测算法的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，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。图2，给了一个四根发射天线，调制符号为BPSK的例子。
如图1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，接收天线个数nRx，调制的阶数M。
步骤2：然后根据如上所述的公式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。
针对接收机部分，接收到信号y后，经过检测模块，具体检测算法，按照前文所的方法即可检测。
如图3所示，本发明的天线索引检测方法，包括以下步骤：
a.数字化信源信息经过SM调制后通过信道发射到接收端；
b.接收端接收到信号后检测发射天线索引，并判断该天线索引是否可靠；若是，则进入步骤c，若否，则进入步骤d；其中，检测发射天线索引的具体方法为：当接收天线数nRx>1时，进入步骤b1；当接收天线数nRx＝1时，进入步骤b2；
b1.获取nRx维接收向量y和nTx个信道列向量的夹角，最小的夹角所对应的发射天线，为检测到的天线索引；其中，nRx为接收天线数，y为接收端接收到的信号，nTx为发射天线数；
b2.判断调制符号，当调制符号为BPSK时，进入步骤b21，当调制符号为QPSK时，进入步骤b22，当调制符号为16QAM时，进入步骤b23；
b21.设接收信号为y，可得NT个信号：
其中，NT为发送天线总个数，为信道矩阵的共轭转置；
分别取虚部，得：
其中t为最小的虚部对应位置，t2为次小虚部对应的位置，定义为最小虚部和次小虚部的差值。
设置门限P，如果δ>P则根据t的值可以确定用于选择天线索引值是可靠的，否则不可靠；
b22.设接收信号为y，根据信道矩阵的共轭转置可得：
分别取两个信号的虚部，可得：
取虚部能量最小的值所对应的天线为检测到的发送信号的天线：
设置门限P，如果δ>P，则根据t的值得到的选择天线索引可靠，否则不可靠；
b23.设接收信号为y，根据信号矩阵的共轭可得：
根据星座图比较星座图的实部和虚部的关系，
可得：
设置：其中t代表相位偏移最小值对应的天线位置，t2代表相位偏移次小值对应的位置；dt代表相位偏移的最小值，代表相位偏移次小值；
设置门限P，如果δ>P，则根据t的值得到的选择天线的索引值是可靠的，否则不可靠；
c.根据检测得到的天线索引值，进行APM符号检测，输出数字化信息；
d.对接收到的信号进行BDB检测，输出数字化信息。

Claims (1)

1.一种天线索引检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.数字化信源信息经过SM调制后通过信道发射到接收端，所述SM调制为空间调制技术；
b.接收端接收到信号后检测发射天线索引，并判断该天线索引是否可靠；若是，则进入步骤c，若否，则进入步骤d；其中，检测发射天线索引的具体方法为：当接收天线数nRx>1时，进入步骤b1；当接收天线数nRx＝1时，进入步骤b2；
b1.获取nRx维接收向量y和nTx个信道列向量的夹角，最小的夹角所对应的发射天线，为检测到的天线索引；其中，nRx为接收天线数，y为接收端接收到的信号，nTx为发射天线数；
b2.判断调制符号，当调制符号为BPSK时，进入步骤b21，当调制符号为QPSK时，进入步骤b22，当调制符号为16QAM时，进入步骤b23；
b21.设接收信号为y，可得NT个信号：
其中，NT为发送天线总个数，为信道矩阵的共轭转置；
分别取虚部，得：
其中t为最小的虚部对应位置，t2为次小虚部对应的位置，定义为最小虚部和次小虚部的差值；
设置门限P，如果δ>P则根据t的值可以确定用于选择天线索引值是可靠的，否则不可靠；
b22.设接收信号为y，根据信道矩阵的共轭转置可得：
分别取两个信号的虚部，可得：
取虚部能量最小的值所对应的天线为检测到的发送信号的天线：
设置门限P，如果δ>P，则根据t的值得到的选择天线索引可靠，否则不可靠；
b23.设接收信号为y，根据信号矩阵的共轭可得：
根据星座图比较星座图的实部和虚部的关系，
可得：
设置：其中t代表相位偏移最小值对应的天线位置，t2代表相位偏移次小值对应的位置；dt代表相位偏移的最小值，代表相位偏移次小值；
设置门限P，如果δ>P，则根据t的值得到的选择天线的索引值是可靠的，否则不可靠；
c.根据检测得到的天线索引值，进行APM符号检测，输出数字化信息；
d.对接收到的信号进行DBD检测，输出数字化信息。
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