[發明專利]一種基于星型16QAM調制的閉環雙空時發射分集方法

有效

• 申請號: 201210295435.4
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102780546A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 朱雪梅;吳越;張海霞;郭帥帥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L27/34
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種基于星型16QAM調制的閉環雙空時發射分集方法，屬于多輸入多輸出（MIMO）系統中的雙空時發射分集技術領域。

背景技術

空時分組編碼（STBC）和分層空時結構（BLAST）是兩種分別能最大化多輸入多輸出（MIMO）系統分集增益和空間復用增益的技術。

研究表明一種增益的最優化是以犧牲另一種增益為代價的。2003年在美國《電氣及電子工程師學會信息理論匯刊》（IEEE?Transaction?on?Information?Theory第49卷，第5期發表的文章《分集和復用：多天線信道中的基本折中（Diversity?and?Multiplexing:A?fundamental?Tradeoff?in?Multiplexing-Antenna?Channels）》中詳細討論了復用增益和分集增益的關系，以獲取這兩種增益的折中，并給出了瑞利衰落信道下的最優折中曲線。

隨后，一種空時分組編碼和分層空時結構結合的復合系統—雙空時發射分集（DSTTD,Double?Space?Time?Transmit?Diversity）系統引起了廣泛的關注。雙空時發射分集系統在發射端有4根發射天線，并行傳輸2個空時編碼塊，接收端采用干擾抑制檢測模塊進行檢測。該系統同時提供分集增益和復用增益，而且相對于普通MIMO系統，雙空時發射分集系統允許接收天線數目不必多于發射天線，因而已成為IEEE?802.11n標準草案的一部分。

相對于只有接收端已知信道狀態信息（CSI）的雙空時發射分集系統，發射端已知信道狀態信息的閉環雙空時發射分集（C-DSTTD，Close?Double?Space?Time?Transmit?Diversity）系統進一步提升MIMO系統的性能。

目前，國內外對閉環雙空時發射分集（C-DSTTD）系統的性能研究多選用矩形16QAM調制方式，比如2005年在美國《電氣及電子工程師學會通信快報》第9卷，第12期的文章《基于線性接收機的DSTTD系統中的自適應調制編碼方案》（A?Simplified?Adaptive?Modulation?Scheme?for?D-STTD?Systems?with?Linear?Receivers）。然而，相對于有3個電平值的矩形16QAM調制而言，星型16QAM調制電平數少，包絡起伏小，其整體非線性失真小,更加有利于應用在移動通信系統中進行模數轉換（A/D）和自動增益控制(AGC)。由于星型16QAM調制的性能要差與矩形16QAM調制，因此考慮如何降低基于星型16QAM調制的閉環雙空時發射分集系統的誤比特率成為必然。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于星型16QAM調制的閉環雙空時發射分集方法。

一種基于星型16QAM調制的閉環雙空時發射分集方法，發射端根據映射到星型16QAM內外圈的點數和反饋回的信道狀態度量對發射符號進行排序，排序原則是將內圈的符號分配在信道狀態較好的信道發射，外圈的符號分配在信道狀態較差的信道發射，然后將這些排序后的符號通過雙空時發射分集的編碼矩陣發射出去；閉環雙空時發射分集方法如下：

第一步，映射到星型16QAM的內外圈點數的統計

星型16QAM調制的星座圖的信號點分布在2個同心圓上，內圈外圈各8個星座點，信號只有2個電平值；相鄰的內圈點之間的歐氏距離和同相位的內圈與外圈點之間的歐式距離相等，同為星座的最小歐式距離；星型16QAM星座圖的內圈半徑為0.697，外圈半徑為1.2305。

根據內、外圈的半徑值，發射端統計經過星型16QAM調制的發射符號在內外圈的點數，或稱作個數。

第二步，發射端信道狀態度量M的獲得

在4根發射天線和4根接收天線組成的系統中，雙空時發射分集（DSTTD）的編碼矩陣C是由STBC₁和STBC₂兩個空時編碼塊構成，每個空時編碼塊是通過阿拉謀提（Alamouti）編碼矩陣實現；C具體表示為，

其中，C的每一列符號在兩個時隙內從左至右依次從4根發射天線發射出去。

根據斯戴凡尼·若奎提來威（Stephanie?Rouquette-Leveil）于2003年發表在國際通信技術會議上的文章《空時分組碼中的空分復用（Spatial?Division?Multiplexing?of?Space-time?Block?Codes）》,接收信號Y表示為：