本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及廣義空間調(diào)制(generalized spatial modulation，GSM)通信系統(tǒng)中的一種信號(hào)迭代檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在GSM系統(tǒng)中，將在N_u個(gè)激活的發(fā)射天線上傳輸不同的調(diào)制符號(hào)，從而有效地提高系統(tǒng)的頻譜效率。假設(shè)GSM系統(tǒng)采用具有N_t根發(fā)射天線和N_r根接收天線，在每一個(gè)時(shí)隙只選擇N_u(N_u＜N_t)根發(fā)射天線傳輸調(diào)制符號(hào)，用于信息比特映射的發(fā)射天線組合數(shù)為其中，表示二項(xiàng)式系數(shù)，表示取整。待發(fā)送的信息比特流分成兩部分：一部分用于映射發(fā)射天線組合，需要的比特長度為另一部分用于映射調(diào)制星座符號(hào)向量需要的比特長度為l₂＝N_u·log₂(M)，其中，M為調(diào)制階數(shù)，表示APM星座符號(hào)集合。由此可知，每個(gè)時(shí)隙傳輸?shù)男畔⒈忍氐目傞L度為L＝l₁+l₂。

假設(shè)GSM系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)平坦Rayleigh衰落信道。設(shè)是發(fā)射符號(hào)向量，GSM系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)可表示為其中，調(diào)制符號(hào)s_j所在的位置為映射的發(fā)射天線組合中第j根激活天線的索引，j∈{1,2,...,N_u}，式中所得的發(fā)射符號(hào)向量x總共有N_t個(gè)元素，但只有N_u個(gè)非零值。

GSM系統(tǒng)的接收信號(hào)可用數(shù)學(xué)表達(dá)式其中，為信道矩陣，其元素是均值為0，方差為1的獨(dú)立同分布的高斯隨機(jī)變量，n表示N_r×1維的加性高斯白噪聲向量，其各元素相互獨(dú)立，均值為0，方差為N₀，h_k表示信道矩陣H的第k列對(duì)應(yīng)元素，表示選擇的發(fā)射天線組合，其中，i和分別表示激活天線的索引和符號(hào)向量的索引。是信道矩陣中對(duì)應(yīng)的N_u列，是發(fā)送的符號(hào)向量，分別對(duì)應(yīng)索引i和對(duì)發(fā)射向量x的檢測(cè)可等同為檢測(cè)發(fā)射天線組合I_i和激活天線上發(fā)送的APM符號(hào)向量

GSM系統(tǒng)的接收端在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，既要檢測(cè)選取的發(fā)射天線組合，又要檢測(cè)每個(gè)激活的發(fā)射天線上所攜帶的調(diào)制符號(hào)，由于該系統(tǒng)的發(fā)射端激活多根天線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)，從而相對(duì)引入了符號(hào)間干擾，因此，GSM系統(tǒng)的接收機(jī)的復(fù)雜度相對(duì)空間調(diào)制系統(tǒng)較復(fù)雜一些。下面將介紹適用于GSM系統(tǒng)的最佳軟檢測(cè)算法：最大后驗(yàn)概率(MAP)估計(jì)。

