CN107911151A - 一种多天线编码调制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多天线编码调制方法和装置，方法包括：S1、根据各空间流的调制阶数，确定GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数q；S2、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号，根据各空间流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制符号。本发明的多天线编码调制系统的方案设计更加简单，性能更加鲁棒，可以有效提升目前DVB‑NGH协议的传输可靠性，满足未来无线通信系统需求。

Description

一种多天线编码调制方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种多天线编码调制 方法和装置。
背景技术
随着智能手机、平板电脑、笔记本等智能终端的快速发展，超高 清电视(UltraHigh Definition Television，UHDTV)，虚拟现实等移动 多媒体业务的不断发展与普及，未来移动多媒体广播系统对数据速率 和传输可靠性提出了极高的需求和挑战。为了应对未来移动数字电视 广播业务的发展需求，下一代数字广播电视协议(Digital VideoBroadcasting-Next Generation Handheld，DVB-NGH)被提出以有效提 升目前数字电视广播系统的系统容量及覆盖范围。
为了满足未来移动数字电视广播系统需求，DVB-NGH首次采用 了2*2空间复用MIMO技术，以提升系统频谱效率。与传统双向通信 系统不同，由于广播系统无法通过反馈信道向发送端提供信道状态信 息，而从MIMO技术在广播系统中的应用有很多限制。此外，当广播 信道中存在较强的视距(line-of-sight，LOS)分量，会导致产生较高的 信道相关性，严重影响传统空间复用MIMO的系统性能。为了改善强 相关信道下空间复用MIMO系统性能，DVB-NGH采用了一种新型多 天线传输方案，称为MIMO增强空间复用(MIMO-EnhancedSpatial Multiplexing，MIMO-eSM)。此外，考虑到与现有单天线系统的兼容， DVB-NGH引入了功率分配。按照目前DVB-NGH协议，MIMO-eSM 系统包含3种调制阶数Nbpcu及3种功率分配配置(Power Imbalance， PI)。eSM预编码算法及对应参数见式(1)及表1。
表1MIMO-eSM系统的预编码参数
其中，和分别表示eSM预编码前后两个空间流在第 i时刻发送的符号向量。预编码矩阵 由旋转矩阵左乘和右乘功 率分配矩阵构成。
从表1中可以看出，目前DVB-NGH采用的MIMO-eSM技术仅 支持2*2天线，对于不同参数配置，选取的旋转角度θ有所不同。经研 究发现，在较低信道相关性条件下，MIMO-eSM系统相比空间复用 MIMO系统可获取的性能优势十分有限。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一 种多天线编码调制方法和装置。
根据本发明的一个方面，提供一种多天线编码调制方法，包括：
S1、根据各空间流的调制阶数，确定GF(q)多元LDPC编码的有 限域阶数q；
S2、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号，根据各空间 流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制符号。
优选地，本发明的信号调制方法还包括：
S3、将所有调制符号构成调制符号向量，根据左功率分配矩阵、 正交酉矩阵、右功率分配矩阵以及所述调制符号向量的乘积，获得预 编码后的符号向量；
其中，所述左功率分配矩阵和右功率分配矩阵均为对角矩阵，所 述左功率分配矩阵和右功率分配矩阵的阶数以及正交酉矩阵的维数均 与空间流的个数相等。
优选地，所述步骤S1进一步包括：
对任一空间流的调制阶数，计算以2为底，该调制阶数为真数的 对数；
对所有空间流对应的对数求和，获得空间流的对数和；
以2为底数，所述空间流的对数和为指数作幂运算，将所述幂运 算的结果作为所述GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数q。
