[发明专利]一种空-频-码三维索引调制无线通信方法

说明书

本发明请求保护一种空‑频‑码三维索引调制无线通信方法，属于高速无线通信技术领域，包括步骤：在发射端，包括：产生信息比特经串并转换成以下四部分，分别为调制部分G_Mod、天线索引部分G_Ant、PN码索引部分G_Code与子载波索引部分G_Sub；索引调制与符号调制的步骤，其中索引调制包括天线索引调制、扩频码索引调制和子载波索引调制；调制符号扩频传输的步骤；在接收端，进行信号检测与解调，包括激活的子载波、激活的天线、激活的扩频码和调制符号的检测与解调。

技术领域

本发明属于高速无线通信技术领域，涉及的技术包括多输入多输出的空间调制、码索引调制、子载波索引调制和直接序列扩频通信。

背景技术

近年来，随着人们对高速数据传输速率和频带利用率的需求越来越高，无线通信技术也在迅猛的发展。高速的数据传输速率和可靠的传输质量已经成为无线通信发展的必要前提，有限的频谱资源已经不能满足用户快速增长的需求，正是在这样的背景下，扩频调制、正交频分复用、大规模多输入多输出等调制技术被提出。并且得到了广泛的研究，目前这些技术在理论与实际工程中都已趋于成熟，并被广泛应用于4G和IEEE802.11等无线通信标准中。然而，随着人们对数据传输速率和频谱效率越来越高的要求，现有的一些技术不再能够满足人们的需求，再加上现有技术存在的一些不足。比如系统能量消耗过高、实现复杂度大等。因此，亟待提出一种能实现频谱效率和能量效率平衡，同时又符合绿色通信的通讯技术。于是，索引调制技术就这样诞生了。

索引调制(Index Modulation，IM)技术是近年来兴起的一种新型的传输技术，主要包括空域索引调制技术、频域索引调制技术和码索引调制技术。其分别对应空间调制(Spatial Modulation，SM)技术、基于索引调制的OFDM(OFDM with Index Modulation,OFDM-IM)技术和码索引调制(Code Index Modulation， CIM)技术。这三类技术是近几年研究的热点。其中空间调制技术和基于索引调制的OFDM技术已经有大量的研究成果，码索引调制技术是在2015年才提出来的，目前仅有几篇论文。索引调制技术的相关论文可见文献^[1][2]。

2008年，国外的Mesleh等学者首次提出SM技术的基本概念^[3]，SM技术的提出是索引调制技术的一次重大突破，它作为一种新型多天线传输技术，在保持多天线系统传输效率和性能的同时，还能明显降低复杂度和硬件开销，是未来MIMO技术发展进步的一个主要方向。与传统的MIMO技术相比，空间调制技术能够有效的避免信道间干扰和多天线发射同步的问题。正是空间调制的这些优点，最近几年，SM技术得到了国内外学者的广泛研究，并得到了充分地发展，一系列多天线调制技术被提出。其中，尤以空移键控(Space ShiftKeying， SSK)、广义空移键控调制(Generalized Space Shift Keying,GSSK)和正交空间调制(Quadrature Spatial Modulation,QSM)为代表。在文献^[4][5]中分别提出了SSK 与GSSK。这两种多天线调制方案都没有传统的幅相调制，完全是利用天线开关状态传递信息，而两者的区别又在于，SSK每个时隙只激活一根天线，通过单天线索引映射的方式传递信息；GSSK每个时隙激活多根天线，通过激活的天线索引组合的方式传递信息。文献^[6]提出一种QSM，扩展了SM的映射星座图，最大化利用了调制符号的同相域和正交域。每个传输时隙，调制符号的同相分量和正交分量分别选择不同的天线发射。目前，在国外基于大规模MIMO的索引调制技术在第五代移动通信技术中已经展开了相关的研究，主要针对在大规模MIMO系统中基站的多用户协作进行研究，并已经取得一定的研究进展^[7]。在国内，电子科技大学李少谦教授小组最早对多天线空间调制技术进行了研究，同时指导的研究生论文^[8][9]，对SM通信的可行性以及解调算法的优化进行了研究。除此之外还有大连海事大学^[10]、西安电子科技大学^[11]等高校也开展了相关研究。