基于补给索引的高频谱效率载波索引调制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于补给索引载波索引调制OFDM的实现方式，主要解决未使用补给索引的OFDM‑IM传统方法频谱效率低的问题。其实现方案如下：1)确定补给索引的数目，选取补给索引构成索引样式集；2)在发射端首先进行索引调制，为每个子块划分p

【技术实现步骤摘要】
基于补给索引的高频谱效率载波索引调制方法
本专利技术属于无线通信
，特别涉及一种高频谱效率的载波索引调制方法，可用于数据传输。
技术介绍
正交频分复用OFDM技术是一种无线通信领域的高速传输技术，通过将数据调制到低速并行的多个子载波上，可以在有限的频谱资源上提升频谱效率，并且能够在有效的频带内提供可靠的数据传输，因此得到广泛的应用。但OFDM存在能效低、对载波频偏敏感和峰均比峰均比高的缺点，针对这些问题，E.Baser等人提出载波索引调制OFDM-IM。OFDM-IM是一种新型多载波传输方式，其原理是只激活一部分确定的子载波来传输数据，其余子载波在发送端发送的时候保持静默状态，使得除了数字调制符号的信息外，还有一部分信息通过激活子载波的组合方式即载波索引来传输，且无需能耗。它与传统OFDM一样，具有频谱效率高、抗多径效应强的特性。同时由于其频域的稀疏性，改善了OFDM高峰均比的问题，且具有更高的能效。但由于静默子载波的存在，随着调制阶数增大，其频谱效率有待提高。为提高OFDM-IM的频谱效率，多模索引调制技术MM-OFDM被提出，其原理是通过可以分辨的模式以及其全排列传递信息，通过增加符号信息提高频谱效率。但由于激活了所有载波，不再具备频域稀疏性，导致系统能耗大大增加。当今移动服务数据和智能设备数量已经爆炸式增加，这种变化使得对通信系统频谱效率的提高成为必要。而在OFDM-IM中由于载波索引样式的数量与2的整数幂不匹配，往往丢弃部分索引样式使索引信息量取到下限值，造成索引样式利用率降低。如何高效利用索引样式增加索引信息，在不损失能效的基础上提高系统的频谱效率，是当前OFDM-IM需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有OFDM-IM技术的不足，提出一种基于补给索引的高频谱效率载波索引调制方法，以提高频谱效率。本专利技术的技术思路是：通过选取补给索引激活载波样式与原激活载波样式共同构成索引样式集W，使索引样式的总数T与2的整数幂次匹配，即从而使索引信息量取到上限值，有效提高系统的频谱效率。根据上述思路，本专利技术的技术方案包括包括如下步骤：(1)设正交频分复用OFDM系统有N个子载波，将这些子载波划分为G个子块，每个子块的子载波个数为：n＝N/G，每个子块激活的载波个数：k＝n/2，每个子块共有种原索引样式；(2)根据(1)中原索引样式数确定补给索引样式的个数：使索引样式总数T与2的整数幂次匹配，其中，符号代表取上限，索引样式总数T为原索引样式数与补给索引样式数t之和，即(3)从个可选的索引样式中选择t个互不相同的索引样式作为补给索引，并将其与个原索引样式共同构成索引样式集W，其k′是可选索引样式的激活载波数，k′∈{1,2,3...n}且k′≠k；(4)在发射端，为每个子块划分p1比特索引信息，根据(3)构成的索引样式集W，将索引信息映射为索引样式向量，并根据索引信息的内容划分p2个比特为符号信息，得到每个子块可传输的信息量为：p＝p1+p2；(5)根据符号信息对所选索引样式中激活的载波进行符号调制，生成第g个子块的发送向量：xg＝[s1s2s3...si...sn]，g∈{1,2,3...G}，si第i个载波上的调制符号，i∈{1,2,3...n}，在采用二进制相移键控BPSK调制方式时，若第i个载波未被激活则，si＝0，否则，si∈{-1,1}；(6)将(5)生成的G个子块发送向量合并生成频域OFDM信号：X＝[x1x2x3...xg...xG]H，其中[]H表示对向量或矩阵转置，并将该频域OFDM信号通过N点的离散傅里叶反变换转换到时域；(7)将(6)得到的时域OFDM信号依次经过加循环前缀、并串转换、数模转换和上变频处理后送入信道进行传输；(8)接收端接收(7)输出的信号，对其先进行依次下变频、模数转换、串并转换、去循环前缀操作，再通过离散傅里叶变换将其从时域OFDM信号转换到频域并输出；(9)将(8)输出的频域OFDM信号进行最大似然检测，并通过解索引和解映射将其信号恢复为二进制信息。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：第一，本专利技术通过增加补给索引使索引样式数目T与2的整数幂次匹配，即使得对激活k个载波的原索引样式利用率达到了100％，减少了索引样式的浪费，使索引信息取到上限值；第二，本专利技术在OFDM-IM系统中可灵活通过控制补给索引中激活载波所占比例，有效联合优化系统的频谱效率和能量效率，可实现绿色通信。