优选地，所述步骤S2包括：
S2.1、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号转换为二进制 比特的序列；
S2.2、将所述序列分为与空间流一一对应的若干个子序列，对任 意一个子序列，根据该子序列对应的空间流的调制阶数进行星座映射， 获得该空间流上发送的调制符号。
优选地，所述步骤S2.2进一步包括：
S2.2.1、根据各空间流的调制阶数，将所述序列分为与各空间流一 一对应的若干个子序列；
S2.2.2、对任意一个子序列，根据各空间流的调制阶数，从所述星 座集合中选取对应的调制符号，作为对应该子序列的空间流上发送的 调制符号。
优选地，所述步骤S3进一步包括：
S3.1、将各空间流上发送的调制符号构成调制符号向量；
S3.2、将所述左功率分配矩阵左乘所述正交酉矩阵，获得第一矩 阵，将所述第一矩阵左乘所述右功率分配矩阵，获得预编码矩阵；
S3.3、将所述预编码矩阵左乘所述调制符号向量，获得所述预编 码后的符号向量。
优选地，所述步骤S1之前还包括：
将信息比特进行BCH编码，将编码后的信息比特转换为对应GF(q) 多元LDPC编码的符号。
优选地，本发明的信号调制方法还包括：
按照DVB-NGH协议，对各空间流对应的发射天线上的预编码后 的符号进行编码块内的符号交织和时间交织；
将符号交织和时间交织后的符号进行组帧和OFDM调制，获得各 空间流对应的发射天线发送的信号。
优选地，所述左功率分配矩阵中各元素的平方之和为1，所述右 功率分配矩阵中各元素的平方之和为1，所述正交酉矩阵中任一列向量 为两两正交的单位向量。
根据本发明的另一个方面，还提供一种多天线编码调制装置，包 括：
有限域阶数计算模块，用于根据各空间流的调制阶数，确定GF(q) 多元LDPC编码的有限域阶数q；
调制符号映射模块，用于将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编 码符号，根据各空间流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制 符号。
本申请提出一种多天线编码调制方法和装置，通过将LDPC编码 符号直接映射为NL个空间流上的复值调制符号，无需进行比特交织操 作。本发明的多天线编码调制系统方案设计更加简单，鲁棒性更强， 可以有效提升目前DVB-NGH协议的传输可靠性，满足未来无线通信 系统需求。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种多天线编码调制方法的流程示意 图；
图2为二元LDPC编码MIMO-eSM系统与本发明实施例的多天线 编码调制系统的BER性能曲线图；
图3为不同信道相关系数下本发明的多天线编码调制系统与目前 DVB-NGH协议中二元编码MIMO-eSM系统误码率性能对比示意图；
图4为根据本发明另一个实施例的不同信道相关系数下本发明的 多天线编码调制系统与目前DVB-NGH协议中二元编码MIMO-eSM系 统误码率性能对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
目前DVB-NGH协议中采用的基于二元LDPC编码的2*2 MIMO-eSM系统，对于不同的参数配置下，预编码矩阵中的旋转角度 为不同的值。此外，通过研究发现，基于二元LDPC编码的MIMO-eSM 系统在信道相关系数较低的场景下，相比传统空间复用MIMO系统可 以获取的性能增益十分有限。对于不同的功率分配场景，随着两天线 功率差的增大，会产生较为显著的系统性能损失。
为了克服现有技术的上述缺点，本发明实施例提供一种多天线编 码调制方法，如图1所示，包括：
S1、根据各空间流的调制阶数，确定GF(q)多元LDPC编码的有 限域阶数q；
S2、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号，根据各空间 流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制符号。
