本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著近十年的發(fā)展，以攜帶額外信息為研究點(diǎn)，空間調(diào)制(indexmodulation,im)技術(shù)已經(jīng)成為下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。最初，2008年mesleh等人提出了一種空間調(diào)制(sm)方案，利用發(fā)射天線空間域中天線索引攜帶索引信息log2nt比特，nt為發(fā)射天線數(shù)量。隨后，提出的廣義sm(gsm)方案利用多個(gè)天線索引組合，增加天線索引攜帶的信息比特na為激活的天線數(shù)量。為了進(jìn)一步攜帶額外信息，利用多種信號(hào)星座的組合性和激活天線數(shù)目的可變性，cheng等人提出了增強(qiáng)型sm(esm)方案，huang等人提出了基于多索引調(diào)制的gsm(gsm-mim)方案、拓展的空間索引調(diào)制(esim)和基于多維星座和激活天線數(shù)目可變聯(lián)合的信號(hào)空間設(shè)計(jì)(ssd-mcva)方案。上述的索引調(diào)制技術(shù)局限于一維度的發(fā)射天線空間域，限制了額外信息的挖掘。

2、基于二維信號(hào)星座中分量正交性的考慮，2015年mesleh等人已經(jīng)提出了正交空間調(diào)制(qsm)方案。由于qsm方案開發(fā)了發(fā)射天線的正交空間域，與sm方案相比，其攜帶的天線索引信息比特?cái)?shù)增加了log2nt。這樣，一維的天線空間域被拓展成正交天線空間域，即發(fā)射天線索引空間分為信號(hào)星座點(diǎn)正交和同相的分量索引空間。基于正交分量空間，通過(guò)聯(lián)合信號(hào)星座的設(shè)計(jì)與正交空間域中激活天線數(shù)目的設(shè)計(jì)，huang等人提出了三維信號(hào)星座輔助的正交索引調(diào)制(qim-tdc)方案和正交索引調(diào)制系統(tǒng)中不規(guī)則歐氏距離星座設(shè)計(jì)(ied-qim)方案，增大發(fā)射符號(hào)之間的最小歐式距離，進(jìn)而提高無(wú)線通信的可靠性。為了進(jìn)一步提高攜帶額外信息的能力，利用符號(hào)“j”與多維信號(hào)點(diǎn)分量的組合性，提出的基于空間調(diào)制的空間星座設(shè)計(jì)(sm-sc)方案挖掘了符號(hào)組索引域。進(jìn)一步，在sm-sc方案基礎(chǔ)上，采用排列方法，基于排列、組和天線索引聯(lián)合設(shè)計(jì)的空間調(diào)制(jpga-ism)開發(fā)了排列索引域。然而，在sm-sc方案和jpga-ism方案中，形成的空間符號(hào)中分量索引的自由度仍為發(fā)射天線數(shù)的范圍。由此，分量索引的自由度局限性，限制了攜帶天線索引比特的額外信息的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，不再采用天線索引矢量去調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)，而是采用分量索引矢量將一個(gè)多維星座點(diǎn)中分量調(diào)制到指定的分量索引號(hào)上，擴(kuò)大星座點(diǎn)中分量索引空間的自由度，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，包括如下步驟：

4、步驟一：在多輸入多輸出的無(wú)線通信系統(tǒng)中，給定無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)射端的發(fā)射天線數(shù)目為nt；nt∈z+且nt≥2，z+是正整數(shù)；

5、步驟二：發(fā)射天線的零發(fā)射空間矢量符號(hào)可以表示為：為

6、即一個(gè)nt×1維度的復(fù)矢量符號(hào)其中是空間矢量實(shí)部，是空間矢量虛部；

7、步驟三：為了增大信號(hào)星座點(diǎn)中每個(gè)分量被調(diào)制在分量空間指定位置的空間自由度，將一個(gè)零發(fā)射矢量符號(hào)中實(shí)部空間和虛部空間分開，然后，將二者拼接在一起，形成一個(gè)2nt×1維度的零分量索引空間矢量s0；

8、步驟四：設(shè)定被調(diào)制的n,n＜2nt維度信號(hào)星座點(diǎn)s的分量為m1，m2，…，mn，z+是正整數(shù)，α∈{1，…，n}；星座點(diǎn)s中n個(gè)分量：m1，m2，…，mn可以調(diào)制在分量索引號(hào)11,2，...，2nt范圍內(nèi)，每個(gè)分量mβ，β∈{1,2，…，n}的分量空間自由度為γcim＝2nt-n+1，相當(dāng)于空閑的分量索引位置和每個(gè)分量本身的位置；

9、步驟五：可以攜帶分量空間索引信息比特?cái)?shù)的表達(dá)式為即種分量索引組合中種組合是合法的，其余是不合法的；

10、步驟六：在分量索引比特?cái)?shù)輔助下，指定一個(gè)2nt×1維度的分量索引矢量vλ，將2nt×1維度的零分量索引空間矢量s0中n個(gè)分量索引號(hào)對(duì)應(yīng)的位置激活，并設(shè)置為“1”，得到一個(gè)指定分量位置索引矢量

