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SM 技术作为一种多天线传输技术，其核心思想是：在任意时刻，发射端按照映射规则，激活所有的发射天线中的一根天线并发送数据，此时，其余天线保持静默。与传统传输技术不同的是，发射端哪根天线被“激活”是由输入信息比特的部分信息和发送天线在阵列中的位置共同决定的，因此被激活天线的位置信息也被当作一种“调制”方式传送部分信息，这部分信息不再进行传输，从而提高了系统的频谱利用率。那么，接收端恢复信息时不仅要对发送的符号信息进行解调，还要对发射天线的序号进行估计 [111-112] 。
图 2.1 给出了 SM 系统模型，假定发送端和接收端天线数分别为 N T （ N T = 2 j ， j 为正整数）、 N R （ N R 为正整数），若传输 N 比特数据，传输时可将其分解为若干个 n 比特的数据段 X （ k ），可根据发射端天线数选择信号的调制方式。如图 2.1 所示，若将 N 分为若干组 4 比特数据段，即采用固定频谱利用率 4bit/（s·Hz） 发送信息，发射端设置 4 根天线时，可选用 QPSK 调制方式，即前 2 比特信息用来选择发送天线，后 2 比特信息用来进行 QPSK 调制。同理，若发射端设置 2 根天线，选用 8QAM 调制方式，若设置 8 根天线，选用 BPSK 调制方式。由此，每次传输可发送的比特数为
n =log 2 （ N T ）+log 2 （ M ）
（2.1）
其中，若系统采用 M-QAM 调制方式， M 为调制阶数，若采用 BPSK 和 QPSK 调制方式， M 分别为 2 和 4。
接收端设置单根天线时，系统性能受信道质量影响较大，设置多根天线时，可以利用空间复用技术获得分集增益，改善系统性能，但接收天线很多又会增加系统复杂度，故图 2.1 模型中假设接收端天线数 N R =4。
图 2.1 SM 系统模型
在每一时隙，都能将输入比特映射为一个列向量
x
（
），该向量元素中只有一个非零元素
s
，即调制的星座点信息，
s
在列向量
x
中的位置为此时选出的发射天线序号
L
（
L
=1,2,…,
N
T
），
x
中其他元素为“0”表示该时隙其他天线不传输信息。如图 2.1 所示，接收端采用
MRC
方式合并得到接收信号
y
，表示为
y = Hx + η
（2.2）
式中：
H
（
）
为发射端-接收端的信道向量，其中每个元素都是服从CN（0,1）（均值为 0、方差为 1 的正态分布）独立同分布的复高斯随机向量；
h
i
（
i
=1,2,…,
N
T
）为第
i
根发射天线的信道向量，即
H
的第
i
列；
η
（
）
为高斯加性白噪声，是服从CN（0,
N
0
）独立同分布的复高斯随机向量。
接收端采用
MRC
检测算法，接收端估计的此次发射天线序号
为
（2.3）
接收向量
y
恢复调制的星座符号
为
（2.4）
式中：
分别为第
L
、
根天线的信道向量
h
L
、
的共轭转置；
为解调运算。
最后根据信号
和
解调出本次传输的 4 比特信息
。待全部传输完成后合并每次的结果，就得到
N
比特数据的发送信号。
该方案信号解调的准确性，很大程度上依赖于对发射天线序号估计的正确与否。若发射天线序号估计错误，式（2.4）将根据错误的发射天线序号所对应的信道参数矩阵
进行运算，从而获得错误的解调符号。
图 2.2 给出了采用固定频谱利用率 4bit/（s·Hz） 发送信息，发送端设置 4 个天线，采用 QPSK 调制方式时 SM 的三维星座示意图。图 2.3 给出了上述条件下 SM 系统发射端经过三维星座映射后的数据传输图。
图 2.2 三维 SM 星座图（传输 4bit，采用 4 个发送天线，QPSK调制）
图 2.3 SM 原理图（传输 4bit，采用 4 个发送天线，QPSK 调制）
如图 2.2 和图 2.3 所示，若发送 4 比特信息，前 2 比特信息用来确定激活哪根发射天线，被激活天线的序号为前 2 比特信息的十进制数转换结果，若为“00”，激活第 1 根天线发送，若为“11”，激活第 4 根天线发送。后 2 比特信息用于进行 QPSK 调制，即区分星座点符号，若为“01”，调制结果为“-1+ i ”。那么，对于图 2.1 中序列 X （ k ）=[0 0 0 1]，根据这 4 比特信息，选择第 1 根发射天线，发射调制信号 x 1 =-1+ i ，此刻，其他 3 根天线不发送信息。
由 SM 原理不难看出 [54] ：
针对上述问题，考虑构建任意天线数目的 SM 系统模型，即在传输固定比特信息的情况下，探讨 SM 系统中天线数目和调制阶数的可靠性和有效性的折中选择问题，提高系统灵活性。
SM 技术作为一个研究热点，在实际应用中，也有其缺点：
为进一步提高 SM 系统的应用性，本章研究了协作通信中基于传感器的中继 SM 调制模型，即多个单天线用户形成一个中继节点簇，并选出簇头实现簇内信息处理及转发。每次传输中继节点簇接收信号并进行译码处理形成再生信息，同时由任意数目中继节点簇组成虚拟 MIMO 网络，选出其中信道状态较好的中继簇进行 SM 调制，节点簇内、接收端均采用最大比合并（ MRC ）方式合并信息，提高系统的可靠性。