发送分集的OFDM-IM调制方法技术

本发明专利技术公开了一种发送分集的OFDM‑IM调制方法，主要解决现有技术误比特性能低的问题。其技术方案是：1)进行发送分集的OFDM‑IM频域信号设计，得到频域信号；2)将频域信号进行正交频分复用OFDM调制和块交织，得到调制信号；3)将调制信号在信道中传输，得到接收信号；4)接收端对接收信号进行正交频分复用OFDM解调和解交织，得到解调信号；5)接收端对解调信号进行检测，得到估计信号；5)将估计信号反映射成比特信息，完成信号传输过程。本发明专利技术能够获得发送分集增益，具有比传统OFDM‑IM更强的抗衰落能力和更好的误比特性能，可用于改善无线通信系统的误码性能，实现可靠传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，特别涉及一种正交频分复用OFDM指数调制方法，可改善无线通信系统的误码性能，实现可靠传输。
技术介绍
OFDM是无线通信中广泛采用的一种多载波调制方式，它能够有效地克服多径衰落。在2013年，等人在文章“OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingWithIndexModulation”(IEEETransactiononSignalProcessing,Volume:61,No.22,November15,2013)中提出了一种基于指数调制的OFDM结构，称为OFDM-IM。区别于传统的OFDM结构，OFDM-IM不仅通过信号星座点传输信息比特，还通过选取正交子载波的激活位置来传输信息比特。具体实施步骤如下：首先，将N个子载波均分成g组，每组包含n个子载波n＝N/g，同样将m个输入信息比特均分成g组，每组包含p比特信息m＝pg；然后，将每组p比特信息映射到一个OFDM-IM子块上，这里的映射既包含传统的信号星座点映射，也包含选取实际传输信息的激活子载波位置，即每个子块的n个子载波中只有k个子载波被激活，其余n-k个子载波保持沉默，所以用每组的p比特信息的前p1比特信息选取将要传输信息的激活子载波的位置，余下的p2比特信息用来选取激活子载波上信号星座符号。在上述步骤中，可以看到有n-k个子载波虽然携带了位置信息，但是却没有携带符号信息，所以OFDM-IM并没有利用全部的自由度来获得更好的误比特性能和信息可靠传输。
技术实现思路
本专利技术的目的针对OFDM-IM没有利用全部的自由度的问题，利用OFDM-IM中的空闲子载波，提出一种能够获得发送分集的OFDM-IM方法，改善系统误比特性能，实现高可靠传输。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下：1.一种基于分集的OFDM-IM调制方法，其特征在于，包括：(1)在一个OFDM符号周期内进行频域信号设计：(1a)将N个子载波均分成g个子块，每个子块包含n个子载波；(1b)将一个OFDM符号周期内所要传输的m比特均分成g组，每个子块包含p比特信息，即m＝pg，再将p比特信息分成第一部分比特信息p1和第二部分比特信息p2，即p＝p1+p2；(1c)对上述两部分比特信息p1和p2进行映射：(1c1)将第一部分比特信息p1映射为激活子载波的位置，即根据第一部分比特信息p1从n个子载波里选取k个活跃的子载波；(1c2)将第二部分比特信息p2先映射到传统QAM/PAM信号星座图上，得到传统频域信号，并将该传统频域信号对应到激活的k个子载波上；(1c3)设计辅助信号星座图，使该辅助信号星座图与传统信号星座图合并后，得到的联合信号星座图其最小欧氏距离能最大化，其中，辅助信号星座图的大小要小于或等于传统信号星座图的大小；(1c4)将第二部分比特信息p2再映射到辅助信号星座图上，得到辅助频域信号，并将该辅助频域信号对应到n-k个空闲子载波上，至此，得到第一个子载波块上所有n个子载波的频域信号；(1d)根据(1c)的方法，分别产生其余g-1个子载波块上的频域信号，将全部g个子子载波块上的频域信号按顺序连接，得到一个OFDM符号周期内的频域信号序列A；(2)将频域信号序列A进行深度为n的均匀块交织，得到频域发送信号序列B；(3)将频域发送信号序列B先经傅里叶逆变换IFFT操作，再加循环前缀CP，得到时域发送信号序列C；(4)将时域发送信号序列C在频率选择性衰落信道中进行传输，得到时域接收信号序列E；(5)对时域接收信号序列E，依次进行去循环前缀CP操作、傅里叶变换FFT操作和块解交织操作，得到频域解调信号序列G；(6)将频域解调信号序列G均分成g个子块，每个子块大小为n，分别对每个子块进行最大似然检测，得到频域信号序列的估计信号序列I；(7)将频域信号序列的估计信号序列I反映射成比特信息，完成信息传输过程。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1.降低了误比特率现有技术只通过激活子载波发送频域符号，而本专利技术同时利用激活子载波与空闲子载波发送频域符号，且激活子载波上的频域符号与空闲子载波上的频域符号携带相同比特信息，即第二部分比特信息p2既通过激活子载波传输又通过空闲子载波传输，能够获得分集增益，具有比现有技术更低的误比特率；2.提高了抗衰落能力本专利技术由于采用了块交织频域信号设计方案，降低了激活子载波与空闲子载波对应的频域信道之间的相关性，提高了本专利技术的抗衰落能力。