2015 年 8 月 Journal on Communications August 2015
第 36 卷第 8 期
通 信 学 报
Vol.36
No.8
低复杂度空间调制 MPSK 信号的最优检测
门宏志,金明录
(大连理工大学 信息与通信工程学院,辽宁 大连 116024)
摘 要:针对 MQAM 信号,已有低复杂度的最优检测算法,但是针对 MPSK 信号还没有类似的最优检测算法发
表,因此从二维矢量量化的 ML 解调角度出发,利用 MPSK 星座图的特性,给出了与调制符号阶数无关的 ML 简
化算法,避免了
ML 联合检测算法中对调制符号空间的搜索,极大地降低了算法复杂度。新算法不仅与 ML 最优
检测算法具有完全相同的性能,而且具有较低的复杂度,有较好的理论和实际意义。该算法在天线技术和绿色通
信技术中有较好的实际应用意义。
关键词:空间调制;MPSK 调制;ML 检测算法;计算复杂度
中图分类号:TN914 文献标识码:A
Low-complexity optimal MPSK detection for spatial modulation
MEN Hong-zhi, JIN Ming-lu
(School of Information and Communication Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)
Abstract: The low-complexity optimal SM detection algorithm for MQAM signal detection had been proposed, but no
similar method was found for MPSK signal. The problem of low-complexity detection for MPSK signal was considered
in SM systems. Utilizing 2-D vector quantization of ML demodulation and the property of MPSK constellation, a
low-complexity optimal detection which is independent to modulation order was developed. Since the approach avoids
the exhaustive searching on signal constellation space, the computational complexity can be significantly reduced. The
proposed detection algorithm can provide the identical performance with ML-optimum detector and has lower computa-
tional complexity. Therefore, it has both theoretical and practical significance. The proposed algorithm is of great sig-
nificance in the large antenna and green communication technology.
Key words: spatial modulation; MPSK modulation; ML decoding; computational complexity
1 引言
随着人们对无线通信业务需求的日益增加,现
代无线通信对高速率数据传输和高频谱利用率的
要求也越来越高。为了解决这一问题,多输入多输
出(MIMO,multiple input multiple output)系统应
运而生。MIMO 系统以不同的形式实现了复用增
益、分集增益和天线增益,从而提高了无线通信系
统的数据传输速率和频谱利用率。然而,由于信道
间干扰(ICI,inter-channel interference)、天线间同
步(IAS,inter-antenna synchronization)和多无线
电射频(RF, radio frequency)链路引起了无线通信
系统的成本和复杂度不断增加,这成为 MIMO 系统
现实应用的一个瓶颈
[1]
。空间调制(SM,spatial
modulation)技术的出现解决了 MIMO 系统在实际
应用中的局限,同时保留了 MIMO 系统的主要优势。
SM 是一种特殊的低复杂度的 MIMO 传输方
式,在
2006 年由 Melsh 等
[2,3]
首先提出,它利用发
送天线索引(空间星座图)和调制符号(信号星座
图)传递信息。SM 的主要特点是在每个符号传输
过程中,只有一根天线被激活。在 SM 中,输入的
信息比特流按照 lbN
t
+lbM 的长度划分为若干帧,其
中,N
t
表示发送天线的数目,M 表示调制信号阶数,
在每一帧信息比特中,前 lbN
t
bit 用于决定在 N
t
根
发送天线中选择哪一根发送天线进行此次的数据
传输,后 lbM bit 用于选择在 M 进制调制符号集中
收稿日期:2014-04-28;修回日期:2014-08-13
doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015120