正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法
【專(zhuān)利摘要】一種正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)射端，該方法包括以下步驟：在正交信號(hào)集合中選取K個(gè)正交信號(hào)；將K個(gè)正交信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展，組成K維線(xiàn)性空間的一組正交基v1,v2,...,vK；將該組正交基v1,v2,...,vK張成線(xiàn)性子空間V；在線(xiàn)性子空間V中選取M個(gè)星座點(diǎn)，該M個(gè)星座點(diǎn)構(gòu)成多維星座圖；及對(duì)所述多維星座圖進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的多維星座圖。本發(fā)明可以提高正交信號(hào)系統(tǒng)的頻譜效率，突破原有正交信號(hào)調(diào)制信號(hào)基個(gè)數(shù)為2的冪次方的限定，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，尤其涉及正交信號(hào)系統(tǒng)發(fā)射端星座圖構(gòu)建。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，當(dāng)接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)快，存在較大多普勒頻移，或 接收機(jī)相位噪聲較大，系統(tǒng)載波無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)或跟蹤時(shí)，正交信號(hào)調(diào)制（如MFSK(multiple frequencyshiftkeying，多進(jìn)制頻移鍵控）、PPM(pulsepositionmodulation，脈沖位置 調(diào)制）等）是一種常用的信號(hào)設(shè)計(jì)形式。其典型的應(yīng)用場(chǎng)景包括航空、航天系統(tǒng)中的通信 平臺(tái)以及陸基固定或移動(dòng)的軍用通信平臺(tái)等。
[0003] 正交信號(hào)調(diào)制通過(guò)選取信號(hào)空間中某一正交基信號(hào)來(lái)傳輸信息，其調(diào)制階數(shù)受限 于正交基個(gè)數(shù)，頻譜效率隨正交基維度的增加而急劇下降。例如在4FSK中，存在4個(gè)正交 頻點(diǎn){f\，心，fJ，當(dāng)發(fā)送fi時(shí)，表示信息〇〇,發(fā)送f2時(shí)，表示信息〇1，發(fā)送L時(shí)，表示信息 10,發(fā)送&時(shí)，表示信息11。4FSK系統(tǒng)包含4個(gè)頻點(diǎn)，只能攜帶2比特信息，若要增加每符 號(hào)所攜帶的比特?cái)?shù)，必須增大正交信號(hào)個(gè)數(shù)。然而，增大正交信號(hào)個(gè)數(shù)，將導(dǎo)致頻譜效率急 驟下降。
[0004] 頻譜效率是衡量信號(hào)傳輸方式的一個(gè)重要指標(biāo)。更為一般地，以MFSK為例，滿(mǎn)足 頻率間正交性的最小頻率間隔為1/2T，T為符號(hào)周期，MFSK由M= 2k個(gè)正交的頻點(diǎn)組成， 則傳輸k=log2M位信息比特所需要的最小帶寬為：

【權(quán)利要求】
1. 一種正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)射端，其特征在于， 該方法包括以下步驟： S1，在正交信號(hào)集合中選取K個(gè)正交信號(hào)（Ct1, α2，...，ακ)，其中K為正整數(shù)； 52, 將K個(gè)正交信號(hào)U1, α2，...，ακ)進(jìn)行擴(kuò)展，組成K維線(xiàn)性空間的一組正交基：Vl =(α i，〇, · · ·，〇)，V2= (〇，α 2, 〇, · · ·，〇)，…，Vk= (〇, 〇, · · ·，α κ); 53, 將該組正交基V1, ν2, ···，νκ張成線(xiàn)性子空間V，即：V = span (ν η ν2, ···，νκ) = { λ A+ λ 2ν2+· · · + λ κνκ| λ η λ 2, · · ·，λ Ke R}，其中 R 為實(shí)數(shù)集； 54, 在線(xiàn)性子空間V中選取M個(gè)星座點(diǎn)，即：sm= s ^+Sm2V2+. . . +smKvK, 1彡m彡M，該M 個(gè)星座點(diǎn)構(gòu)成多維星座圖，其中，M為調(diào)制階數(shù)；及 55, 對(duì)所述多維星座圖進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的多維星座圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述K的取值為 小于等于所述正交信號(hào)集合元素個(gè)數(shù)的任意正整數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述調(diào)制階數(shù)M 的取值為M = 2b，其中b為單個(gè)符號(hào)所攜帶的比特?cái)?shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述調(diào)制階數(shù)M 的取值與所述K無(wú)關(guān)。
5. 如權(quán)利要求1所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述對(duì)所述 多維星座圖進(jìn)行優(yōu)化是在一定功率約束條件下，使任意兩個(gè)星座點(diǎn)之間的最小距離最大， 即：
6. 如權(quán)利要求5所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，所述功率約束 條件為：每個(gè)符號(hào)的發(fā)射功率都為P，即：
7. 如權(quán)利要求6所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，優(yōu)化后所述星 座點(diǎn)位于半徑為#的多維球體表面。
8. 如權(quán)利要求5所述的正交信號(hào)的多維星座圖構(gòu)建方法，其特征在于，該方法采用高 斯下降迭代算法搜索最佳星座圖的分布。
【文檔編號(hào)】H04L27/00GK104519003SQ201410790353
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】周志強(qiáng), 葛寧, 余曉華, 胡林玉, 林孝康 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院