CN109194597B - 一种基于LabVIEW的增强型空间调制的实现方法 - Google Patents

一种基于LabVIEW的增强型空间调制的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于通信抗干扰技术的平台测试领域，具体的说是涉及一种基于LabVIEW的增强型空间调制器的实现方法。本发明主要是通过LabVIEW搭建了一个增强型空间调制器，通过数组操作，先将输入比特分组，然后取分组的前一部分作为发送组合的索引，剩余部分映射到星座符号，在根据发送组合的索引，通过激活天线发送，该实现具有很强的可扩展性和可移植性，只需要更改少量的参数，即可满足其他的天线配置和信号星座，简化了相关MIMO通信技术实现过程，便于后期进行NI USRP等软件无线电设备的工作。

Description

一种基于LabVIEW的增强型空间调制的实现方法
技术领域
本发明属于通信抗干扰平台测试技术领域，涉及增强型空间调制技术(EnhancedSpatial Modulation,ESM)，多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)，LabVIEW。
背景技术
增强型空间调制(Enhanced Spatial Modulation,ESM)技术是近年来在传统的空间调制技术(Spatial Modulation,SM)的基础上提出的一种新型的空间调制方式，通过激活的天线以及信息比特被映射的星座来传输信息。相较于传统的空间调制，增强型空间调制的特点主要是在当只有一根发射天线被激活时，信息比特被映射到称为主星座(PrimaryConstellation)的信号星座上，相对的，当同时有两根发射天线被激活时，信息比特被映射到称为次级星座(Secondary Constellation)的信号星座。一系列次级星座的引入主要是在主星座空间中进行几何插值，并且次级星座的大小正好是主星座的二分之一,这样在任意时刻,无论是一根发射天线被激活,还是两根天线被激活,每次发送的比特数目都保持一致。
发明内容
在现有增强型空间调制技术的基础上，提出了一种基于LabVIEW的增强型空间调制器的实现方法，将数据以数组的形式进行相关的处理，简化了一些复杂的操作过程。其具体的参数可根据发送天线数目的配置情况以及选用的主星座和次级星座的具体情况稍微更改即可。
本发明的目的，就是针对增强型空间调制的调制过程，通过LabVIEW软件,提出一种简单，方便，扩展性强且普遍适用的的实现方法，便于后期基于软件无线电设备的测试。
本发明的技术方案如下：
假设一个有Nt根发送天线，Nr根接收天线的空间调制系统，并从Nt根发送天线中选取1根或2根天线进行发送，发送的数据符号来自主星座或次级星座，生成Nt×1的发送向量。如配图1所示，基于基于LabVIEW的增强型空间调制的实现方法主要包括如下内容：
A.数据比特分组
将输入数据比特流按照每
Figure GDA0001882550410000011
个为一行，生成一个m行的数组，其中M为主星座的大小，前面
Figure GDA0001882550410000021
个比特用于发送组合的选择，也就是选择是一根还是两根发送天线，以及相应的发送符号是来自主星座还是次级星座，后面log2(M)调制为一个主星座符号或两个次级星座符号,从而生成一个Nt×1的发送向量。
B.生成发送组合索引
将生成的比特数组作为一个For循环的输入，每次输入一行，循环次数为比特数组的行数，对于每一行比特数据，前面
Figure GDA0001882550410000022
个比特，通过二-十进制转换链路，转换为十进制的发送组合索引，具体实现是将前面
Figure GDA0001882550410000023
个比特按照左边最高位的原则，以此乘以2的k次幂，
Figure GDA0001882550410000024
具体为每一位组合索引比特的权值。
C.比特数据映射
将每一行余下的log2(M)个比特数据，同时输入到主星座映射单元和次级星座映射单元，将映射所得到的符号输入到步骤A中的For循环的Case选择结构中，根据步骤B中的发送组合索引，从对应的激活天线中发射出去，而未被激活的天线，将发送0+0*i符号。
D.实现结果
具体采用Nt＝4的天线配置，在6bpcu的传输时，主星座采用的是QPSK，次级星座采用的是两个相位差为90度的BPSK星座图。在8bpcu传输时，主星座采用的是16QAM，次级星座采用的是两个相位差为45度的QPSK星座图。对比ESM-QPSK和ESM-16QAM的实现链路可以发现，两个差别不大，仅仅有几个地方的参数需根据具体需求做更改，体现了本发明中实现方法的简便性和可扩展性
本发明提出的基于LabVIEW的增强型空间调制器的实现方法，利用数组结构简化了ESM调制的复杂过程，并且适用于任意偶数跟发送天线的情形，更改方便，扩展性强。
附图说明
图1为本发明中的基于LabVIEW的增强型空间调制器的工作流程图。
具体实施方式
下面将给出本发明的具体实施例。需要说明的是实施例中的参数并不影响本发明的一般性。下面对该发明提出的一种基于正交频分复用的增强型抗多径空间调制方法进行说明。考虑一个Nt×Nr的空间调制系统，其中Nt是发射天线数，Nr是接收天线数。现取Nt＝4，Nr＝4，以6bpcu传输，主星座采用QPSK,次级星座采用BPSK为例，基于LabVIEW的增强型空间调制的实现方法包括如下步骤：
A.数据比特分组
将输入数据比特流按照每6个为一行，生成一个m行的数组，前面4个比特用于发送组合的选择，也就是选择是一根还是两根发送天线，以及相应的发送符号是来自主星座还是次级星座，后面2个比特调制为一个主星座符号或两个次级星座符号,从而生成一个4x1的发送向量。
B.生成发送组合索引
将生成的比特数组作为一个For循环的输入，每次输入一行,即每次输入6个比特，循环次数为比特数组的行数，对于每一行比特数据，前面4个比特，通过二-十进制转换链路，转换为十进制的发送组合索引以此为1-16，分别对应于表1的C1-C16，具体实现是将前面4个比特按照左边最高位的原则，以此乘以8,4,2,1,在累加起来，就可以得到当前这一组数据比特对应的发送组合索引，并且在Case结构中完成对发送组合的索引过程。
表1发送索引组合
Figure GDA0001882550410000041
C.比特数据映射
将每一行余下的2个比特数据，同时输入到主星座映射单元和次级星座映射单元，得到一个QPSK符号，或者两个BPSK0(BPSK1)符号，再根据步骤B中的发送组合索引，从对应的激活天线中发射出去，而未被激活的天线，将发送0+0*i符号。未发送的数据会被下一行的数据覆盖。
本发明的有益效果在于，给出了增强型空间调制实现的技术细节，将数据以数组的方式进行存储和处理，简化部分过程的操作，可以根据具体需求对调制器的参数微调，即可满足系统设计需求，扩展性强，便于后期在NI USRP等软件无线电设备上进行平台测试工作。

