CN106254039B - 一种广义空间调制***的天线选择方法 - Google Patents
一种广义空间调制***的天线选择方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106254039B CN106254039B CN201610631856.8A CN201610631856A CN106254039B CN 106254039 B CN106254039 B CN 106254039B CN 201610631856 A CN201610631856 A CN 201610631856A CN 106254039 B CN106254039 B CN 106254039B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- antenna selection
- combinations
- spatial modulation
- cosine similarity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
- H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03343—Arrangements at the transmitter end
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03891—Spatial equalizers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种广义空间调制***的天线选择方法。在发送端引入天线选择模块,基于天线相关性准则,根据GSM‑MIMO***的信道状态信息,进行天线选择。本发明首先将每个激活天线组合对应的信道列相加,其次计算每种天线选择方案下的最大天线组合相关性,最后选择最大相关值最小的天线选择方案作为最终的天线选择结果。本发明改善了广义空间调制***的误码率性能,且具有极低的计算复杂度。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域,特别是一种广义空间调制***的天线选择方法。
背景技术
目前,以空间调制(Spatial Modulation,SM)、广义空间调制(GeneralizedSpatial Modulation,GSM)为代表的新型MIMO技术,成为4G以及5G的关键技术。空间调制***在一个符号周期内,发送端只选择部分发送天线发送信号,从而大大提高了频谱效率,是大规模MIMO***的重大突破。SM***在一个符号周期内,发送端只选择一根激活天线,其余天线不发送信号,避免了MIMO***中的信道间干扰;GSM***在一个符号周期内,选择多根激活天线发送信号,其余天线保持静默。因此GSM***比SM***进一步提高了频谱效率。由于数根激活天线均发送相同的调制符号,因此GSM***可有效避免信道间干扰,是一种极具前景的MIMO技术。
由于GSM***在发送端只选择部分天线作为激活天线,选择激活不同的天线,将对***性能产生影响。许多研究表明,在发送端进行有效的天线选择,可以提高MIMO***性能,降低链路成本。在不同的符号周期内,信道的状态发生改变,因此需要根据不同的信道选择不同的天线组合。GSM***天线选择已有的方法是基于最大化接收向量间最小欧式距离准则天线选择算法(Euclidean Distance optimized Antenna Selection,EDAS)。EDAS使用穷举搜索,遍历所有可能的结果,从中寻求最佳解。从误码性能的角度而言,该算法是性能最优的天线选择方法,然而由于穷举搜索带来了极高的复杂度,实际应用中将难以满足其对复杂度的要求。因此尽管EDAS能最大程度地降低误码率,但其复杂度极高,应用范围受限。
由上可知,现有技术中,EDAS的复杂度极高,许多实际应用难以满足EDAS的复杂度要求。因而,寻找能够改善***性能且具有较低复杂度的天线选择方法,是GSM-MIMO***中急待解决的技术难题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种广义空间调制***的天线选择方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种广义空间调制***的天线选择方法,包括以下步骤:
步骤1、在GSM-MIMO***中,对所有激活天线组合对应的信道列求和;
步骤2、在每种天线选择方案下,根据步骤1的结果,计算天线组合间余弦相似程度最大值;
步骤3、选取天线组合间余弦相似程度最大值最小的天线选择方案,作为最终的天线选择结果。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)发送端选用相关程度较小的一些天线组合,改善了接收端信号检测的误码率性能;2)本发明的方法用天线相关性准则取代穷举搜索的最大化接收向量间最小欧式距离准则,大大减小了算法的复杂度;3)和传统的EDAS方法相比,本发明的方法与发送端的调制方式无关,即本发明在调制信息未知的情况下也可以实施。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例的***组成图。
图2是本发明实施例的处理流程图。
图3是本发明实施例的误码率随信噪比的变化曲线。
图4是本发明实施例的复杂度柱状图。
具体实施方式
本发明为一种低复杂度的GSM-MIMO***发送端天线选择方法。发送端将原始数据比特流进行串并变换,同时根据获得的信道状态信息进行发送天线选择。再根据天线选择结果,对串并变换后的数据进行调制并发送。接收端根据接收到的数据进行性能最优的最大似然检测,将检测后的数据进行并串变换,恢复出原始数据,完成GSM-MIMO***的一次发收过程。
本发明的一种广义空间调制***的天线选择方法,包括以下步骤:
步骤1、在GSM-MIMO***中,对所有激活天线组合对应的信道列求和;具体为:
步骤1-1、确定激活天线组合总数,所用公式为:
