一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高系统及方法。本发明专利技术系统中，每个OFDM子帧信号的同向分量和正交分量同时传输一个多维度符号点，更多的信息比特隐含在了子载波激活模式和子星座图激活模式中且不消耗能量，因此，系统的能量效率得到了有效提高。本发明专利技术方法被采用，使得符号比特的分集阶数与星座图的维度相一致，从而改善了所提出系统在瑞利衰落信道中的误比特率性能。仿真结果标明，在频谱效率相同的条件下，所提出的多维度多模索引调制OFDM系统相比于传统的OFDM系统，在能量效率和误比特率性能方面均具有优势。势。势。

【技术实现步骤摘要】
一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高系统及方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高系统及方法。

技术介绍

[0002]在无线通信领域，由于具有高频谱利用率、有效抗多径和抗频率选择性衰落的优点，基于索引调制的OFDM技术正在被广泛的研究和应用，甚至对于第五代(5G)移动通信也是一个有利的技术候选。索引调制OFDM技术能有效的提高系统频带利用率和发送端信号的能量效率，由于一个基于索引调制的OFDM信号只有部分子载波被激活用于传输信息，其它子载波为0，而更多的发送比特信息隐含在索引信息中，也就是利用发送的比特信息决定子载波的激活样式。为了进一步提高系统的频谱效率，多模索引调制OFDM技术被提出，其采用多个二维子星座图用于映射数据并且利用这些子星座图的排列组合来传输索引信息，这里的所有子星座图中的符号点是互不相交的。
[0003]然而，这种多模索引调制OFDM技术所使用的多个子星座图通常是由二维的正交幅度调制(QAM)或相移键控(PSK)星座图分解而来。因此，多模索引调制OFDM技术所使用的多个子星座图的最小模内间距和最小模间间距通常是比较小的，这将导致系统的误比特率(BER)性能变差。因此，一种能够拥有较大的最小膜内间距和最小模间间距的多模索引调制OFDM系统有待开发。此外，上述三种系统的符号比特分集阶数均为1，这也将导致这些系统在瑞利衰落信道中的BER性能较差。因此，一种符号比特的分集阶数大于1的系统也有待开发。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，降低传统的索引调制OFDM系统和多模索引调制OFDM系统的误比特率，提供了一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高系统及方法。
[0005]本专利技术系统的技术方案为一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高系统，主要包含的模块和功能描述如下：
[0006]发送端串并转换和比特分组模块，用于将待发送的二进制序列经过串并转换，把长度为m比特的串行比特数据流转换成并行数据流，其中每p个比特为一组输入到一帧OFDM信号的一个子帧，这里一帧包含N个子载波的OFDM信号被分为G＝N/n个子帧，X
g
表示第g个子帧，1≤g≤G，n为每个子帧包含的子载波个数；
[0007]联合索引选择器模块，用于根据每组P比特中的前P1个比特确定子星座图激活模式、同向分量子载波激活模式和正交分量子载波激活模式。
[0008]多维多模映射器模块，用于根据每组P比特中的P
2,I
(或P
2,Q
)比特确定同向分量(或正交分量)的多维符号点。
[0009]分集阶数提高器，用于提高同向分量和正交分量的索引比特的分集阶数。
[0010]频域OFDM信号生成器模块，用于把每个OFDM子帧结合起来，形成一帧OFDM信号。
[0011]交织和N点IDFT模块，用于进行子载波层面的交织操作和把一帧频域OFDM信号转换到时域；
[0012]发送端并串转换、加循环前缀、数模转换和上变频模块，用于对发送端产生的时域OFDM信号进行并串转换、添加循环前缀、数字信号到模拟信号转换和上变频处理；
