[发明专利]一种用于降低射频切换次数的多载波空间调制传输方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种用于降低射频切换次数的多载波空间调制传输方法。本发明通过利用CSI信息进行发射天线选择和预编码，提高了系统误码率性能，在系统多射频结构下，可通过预先设定发射天线子集并只对其配备射频链，达到缩减射频链的目的。此外，在系统单射频结构下，利用CSI信息在OFDM符号周期内选择出一根最优的发射天线并固定射频链，可提高系统误码率性能，并降低射频链的切换频率。最后，可以通过预先将射频链固定在某根发射天线上，彻底解决了射频链的切换问题。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种用于降低射频切换次数的多载波空间调制传输方法。

背景技术

随着移动互联网应用需求的日益增长，对无线通信的传输性能提出了更高的要求。大规模MIMO技术通过在基站部署大量天线来获得更大的空间自由度，从而极大提升了系统容量和频谱效率。然而在发射端配置大规模天线会使得收发端设计复杂度增高，且所需配置大量射频链，导致系统实现成本昂贵。空间调制(Spatial modulation，SM)技术利用空间自由度和幅度相位调制来传递信息，是一种低成本、低复杂度的单射频链路技术。将SM与MIMO结合，由于每一传输周期只激活一根发射天线进行数据传输，将避免MIMO信道间的干扰，且不再要求发送端天线同步。此外，在SM-MIMO系统中，发射端只需配备单条射频链，这将大大降低系统实现复杂度和成本。然而，SM-MIMO系统的单射频链结构导致发射天线和射频链之间需要进行频繁的切换，而切换是由每个时隙输入信息控制的，这将导致SM-OFDM的传输速率受到射频链切换的限制。为解决这一问题，已有文献提出一种基于天线偏移的空间调制(Offset Spatial Modulation，OSM)技术，其通过预编码技术将射频链偏移到特定发射天线上，从而解决射频链和发射天线之间频繁切换问题，并且有效提升了SM-MIMO系统的误码率性能。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术以其频谱利用率高、抗多径干扰、实现成本低等优点，在宽带移动通信中得到了广泛的应用。考虑到SM和OFDM技术的优点，它们的结合在未来的无线通信中有着巨大的潜力。然而，SM-OFDM技术通常要求每个发射天线配有单独的射频链，这导致了巨大的成本和能源消耗。因此，SM-OFDM不适用于实际的大规模MIMO系统，特别是在子载波数较大的情况下。这一问题将限制SM-OFDM系统的实际应用。

发明内容

本发明基于缩减SM-OFDM系统射频链和降低射频链切换频率的目的，提出一种基于CSI预编码的新型天线偏移空间调制OFDM(OSM-OFDM)方案。本发明通过利用CSI信息进行发射天线选择和预编码，提高了系统误码率性能，在系统多射频结构下，可通过预先设定发射天线子集并只对其配备射频链，达到缩减射频链的目的。此外，在系统单射频结构下，利用CSI信息在OFDM符号周期内选择出一根最优的发射天线并固定射频链，可提高系统误码率性能，并降低射频链的切换频率。最后，可以通过预先将射频链固定在某根发射天线上，彻底解决射频链切换问题。

本发明的技术方案是：

假设OSM-OFDM系统有N个子载波，N_t根发射天线，以及一根接收天线，并采用i.i.d信道，系统模型框图如图1和图2所示。系统具体实现过程包括以下步骤：

发送端：

a.设置系统的射频结构类型：类型一为多射频结构，此时假设从N_t根发射天线中预先选定l根发射天线进行信号传输，则将只需配备l根射频链即可；类型二为单射频结构，此时所有信息将通过一根发射天线进行传输。