[發(fā)明專利]廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中改進(jìn)的GOMP檢測(cè)算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811561943.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109347532A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周圍;郭夢(mèng)雨;向丹蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/08
• 分類號(hào): H04B7/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提出了廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中改進(jìn)的GOMP檢測(cè)算法，在廣義空間調(diào)制系統(tǒng)的接收端進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)時(shí)，由于傳統(tǒng)GOMP算法中存在的內(nèi)積法不能將較好的子信道突顯出來(lái)，影響激活天線索引的選取，因此本發(fā)明利用Dice系數(shù)準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算殘差與信道矩陣，進(jìn)行激活天線索引的選取，有效地提高了檢測(cè)性能，然后引入一個(gè)閾值對(duì)候選激活天線索引個(gè)數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的選取，從而降低了計(jì)算的復(fù)雜度；考慮到GOMP算法與ML算法檢測(cè)后存在復(fù)雜度較高的問(wèn)題，本發(fā)明利用MMSE檢測(cè)器估計(jì)發(fā)送符號(hào)，為了進(jìn)一步降低計(jì)算復(fù)雜度，在進(jìn)行MMSE檢測(cè)時(shí)又引入可信度判斷準(zhǔn)則來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，在犧牲少量性能的情況下，有效地降低了運(yùn)算過(guò)程的復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，主要針對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)景是大規(guī)模廣義空間調(diào)制系統(tǒng)，適用于欠定系統(tǒng)，主要應(yīng)用是針對(duì)廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中的接收端進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，具體涉及廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中改進(jìn)的GOMP檢測(cè)算法。

背景技術(shù)

多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)是無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域中的重大突破，它分別在發(fā)送端與接收端配置多根天線進(jìn)行信息的傳輸，不僅能夠提高信道可靠性，同時(shí)也可以在不增加發(fā)射功率和系統(tǒng)帶寬的情況下，成倍的提高系統(tǒng)的信道容量和頻譜利用率。但是MIMO系統(tǒng)存在天線間同步(Inter-Antenna Synchronization,IAS)、信道間干擾(Inter-Channel Interference,ICI)、多個(gè)射頻(Radio Frequency,RF)鏈路帶來(lái)的高設(shè)計(jì)成本等問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，有學(xué)者提出了一種新型的多天線傳輸方案：空間調(diào)制(SpatialModulation,SM)技術(shù)。該技術(shù)仍然是基于MIMO系統(tǒng)，但不同的是，SM技術(shù)每時(shí)隙只激活一根天線來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，利用激活天線位置對(duì)應(yīng)的索引值來(lái)映射一部分的輸入信息比特，相比傳統(tǒng)的二維映射，擴(kuò)展了空間維度，構(gòu)成了一個(gè)新型三維映射。SM技術(shù)可以有效避免IAS和ICI的問(wèn)題，同時(shí)因?yàn)镾M技術(shù)的單射頻特性，可以有效地降低RF鏈路的成本。由于SM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使其具有廣闊的應(yīng)用前景與研究?jī)r(jià)值。

空間調(diào)制技術(shù)雖然可以消除MIMO系統(tǒng)的缺點(diǎn)，但是該技術(shù)每時(shí)隙在發(fā)送端只激活一根天線來(lái)傳輸信息，隨著發(fā)射天線數(shù)的增多，空間資源的浪費(fèi)也增多，使之不能夠充分地利用該空間資源。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜效率與利用率，有學(xué)者在SM的基礎(chǔ)上提出了廣義空間調(diào)制(Generalized Spatial Modulation,GSM)技術(shù)。在GSM技術(shù)中，每時(shí)隙激活多根天線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。和SM技術(shù)相比，頻譜效率和傳輸速率都得到了顯著的提高。但是由于GSM系統(tǒng)每時(shí)隙在發(fā)送端選擇了多根天線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，這增加了接收端的檢測(cè)復(fù)雜度，同時(shí)誤比特性能也會(huì)所下降。利用最大似然檢測(cè)(Maximum Likelihood,ML)算法對(duì)于GSM系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，雖然能獲得最佳的誤比特性能，但是由于遍歷搜索所有可能的激活天線索引和調(diào)制符號(hào)導(dǎo)致非常高的計(jì)算復(fù)雜度。復(fù)雜度較低的次優(yōu)檢測(cè)算法，如線性檢測(cè)算法中的最小均方誤差(Ordered Block Minimum Mean Squared Error,MMSE)檢測(cè)算法、迫零(Zero-forcing,ZF)檢測(cè)算法等，此類算法雖然可以用于GSM系統(tǒng)檢測(cè)中，但是僅適用于超定系統(tǒng)中。

近年來(lái)，由于GSM信號(hào)自身固有的稀疏特性，壓縮感知理論中的稀疏重構(gòu)算法由于其低的復(fù)雜度被應(yīng)用到GSM系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)中，如正交匹配追蹤(Orthogonal MatchingPursuit,OMP)算法、基追蹤去噪(Basis Pursuit De-noising,BPDN)算法、廣義正交匹配追蹤(Generalized Orthogonal Matching Pursuit,GOMP)算法與ML算法聯(lián)合的檢測(cè)算法。但是單獨(dú)的OMP算法性能較差，BPDN算法相比OMP算法復(fù)雜度較高，而GOMP與ML聯(lián)合的檢測(cè)算法由于該算法在每次迭代中選擇多個(gè)原子，而選取時(shí)使用的內(nèi)積法不能將較好的信道突顯出來(lái)，這會(huì)對(duì)原子的選取在一定程度上造成錯(cuò)誤，影響性能；而選擇多個(gè)原子雖然可以提高檢測(cè)性能，但是計(jì)算復(fù)雜度也相應(yīng)的提高了；與此同時(shí)，對(duì)選擇的原子個(gè)數(shù)并沒(méi)有明確的準(zhǔn)則，與ML算法相結(jié)合也會(huì)在一定程度上也存在復(fù)雜度高的問(wèn)題。