[0013]接收端下变频、模数转换、去循环前缀和串并转换模块，用于对接收到的时域OFDM信号进行下变频、模拟信号到数字信号转换、去除循环前缀和串并转换处理；
[0014]N点DFT模块和反交织，用于把接收到的一帧时域OFDM信号转换到频域并进行子载波层面的反交织操作；
[0015]最大似然检测、解索引和解映射模块，用于采用最大似然检测综合考虑每帧OFDM信号子帧中所有可能的子星座图激活模式，子载波激活模式和映射的信号，搜索所有可能的情况从而检测出发送端使用的子星座图激活模式，子载波激活模式和映射的信号，再通过解索引和解映射处理恢复二进制信息；
[0016]接收端并串转换模块，用于将恢复的二进制信息进行并串转换，恢复原始发送的二进制序列。
[0017]本专利技术方法的技术方案为一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0018]步骤1：将长度为m比特的串行比特数据流转换成并行数据流，并行数据流的每P个比特划分为一个比特组，共有G＝m/P个比特组，所述一个比特组输入到每帧OFDM信号的任意一个子帧，所述每帧OFDM信号包含N个子载波，所述每帧OFDM信号的N个子载波划分为G＝N/n个子帧，子帧的个数和比特组的个数相等，X
g
表示第g个子帧，1≤g≤G，n为每个子帧包含的子载波个数；在所述的一个比特组中，P＝P1+P
2,I
+P
2,Q
，P1为P1个索引比特，P
2,I
为P
2,I
个同向分量符号比特，P
2,Q
为P
2,Q
个同向分量符号比特；
[0019]步骤2：将步骤1中一个比特组的前P1个比特通过传统的查表法决定子星座图激活模式、同向分量子载波激活模式和正交分量子载波激活模式；
[0020]所述子星座图定义为模态；
[0021]所述子星座图激活模式表示为：I
g
＝[I
g
(1),I
g
(2)]，I
g
(1)为第g个子帧的同向分量子星座图激活模式，I
g
(2)为第g个子帧的正交分量子星座图激活模式，
[0022]其中，I
g
(t)∈{χ1χ2...χ
M
}，1≤t≤2,χ
m
为第m个子星座图的索引，1≤m≤M，M为多维多模星座图所包含的子星座图个数的数量；
[0023]所述同向分量子载波激活模式表示为：J
Ig
＝[J
Ig
(1)J
Ig
(2)...J
Ig
(K)][0024]其中，J
Ig
(k)∈{1,2,...,n}为第g个子帧的同向分量中第k个活跃子载波的索引，1≤k≤n，D表示同向分量中活跃子载波的个数且满足k≤n；
[0025]所述正交分量子载波激活模式表示为：J
Qg
＝[J
Qg
(1)J
Qg
(2)...J
Qg
(K)][0026]其中，J
Qg
(k)∈{1,2,...,n}为第g个子帧的正交分量中第k个活跃子载波的索引，正交分量中的活跃子载波个数和同向分量相同；
[0027][0028]其中，
└
·
┘
表示向下取整；C
nK
代表从n个子载波取K个的二项式系数，C
M2
代表从M个子星座图取2个的二项式系数；
[0029]步骤3：将步骤1中一个比特组的P
2,I
个比特输通过星座图映射法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维度多模索引调制OFDM分集阶数提高方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将长度为m比特的串行比特数据流转换成并行数据流，并行数据流的每P个比特划分为一个比特组，共有G＝m/P个比特组，所述一个比特组输入到每帧OFDM信号的任意一个子帧，所述每帧OFDM信号包含N个子载波，所述每帧OFDM信号的N个子载波划分为G＝N/n个子帧，子帧的个数和比特组的个数相等，X
g
表示第g个子帧，1≤g≤G，n为每个子帧包含的子载波个数；在所述的一个比特组中，P＝P1+P
2,I
+P
2,Q
，P1为P1个索引比特，P
2,I
为P
2,I
个同向分量符号比特，P
2,Q
为P
2,Q
个同向分量符号比特；步骤2：将步骤1中一个比特组的前P1个比特通过传统的查表法决定子星座图激活模式、同向分量子载波激活模式和正交分量子载波激活模式；所述子星座图定义为模态；所述子星座图激活模式表示为：I
