空间调制协作中继网络中的链路自适应技术研究

Spatial modulation (SM) is a new class of multiple-input multiple-output (MIMO) transmission techniques, which utilizes the index of the active transmit antennas as a means of conveying source information. The SM-based cooperative relay system is capable of inheriting the benefits of low computational complexity, low realization cost as well as flexible transceiver antenna configurations of SM, while improving the ubiquitous coverage or the reliability of transmission network. It constitutes a promising transmission candidate for future wireless applications..In this project，we will study link adaptation theory and techniques for the SM-based cooperation relay networks. Firstly, we will investigate the transmission theory of the SM-based relay cooperation, and drive its performance metrics, i.e., the ergodic capacity, the outage probability and the bit error ratio (BER). Then, based on these theoretical results, we will focus our attention on various link adaptation algorithms, such as the relay selection algorithms and the power allocation algorithms, for achieving system performance improvement. Finally, we will consider the joint design of these algorithms for achieving multi-domain collaborative optimization. Through these research works, the complete adaptive SM-based cooperative relay communication theory and technique systems will be established. The related research results are capable of applying to the next generation wireless communication, hence have both theoretical and economical importance.

空间调制把激活天线的索引作为信息调制的手段，是一种新的多天线传输技术。基于空间调制的协作中继系统,既保留了空间调制低复杂度、低实现成本和收发天线可灵活配置的特点,又可以提升无线网络的容量或可靠性,是一类富有前景的技术。. 本项目旨在探索空间调制协作中继网络中的链路自适应理论和技术。首先，研究基于空间调制协作中继的传输理论，推导其容量、中断率和误比特率等性能；其次，在理论分析的基础上，研究节点选择和功率分配等自适应技术以改善传输性能；最后，探索空间调制协作中继中多域联合优化的链路自适应技术。通过这些研究，形成空间调制协作中继网络中基于链路自适应的传输理论及技术体系。本项目的研究成果有望应用于下一代无线通信，具有重要的理论和经济价值。

空间调制把激活天线的索引作为信息调制的手段，是一种新的多天线传输技术。基于空间调制的协作中继系统，既保留了空间调制低复杂度、低实现成本和收发天线可灵活配置的特点，又可以提升无线网络的容量或可靠性，是一类富有前景的技术。.本项目首先研究了空间调制协作中继网络中的链路自适应理论和技术，提出了空－时－频多域索引调制技术的设计模型，分析了系统参数对指标的影响，灵活设计了高效的多域资源配置方案，突破传统单域调制的局限因素。进一步，针对有信道信息反馈情形，提出了自适应调制和自适应模式切换空间调制数学模型和优化准则，解决了空间调制有限反馈方案设计中关键理论问题。针对相关的多域联合模型，研究了自适应调制、自适应模式切换、对角矩阵预编码和3-D星座优化等问题，利用空间调制信号稀疏性特点和最优化理论工具，推导了各类自适应方案的最优解，在时域平均速率约束下，获得了性能结果显著的低复杂度有限反馈空间调制设计。此外，在空间调制信号检测方面建立了稀疏多天线调制信号检测的新理论体系和方法，提出了基于分组概率排序、压缩感知、树形搜索、球形译码和匹配滤波的多类型的解决方案，解决了与信道编码结合中系统软入软出迭代检测等难题，获得了低复杂度的可行方案。此外，本项目还利用新型的置信传播算法和半监督K-中心学习等智能机器学习算法，有效的分离了多域联合调制信号，相关研究成果已被IEEE期刊发表。此成果为空间调制多天线传输领域首篇结合人工智能算法的研究成果。研究推动了多域联合调制无线传输系统的演进，形成传输性能更优的系统设计和架构。结合模式聚类算法，形成了较为完整的技术解决方案，揭示了机器学习算法在多域资源挖掘利用上的潜力，为多域联合传输和机器学习二者的联合增益提供新的理论支撑。有望应用于未来智能化无线通信系统的物理层传输技术中，具有重要的理论和经济价值。