11、步驟七：所述的指定分量位置索引矢量將星座點(diǎn)s的n個(gè)分量分別指定在n個(gè)分量索引號(hào)對(duì)應(yīng)的位置上，得到空間矢量s1。通過(guò)拆分組合操作，可以得到發(fā)射空間矢量x，此時(shí)發(fā)射空間矢量x可以攜帶的總額外信息比特?cái)?shù)為

12、如上所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，所述的步驟二中當(dāng)沒有將信號(hào)星座點(diǎn)的分量調(diào)制到激活天線上時(shí)，發(fā)射空間矢量符號(hào)是一個(gè)零空間矢量，即它的各個(gè)分量是：

13、如上所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，所述的步驟三中的零分量索引空間矢量s0的計(jì)算公式為：

14、

15、從而實(shí)現(xiàn)分量空間索引從nt維拓展到2nt維。

16、如上所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，所述的步驟五中代表分量空間索引組合數(shù)，即為了將2nt×1維度的零分量索引空間矢量s0中n個(gè)分量索引號(hào)對(duì)應(yīng)的位置激活，則有種可能的情況。

17、如上所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，所述的步驟五中合法的種分量索引組合形成一個(gè)分量索引矢量集γ＝{v1，…，vτ}，每個(gè)矢量的維度為2nt×1。

18、如上所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，所述的步驟七中的空間矢量可以表示為這里ei表示一個(gè)在第i行位置為1的2nt×1維度單位矢量。

19、如上所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，所述的步驟七中的發(fā)射空間矢量x獲取操作為：將信號(hào)星座點(diǎn)s中n個(gè)分量調(diào)制到分量空間中指定位置之后，為了形成一個(gè)非零復(fù)發(fā)射空間矢量x，將矢量s1中分量對(duì)半分開并重新合并，即將它的分量s1(1)，…，s1(nt)作為矢量x的實(shí)部分量空間，s1(nt+1)，…，s1(2nt)分量作為矢量x的虛部分量空間，則發(fā)射空間矢量x的表達(dá)式為：

20、

21、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明中發(fā)射天線數(shù)目不需要滿足2的次冪，發(fā)射天線數(shù)目可以為任意數(shù)值，無(wú)需限制發(fā)射天線的數(shù)目，便于使用；同時(shí)本發(fā)明拓展星座點(diǎn)中分量被調(diào)制的空間自由度，從而提高攜帶索引比特的額外信息的能力，起到提高頻譜利用率作用；而且本發(fā)明在相同傳輸速率條件下，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案相比較，進(jìn)一步增大兩兩發(fā)射空間矢量之間最小歐式距離，起到增強(qiáng)無(wú)線通信的可靠性作用。

技術(shù)特征：

1.一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：所述的步驟二中當(dāng)沒有將信號(hào)星座點(diǎn)的分量調(diào)制到激活天線上時(shí)，發(fā)射空間矢量符號(hào)是一個(gè)零空間矢量，即它的各個(gè)分量是：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：所述的步驟三中的零分量索引空間矢量s0的計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：所述的步驟五中代表分量空間索引組合數(shù)，即為了將2nt×1維度的零分量索引空間矢量s0中n個(gè)分量索引號(hào)對(duì)應(yīng)的位置激活，則有種可能的情況。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：所述的步驟五中合法的種分量索引組合形成一個(gè)分量索引矢量集每個(gè)矢量的維度為2nt×1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：所述的步驟七中的空間矢量s1可以表示為這里ei表示一個(gè)在第i行位置為1的2nt×1維度單位矢量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，其特征在于：所述的步驟七中的發(fā)射空間矢量x獲取操作為：將信號(hào)星座點(diǎn)s中n個(gè)分量調(diào)制到分量空間中指定位置之后，為了形成一個(gè)非零復(fù)發(fā)射空間矢量x，將矢量s1中分量對(duì)半分開并重新合并，即將它的分量s1(1)，…，s1(nt)作為矢量x的實(shí)部分量空間，s1(nt+1)，…，s1(2nt)分量作為矢量x的虛部分量空間，則發(fā)射空間矢量x的表達(dá)式為：

技術(shù)總結(jié)
一種二維正交空間維度中增大分量索引自由度的方法，包括如下步驟：步驟一：給定無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)射端的發(fā)射天線數(shù)目；步驟二：得到發(fā)射天線的零發(fā)射空間矢量符號(hào)；步驟三：將一個(gè)零發(fā)射矢量符號(hào)中實(shí)部空間和虛部空間分開，然后，將二者拼接在一起；步驟四：設(shè)定被調(diào)制的分量空間索引矢量的數(shù)量；步驟五：得到攜帶分量空間索引信息比特?cái)?shù)計(jì)算公式；步驟六：在分量索引比特?cái)?shù)輔助下將零分量索引空間矢量中的分量索引號(hào)對(duì)應(yīng)的位置激活；步驟七：調(diào)制多維信號(hào)星座點(diǎn)的分量，得到發(fā)射空間矢量及其可以攜帶的總額外信息比特?cái)?shù)。本發(fā)明中發(fā)射天線數(shù)目可以為任意數(shù)值；本發(fā)明拓展星座點(diǎn)中分量被調(diào)制的空間自由度，從而提高攜帶索引比特額外信息的能力。

技術(shù)研發(fā)人員：黃福春,黃健榮,李東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：梧州學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9