式中,m表示激活天线组合总数,Nt为发送天线数目,nt为激活天线数目;
步骤1-2、确定所有激活天线组合对应的信道列之和,所用公式为:
式中,表示第l个天线组合对应的信道矩阵列之和,Nr为接收天线数目,l∈[1,m],表示信道矩阵H的第li列,li表示天线组合Il中第i根激活天线,令I=[I1I2I3...Im]表示所有天线组合。
步骤2、在每种天线选择方案下,根据步骤1的结果,确定天线组合间余弦相似程度最大值;具体步骤为:
步骤2-1、确定天线选择方案总数,所用公式为:
式中,P表示天线选择方案总数,最终选择的天线组合数
步骤2-2、对于每个天线选择方案选取的确定其两两间的余弦相似程度,所用公式为:
式中,cosθjj'表示Ij和Ij'间的余弦相似程度;
步骤2-3、确定每个天线选择方案中的最大余弦相似值,记为Maxt,t∈[1,P]。
步骤3、选取天线组合间余弦相似程度最大值最小的天线选择方案,作为最终的天线选择结果。具体为:
根据步骤2-3求得的Maxt,求令Maxt取最小值时的t,该t对应的方案为最终的天线选择方案。
本发明改善了广义空间调制***的误码率性能,且具有极低的计算复杂度。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述:
实施例
整个***组成如图1,本发明实施例采用4发4收的GSM-MIMO***,激活天线根数为2,调制方式为4-QAM调制,原始数据比特流长度为4×106。则从4根发送天线中选取2根激活天线共有种不同组合,从6种结果中选择种作为最终天线选择的结果,用于发送端调制映射。具体天线选择步骤如下:
在GSM-MIMO***中,基于天线相关性准则的广义空间调制***的发送天线选择方法具体步骤为:
步骤1:对于种天线组合,求每种天线组合对应信道矩阵H中的列之和:
其中,表示第l个天线组合对应的列之和,l∈[1,6],表示信道矩阵H的第li列,li表示天线组合Il中第i根激活天线。令I=[I1 I2 I3 ... I6]表示所有天线组合;
步骤2:对于每个天线选择方案选取的求其两两间的余弦相似程度,所用公式如下:
式中,cosθjj'表示Ij和Ij'间的余弦相似程度。记录每个天线选择方案下余弦相似程度的最大值,则将得到个最大值;
步骤3:从步骤2中求出的15个最大值中,选取最小的对应的天线选择方案作为最终的天线选择结果。
关于本发明及EDAS的计算复杂度。以一次复数乘法运算为一个计算单位,用算法所需复数乘法运算次数来衡量算法的计算复杂度。则性能最佳的EDAS算法的计算复杂度为:
其中,M为调制进制数。
本发明的基于最大化天线相关性准则的天线选择算法的计算复杂度为:
在本发明实施例采用的***下可以计算出,传统EDAS方法的复杂度为36000,本发明的复杂度为1080。可见,本发明的复杂度远低于EDAS算法的复杂度,可以满足实际应用对复杂度的要求,具有较强的实用性。
图3中的EDAS表示传统的EDAS天线选择方法,AC表示本发明的天线选择方法。从图3可以看出,发送端使用本发明的天线选择方法,和原始的不采用天线选择的***相比,误码率性能得以改善,这说明可以通过天线选择来提高GSM***的误码率性能。信噪比较低时,本发明的性能和EDAS性能几乎一致。随着信噪比增加,本发明的误码率性能稍有降低。
图4中的EDAS表示传统的EDAS天线选择方法,AC表示本发明的天线选择方法。由图4可知,本发明的复杂度远低于EDAS的复杂度。
从复杂度和误码率性能仿真结果可以看出,本发明提出的方法以很小的误码率增加为代价,取得了低于EDAS的复杂度,是一种很好的广义空间调制***的发送天线选择方法。
Claims (2)
1.一种广义空间调制***的天线选择方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、在广义空间调制***中,对所有激活天线组合对应的信道列求和;具体为:
步骤1-1、确定激活天线组合总数,所用公式为:
式中,m表示激活天线组合总数,Nt为发送天线数目,nt为激活天线数目;
步骤1-2、确定所有激活天线组合对应的信道列之和,所用公式为:
式中,Il表示第l个天线组合对应的信道矩阵列之和,l∈[1,m],表示信道矩阵H的第li列,li表示天线组合I中第i根激活天线,令I=[I1 I2 I3 ... Im]表示所有天线组合;
步骤2、在每种天线选择方案下,根据步骤1的结果,确定天线组合间余弦相似程度最大值;具体步骤为:
步骤2-1、确定天线选择方案总数,所用公式为:
式中,P表示天线选择方案总数,最终选择的天线组合数
步骤2-2、对于每个天线选择方案选取的对应的信道矩阵列之和,确定其两两间的余弦相似程度,所用公式为:
式中,cosθjj'表示Ij和Ij'间的余弦相似程度;
步骤2-3、确定每个天线选择方案中的最大余弦相似程度,记为Maxt,t∈[1,P];
步骤3、选取天线组合间余弦相似程度最大值最小的天线选择方案,作为最终的天线选择结果。
2.根据权利要求1所述的广义空间调制***的天线选择方法,其特征在于,步骤3中选取天线组合间余弦相似程度最大值最小的天线选择方案,作为最终的天线选择结果具体为:
根据步骤2-3求得的Maxt,求令Maxt取最小值时的t,该t对应的方案为最终的天线选择方案。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610631856.8A CN106254039B (zh) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 一种广义空间调制***的天线选择方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610631856.8A CN106254039B (zh) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 一种广义空间调制***的天线选择方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106254039A CN106254039A (zh) | 2016-12-21 |