g
＝[I
g
(1),I
g
(2)]，I
g
(1)为第g个子帧的同向分量子星座图激活模式，I
g
(2)为第g个子帧的正交分量子星座图激活模式，其中，I
g
(t)∈{χ1χ2...χ
M
}，1≤t≤2,χ
m
为第m个子星座图的索引，1≤m≤M，M为多维多模星座图所包含的子星座图个数的数量；所述同向分量子载波激活模式表示为：J
Ig
＝[J
Ig
(1)J
Ig
(2)...J
Ig
(K)]其中，J
Ig
(k)∈{1,2,...,n}为第g个子帧的同向分量中第k个活跃子载波的索引，1≤k≤n，D表示同向分量中活跃子载波的个数且满足k≤n；所述正交分量子载波激活模式表示为：J
Qg
＝[J
Qg
(1)J
Qg
(2)...J
Qg
(K)]其中，J
Qg
(k)∈{1,2,...,n}为第g个子帧的正交分量中第k个活跃子载波的索引，正交分量中的活跃子载波个数和同向分量相同；其中，
└
·
┘
表示向下取整；C
nK
代表从n个子载波取K个的二项式系数，C
M2
代表从M个子星座图取2个的二项式系数；步骤3：将步骤1中一个比特组的P
2,I
个比特输通过星座图映射法可映射成为一个多维符号点E
Ig
＝[E
Ig
(1)E
Ig
(2)...E
Ig
(D)]，其中D表示此多维多模星座图的维度且D＝K，E
Ig
(d)，1≤d≤D，表示第g个子帧中此符号点的第d个坐标值；此外，E
Ig
∈C(I
g
(1))，C(I
g
(1))表示第g个子帧中子星座图索引为I
g
(1)所对应的子星座图；所述多维度符号点通过分集阶数提高器的多维度旋转处理，可使得前述的P
2,I
个比特的分集阶数获得提升，处理之后的符号可表示为：S
Ig
＝[S
Ig
(1)S
Ig
(2)...S
Ig
(D)]，S
Ig
(d)，1≤d≤D，表示第g个子帧中此符号点经过分集阶数提高器处理之后的的第d个坐标值；结合步骤2中的同向分量子载波激活模式，使得S
Ig
中的坐标值调制J
Ig
中对应的活跃子载波，得到第g个OFDM子帧信号的同向分量X
Ig
＝[X
Ig
(1)X
Ig
(2)...X
Ig
(n)]，其中X
Ig
(α)∈{0,S
Ig
}表示第g个OFDM子帧信号的同向分量的第α个子载波，1≤α≤n；步骤4：将步骤1中一个比特组的P
2,Q
个比特通过星座图映射法映射成为一个多维的符号点E
Qg
＝[E
Qg
(1)E
Qg
(2)...E
Qg
(D)]，E
Qg
(d)表示第g个子帧中此符号点的第d个坐标值；此外，E
Qg
∈C(I
g
(2))，C(I
g
(2))表示子星座图索引为I
g
(2)所对应的子星座图；所述多维度符号点通过分集阶数提高器的多维度旋转处理，可使得前述的P
2,I
个比特的分集阶数获得提升，处理之后的符号点表示为：S
Qg
＝[S
Qg
(1)S
Qg
(2)...S
Qg
(D)]，S
Ig
(d)，1
≤d≤D，表示第g个子帧中此符号点经过分集阶数提高器处理之后的的第d个坐标值；结合步骤2中的正交分量子载波激活模式，使得S
Qg
中的坐标值调制J
Qg
中对应的活跃子载波，得到第g个OFDM子帧信号的正交分量X
Qg
＝[X
Qg
(1)X
Qg
(2)...X
Qg
(n)]，其中X
Qg
(α)∈{0,S
Qg
}表示第g个OFDM子帧信号的正交分量的第α个子载波；步骤5：分别将第g个OFDM子帧信号同向分量X
Ig
和正交分量X
Qg
分别作为第g个子帧的同向分量和正交分量，得第g个子帧为：X
g
＝X
Ig
+jX
Qg
.步骤6：将G个OFDM子帧信号结合起来，得到频域上一帧OFDM信号X＝[X1,X2,...,X
G
]；步骤7：将步骤6得到的一帧频域OFDM信号通过子载波层面的交织后，进入N点的离散傅里叶反变换转换到时域；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟正，王孟依，杨光义，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：