[发明专利]一种空时分组码空间调制系统中的收发天线选择方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种空时分组码空间调制系统中的收发端天线选择方法。在本发明的所提的方法中，对传统的基于信道范数最大化的天线选择算法进行了改进，通过将信道范数作为适应度函数，建立单亲遗传算法模型，迫使种群向具有更大的信道范数的方向进行生长，从而寻找到收发天线组合的次优解甚至最优解。本发明提供的方案相比于传统的基于信道范数最大化的收发端天线选择而言，能够在较低的性能损失的情况下大幅降低搜索复杂度，规避了穷举搜索；同时，该方案能够灵活设置算法参数，在未来的大规模天线场景具有应用前景。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种空时分组码空间调制系统中的收发天线选择方法；本发明涉及空时分组码空间调制(Space-Time Block CodedSpatial Modulation，STBC-SM)，天线选择(Antenna Selection,AS)，单亲遗传算法(Partheno-Genetic Algorithm，PGA)等技术。

背景技术

近来，一种新的多输入多输出传输技术——空时分组码空间调制(Space-TimeBlock Coded Spatial Modulation，STBC-SM)被提出，其关键思想是结合STBC和SM的优势，既保留STBC的正交码字结构，又利用了SM的天线索引带来的增益，弥补了STBC技术数据传输速率的不足。然而，为了克服信道衰落带来的影响，天线选择技术被引入STBC-SM系统中以进一步提升误码率性能。基于信道范数最大化的天线选择方法(Channel Norm basedAntenna Selection,CNAS)通过穷举所有可能的天线子集，并选出信道范数最大的子集，能够获得较大的误码率性能增益。

然而，由于需要遍历所有可能的天线子集，CNAS在大规模天线的场景下可能会产生过量的复杂度，限制了其在未来场景中的应用。因此，在STBC-SM中引入了单亲遗传算法，并建立了基于优先级的机制，利用适应度函数评估天线子集的优劣，从而在较少的迭代演化次数情况下，尽可能地找到最优天线子集。

发明内容

本发明为STBC-SM系统提出了基于单亲遗传算法(Partheno Genetic Algorithm,PGA)的天线选择算法，与传统的CNAS算法相比，在合适的参数设置情况下，能以较低的性能损失实现复杂度的大幅度降低。

为了便于理解，对本发明采用的基于单亲遗传算法的收发端天线选择方法进行如下说明：

采用收发天线选择技术的STBC-SM系统框图如图1所示，其中发射端有N_t根天线，而接收端天线数目为N_r。在收发射端天线选择的情况下，被选择的发射天线数目为N_ts，被选择的接收天线数目为N_rs。假设第s根发射天线与第t根接收天线之间的信道是慢衰落瑞利信道，其对应的信道增益h_s,t是独立同分布的，并服从复高斯分布我们还假设M-QAM或M-PSK符号用x_m表示，其中m∈{1,2,...,M},M表示调制阶数。在发射机端，比特流将分成两部分，一部分映射成两个M-QAM符号x₁和x₂，一部分映射成空间调制天线索引i和j，在两个符号周期内以正交的方式进行传送，其码字可以表示为：

其中，每一列对应传输天线，每一行对应符号周期。不同于传统的STBC技术，STBC-SM技术将式(1)中的矩阵拓展到天线域，利用天线索引下标进一步携带信息，弥补STBC技术传输速率低的不足。以四发射天线、BPSK调制的STBC-SM系统为例，为了表示方便，我们将码字组合成码本的形式：

可以看出，每个码本中的码字满足正交条件，即而θ是一个需要根据调制形式而进行优化的旋转角，以确保达到最大分集和编码增益。