GSM系統(tǒng)的MAP檢測(cè)算法是聯(lián)合估計(jì)發(fā)射天線組合和調(diào)制符號(hào)向量，對(duì)所有可能的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行搜索，選擇與接收信號(hào)具有最小歐氏距離的等效信號(hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射信號(hào)作為最佳檢測(cè)信號(hào)。在第m個(gè)GSM發(fā)送向量的檢測(cè)，每個(gè)比特的似然比L_e(b_u),(u＝1,...,l＝l₁+l₂)可以通過下式得到：其中，和分別表示GSM發(fā)射向量的子空間。表示第m個(gè)GSM發(fā)送向量的概率度量值，通過以下計(jì)算得到：其中，L_a(b_j)是先驗(yàn)似然比信息。根據(jù)Max-Log MAP算法，似然比的計(jì)算可以簡化為：其度量值的計(jì)算表示為：用表示激活天線組合的集合，用表示N_u個(gè)發(fā)送符號(hào)組成的列向量的集合，那么用于調(diào)制激活天線組合的比特的似然比L_e(b_k),k＝(1,...,l₁)可以通過下式計(jì)算：其中，和分別表示激活天線組合集合的子空間。類似的，N_u個(gè)發(fā)送符號(hào)傳輸?shù)膌₂比特的似然比L_e(b_r),r＝(l₁+1,...,l)可以由下式得到：其中，和分別表示集合的子空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種低復(fù)雜度廣義空間調(diào)制迭代檢測(cè)方法。對(duì)于所有的N種可能的激活天線組合，分別通過B-MMSE檢測(cè)得到一組候選符號(hào)，最終得到一個(gè)N元的候選集，然后進(jìn)行ML檢測(cè)，取其中歐氏距離最小的組合作為最終結(jié)果。

低復(fù)雜度廣義空間調(diào)制迭代檢測(cè)方法，包括如下步驟：

S1、利用B-MMSE算法得到N個(gè)初步估計(jì)的符號(hào)：其中，是數(shù)字解調(diào)函數(shù)，是N_u×N_u的單位矩陣，N_u為每個(gè)時(shí)隙選擇的發(fā)射天線個(gè)數(shù)，N_u＜N_t，N_t為GSM系統(tǒng)發(fā)射天線的總數(shù)，N_r為GSM系統(tǒng)接收天線總數(shù)，為信道矩陣，其元素是均值為0，方差為1的獨(dú)立同分布的高斯隨機(jī)變量，N₀為N_r×1維的加性高斯白噪聲向量n的方差，表示選擇的發(fā)射天線組合，i表示激活天線的索引，i＝1,...,N；

S2、檢測(cè)天線索引映射的比特，具體步驟如下：

S21、計(jì)算對(duì)應(yīng)的度量值：其中，j表示第j根激活的發(fā)射天線，L_a(b_j)為先驗(yàn)似然比信息，j∈{1,2,...,N_u}；

S22、通過得到天線索引映射的比特的似然比，其中，L_e(b_k)為用于調(diào)制激活天線組合的比特的似然比，k＝1,...,l₁，和分別表示激活天線組合集合的子空間；

S3、檢測(cè)發(fā)送的符號(hào)映射的比特，具體步驟如下：

S31、在S1得到的N元候選集中選擇一個(gè)最佳估計(jì)：

S32、將S1得到的N個(gè)GSM發(fā)送符號(hào)解調(diào)為N組信息比特最優(yōu)估計(jì)為對(duì)應(yīng)于發(fā)送符號(hào)其中，i＝1,...,N；

S33、判斷的第r個(gè)元素是不是元素1；

S34、如果那么將的第r個(gè)元素變?yōu)?，產(chǎn)生新的N組信息比特對(duì)應(yīng)地，將這N組信息比特調(diào)制得到N個(gè)GSM發(fā)射向量

S35、如果那么將的第r個(gè)元素變?yōu)?，產(chǎn)生新的N組信息比特對(duì)應(yīng)地，將這N組信息比特調(diào)制得到N個(gè)GSM發(fā)射向量

S36、計(jì)算度量值：令并且得到映射符號(hào)對(duì)應(yīng)的比特的似然比L_e(b_r)如下：其中，r＝l₁+1,...,l。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明結(jié)合B-MMSE和最大后驗(yàn)概率檢測(cè)，首先通過B-MMSE檢測(cè)減小比特的搜索空間，并在檢測(cè)符號(hào)比特時(shí)適當(dāng)擴(kuò)大搜索空間以提高檢測(cè)精度。本發(fā)明相對(duì)于最大后驗(yàn)概率檢測(cè)的整體搜索而言，大大縮小了最大后驗(yàn)概率檢測(cè)的搜索空間，從而大大降低了運(yùn)算復(fù)雜度；并可達(dá)到與最大后驗(yàn)概率檢測(cè)近似的檢測(cè)精度。

