一种超球面连续相位调制信号检测方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体是涉及一种超球面连续相位调制信号检测方法。

背景技术

连续相位调制技术(CPM continuous phase modulation)，是一种通过载波相位携带信息的非线性调制方案，其传输信号具有包络恒定和相位连续变化特点。超球面连续相位调制更是利用多天线进行高维度连续相位调制，实现更高的频谱利用率，并且结合负载调制发送机架构，实现高功效，节能的通信系统。这些特性使超球面连续相位调制在通信中有广阔的应用前景。

超球面连续相位调制虽然具有频谱效率高，功效大的有点，但其复杂的接收机结构以及较高的计算复杂度阻碍了这种调制方式进一步的广泛应用。由于连续相位调制信号为非线性信号，常用的MIMO信号检测方案如球形译码等不能达到降低复杂度的效果。因此目前的解调方案仍然为最大似然检测。由于超球面连续相位调制信号码本大小与天线数成指数关系，当天线数变大时，最大似然检测复杂度将会迅速增加。

发明内容

针对超球面连续相位调制信号的低复杂度检测方法至关重要，本发明针对上述问题，提出能在不损失检测性能的前提下降低接收机的检测计算复杂度的检测方法。

本发明的技术方案为：

一种超球面连续相位调制信号检测方法，设发送天线数为N，接收天线数为M，平均每根天线传输比特数为u，N阶超球面连续相位调制信号码本大小为

y＝Hx+n

其中H为信道，n为高斯白噪声，接收机码本记为

S1、将接收机码本存储在一个2M维KD树中，KD树码本的构建方法为：定义切分轴r，如果

S11、将

S12、选出排序后序列的中位符号作为当前节点的标记符号，并记录切分轴r；

S13、将

S14、当前节点的左枝设为以

S15、更新切分轴坐标r←(r+1)mod2M，对数据集

S2、根据KD树码本进行信号检测，包括：

S21、从根节点开始搜索，定义y

S22、根据y的维度坐标值和每个节点的切分信息向下搜索，即如果树的节点是按照x

S23、当达到叶子节点时，将其标记为访问节点；若y

S24、如果当前节点不是整棵树的根节点，进入步骤S241；否则，输出y

S241、向上爬一个节点；如果向上爬之后的节点未被访问过，将其标记为访问过，然后进入步骤S242；如果向上爬之后的节点被访问过，重复步骤S241；

S242、若y

S243、计算y和当前节点切分线的距离，若该距离大于等于y

本发明的有益效果是：本发明可实现任意维度超球面连续相位调制信号最优检测，并且该设计相较于最大似然检测方案，可以在不牺牲检测准确性的基础上降低接收机复杂度，经典的MIMO信号检测方案如球形译码以及K-best算法均不适用。同传统的最大似然检测以及球形译码检测相比，该方案能以较低的复杂度产生最优检测结果。在信噪比较高的情况，该方案的复杂度远低于最大似然检测算法。

附图说明

图1为三层KD树接收机码本和它的空间分割示意图，(a)为接收机码本设计，(b)为空间分割后得到的KD树。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明中提出的信号检测方法能在不损失检测性能的前提下降低接收机的检测计算复杂度。

设发送天线数为N，接收天线数为M，平均每根天线传输比特数为u，N阶超球面连续相位调制信号码本大小为

y＝Hx+n

接收机码本记为

●如果

●如果

■将

■选出该排列后的中位符号(如果一共有偶数个元素，则选择中位左边或右边的元素，左或右并无影响)作为当前节点的标记符号，并记录切分轴r；

■将

■当前节点的左枝设为以

■更新切分轴坐标r←(r+1)mod2M

在构建完KD树接收机码本后，可利用树型码本进行快速搜索，设接收符号为y，以下算法可以检测出y对应的符号：

A.设y

B.根据y的维度坐标值和每个节点的切分信息向下搜索，即如果树的节点是按照x

C.当达到叶子节点时，将其标记为访问节点。若y

D.如果当前节点不是整棵树的根节点，执行(a)；否则，输出y

a.向上爬一个节点。如果当前节点(向上爬之后的)未被访问过，将其标记为访问过，然后执行(b)和(c)；如果当前节点被访问过，再次执行(a)；

b.若y

c.计算y和当前节点切分线的距离。若该距离大于等于y

实施例

本例中，发射机和接收机都有一根天线，并且信道系数是一个复数标量。码字分布在二维实空间(x和y)，然后设置每根天线的位数为3比特，即k＝3。发送机码本大小K＝8。接收端码本

现在，构造空间KD树码本。分割维度索引r＝0表示第一次分割沿着x维度，并且分割点是x维度上8个点的中点。然而，接收机码本大小

接下来，阐述基于空间KD树码本来检测接收信号y的方法。一开始，搜索索引在根节点，即节点y'