CN106254039B true CN106254039B (zh) | 2019-12-27 |
Family
ID=58078996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610631856.8A Active CN106254039B (zh) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 一种广义空间调制***的天线选择方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106254039B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108173582B (zh) * | 2017-11-30 | 2020-08-25 | 东南大学 | 一种基于收发联合样式的空间调制方法和*** |
CN110190880B (zh) * | 2019-05-17 | 2021-08-10 | 长安大学 | 一种广义空间调制递增发射天线组合选择方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005010550A1 (en) * | 2003-07-12 | 2005-02-03 | Qinetiq Limited | Direction finding |
CN105162506A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-12-16 | 电子科技大学 | 一种低复杂度的大规模天线选择方法 |
CN105743617A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 山东大学 | 基于欧式距离和天线选择的混合空间调制方法 |
-
2016
- 2016-08-03 CN CN201610631856.8A patent/CN106254039B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005010550A1 (en) * | 2003-07-12 | 2005-02-03 | Qinetiq Limited | Direction finding |
CN105743617A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 山东大学 | 基于欧式距离和天线选择的混合空间调制方法 |
CN105162506A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-12-16 | 电子科技大学 | 一种低复杂度的大规模天线选择方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106254039A (zh) | 2016-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101039137B (zh) | Mimo-ofdm***基于码本搜索减少预编码反馈比特数的方法及装置 | |
CN106357311B (zh) | 一种基于载波索引调制的mimo-ofdm***的检测方法 | |
CN106788626B (zh) | 一种能够获得二阶发射分集的改进正交空间调制传输方法 | |
CN106301495B (zh) | 基于最大化信道容量准则的广义空间调制***天线选择方法 | |
CN106254039B (zh) | 一种广义空间调制***的天线选择方法 | |
CN101026435A (zh) | 通信***中低复杂度的极大似然检测方法及装置 | |
Ju et al. | Generalized spatial modulation with transmit antenna grouping for correlated channels | |
CN110932766B (zh) | 一种用于降低射频切换次数的多载波空间调制传输方法 | |
CN105827288B (zh) | 一种基于时间反演电磁波点阵聚焦的2d-spm数字无线通信方法 | |
CN106899530B (zh) | 一种基于门限值的天线组合和调制阶数联合优化方法 | |
CN114142905A (zh) | 时变信道下基于牛顿迭代法的mimo检测算法的改进方法 | |
CN111163026B (zh) | 用于空间调制多天线***的导频放置与信道估计方法 | |
CN107276703B (zh) | 一种采用压缩感知技术的正交空间调制***检测方法 | |
CN110190880B (zh) | 一种广义空间调制递增发射天线组合选择方法 | |
CN107968758B (zh) | 基于mpsk信号的正交空间调制的***检测方法 | |
CN111654904A (zh) | 一种基于球码的非正交多址接入功率分配方法 | |
CN107528807B (zh) | 一种基于相位判决的空间调制mqam信号检测方法 | |
CN107733488B (zh) | 一种大规模mimo***中注水功率分配改进方法及*** | |
CN102891723B (zh) | Mimo-ofdm***的无线电监测方法和装置 | |
CN109818663A (zh) | 一种低复杂度差分正交空间调制检测方法 | |
CN106877979A (zh) | 一种基于广义空间调制单个符号***的低复杂度检测方法 | |
CN1677892A (zh) | 一种基于旋转星座图的空时编码方法 | |
CN108809376B (zh) | 一种用于增强型空间调制***的发射天线选择方法 | |
CN101547067B (zh) | 一种预编码矩阵跟踪方法及装置 | |
CN110034808B (zh) | 一种面向铁路通信天线分组的增强型空间调制传输方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |