一种基于星座点分类排列的索引调制传输系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于正交频分复用索引调制(OFDM‑IM)的星座点分类排列的传输系统(OFDM‑IM‑PCC)，利用额外的索引传输更多不同设备、用户、业务的信息。在发送端，先将设备进行分组，在每个组中不同的设备分配不同的星座映射点，接入额外的设备比特流控制不同星座点设备的排列不占用额外的子载波资源，在接收端通过区分不同的星座映射点得知设备的排列方式解调出额外的设备的数据比特。本发明专利技术在传统的正交频分复用(OFDM)系统上增大了系统的吞吐量，连接了更多的设备和用户而不占用额外的子载波资源。 1

An index modulation transmission system based on classification of constellation points

The invention proposes a transmission system (OFDM IM PCC) based on the OFDM IM (orthogonal frequency division multiplexing index modulation) index modulation (IM), which uses additional indexes to transmit more information of different devices, users, and services. At the sending end, the equipment is grouped and the different constellation mapping points are allocated to different devices in each group. Additional device bit streams are connected to control the arrangement of different constellation devices without additional subcarrier resources. Data bits of the device. The invention increases the throughput of the system in the traditional orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, connects more devices and users without taking up additional subcarrier resources. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于星座点分类排列的索引调制传输系统
本专利技术涉及多址接入技术和调制方式，具体涉及利用OFDM-IM调制方式传输系统(OFDM-IM-PCC)，连接更多的用户、业务和设备的方法。
技术介绍
随着移动通信的飞跃式发展，人们的生活方式也在不断的改变。相比于4G系统，5G不仅要满足数据流量提升千倍，用户最高体验速率提升10～100倍，还要满足10～100倍设备连接，时延减小至毫秒级。在5G背景下新的调制方式有幅度相位键控(APSK)，频率正交幅度调制(FQAM)，正交频分复用索引调制(OFDM-IM)，第一种是APSK，它是结合相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)形成的新的调制方式。APSK的星座图由k个同心圆组成，每个圆上都有等间隔的PSK信号点。第二种是FQAM，它是结合频移键控(FSK)和QAM形成新的调制方式，它将频域分成了MF块，其中每块上有MQ个信号映射点。第三种是OFDM-IM，OFDM-IM是通过索引比特选择子载波激活并发送数据，利用只发送一部分子载波来降低干扰，在通过索引信息比特来弥补损失的频率利用率。在这种方案中，信息不仅被传送到信号星座，还通过根据输入的信息比特被激活的子载波的索引来传送。目前，针对OFDM系统的检测算法主要有三种，分别是最大似然(MaximumLikelihood，ML)信号检测算法，迫零(MaximumLikelihood，ML)信号检测算法，最小均方误差(MinimumMean-SquareError，MMSE)。其中，ML检测算法：搜索全域有可能的星座符号矢量，找出的最大可能的符号矢量作为估计的符号矢量，这样的运算导致该算法的计算量非常复杂。ZF算法是把由信道矩阵H引起的干扰强制为零，估计的信号为：ZF检测的复杂度低，但其性能较差。MMSE检测算法是将发射端的发送矢量与检测后的输出估计值之间的均方误差最小化，估计信号为：由于MMSE算法除了需要计算广义逆之外，还要增加矩阵乘法和矩阵加法，所以计算复杂度略有增加。非正交多址接入方式如：SCMA，NOMA，PUMA，检测计算方法普遍比较复杂，检测器的开销很大。ITU-R(国际电信联盟无线电通信局)确定未来的5G具有以下三大主要的应用场景：(1)eMBB:增强型移动宽带；(2)URLLC:超高可靠与低延迟的通信；(3)mMTC:大规模机器类通信。对于mMTC，目前3G/4G移动通信标准主要是基于语音业务和提供高速数据业务而设计的，而5G中海量机器类通信终端数据传输特性与当前的智能手机用户的数据传输特性有很大的不同。预测到2020年左右，M2M(MachinetoMachine)终端设备数量将达到500亿，当海量M2M设备请求接入蜂窝网络小区，会对蜂窝网的承载能力提出挑战，同时也会影响同小区内H2H(HumantoHuman)通信用户的性能。针对MTC终端的接入特性，如何合理接入大量终端设备和设计新型的传输方案对mMTC场景有着重大意义，本专利技术正是为了满足这种要求而提出的。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提出一种基于星座点分类排列的索引调制传输系统，其是基于OFDM-IM调制的传输系统OFDM-IM-PCC，连接更多的设备和简单的检测方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是:一种基于星座点分类排列的索引调制传输系统，其是运用OFDM-IM调制方式，利用索引来传输额外用户，设备，业务的方法。在发送端，首先将设备分成g个组，在每个组中n个不同设备的比特码映射到其相对应的n种星座映射点上，这些星座映射点可以按相位或者幅度的方式进行区分；每个组可接入额外的设备，用额外的设备所传输的比特来控制上述n种星座映射点的排列方式，即可通过数据排列方式隐藏传输额外设备的数据。从而不需要额外的占用其他的子载波资源，通过这种方式可以在原来的基础上接入g个额外设备，增大了系统的吞吐量。在接收端，对收到的信息进行识别和分类，通过区分不同的星座映射点得知设备的排列方式解调出额外的设备的数据比特。进一步，所述在每个组中n个不同设备的比特码映射到其相对应的n种星座映射点上，是指根据星座点的相位和幅度的不同，将星座的映射点分配给不同的设备，每个设备拥有自己独特的星座点，用于区分不同的用户。具体地，根据星座点的相位按象限区分，可以分为4个象限，每个设备使用其中一个象限的星座点，即每个象限的4个点对应一个设备，每个象限的一个点代表一个设备的2个比特，在一个完整的16QAM映射中，一次性总共传输不同设备的8个比特。具体地，星座点按幅度区分，将不同的设备的比特映射到不同幅度的星座点上，即使用同心圆的方式来进行分类，每个圆上有4个映射点，分别将每个圆分配给每个不同的设备，每个设备的2个比特与圆上的1个点相互对应。进一步，所述用额外的设备比特来控制不同星座映射点的排列方式，是要求比特码与排列方式具有一一对应的关系，有两个设备A、B，则有AB和BA两种排列方式，若有A、B、C三个设备，则有ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA六种排列方式，对于n个不同的设备，总共有n！排列组合方式，对于m个比特码有2m种形式，则m与n的关系可以表示为：其中表示取最大整数；将不同的排列方式对应比特码，如2位2进制码具有4种形式，00，01,10,11，可以与3个设备的排列方式对应，分别是，ABC，ACB，BAC，BCA，保证排列方式的数目大于2进制码的传输形式数目即可。进一步，所述在接收端对收到的信息进行识别和分类，是指，将经过FFT后的信息按照星座映射点的不同，进行识别：若按象限分类，第一象限的点实部虚部均大于0，第二象限的点实部小于0，虚部大于0，第3象限的点实部虚部均小于0，第四象限的点实部大于0，虚部小于0；若采用幅度不同，则在接收端要比较不同星座点的幅度大小，用于区分不同的设备。以下对传统OFDM-IM的发送和本传输系统OFDM-IM-PCC的发送方式进行详细说明：图1是OFDM-IM的发送框图，m比特分成g组，每组有P比特，在每组中，P比特分成了两部分，P1比特进入索引选择器，P2比特进行正常的映射。例如，图2是OFDM-IM系统中一个子块的发送框图，若P发送的数据是[0,1,1,0,S1,S2,S3,S4]，将P分成两块，分别是P1＝[0,1,1,0]和P2＝[S1,S2,S3,S4]，P2代表M进制的星座映射点。在传统的OFDM-IM的系统中，需要8个子载波对P数据进行传输。在OFDM-IM系统中，当P1发送‘0’时，第一个子载波静默，第二个子载波传P2的第一个数据S1，当P1发送‘1’时，第二个子载波静默，第一个子载波传P2的第二个数据S2。因此，在经过调制后的数据变成了[0,S1,S2,0,S3,0,0,S4]T，只有4个子载波被激活传送数据。在传输过程中，静默子载波并不能删除，在接收端依靠静默子载波的排列方式解调出索引比特。如在接收端收到‘0，S1’排列，则解调出索引比特为‘0’，接收到‘S2，0’排列，则解调出‘1’，因此，可以恢复出原P的数据。本专利技术传输系统OFDM-IM-PCC在OFDM-IM的基础上，合理利用了空闲子载波，增大了传输量并且利用索引比特连接了额外的设备。图3是OFDM-IM-PCC的一个子块调制发送框本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于星座点分类排列的索引调制传输系统，利用额外的索引传输更多不同设

【技术特征摘要】
1.一种基于星座点分类排列的索引调制传输系统，利用额外的索引传输更多不同设备、用户、业务的信息，其特征在于：在发送端，首先将设备分成g个组，在每组中n个不同设备的比特码映射到其相对应的n种星座映射点上，这些星座映射点可以按相位或者幅度的方式进行区分；每个组可接入额外的设备，用额外的设备所传输的比特来控制上述n种星座映射点的排列方式，即可通过数据排列方式隐藏传输额外设备的数据；在接收端，对收到的信息进行识别和分类，通过区分不同的星座映射点得知设备的排列方式解调出额外的设备的数据比特。2.根据权利要求1所述的基于星座点分类排列的索引调制传输系统，其特征在于：所述在每个组中n个不同设备的比特码映射到其相对应的n种星座映射点上，是指根据星座点的相位和幅度的不同，将星座的映射点分配给不同的设备，每个设备拥有自己独特的星座点，用于区分不同的用户。3.根据权利要求1所述的基于星座点分类排列的索引调制传输系统，其特征在于：根据星座点的相位按象限区分，可以分为4个象限，每个设备使用其中一个象限的星座点，即每个象限的4个点对应一个设备，每个象限的一个点代表一个设备的2个比特，在一个完整的16QAM映射中，一次性总共传输不同设备的8个比特。4.根据权利要求1所述的基于星座点分类排列的索引调制传...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵凯，周博文，王光宇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50