中文引用格式： 李永杰，陸繼釗，續曉光，等. 基于KL距離的非相干大規模SIMO系統星座設計[J]. 電子技術應用，2026，52(6)：69-73.
英文引用格式： Li Yongjie，Lu Jizhao，Ji Xiaoguang，et al. Constellation design for non-coherent massive SIMO systems based on KL distance[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(6)：69-73.
引言
工業物聯網(Industrial Internet of Things，IIoT)日益增長的連接需求，對無線通信提出高可靠、低延遲、高安全的嚴苛要求[1]。6G提出的超可靠低時延通信(Ultra Reliable and Low Latency Communications,URLLC)[2]，面臨延遲與可靠性的固有權衡[3]。大規模天線系統是實現URLLC的有效手段，可提供顯著空間復用與陣列增益[4]，但性能高度依賴精確信道狀態信息(Channel State Information，CSI)，獲取大規模CSI會帶來顯著額外開銷與延遲[5]。無需CSI的非相干技術，漸近性能與相干技術相當，且短包通信能效更優[6]，其中基于能量檢測(Energy Detection，ED)的接收機因低復雜度、低功耗、易實現的優勢，受到研究者廣泛關注[7]。
現有研究主要聚焦于獨立信道下的星座設計[8]、錯誤率分析[9]及信號檢測算法[10-11]等方面。然而，在實際系統中，由于天線間距的限制以及散射環境的不足，信道相關性是不可避免的，特別是大規模天線系統[12]。針對指數相關信道，文獻[13]利用Szeg?極限定理和泰勒近似，提出了一種低復雜度的檢測算法；文獻[14]則在對接收信號進行迫零預處理后，提出了一種低復雜度的檢測算法，并推導了成對錯誤概率(Pairwise Error Probability，PEP)，進而優化了星座設計。然而，上述研究主要集中于一維指數相關信道（即天線呈線性排列）的場景。對于更為一般的相關信道，接收信號的分布更為復雜，系統性能分析困難，導致性能優化缺乏有效的解決方案。
針對上述問題，本文提出一種基于星座點間Kullback-Leibler（KL）距離的星座設計算法。該方法首先采用KLT消除接收信號相關性，基于高信噪比（SNR）下非零星座點間KL距離的漸近特性，以平均功率為約束，以最大化最小KL距離為目標，將原非凸問題分解為分別優化非零星座點之間及與含零點間的KL距離兩個子問題。子問題1推導出非零星座點呈等比序列結構，子問題2據此設計了高效一維二分算法求解所有最優星座。該算法適用于任意相關信道，顯著提升了系統PEP性能，仿真結果表明其優于傳統方案，驗證了所提方法的有效性，并揭示了最優星座的等比序列結構特征。
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作者信息：
李永杰，陸繼釗，續曉光，王正，戚曉勇
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