本申请中，空间流(spatial streams)指MIMO系统中同时可以传 输的数据流通道，也叫空间层。简单的说，就是MIMO系统同时可以 传输多少路数据。调制阶数用于计算对应调制方式下每个符号(码元) 所能代表的比特数，例如BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、32QAM 等调制方式的bit/symbol数目分别是log2(2)、log2(4)、log2(8)、log2(16)、 log2(32)，因此这些调制方式对应的调制阶数分别是2、4、8、16、32； 有限域(finit field)又称为伽罗华域，即为GF(q)，其中q为有限域 的阶。
本发明通过将GF(q)多元LDPC编码的有限域的阶数q和各空间 流的调制阶数满足一定条件，保证一个经多元LDPC编码的编码符号 能够直接映射为NL个空间流上的NL个调制符号，无需进行比特交织操 作，使得多天线编码调制系统方案设计更加简单，性能更加鲁棒，可 以有效提升目前DVB-NGH协议的传输可靠性，满足未来无线通信系 统需求。
其中，所述左功率分配矩阵和右功率分配矩阵均为对角矩阵，所 述左功率分配矩阵和右功率分配矩阵的阶数以及正交酉矩阵的维数均 与空间流的个数相等。
在一个实施例中，步骤S1进一步包括：
对任一空间流的调制阶数，计算以2为底，该调制阶数为真数的 对数；
对所有空间流对应的对数求和，获得空间流的对数和；
以2为底数，所述空间流的对数和为指数作幂运算，将所述幂运 算的结果作为所述GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数q。
具体地，对于第k个空间流的调制阶数为计算该调制阶数以 2为底，该调制阶数为真数的对数，即mk，定义本发明实施例的多天 线编码调制系统中空间流的总个数为NL，则空间流的对数和有限域阶数
例如，若多天线编码调制系统中空间流的总个数为2，对于第1 个空间流的调制阶数为4，则第一个空间流的调制阶数对应的对数为2，， 而第二个空间流的调制阶数为8，则第二个空间流的调制阶数对应的对 数为3，那么GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数为25，即32。
通过上述步骤，即完成根据各空间流的调制阶数，确定GF(q)多 元LDPC编码的有限域阶数q的步骤，保证一个多元编码符号可以映 射成NL个空间流上的NL个调制符号。
在一个可选实施例中，步骤S2包括：
S2.1、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号转换为二进制 比特的序列；
S2.2、将所述序列分为与空间流一一对应的若干个子序列，对任 意一个子序列，根据该子序列对应的空间流的调制阶数进行星座映射， 获得该空间流上发送的调制符号。
需要说明的是，本实施例的步骤S2首先将经过GF(q)多元LDPC 编码的编码符号转换为二进制比特的序列，基于第k空间流的调制阶 数转换为二进制比特的序列中的二进制比特的个数再 根据空间流的个数，将序列分为与空间流个数一致，并和空间流一一 对应的若干个子序列，对任意一个子序列，根据该子序列对应的空间 流的调制阶数进行星座映射，获得该空间流上发送的调制符号。本实 施例使一个多元LDPC编码之后的编码符号直接映射为NL路空间流的 调制符号，而无需进行比特交织，相比目前DVB-NGH协议方案在各 种传播环境及系统配置下均可以取得显著性能增益。
具体地，所述步骤S2.2进一步包括：
S2.2.1、根据各空间流的调制阶数，将所述序列分为与各空间流一 一对应的若干个子序列；
S2.2.2、对任意一个子序列，根据各空间流的调制阶数，从所述星 座集合中选取对应的调制符号，作为对应该子序列的空间流上发送的 调制符号。
星座集合包括QAM星座图和PSK星座图中的一种或多种。需要 说明的是，本发明并不限定每个空间流的具体调制方式，可以用不局 限于QAM星座图和PSK星座图的其他调制方式。
需要说明的是，由于二进制比特的序列中的二进制比特的个数 同时第k个空间流的调制阶数为则与第k个空间流对 应的子序列中的二进制比特的个数为mk，按照第k个空间流的调制映 射方式，从大小为个符号构成的星座集合中选取对 应的调制符号，从而构成第k个空间流发送的调制符号
按照以上方法，将编码符号ci映射为NL个空间流上发送的NL个调 制符号。该映射过程可以等效视为NL个空间流上的星座集合χk联合构 成了大小为q＝2M的高维星座集合其中ωi为NL维复 值符号向量。编码符号ci按照映射规则从Ω中选取对应的符号向量
