[发明专利]基于Cayley空时码的无线传输方法、装置及系统

权利要求书

1.基于Cayley空时码的无线发送方法，其特征是，包括：

对源比特流进行处理，产生复高斯随机矩阵；

对复高斯随机矩阵进行处理，产生归一化的厄密特矩阵，具体步骤包括：

由复高斯随机矩阵Z_q生成厄密特矩阵：

其中，A_q表示基矩阵，表示复高斯随机矩阵的共轭转置，表示任一矩阵F范数的平方，即其全部元素的平方和；

利用源比特确定实数集{α_q}的序号：

设发射和接收天线数量分别为M和N，每个基带符号携带的信息量为R比特，对源信号以M*R为一段进行处理，将长度为M*R的一段源比特流平均分为Q组子比特流，对每组的子比特流变换为十进制数，为每个十进制数从系数α集合的r个元素中选择一个元素，得到基系数α_q，q＝0,...,Q-1，全部的十进制数与全部的基系数向量[α₀,...,α_Q-1]具有一一对应关系；

系数α集合的r个元素通过如下方式产生：

求出并按升序排列，升序排列后的结果即为系数α集合的r个元素，由于r^Q＝2^MR，故任一由源比特序列确定的十进制数唯一对应一个基系数向量[α₀,...,α_Q-1]；

对基矩阵A_q加权求和，得到携带数据的厄密特矩阵A：

厄密特矩阵经过Cayley编码和差分编码后发送给衰落信道。

2.基于Cayley空时码的无线接收方法，其特征是，包括：

将衰落信道传输的信号进行接收；

对接收的信号，利用相邻信号的差分关系生成接收矩阵；

将接收矩阵按照向量进行展开，构造出等效的多天线系统，具体步骤包括：

令C＝Y_k-Y_k-1、B＝-j(Y_k+Y_k-1)，并结合及相邻时刻发送信号的差分关系，有

C＝AB+V； (10)

其中，V＝(I_M+jA)W_k-(I_M-jA)W_k-1；

C、B与V的实虚部分别为C_R、C_I、B_R、B_I、V_R及V_I，C_R、C_I、B_R、B_I、V_R及V_I的列向量分别为c_R，n、c_I，n、b_R，n、b_I，n、v_R，n及v_I，n，其中n＝0，...，N-1；

于是，有等效的多天线系统：

其中，以及

其中，A_R，q为基矩阵A_q的实部，A_I，q为基矩阵A_q的虚部；

在等效的多天线系统中，利用凸优化理论实现信号的检测，进而恢复出源比特，具体步骤包括：

在等效大规模多天线系统利用凸优化理论实现对α的检测，令并令α中每个元素α_q在r个取值中最小值为α_min，a中每个元素α_q在r个取值中最大值为α_max，求得最优解α^＊，Cayley空时码的凸优化检测公式为：

minα^TPα-2d^Tα

s.t.1_Q×1·α_min≤α≤1_Q×1·α_max； (13)

其中，1_Q×1为包括Q个元素的全1列向量；

由凸优化检测公式求得α的最优解α^＊，进而恢复出源比特；

由最优解α^＊中的每个元素唯一地确定一个序数判决值

其中，round为就近取整函数，的取值为1,...,r，将Q个值分别转换为其对应长度为log₂r的二进制序列，进而作并变换或串变换处理，得到最终的比特判决值。