附图说明图1为本专利技术的实现原理图；图2为本专利技术中设计的辅助信号星座示意图；图3为本专利技术中比特序列到频域符号映射关系示例图；图4为用本专利技术在场景n＝2,k＝1,M＝2下的误比特率性能仿真图；图5为用本专利技术在场景n＝2,k＝1,M＝4下的误比特率性能仿真图；图6为用本专利技术在场景n＝2,k＝1,M＝16下的误比特率性能仿真图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。本专利技术是在传统OFDM-IM的基础上，利用OFDM-IM中的空闲子载波，使得相同比特信息既在激活子载波信道传输又在空闲子载波信道传输，进一步通过块交织频域信号设计方案降低激活子载波信道和空闲子载波信道的相关性，获得发送分集增益。另外，空闲子载波上辅助信号星座图的设计起到至关重要的作用，其设计原则是，使得该辅助信号星座图和传统信号星座图合并后，得到联合信号星座图的最小欧氏距离最大化。图2列举了不同调制方式下辅助信号星座图的设计方案。参照图1，对本专利技术的具体实现步骤阐述如下：步骤1，在一个OFDM符号周期内进行频域信号设计。1.1)将OFDM的N个子载波均分成g个子块，每个子块包含n个子载波；1.2)将一个OFDM符号周期内所要传输的m比特均分成g组，每组包含p比特信息，即m＝pg，再将p比特信息分成第一部分比特信息p1和第二部分比特信息p2，即p＝p1+p2；1.3)将第一部分比特信息p1映射为激活子载波的位置，即从n个子载波里选取k个活跃的子载波，其选取方法可以采用查找表法或者组合数法，且p1取值为不大于log2(C(n,k))的最大整数，其中C(n,k)表示从n个子载波里选取k个激活子载波位置的所有组合数。1.4)将第二部分比特信息p2映射到信号星座点：1.41)将第二部分比特信息p2先映射到传统的QAM/PAM信号星座图上，得到传统频域信号，并将该传统频域信号对应到激活的k个子载波上；1.42)设计辅助信号星座图，使该辅助信号星座图与传统信号星座图合并后，得到的联合信号星座图其最小欧氏距离能最大化，且辅助信号星座图的大小要小于或等于传统信号星座图的大小：当激活子载波上采用传统的2点信号星座BPSK＝{-1,+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分集的OFDM‑IM调制方法，其特征在于，包括：(1)在一个OFDM符号周期内进行频域信号设计：(1a)将N个子载波均分成g个子块，每个子块包含n个子载波；(1b)将一个OFDM符号周期内所要传输的m比特均分成g组，每组包含p比特信息，即m＝pg，再将p比特信息分成第一部分比特信息p1和第二部分比特信息p2，即p＝p1+p2；(1c)对上述两部分比特信息p1和p2进行映射：(1c1)将第一部分比特信息p1映射为激活子载波的位置，即根据第一部分比特信息p1从n个子载波里选取k个活跃的子载波；(1c2)将第二部分比特信息p2先映射到传统QAM/PAM信号星座图上，得到传统频域信号，并将该传统频域信号对应到激活的k个子载波上；(1c3)设计辅助信号星座图，使该辅助信号星座图与传统信号星座图合并后，得到的联合信号星座图其最小欧氏距离能最大化，其中，辅助信号星座图的大小要小于或等于传统信号星座图的大小；(1c4)将第二部分比特信息p2再映射到辅助信号星座图上，得到辅助频域信号，并将该辅助频域信号对应到n‑k个空闲子载波上，至此，得到第一个子载波块上所有n个子载波的频域信号；(1d)根据(1c)的方法，分别产生其余g‑1个子载波块上的频域信号，将全部g个子子载波块上的频域信号按顺序连接，得到一个OFDM符号周期内的频域信号序列A；(2)将频域信号序列A进行深度为n的均匀块交织，得到频域发送信号序列B；(3)将频域发送信号序列B先经傅里叶逆变换IFFT操作，再加循环前缀CP，得到时域发送信号序列C；(4)将时域发送信号序列C在频率选择性衰落信道中进行传输，得到时域接收信号序列E；(5)对时域接收信号序列E，依次进行去循环前缀CP操作、傅里叶变换FFT操作和块解交织操作，得到频域解调信号序列G；(6)将频域解调信号序列G均分成g个子块，每个子块大小为n，分别对每个子块进行最大似然检测，得到频域信号序列的估计信号序列I；(7)将频域信号序列的估计信号序列I反映射成比特信息，完成信息传输过程。...

【技术特征摘要】
2016.07.01 CN 20161051282461.一种基于分集的OFDM-IM调制方法，其特征在于，包括：(1)在一个OFDM符号周期内进行频域信号设计：(1a)将N个子载波均分成g个子块，每个子块包含n个子载波；(1b)将一个OFDM符号周期内所要传输的m比特均分成g组，每组包含p比特信息，即m＝pg，再将p比特信息分成第一部分比特信息p1和第二部分比特信息p2，即p＝p1+p2；(1c)对上述两部分比特信息p1和p2进行映射：(1c1)将第一部分比特信息p1映射为激活子载波的位置，即根据第一部分比特信息p1从n个子载波里选取k个活跃的子载波；(1c2)将第二部分比特信息p2先映射到传统QAM/PAM信号星座图上，得到传统频域信号，并将该传统频域信号对应到激活的k个子载波上；(1c3)设计辅助信号星座图，使该辅助信号星座图与传统信号星座图合并后，得到的联合信号星座图其最小欧氏距离能最大化，其中，辅助信号星座图的大小要小于或等于传统信号星座图的大小；(1c4)将第二部分比特信息p2再映射到辅助信号星座图上，得到辅助频域信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑贱平，陈茹，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61