[发明专利]基于预编码辅助广义正交空间调制的低复杂度检测方法

说明书

本发明请求保护一种基于预编码辅助广义正交空间调制的低复杂度检测方法，本发明应用预编码辅助广义正交空间调制(PGQSM)，利用已知的信道状态信息，对正交空间调制(QSM)的同相和正交两路信号分别做预编码处理，以降低接收机信号检测的复杂度。本发明将信道预编码与广义正交空间调制技术结合起来，针对系统正交性在接收端造成的复杂度过高的问题，提出了一种改进的正交匹配追(orthogonal matching pursuit，OMP)低复杂度检测算法。该算法可以得到与最大似然检测算法相近的误比特率(BER)性能，且计算复杂度降低了约90％。本发明方将广泛应用于大规模MIMO系统中。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及到预编码辅助广义正交空间调制系统的天线组合选择和降低复杂度的方法。

背景技术

1)大规模多输入多输出(MIMO)技术是目前5G各项关键技术中，研究和讨论最为集中的方向之一。针对MIMO系统，正交空间调制(QSM)已经提出了数字解调方案，而且提供了高效的能源效率实施。传统的空间调制在每个时隙内激活单根发送天线传输数据，每根发送天线的索引携带一个空间星座点符号。在这种情况下，SM系统有效地消除了通道间干扰，降低了天线间同步要求，减小了接收机的复杂度。基于SM系统架构，广义空间调制(GSM)和广义空移键控(GSSK)技术被提出，进一步降低SM复杂度；空时移键控(STSK)和空时频移键控(STFSK)分别将SM扩展到了时域和时频域，进一步提高频谱效率。

2)一种新的传输方案正交空间调制(QSM)将传统的空间星座符号在SM方案中进一步扩展到同相(实部)和正交(虚部)，将传输符号的实部和虚部分开，然后分别选择相应的激活天线发送，同时传送到接收机。由于空间的扩展域，QSM增加了系统的光谱效率比较与SM，通过选取的激活接收天线索引来传递附加的信息比特。这就使得QSM获得了更优的误比特(Bit Error Rate，BER)性能。SM预编码辅助空间调制(Pre-coding aided SpatialModulation,PSM)系统通过激活接收天线索引来在空间域中传输信息比特。

3)本文综合考虑算法对PGQSM系统的适应度和算法的复杂度，最后借鉴正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit，OMP)算法的思想，进行了算法的改进：通过每次的迭代选出激活天线备选集，包括相关性最高和最差的激活天线索引。然后消除掉选中天线带来的影响，更新残余量，进行下一次迭代。经过有限次的迭代计算后，遍历相关性最高的索引集，然后检测出需要的信号。通过分析和仿真结果显示，该算法实现了BER性能最佳且近似于最大似然(ML)检测算法的系统性能。同时大大降低了计算复杂度。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种实现了BER性能最佳且近似于最大似然(ML)检测算法的系统性能。同时大大降低了计算复杂度的基于预编码辅助广义正交空间调制的低复杂度检测方法。本发明的技术方案如下：

一种基于预编码辅助广义正交空间调制的低复杂度检测方法，其包括以下步骤：

步骤1：在预编码辅助广义正交空间调制系统PGQSM中，发送天线数为N_t，接收天线数为N_r，在发送端将传输符号的实部和虚部分开，同相即为实部，正交为虚部，通过发送端预编码的方式，在N_r个接收天线中分别选择相应的激活天线发送；

步骤2：将同相和正交的两端的数据分别进行调制及预编码后生成预发送向量X，再将预发送向量X通过无线信道H传输出去；

步骤3：对生成的预发送向量X采用ZF预编码方式进行接收符号的表示；

步骤4：借鉴正交匹配追踪OMP算法的思想，进行了算法的改进检测出需要的信号：有限次的迭代计算后，遍历相关性最高的索引集，最后采用ML算法对检测出需要的信号进行最终的估计。