当广播信道中存在较强的视距(line-of-sight，LOS)分量，会导 致产生较高的信道相关性，严重影响传统空间复用MIMO的系统性能。 为了改善强相关信道下空间复用MIMO系统性能，减少信道的高相关 性对空间复用MIMO系统造成的性能损失。DVB-NGH协议采用了 MIMO-eSM预编码技术。
但是现有技术的LDPC编码方法仅仅限定了2*2的预编码矩阵， 并且仅能选取固定的旋转角度，限制了预编码技术的应用，因此，为 了克服上述问题，本发明实施例还提供一种预编码技术：包括：
S3、将所有调制符号构成调制符号向量，根据左功率分配矩阵、 正交酉矩阵、右功率分配矩阵以及所述调制符号向量的乘积，获得预 编码后的符号向量。
之前的DVB系统并不支持2*2空间复用多天线技术，为了与先前 的DVB单天线系统相兼容，DVB-NGH MIMO-eSM系统对两个空间 流的发送功率通过功率分配进行了调整，规定了3种配置。
需要说明的是，左功率分配矩阵和右功率分配矩阵并不一定必须 按照固定给出的方式设计才可以实现功率分配。设计的左功率分配矩 阵和右功率分配矩阵的最终目的是使得各个传输流上对应的发送功率 满足需要的设置。
需要说明的是，若n阶复方阵U的n个列向量是U空间的一个标 准正交基，则U是正交酉矩阵(Unitary Matrix)，如果不考虑功率分配， U矩阵才是真正意义上的预编码矩阵。由于DVB-NGH MIMO是开环 系统，发送端无法获取信道状态信息，因此，本申请利用了信号空间 分集的思想，发送符号向量乘以设计的预编码矩阵U后，每一个符号 的实部和虚部将分散到不同的空间流上，从而经历不同的衰落，提升 系统分集增益和传输可靠性。此外，发送符号向量乘以正交酉矩阵并 不会改变总发送功率。
在一个可选实施例中，步骤S3进一步包括：
S3.1、将各空间流上发送的调制符号构成调制符号向量；
S3.2、将所述左功率分配矩阵左乘所述正交酉矩阵，获得第一矩 阵，将所述第一矩阵左乘所述右功率分配矩阵，获得预编码矩阵；
S3.3、将所述预编码矩阵左乘所述调制符号向量，获得所述预编 码后的符号向量。
具体地，第1个空间流上发送的调制符号为第2个空间流上 发送的调制符号为第NL个空间流上发送的调制符号为那么调 制符号向量在获得调制符号向量后，通过根据公式 获得预编码矩阵W，其中，左功率分配矩阵为 右功率分配矩阵为
满足：αi表示第i个空间流的右功率分配因子， βi表示第i个空间流的左功率分配因子；为NL维的正交酉矩阵，其 NL个列向量是两两正交的单位向量；通过将预编码矩阵左乘调制符号 向量，即获得预编码后的符号向量s，且 表示第NL个空间流上发送的 预编码后的符号。
在一个可选实施例中，步骤S1之前还包括：
将信息比特进行BCH编码，将编码后的信息比特转换为对应GF(q) 多元LDPC编码的符号。
在一个可选实施例中，本发明的多天线编码调制系统在进行预编 码操作后，按照DVB-NGH协议，对各空间流对应的发射天线上的预 编码后的符号进行编码块内的符号交织和时间交织；
将符号交织和时间交织后的符号进行组帧和OFDM调制，获得各 空间流对应的发射天线发送的信号。
本发明还提供一种多天线编码调制装置，包括：
有限域阶数计算模块，用于根据各空间流的调制阶数，确定GF(q) 多元LDPC编码的有限域阶数q；
调制符号映射模块，用于将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编 码符号，根据各空间流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制 符号。
下面结合具体的实施例对本发明的具体步骤作进一步的描述。
实施例1
本发明的多天线编码调制系统的空间流数NL＝2，其中，第一个空 间流采用进制QAM/PSK星座进行调制，第二个空间流采用进制 QAM/PSK星座进行调制，mi表示第i个空间流上每个符号对应的比特 数，多个空间流的调制等效构成一个高阶调制，M＝m1+m2表示2个空 间流构成的高维调制对应的总比特数。
在本发明的多天线编码调制系统的发送端，信息比特的序列 的长度为KBCH＝10632，bi表述第i个信息比特，信息比 特专指编码前的原始比特数据。
信息比特的序列b经过(10632,10800)BCH编码和GF(q)多元LDPC 编码，产生NLDPC长度的编码后的符号的序列。需要说明的是，BCH编 码属于二元编码，信息比特经过BCH编码后，得到二进制的比特，二 进制比特再经过多元LDPC编码之后，产生的就是多元LDPC编码后 的符号，称之为编码符号。