附圖說明

圖1為廣義空間調(diào)制迭代檢測(cè)的系統(tǒng)模型。

圖2是不同檢測(cè)算法激活2根和3根天線的性能和復(fù)雜度對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行進(jìn)一步說明。

本發(fā)明結(jié)合B-MMSE檢測(cè)和最大后驗(yàn)概率檢測(cè)，首先通過B-MMSE檢測(cè)得到GSM通信系統(tǒng)中發(fā)射天線陣中基于每種可能的激活天線位置的最佳估計(jì)符號(hào)，然后在這個(gè)搜索空間里進(jìn)行ML判決。本發(fā)明相對(duì)于最大后驗(yàn)概率檢測(cè)的整體搜索而言，大大縮小了最大后驗(yàn)概率檢測(cè)的搜索空間，從而大大降低了運(yùn)算復(fù)雜度；并且性能接近最大后驗(yàn)概率檢測(cè)。

低復(fù)雜度廣義空間調(diào)制迭代檢測(cè)方法，包括如下步驟：

S1、利用B-MMSE算法得到N個(gè)初步估計(jì)的符號(hào)：其中，是數(shù)字解調(diào)函數(shù)，是N_u×N_u的單位矩陣，N_u為每個(gè)時(shí)隙選擇的發(fā)射天線個(gè)數(shù)，N_u＜N_t，N_t為GSM系統(tǒng)發(fā)射天線的總數(shù)，N_r為GSM系統(tǒng)接收天線總數(shù)，為信道矩陣，其元素是均值為0，方差為1的獨(dú)立同分布的高斯隨機(jī)變量，N₀為N_r×1維的加性高斯白噪聲向量n的方差，表示選擇的發(fā)射天線組合，i表示激活天線的索引，i＝1,...,N；

S2、檢測(cè)天線索引映射的比特，具體步驟如下：

S21、計(jì)算對(duì)應(yīng)的度量值：其中，j表示第j根激活的發(fā)射天線，L_a(b_j)為先驗(yàn)似然比信息，j∈{1,2,...,N_u}；

S22、通過得到天線索引映射的比特的似然比，其中，L_e(b_k)為用于調(diào)制激活天線組合的比特的似然比，k＝1,...,l₁，和分別表示激活天線組合集合的子空間；

可以看到，要計(jì)算天線索引比特的似然比，通過減小的候選集合，只需要計(jì)算N個(gè)后驗(yàn)概率度量，大大減少了計(jì)算復(fù)雜度。

S3、檢測(cè)發(fā)送的符號(hào)映射的比特，具體步驟如下：

S31、在S1得到的N元候選集中選擇一個(gè)最佳估計(jì)：

S32、將S1得到的N個(gè)GSM發(fā)送符號(hào)解調(diào)為N組信息比特最優(yōu)估計(jì)為對(duì)應(yīng)于發(fā)送符號(hào)其中，i＝1,...,N；

S33、判斷的第r個(gè)元素是不是元素1；

S34、如果那么將的第r個(gè)元素變?yōu)?，產(chǎn)生新的N組信息比特對(duì)應(yīng)地，將這N組信息比特調(diào)制得到N個(gè)GSM發(fā)射向量

S35、如果那么將的第r個(gè)元素變?yōu)?，產(chǎn)生新的N組信息比特對(duì)應(yīng)地，將這N組信息比特調(diào)制得到N個(gè)GSM發(fā)射向量

S36、計(jì)算度量值：令并且得到映射符號(hào)對(duì)應(yīng)的比特的似然比L_e(b_r)如下：其中，r＝l₁+1,...,l。

圖2中Max-Log MAP表示傳統(tǒng)的最大后驗(yàn)概率檢測(cè)方法，Proposed表示本發(fā)明提供的低復(fù)雜度信號(hào)檢測(cè)方法。由圖2可以看到本專利提出的檢測(cè)方法在大幅度降低了復(fù)雜度的同時(shí)性能接近最優(yōu)的MAP檢測(cè)。