[发明专利]数据调制方法及使用该方法的传送器

说明书

技术领域

本公开涉及一种数据调制方法及一种使用该方法的传送器。

背景技术

近年研究发现，将巨量的天线阵列配置在无线通信系统的收发端装置可在低传输功率下得到巨大的阵列增益及高数据速率。这种通信方法被称为巨型多输入多输出(Massive-MIMO)技术，由于其具有高功率消率，对于未来的无线通信系统来说是一种具有前景的通信技术。Massive-MIMO的优点包括了节省功率、高波束成形增益、低干扰生成以及其强健度。然而，为了通过Massive-MIMO的波束成形来达成高增益的效果，传送器需要精确的通道状态信息(CSI)。但在许多实际的应用情况中，取得精确的通道状态信息是较难实现的。比如说，在频分多工(frequency-division duplex，FDD)模式下，系统需要额外的回馈通道来通知传送端CSI。然而，Massive-MIMO系统中的大量传送天线与接收天线将造成的巨量的回馈负载，进而导致回馈机制的设计更加困难。

相对于波束成形技术中传送器需要通道状态信息，Massive-MIMO结合空间域(spatial-domain)调制方法是相对有利的，原因在于传送端不需要通道状态信息。空间域调制的概念在于通过传送天线的启动/闲置类型来传递数据。空间域调制方法的典型范例为空间调制(spatial modulation，SM)与广义空间位移键控(generalized space shift keying，GSSK)。

对于SM来说，信息位串流可被分段成两个部分：第一部分于每个信号发送期间通过唯一启动天线的索引来传递。同时，通过此天线上实体的传送数据符元将信息位串流的第二部分发出。

图1绘示为SM方法的示意图。假设图1的最左边栏位中的拟输入字节为3位的符元。基于SM方法，前两位可通过第二栏中天线的索引号码来传递。各输入字节的第三个位通过天线上实体的传送数据符元来发出。在此范例中，输入字节000的前两位为00，如图1中第二栏所示，所以00由索引号码1或第一个天线来象征代表。因此，除了第一个天线启动之外，其余所有天线则维持闲置。输入字节000的最后一个位是可通过二相相移键控调制(Binary Phase Shift Keying，BPSK)来调制的0，如图1中第三栏所示，最后一位0的传送符元因此为-1。通过遵循此映射规则，各个输入字节可在特定的天线上传送，并根据当前配置的调制方法来发送信号。

另一方面，在GSSK中，仅通过启动天线的索引组合来传递数据。图2绘示为GSSK的映射表的范例示意图。图2所示的映射表的第一栏是任何有可能的输入字节。在此范例中假设有五个天线，且第二栏中的启动天线号码指出任何两个启动天线的索引号码。第三栏指出每个输入字节的传送信号向量。举例来说，由启动天线1与启动天线3来传送输入字节001。输入字节001的传送信号向量显示出只有天线1与天线3传送信号。很明显的可以得知，GSSK的数据传输速率(一单位时间内所能传送的位数)仰赖于传送天线总数与启动天线的数目。空间域的资源利用比起时间域或频率域相对的更具成本效益。使用空间域调制，高数据传输速率可以由低阶的调制来达成。举例来说，SM容许3位的数据通过BPSK符元及4个传送天线来传送。同时，由于同时间启动的天线数目有限而大部分的天线维持闲置状态，天线间同步化的问题可以被减缓。另外，同样因为同时间启动的天线数目有限，所需的射频链(RF chain)数量可以减少，进而大幅降低硬件成本。

然而，SM与GSSK仍然存在一些缺陷。在固定天线阵列尺寸的情况下，如果需要提升数据传输速率，需通过在启动天线上发射高阶的相位振幅调制(IQ-modulation)的符元。在具有噪声的通道中，增加调制阶数是较难实际应用的。对于GSSK来说，为了增加符元的位长度，事先必须要增加天线阵列尺寸与启动天线的数目。举例来说，为了利用8个天线来表示64正交调幅(64-QAM)(6位)，则至少需要开启4个天线。为了利用16个天线来表示256-QAM(8位)，则至少需要开启3个天线。此外，最大似然(maximum-likelihood，ML)检测法时常被建议用来作为SM与GSSK接收器的算法。尽管最大似然检测法的执行可以具有最佳化的效能，但执行最大似然检测法的运算复杂度在实际应用中是较不易被接受的。上述这些挑战与议题以逐渐成为本领域技术人员所关注的焦点。

发明内容

因此，本公开涉及一种空间域调制的方法，以及使用此方法的传送器。