需要说明的是，10800为NBCH，表示BCH编码后的比特长度。 BCH编码参照DVB-NGH协议进行编码，多元LDPC编码的码率为 KLDPC表示多元LDPC编码前符号的长度，NLDPC表示LDPC 编码后编码符号的长度。
若第k个空间流上采用进制星座集合进行调制，则q＝2M，其 中表示NL个空间流构成的高维调制对应的总比特数。
对于m1＝2，m2＝4的情况，M＝6，q＝26＝64，采用GF(64)多元LDPC 编码，对应KLDPC＝1800，NLDPC＝2700，多元LDPC编码的码率R＝2/3；
对于m1＝4，m2＝4，则M＝8，q＝28＝256，采用GF(256)多元LDPC 编码，对应KLDPC＝1350，NLDPC＝2025，多元LDPC编码的码率R＝2/3。
需要说明的是，LDPC编码的校验矩阵设计十分重要，会直接影 响性能。在实施例中采用的校验矩阵是规则度分布，每行的度(即每 行非零元素个数)都为6，每列的度(即每列非零元素个数)都为2。
对LDPC编码后的符号ci(ci∈[0,q-1])进行星座映射，直接映射 为2个空间流上发送的复值调制符号的向量其中表示第 1个空间流上的第i个复值调制符号，对应调制阶数表示第2个 空间流上的第i个复值调制符号，对应调制阶数
具体地，符号ci首先转化为二进制的比特序列表示 并根据2个空间流对应的调制阶数，分为两组分别 进行星座映射。可以理解的是，星座图中规定了星座点与传输比特间 的对应关系，这种关系称为星座映射。
定义表示的前m1个比特构成的子序列，对应进行第一个空 间流的调制，表示的后m2个比特构成的子序列，对应进行第二 个空间流的调制。
对于m1＝2，m2＝4的情况，其中包含2个比特，从由4 个调制符号构成的QPSK星座集合中选取对应的调制符 号，从而构成第1个空间流的调制符号包含4个 比特，从由16个调制符号构成的16QAM星座集合中选 取对应的调制符号，从而构成第2个空间流的调制符号
对于m1＝4，m2＝4的情况，其中包含4个比特， 从由16个调制符号构成的16QAM星座集合中选取对应 的调制符号，从而构成第1个空间流的调制符号包 含4个比特，从由16个符号构成的16QAM星座集合中 选取对应的调制符号，从而构成第2个空间流的调制符号。
可以理解的是，本发明的信号编码方法中性能与映射方式无关， 出于最直接简单地展示本发明的发明思路的目的，本发明采用将序列 中的比特按顺序分配成若干个子序列，但同样可以采用随机分配或其 他任何的分配方法。
按照以上方法，将ci映射为2个空间流上发送的2个调制符号。 该映射过程可以等效视为2个空间流上的星座集合χ1和χ2联合构成了 大小为q＝2M的高维星座集合其中ωi为2维符号向 量。多元编码符号ci按照映射规则从Ω中选取对应的调制符号向量 可以理解的是，所述的“高维”指代两个空间流的符号调制过程等效构成高维调制。
对复值调制符号向量进行预编码，产生对应两个发送天 线的发送符号对于NL＝2的多天线编码调制系统的预编码过 程可以表示为以下线性变换：
其中，表示第k个天线上第i个时刻预编码后发送的符号；表 示第k个天线上第i个时刻预编码前发送的符号；α和β表示功率分配 因子。
对于不同的功率分配配置，功率分配系数α和β取值参见表1。
在预编码之后，两个发送天线上的数据分别按照DVB-NGH协议 进行编码块内的符号交织和时间交织(包含帧内符号交织及帧间符号 交织)。其中时间交织过程中一个交织帧包含6个编码块，帧间交织长 度包含10个交织帧。
对两根天线上交织之后的发送符号进行组帧。在OFDM调制之后， 发送信号被两根天线发送。其中OFDM调制采用DVB-NGH协议中的 8k模式，FFT长度8192，有效数据载波6817个，子载波间隔1116μs， 保护间隔长度为1/32。
当NL＝2时，相比DVB-NGH目前采用的基于二元LDPC编码的 MIMO-eSM系统可以在各种信道相关系数下取得显著的性能增益。
当接收端接收到信号时，接收端首先对两天线的接收信号进行 OFDM解调及相应的解帧操作。
符号解交织
对两天线上解帧之后的接收信号分别进行相应的解时间交织(包 括帧间符号解交织及帧内符号解交织)和编码块内的解符号交织，得 到相应的接收符号向量可以表示为:
y＝HWx+n
其中H为NL*NL维的MIMO信道矩阵，信道模型采用典型城市 (typical urban，TU)6径信道；y表示接收端解交织之后的接收符号 向量；x表示发送符号向量；W表示预编码矩阵；n为高斯白噪声向量， 对应的每个元素为均值等于0，噪音方差为的复值高斯随机变 量。
最大似然软解调
对解交织后的两天线接收符号向量，采用最大似然检测来计算条 件概率P(ci＝j|y)，j∈[0,q-1]。
其中Ω＝{ω0,ω1,...,ωq-1}表示两天线上符号和联合构成的高维星 座集合，大小为2m；H为NL*NL维的MIMO信道矩阵，信道模型采用 典型城市(typical urban，TU)6径信道；y表示接收端解交织之后的 接收符号向量；x表示发送符号向量；噪音方差为的复值高斯 随机变量。
信道译码
将符号级概率送入信道译码器，经过多元LDPC译码和BCH译码 后，得到信息比特的序列的估计值。其中，多元LDPC译码采用 Log-FFT-BP译码算法，最大译码迭代次数50次。
为了验证本发明方案的有效性及性能优势。针对两空间流NL＝2的 情况，在2*2相关TU6信道下，本实施例仿真验证了本发明相比 DVB-NGH协议中二元LDPC编码MIMO-eSM系统的误码率性能。其 中系统载频600MHz，用户移动速度为60km/h。信道编码码率为R＝2/3。作为对比的二元LDPC编码MIMO-eSM系统采用目前DVB-NGH协议 中的处理方案，对应LDPC编码后长度16200比特。二元LDPC译码 采用标准Log-BP译码算法，最大译码迭代次数50次。
图2展示了Nbpcu＝6，信道相关系数为0.75情况下，分别采用功率 分配PI＝0dB，3dB及6dB的二元LDPC编码传统空间复用MIMO (MIMO-SM)系统，二元LDPC编码MIMO-eSM系统及本发明的 GF(64)LDPC编码的多天线编码调制系统的BER性能曲线图。从仿真 结果可以看出，对于二元LDPC编码MIMO-eSM系统，随着功率分配 参数PI的不断增大，差错性能逐渐变差。其中PI＝0dB时，二元LDPC 编码MIMO-eSM系统相比传统MIMO-SM系统仅可以取得微弱的性能 提升。而PI＝3dB和PI＝6dB的二元LDPC编码MIMO-eSM系统性能与 传统MIMO-SM系统性能基本一致，无法获取性能增益。然而，对于 不同的PI，本发明的多天线编码调制系统相比二元LDPC编码 MIMO-eSM及对应MIMO-SM系统均可以取得显著的性能优势。在不 同的功率分配参数下，本发明的多天线编码调制系统性能比较接近， 在BER＝1E-5处最大仅有0.31dB差距，这表明本发明的多天线编码调 制系统对于不同的系统配置具有较好的鲁棒性。表2总结了在 BER＝1E-5处，本发明的多天线编码调制系统相比目前DVB-NGH协议 的二元LDPC编码MIMO-eSM系统可以获得的性噪比增益。从表2可 以看出，对于R＝2/3，功率分配参数PI越大，本发明的多天线编码调 制系统相比二元LDPC编码MIMO-eSM系统的性能增益更加显著。
表2本发明的多天线编码调制系统相比二元LDPC编码
DVB-NGH MIMO-eSM系统的性能增益表
图3示出了空间流数NL＝2，调制阶数Nbpcu＝6，功率分配power imbalance＝0dB，3dB及6dB时，不同信道相关系数下本发明的多天 线编码调制系统与目前DVB-NGH协议中二元LDPC编码MIMO-eSM 系统误码率性能对比示意图。图4示出了空间流数NL＝2，调制阶数Nbpcu＝8，功率分配power imbalance＝0dB，3dB及6dB时，不同信道相关 系数下本发明的多天线编码调制系统与目前DVB-NGH协议中二元 LDPC编码MIMO-eSM系统的误码率性能对比示意图。从图3和4中 可以看出，从图中可以看出，对于Nbpcu＝6及Nbpcu＝8，在独立MIMO信 道下，二元编码MIMO-eSM系统相比传统MIMO-SM系统无性能增益。 当信道相关性越强，相比MIMO-SM系统可以获得的性能增益更大。 这意味这二元LDPC编码MIMO-eSM系统仅适用于高相关性信道。而 本发明的多天线编码调制系统在各种信道条件下相比二元LDPC编码MIMO-eSM系统均可以获得显著的性能提升。表3总结了在BER＝1E-5 处，不同信道相关性下本发明的多天线编码调制系统相比二元LDPC 编码DVB-NGH MIMO-eSM系统可获得的性能增益。从表中可以看出， 信道相关性越大，调制阶数越高(Nbpcu越大)，本发明的多天线编码调制系统相比目前DVB-NGH采用的二元LDPC编码MIMO-eSM系统可 获得的性能增益也越显著。
