正交信号的多维星座图构建方法
【专利摘要】一种正交信号的多维星座图构建方法，应用于无线通信系统的发射端，该方法包括以下步骤：在正交信号集合中选取K个正交信号；将K个正交信号进行扩展，组成K维线性空间的一组正交基v1,v2,...,vK；将该组正交基v1,v2,...,vK张成线性子空间V；在线性子空间V中选取M个星座点，该M个星座点构成多维星座图；及对所述多维星座图进行优化，得到优化后的多维星座图。本发明可以提高正交信号系统的频谱效率，突破原有正交信号调制信号基个数为2的幂次方的限定，提高系统设计的灵活性。
【专利说明】正交信号的多维星座图构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，尤其涉及正交信号系统发射端星座图构建。
【背景技术】
[0002] 现代通信系统中，当接收机与发射机之间相对运动过快，存在较大多普勒频移，或 接收机相位噪声较大，系统载波无法准确估计或跟踪时，正交信号调制（如MFSK(multiple frequencyshiftkeying，多进制频移键控）、PPM(pulsepositionmodulation，脉冲位置 调制）等）是一种常用的信号设计形式。其典型的应用场景包括航空、航天系统中的通信 平台以及陆基固定或移动的军用通信平台等。
[0003] 正交信号调制通过选取信号空间中某一正交基信号来传输信息，其调制阶数受限 于正交基个数，频谱效率随正交基维度的增加而急剧下降。例如在4FSK中，存在4个正交 频点{f\，心，fJ，当发送fi时，表示信息〇〇,发送f2时，表示信息〇1，发送L时，表示信息 10,发送&时，表示信息11。4FSK系统包含4个频点，只能携带2比特信息，若要增加每符 号所携带的比特数，必须增大正交信号个数。然而，增大正交信号个数，将导致频谱效率急 骤下降。
[0004] 频谱效率是衡量信号传输方式的一个重要指标。更为一般地，以MFSK为例，满足 频率间正交性的最小频率间隔为1/2T，T为符号周期，MFSK由M= 2k个正交的频点组成， 则传输k=log2M位信息比特所需要的最小带宽为：
【权利要求】
1. 一种正交信号的多维星座图构建方法，应用于无线通信系统的发射端，其特征在于， 该方法包括以下步骤： S1，在正交信号集合中选取K个正交信号（Ct1, α2，...，ακ)，其中K为正整数； 52, 将K个正交信号U1, α2，...，ακ)进行扩展，组成K维线性空间的一组正交基：Vl =(α i，〇, · · ·，〇)，V2= (〇，α 2, 〇, · · ·，〇)，…，Vk= (〇, 〇, · · ·，α κ); 53, 将该组正交基V1, ν2, ···，νκ张成线性子空间V，即：V = span (ν η ν2, ···，νκ) = { λ A+ λ 2ν2+· · · + λ κνκ| λ η λ 2, · · ·，λ Ke R}，其中 R 为实数集； 54, 在线性子空间V中选取M个星座点，即：sm= s ^+Sm2V2+. . . +smKvK, 1彡m彡M，该M 个星座点构成多维星座图，其中，M为调制阶数；及 55, 对所述多维星座图进行优化，得到优化后的多维星座图。
2. 如权利要求1所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，所述K的取值为 小于等于所述正交信号集合元素个数的任意正整数。
3. 如权利要求1所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，所述调制阶数M 的取值为M = 2b，其中b为单个符号所携带的比特数。
4. 如权利要求1所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，所述调制阶数M 的取值与所述K无关。
5. 如权利要求1所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，所述对所述 多维星座图进行优化是在一定功率约束条件下，使任意两个星座点之间的最小距离最大， 即：
6. 如权利要求5所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，所述功率约束 条件为：每个符号的发射功率都为P，即：
7. 如权利要求6所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，优化后所述星 座点位于半径为#的多维球体表面。
8. 如权利要求5所述的正交信号的多维星座图构建方法，其特征在于，该方法采用高 斯下降迭代算法搜索最佳星座图的分布。
【文档编号】H04L27/00GK104519003SQ201410790353
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】周志强, 葛宁, 余晓华, 胡林玉, 林孝康 申请人:深圳清华大学研究院