[发明专利]一种低复杂度的空时键控离散矩阵生成方法

说明书

本发明提供了一种低复杂度的空时键控离散矩阵生成方法。首先对离散矩阵每个元素的取值区间进行离散化，从而把连续优化问题转化为离散优化问题，搜索区间相应的由无穷多数据集转化为有限数据集。然后提出了一种交替最优方法来搜寻最优离散矩阵集，该方法每次仅优化离散矩阵集中的一个数据，在此基础上再优化下一个数据，直到所有的数据都优化完毕。相比于传统空时键控中通过大量随机搜索寻找最优矩阵的方式，本发明能够大大降低矩阵搜寻过程中的复杂度，并能够保持优异的性能。

技术领域

本发明涉及一种低复杂度的空时键控离散矩阵生成方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着无线通信行业的迅猛发展，无线通信技术对数据传输量的需求也骤然增加，人们对一种高效可靠的带宽传输技术提出了更高的要求。多输入多输出(Multiple InputMultiple Output,MIMO)传输技术就是一种新兴的无线通信技术，它在发射端和接收端装配多根天线，能够显著提高频谱效率和增强系统可靠性，经过近些年的发展，MIMO技术已经成为学术界的研究热点。

空间调制(Spatial Modulation,SM)技术和空移键控技术(Spatial-ShiftKeying,SSK)是在MIMO技术基础上发展而来的，其核心思想是在每一个符号间隔内仅激活发射天线中的一个，将发射天线的索引作为一种额外携带信息的方式，通过建立不同输入比特与天线序号的映射关系，实现充分利用空间资源的多维调制。

为了进一步挖掘空间调制传输中的空间和时间资源，在SM和SSK的基础上，近些年出现了一种新的技术—空时键控(Spatial Time Shift Keying,STSK)，它不再以天线的索引作为信息携带的载体，而是采用了预先设计的离散矩阵的激活来携带信息，类似于SM的思想，输入比特被分为两个部分，一部分用来选取离散矩阵的索引，其余部分用于映射AMP星座点。由于STSK可以按照不同的准则来设计离散矩阵，如容量最大化和行列式准则，与SM相比，它能够灵活的权衡MIMO系统中的分集和复用增益。

对于STSK来说，空时离散矩阵集对其性能的影响非常大，因此其优化问题备受关注。通常来说，对STSK离散矩阵的研究通常采用随机搜索方法，即在满足能量约束的条件下，空时离散矩阵集是使用满足高斯分布的数随机生成的。然后根据特定的准则(如行列式准则)计算相应的行列式，当随机搜索过程重复一定的次数后，选择具有对应行列式最小值最大的离散矩阵集作为设计矩阵。

通过多次搜索，可以达到较好的性能，但是随着搜索空间的增加，随机搜索方法的复杂度会非常的高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种比传统随机搜索方法复杂度更低的搜索方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了

本发明提供的一种低复杂度的空时键控离散矩阵生成方法在保持传统搜索算法性能的基础上显著降低了搜索的复杂度，具有如下优点：

(1)对离散矩阵每个元素的取值区间进行离散化，从而把连续优化问题转化为离散优化问题，搜索区间相应的由无穷多数据集转化为有限数据集。

(2)提出了一种交替最优方法来搜寻最优离散矩阵集，该方法摆脱了传统的高复杂度的大量搜索方法，能够大大降低系统的复杂度。具体的：

A、一般情况下，利用传统随机搜索方法一共需要进行(10⁵～10⁷)N'次行列式计算，其中N'代表STSK系统使用一次行列式准则需要进行的行列式计算次数；