表3不同相关系数下本发明的多天线编码调制系统相比二元
LDPC编码DVB-NGH MIMO-eSM系统的性能增益表
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明 的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多天线编码调制方法，其特征在于，包括：
S1、根据各空间流的调制阶数，确定GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数q；
S2、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号，根据各空间流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制符号。
2.如权利要求1所述的多天线编码调制方法，其特征在于，还包括：
S3、将所有调制符号构成调制符号向量，根据左功率分配矩阵、正交酉矩阵、右功率分配矩阵以及所述调制符号向量的乘积，获得预编码后的符号向量；
其中，所述左功率分配矩阵和右功率分配矩阵均为对角矩阵，所述左功率分配矩阵和右功率分配矩阵的阶数以及正交酉矩阵的维数均与空间流的个数相等。
3.如权利要求2所述的多天线编码调制方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
对任一空间流的调制阶数，计算以2为底，该调制阶数为真数的对数；
对所有空间流对应的对数求和，获得空间流的对数和；
以2为底数，所述空间流的对数和为指数作幂运算，将所述幂运算的结果作为所述GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数q。
4.如权利要求1所述的多天线编码调制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S2.1、将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号转换为二进制比特的序列；
S2.2、将所述序列分为与空间流一一对应的若干个子序列，对任意一个子序列，根据该子序列对应的空间流的调制阶数进行星座映射，获得该空间流上发送的调制符号。
5.如权利要求4所述的多天线编码调制方法，其特征在于，所述步骤S2.2进一步包括：
S2.2.1、根据各空间流的调制阶数，将所述序列分为与各空间流一一对应的若干个子序列；
S2.2.2、对任意一个子序列，根据各空间流的调制阶数，从所述星座集合中选取对应的调制符号，作为对应该子序列的空间流上发送的调制符号。
6.如权利要求2所述的多天线编码调制方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
S3.1、将各空间流上发送的调制符号构成调制符号向量；
S3.2、将所述左功率分配矩阵左乘所述正交酉矩阵，获得第一矩阵，将所述第一矩阵左乘所述右功率分配矩阵，获得预编码矩阵；
S3.3、将所述预编码矩阵左乘所述调制符号向量，获得所述预编码后的符号向量。
7.如权利要求6所述的多天线编码调制方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
将信息比特进行BCH编码，将编码后的信息比特转换为对应GF(q)多元LDPC编码的符号。
8.如权利要求2、5或6任意一项所述的多天线编码调制方法，其特征在于，还包括：
按照DVB-NGH协议，对各空间流对应的发射天线上的预编码后的符号进行编码块内的符号交织和时间交织；
将符号交织和时间交织后的符号进行组帧和OFDM调制，获得各空间流对应的发射天线发送的信号。
9.如权利要求2所述的多天线编码调制方法，其特征在于，所述左功率分配矩阵中各元素的平方之和为1，所述右功率分配矩阵中各元素的平方之和为1，所述正交酉矩阵中任一列向量为两两正交的单位向量。
10.一种多天线编码调制装置，其特征在于，包括：
有限域阶数计算模块，用于根据各空间流的调制阶数，确定GF(q)多元LDPC编码的有限域阶数q；
调制符号映射模块，用于将经过所述GF(q)多元LDPC编码的编码符号，根据各空间流的调制阶数，映射为每个空间流上发送的调制符号。
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