9、5G及未来无线系统中的索引调制技术解析

5G及未来无线系统中的索引调制技术解析

1. 空间调制（SM）中的最大似然（ML）检测

在大规模多输入多输出（MIMO）系统的空间调制（SM）中，ML检测解决方案的获取与一般大规模MIMO系统类似。在SM里，每个用户从所有可能的SM发射向量集合$S_{SM}$中选择一个向量进行传输。从数学角度看，为实现最优检测，接收器的ML解决方案可表示为：
$\hat{x} {ML} = \arg \min {x\in S_{SM}} |y - Hx| 2^2$ (4.9)
该式还可进一步简化为：
$\hat{x} {ML} = \arg \min_{x(i,k)\in A, h(i,k)\in H_i, \forall i} |y - \sum_{i=1}^{K} h(i,k)x(i,k)|_2^2$ (4.10)
由此可轻易看出，这里需对$x(i,k) \in A$和$h(i,k) \in H_i$进行联合搜索。

2. 广义空间调制（GSM）

空间调制（SM）作为索引调制（IM）方案中最简单的形式，由于每次只有一个激活天线，其频谱效率（SE）受限。因此，广义空间调制（GSM）应运而生，它是SM在频谱效率上的改进方案，提议同时激活多个天线来传输多个数据流。不过，GSM并非激活所有天线，这使其有别于基于空间复用的MIMO传输。

GSM通过增加架构复杂度来实现更高的SE，这是因为每个激活天线都需要专用的射频（RF）链。假设在所有可用的$N_t$个天线中有$N_a$个天线处于激活状态，那么GSM中的天线激活模式总数为$C_{N_t}^{N_a}$。用于选择这些激活模式之一的总比特数为$\lf