[發明專利]一種發送預編碼輔助的差分波束空間調制傳輸與盲檢測方法

有效

• 申請號: 202010436404.0
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111585629B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 郭帥帥;續澄澄;張海霞;張彭
• 申請（專利權）人: 山東大學;濰坊學院
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04L1/06;H04L1/00;H04B7/0413
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

本發明涉及一種發送預編碼輔助的差分波束空間調制傳輸與盲檢測方法，屬于無線通信技術領域。本發明結合波束切換的思想，借助預編碼技術，將信息比特映射到波束空間中的空?時發送塊。首先設定差分波束空間調制發送塊矩陣的列數等于發送信號矢量的維數，然后依據差分傳輸的集合封閉性要求，構造波束空間的空時發送塊總集合和差分波束空間調制發送塊映射集合，接下來基于奇異值分解的方式構造預編碼矩陣，并將其用于發射端差分波束空間調制傳輸，最后接收端進行差分波束空間調制信號盲檢測。本發明所設計的差分波束空間調制方法，具有良好的抗噪聲性能，有效提升了通信系統差分傳輸的可靠性，具有實用性。

技術領域

本發明涉及一種發送預編碼輔助的差分波束空間調制傳輸與盲檢測方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

空間調制是一種基于切換機制的新型多天線技術，通過在不同時隙激活不同的天線或波束，利用空間域和幅度/相位域同時傳輸信息。與傳統多天線技術相比，空間調制僅使用少量射頻鏈路，具有硬件成本低、能量效率高以及系統復雜度低的優勢，在未來通信系統中非常具有應用前景[R.Y.Mesleh,H.Haas,S.Sinanovic,C.W.Ahn and S.Yun,SpatialModulation,IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.57,no.4,pp.2228-2241,2008.]。信號檢測的性能直接影響通信系統的性能，是整個通信過程中非常重要的一個環節。經典的空間調制信號檢測算法，如匹配濾波檢測、最大似然檢測等，均依賴于接收機信道狀態信息。但是，在實際通信場景中要獲得精確的信道狀態信息的估計，需要較大的導頻開銷，這降低了系統的頻譜效率和能量效率。尤其是在物聯網或無線傳感器網絡中的上行傳輸場景下，較大的導頻開銷是能量受限的通信節點無法承受的。

Y.Bian等人通過在基于天線切換的空間調制系統中引入差分機制，提出了差分空間調制傳輸與盲檢測方法[Y.Bian,X.Cheng,M.Wen,L.Yang,H.V.Poor and B.Jiao,Differential Spatial Modulation,IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.64,no.7,pp.3262-3268,2015.]。接收端通過差分檢測實現發送信號恢復，無需進行信道狀態信息估計。雖然基于差分機制可以實現空間調制信號盲檢測，但是與傳統空間調制傳輸方案相比，差分空間調制盲檢測的誤比特率性能損失較大。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種發送預編碼輔助的差分波束空間調制傳輸與盲檢測方法，該方法適用于時分雙工多天線系統，本發明首先設定差分波束空間調制發送塊矩陣S_t的列數為發送信號矢量的維數，然后依據差分傳輸的集合封閉性要求構造波束空間的空時發送塊集合，接下來基于奇異值分解的方式構造最優波束空間，最后發射端和接收端分別進行差分波束空間調制傳輸與盲檢測。在上行傳輸時，能量受限的通信節點在完成預編碼之后，直接發送通信數據而無需發送導頻，基站作為接收端進行盲檢測，節省了能量受限節點的導頻發送功率和導頻發送時間，降低了上行傳輸的誤比特率，提升了通信系統的可靠性。

本發明的技術方案為：

一種發送預編碼輔助的差分波束空間調制傳輸與盲檢測方法，用于時分雙工通信系統，該通信系統配備有N_a根發射端天線和N_b根接收天線，發射端第t個發送塊內的第j個時隙發送的波束空間調制信號矢量為N_s表示第t個發送塊內時隙的個數，上標T表示轉置，s_tj中僅有第i個元素非零，表示發射端第t個發送塊內的第j個時隙激活第i個波束，1≤i≤N_s，非零元素s_ij選自M_j階幅度/相位調制(Amplitude/Phase Modulation,APM)星座符號集合該方法的具體步驟包括：