[发明专利]基于Cayley空时码的无线传输方法、装置及系统

说明书

本公开公开了基于Cayley空时码的无线传输方法、装置及系统，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；厄密特矩阵经过Cayley编码和差分编码后发送给衰落信道；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；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。

技术领域

本公开涉及非相干大规模多天线技术领域，特别是涉及基于Cayley空时码的无线传输方法、装置及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)系统可以使无线衰落信道的容量大幅提高，并已经得到广泛的实际应用。然而，传统的多天线技术面临两个问题：一是传统多天线系统需要掌握及时而准确的信道信息，然而实际信道呈时变性，当衰落率较高时，信道估计的开销变大，甚至难以接受；二是传统多天线系统没有满足用户对传输速率新的需求，天线规模需要进一步增大。

对于快变信道中的信道估计问题，早在本世纪初，国内外学者就已经提出了非相干空时编码技术，主要包括以酉空时码(Unitary Space-Time Modulation，USTM)和差分空时码(Differential Unitary Space-Time Modulation，DUSTM)为代表的两大类非相干空时码。非相干空时码省去了信道估计环节，提高了信道利用率，然而接收端的最大似然(Maximum Likelihood，ML)检测复杂度非常高，而且传统空时码的简化检测方法在此都不再适用。另一个限制USTM和DUSTM应用的问题是当数据率高于2比特/信道实现时，因差错率过高而使其失去实用价值。

关于满足更高数据率需求的问题，2010年，美国学者T.L.Marzetta提出了“大规模多天线(Large Scale Multiple Antenna，LSMA或Large/Massive Multiple-InputMultiple-Output，L/M-MIMO)系统”的概念，在基站或建筑物表面布置数百甚至更多的低功率天线，可以消除加性噪声及小区间干扰，其信道容量远大于传统的多天线系统。这个概念一经提出，立刻在全球范围内引起广泛关注。LSMA系统可以看作是传统多天线系统在天线数量上的扩展，传统的调制方法依然适用，因此，各种简化的信号检测方法也依然适用。在LSMA系统存在的一个突出问题是信道估计的开销进一步增大。

2002年，美国学者B.Hassibi和B.M.Hochwald提出了Cayley空时码，这是一种基于差分酉空时码而提出的非相干空时码，具有无需信道估计、传输速率高且检测方法简单等优点。基于Cayley空时码的信号传输过程如图1所示。Cayley空时码是第一种真正具有实用价值的非相干空时码，然而，由于当时分层空时码(Layered Space-Time Coding，LSTC)与空时分组码(Space-Time Block Coding，STBC)等传统空时码占据统治地位，Cayley空时码长期未能引起足够的重视。LSMA系统中的Cayley空时码可以提供无需信道估计的高速无线传输，具有广阔的应用前景。