Claims (1)

1.一种基于LabVIEW的增强型空间调制器的实现方法，设定空间调制系统中有Nt根发送天线，Nr根接收天线，并从Nt根发送天线中选取1根或2根天线进行发送，发送的数据符号来自主星座或次级星座；所述方法包括以下步骤：
A.数据比特分组
将输入数据比特流按照每
Figure FDA0001842462060000011
个为一行，生成一个m行的数组，其中M为主星座的大小，前面
Figure FDA0001842462060000012
个比特用于发送组合的选择，也就是选择是一根还是两根发送天线，以及相应的发送符号是来自主星座还是次级星座，后面log2(M)调制为一个主星座符号或两个次级星座符号,从而生成一个Nt×1的发送向量；
B.生成发送组合索引
将生成的比特数组作为一个For循环的输入，每次输入一行，循环次数为比特数组的行数，对于每一行比特数据，前面
Figure FDA0001842462060000013
个比特，通过二-十进制转换链路，转换为十进制的发送组合索引，具体为：将前面
Figure FDA0001842462060000014
个比特按照左边最高位的原则，以此乘以2的k次幂，
Figure FDA0001842462060000015
具体为每一位组合索引比特的权值；
C.比特数据映射
将每一行余下的log2(M)个比特数据，同时输入到主星座映射单元和次级星座映射单元，将映射所得到的符号输入到步骤A中进行分组，再根据步骤B中的发送组合索引，从对应的激活天线中发射出去，而未被激活的天线，将发送0+0*i符号。
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