附图说明图1为本专利技术的发送端实现流程图。图2为本专利技术实施例基于补给索引的载波索引调制频谱效率性能曲线示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描。本专利技术以现有的OFDM-IM系统为基础，增加一定数量的补给索引，使索引信息达到上限，在选取补给索引时须遵循一个原则，激活载波数的种类最少化，将补给索引与原索引样式共同组成系统索引样式集W。与现有OFDM-IM的不同之处是每个子块的符号信息量可能不同，即子块激活载波的个数可能不同，但激活载波数的种类仅两个，分别是原索引样式激活载波数k和补给索引样式激活载波数k′，且索引样式集中并非包含激活k′个载波的所有组合样式，仅选取其中t个使索引样式总数T与2的整数幂匹配,使得t为补给索引样式数，为原索引样式数，符号代表取上限。本实例设OFDM-IM系统有N＝1024个子载波，划分为G＝N/n＝256个子块，每个子块有n＝4个子载波，为使性能最佳原索引样式激活载波数k＝n/2＝2，调制方式选择二进制相移键控BPSK。参照图1，本实例的实现步骤如下：步骤1，确定补给索引的数目t。补给索引的数目t是用索引样式上限数减去实际索引样式个数，即本实例中补给索引个数其中为原索引样式数，符号代表取上限，本实例中索引样式总数T即为索引样式上限值，步骤2：选择补给索引，选择t个激活索引样式。为遵循激活载波数的种类最少原则，首选补给索引样式激活载波k′＝k+1，k为原索引样式激活载波数，由于此时激活k′个载波的可选补给索引样式数取到最大值，k′∈{1,2,3...n}且k′≠k，故设为激活k+1个载波的可选索引样式数，其选择规则如下：情形1：首选激活k′＝k+1个载波索引样式中的t个索引样式作为补给索引与原有的个原索引样式共同构成索引样式集W，其中第p个索引样式表示为Ip，表示第p个索引样式中激活的载波，0≤p＜T，此时补给索引激活载波数k′＝k+1；情形2：首选激活k1′＝k+1中的所有可选索引样式，其数目为再选择激活k2′＝k-1中的个索引样式作为补给索引样式，并与个原索引样式共同构成索引样式集W，此时补给索引激活载波数k′∈{k+1,k-1}，该情况出现的概率较小。本实施例中属于情形1，由步骤1得补给索引数目t＝2，所以首选激活k′＝k+1＝3个载波的可选索引样式中的2个与原索引样式共同组成索引样式集W。索引样式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于补给索引的载波索引调制OFDM方法，其特征在于，包括如下：/n(1)设正交频分复用OFDM系统有N个子载波，将这些子载波划分为G个子块，每个子块的子载波个数为：n＝N/G，每个子块激活的载波个数：k＝n/2，每个子块共有

【技术特征摘要】
1.一种基于补给索引的载波索引调制OFDM方法，其特征在于，包括如下：
(1)设正交频分复用OFDM系统有N个子载波，将这些子载波划分为G个子块，每个子块的子载波个数为：n＝N/G，每个子块激活的载波个数：k＝n/2，每个子块共有种原索引样式；
(2)根据(1)中原索引样式数确定补给索引样式的个数：使索引样式总数T与2的整数幂次匹配，其中，符号代表取上限，索引样式总数T为原索引样式数与补给索引样式数t之和，即
(3)从个可选的索引样式中选择t个互不相同的索引样式作为补给索引，并将其与个原索引样式共同构成索引样式集W，其中k′是可选索引样式的激活载波数，k′∈{1,2,3…n}且k′≠k；
(4)在发射端，为每个子块划分p1比特索引信息，根据(3)构成的索引样式集W，将索引信息映射为索引样式向量，并根据索引信息的内容划分p2个比特为符号信息，得到每个子块可传输的信息量为：p＝p1+p2；
(5)根据符号信息对所选索引样式中激活的载波进行符号调制，生成第g个子块的发送向量：xg＝[s1s2s3…si...sn]，g∈{1,2,3…G}，si为第i个载波上的调制符号，i∈{1,2,3…n}，在采用二进制相移键控BPSK调制方式时，若第i个载波未被激活则，si＝0，否则，si∈{-1,1}；
(6)将(5)生成的G个子块发送向量合并生成频域OFDM信号：X＝[x1x2x3…xg…xG]H，其中[]H表示对向量或矩阵转置，并将该频域OFDM信号通过N点的离散傅里叶反变换转换到时域；
(7)将(6)得到的时域OFDM信号依次经过加循环前缀、并串转换、数模转换和上变频处理后送入信道进行传输；
(8)接收端接收(7)输出的信号，对其先进行依次下变频、模数转换、串并转换、去循环前缀操作，再通过离散傅里叶变换将其从时域OFDM信号转换到频域并输出；
(9)将(8)输...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭漪，樊媛媛，刘刚，陈镇涛，符志航，
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