CN106899530B - 一种基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于门限值的发送天线组合和调制阶数联合优化的方法。首先，计算各个子信道的信道增益，根据信道增益的大小进行排列，确定所有可能的发送天线组合。其次，根据系统的频谱效率，确定所有的与发送天线组合相对应的调制阶数组合。通过最小欧式距离计算公式，计算出发送天线组合与调制阶数之间的结果，与门限值进行比较，若满足门限要求，则记录相应的组合。否则，继续计算。若门限值设置比较大，则相当于在整个可能的组合中全搜索寻找最优。若门限值设定比较小，计算复杂度降低，但随之系统性能降低。本方法能降低计算复杂度。

Description

一种基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法

技术领域

本发明涉及空间调制技术领域，具体涉及一种广义空间调制的发射天线组合和调制阶数联合优化方法。

背景技术

无线通信系统中，选择合适的无线传输信道会提升系统的性能。许多研究基于接收端反馈的信道状态信息，进行发送天线的选择。同时，传输数据所选择的调制方式对系统性能也有所影响，当调制阶数较低时，系统性能能够有所提升。

GSM(广义空间调制)系统中一个时隙内同时激活多根天线来发送信息比特，如何选择发射天线组合也成为大家关注的焦点。为了更好的选择发送天线组合，一些学者提出基于闭环的GSM系统。通过接收端反馈的信道状态信息来计算出适合信道的发送天线组合和对应的调制阶数。

目前，许多研究者通过基于最小欧式距离的方式，来确定发送天线组合。但是该方法具有较高的计算复杂度。正是基于此，本发明提出了一种低复杂度的发送天线组合和调制阶数联合优化方法，该方法能够在系统性能和计算复杂度之间进行有效的权衡。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种能够在系统性能和计算复杂度之间进行有效的权衡的基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法。本发明的技术方案如下：

一种基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法，其包括以下步骤：

101、根据广义空间调制系统下的信道状态信息计算各个子信道的信道增益h(i)，i∈1,2,...,Nt，Nt表示广义空间调制系统的发射天线数量，根据信道增益h(i)的大小进行排列，所述信道增益h(i)的大小进行排列的排序方式采用降序排序，确定所有可能的发送天线组合；

102、根据广义空间调制系统针对不同应用场景所需的不同频谱效率，确定发射天线组合所占信息的比特数m和数据符号所占信息的比特数n，确定所有的与发送天线组合相对应的调制阶数组合；所述确定所有的与发送天线组合相对应的调制阶数组合采用的是升序排列的组合方式进行计算；

103、根据步骤101计算出的发送天线组合和步骤102的调制阶数组合，通过最小欧式距离计算公式，计算出发送天线组合与调制阶数之间的最小欧式距离，并将计算的最小欧式距离与门限值进行比较，若满足门限要求，则记录相应的发送天线组合和调制阶数组合，否则，继续计算；

所述步骤103满足门限要求具体包括：判断满足门限值的天线组合数量r，若r＝2^m，m表示选择合法发射天线组合所需信息的比特数，则计算停止，否则，继续计算；

若所有发射天线组合与所有的调制阶数组合计算完，满足门限值所确定的发送天线组合数量r＜2^m，则将所有计算结果，按照降序的排列方式，取前2^m个组合；

所述最小欧式距离计算公式，计算出发送天线组合与调制阶数之间的距离的公式为：min||h_ps_i-h_qs_j||²,i≠j，其中s_i、s_j分别表示第i个和第j个合法的M阶QAM调制符号，其中s_i、s_j∈S，s_i≠s_j，i,j∈{1,2,...,M}，h_p,h_q分别表示信道状态信息矩阵H的第p列和第q列。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明能够针对不同的信道环境设定不同的门限值，这样通过门限值的变化，可以降低计算的复杂度。同时，该方法能够在系统性能和计算复杂度之间进行权衡，如果将门限值设置得比较大，则系统性能会有所提升，但复杂度会随之增加；如果门限值设置得比较小，则系统性能会有所下降，但复杂度会降低。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法流程图；

图2是本发明提供优选实施例系统框图；

图3是本发明提供优选实施例仿真曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，首先，计算各个子信道的信道增益，根据信道增益的大小进行排列，确定所有可能的发送天线组合。其次，根据系统的频谱效率，确定所有的与发送天线组合相对应的调制阶数组合。通过最小欧式距离计算公式，计算出发送天线组合与调制阶数之间的结果，与门限值进行比较，若满足门限要求，则记录相应的组合。否则，继续计算。若门限值设置比较大，则相当于在整个可能的组合中全搜索寻找最优。若门限值设定比较小，计算复杂度降低，但随之系统性能降低。

例如：当发射天线数Nt＝6，接收天线数Nr＝6，每一发射时隙激活天线数Na＝2，频谱效率η＝6bit/s/Hz时

步骤一：首先设置门限值T。根据信道状态信息H计算各子信道的信道增益h(i),i∈1,2,...,Nt，根据h(i)进行降序排列。从排序后的h(i)中任选两个序号的所有可能作为发射天线组合C。

步骤二：根据频谱效率确定，数据符号所占信息比特n，按照调制阶数组合内部升序的排列方式，确定所有满足频谱效率的调制阶数组合M。

步骤三：按照公式

分别计算不同发射天线组合C和调制阶数组合M的值。每计算完一种组合方式，则与门限值T比较，若计算结果大于T，则记录该组合方式所采用的发射天线组合和调制阶数，并且结束该发射天线组合与其他调制阶数组合的计算。若计算结果小于T，则继续计算其他组合方式。

步骤四：当所选择的组合方式的数量r＝2^m时，则停止计算，并将记录的组合方式，作为发送天线组合和调制阶数组合。

步骤五：所有组合方式计算结束后，若所选择的组合方式的数量r＜2^m，则在所有计算结果中进行降序排列，依次选择排在前面的2^m种组合方式。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、根据广义空间调制系统下的信道状态信息计算各个子信道的信道增益h(i)，i∈1,2,...,Nt，Nt表示广义空间调制系统的发射天线数量，根据信道增益h(i)的大小进行排列，所述信道增益h(i)的大小进行排列的排序方式采用降序排序，确定所有可能的发送天线组合；

102、根据广义空间调制系统针对不同应用场景所需的不同频谱效率，确定发射天线组合所占信息的比特数m和数据符号所占信息的比特数n，确定所有的与发送天线组合相对应的调制阶数组合；所述确定所有的与发送天线组合相对应的调制阶数组合采用的是升序排列的组合方式进行计算；

103、根据步骤101计算出的发送天线组合和步骤102的调制阶数组合，通过最小欧式距离计算公式，计算出发送天线组合与调制阶数之间的最小欧式距离，并将计算的最小欧式距离与门限值进行比较，若满足门限要求，则记录相应的发送天线组合和调制阶数组合，否则，继续计算；

所述步骤103满足门限要求具体包括：判断满足门限值的天线组合数量r，若r＝2^m，m表示选择合法发射天线组合所需信息的比特数，则计算停止，否则，继续计算；

若所有发射天线组合与所有的调制阶数组合计算完，满足门限值所确定的发送天线组合数量r＜2^m，则将所有计算结果，按照降序的排列方式，取前2^m个组合；

所述最小欧式距离计算公式，计算出发送天线组合与调制阶数之间的距离的公式为：min||h_ps_i-h_qs_j||²,i≠j，其中s_i、s_j分别表示第i个和第j个合法的M阶QAM调制符号，其中s_i≠s_j，i,j∈{1,2,...,M}，h_p,h_q分别表示信道状态信息矩阵H的第p列和第q列。

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