多分集OFDM-IM调制及其解调方法技术

本发明专利技术公开了一种基于OFDM

【技术实现步骤摘要】
多分集OFDM
‑
IM调制及其解调方法


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于OFDM
‑
IM的多分集发送方法及其解调方法。

技术介绍

[0002]OFDM是5G及下一代移动通信技术的关键技术之一，通过信号在频域的处理可以将由多径传输引起的频率选择性衰落转化为平坦性衰落，有效降低信号均衡处理的计算复杂度。在5G及下一代移动通信网络6G中，针对不同业务的特点及对无线信息传输的要求定义了3个主要应用场景，即增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)，大规模机器类型/海量物联网通信(massive Machine Type of Communication,mMTC)和高可靠低时延通信(ultra Reliable and Low Latency Communication,uRLLC)。在上述无线通信场景中OFDM在多个无线传输技术协议中得到应用。
[0003]载波序号调制OFDM
‑
IM是传统OFDM的一种改进，通过序号调制技术的引进设计子载波序号域的模式图案，进一步提升系统的误比特率(bit error rate,BER)性能、频谱效率及能量效率。在序号调制辅助系统中，信息比特通过两种方式传输，第一种方式为通过序号模式图案传输，第二种是通过激活子载波发送的调制符号。与调制符号相比较，激活子载波的序号模式图案具有更优的鲁棒性，引入序号调制可以提升系统的BER性能。
[0004]因此，研究员致力于开发基于序号调制技术的多分集发送方法，在载波序号调制OFDM
‑
IM系统中结合序号调制图案和传统调制符号设计多分集发送技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术以OFDM
‑
IM中以子块为单位设计多分集发送方法和低复杂度的接收机方法，利用序号调制具有更优鲁棒性的优势，提升系统BER性能，实现信息的高可靠性无线传输与接收端的高效解调。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于OFDM
‑
IM系统的多分集发送方法，本专利技术的技术方案包括如下：
[0007]步骤1、初始化OFDM系统，将N
B
个可以使用的子载波分成G个子块用于发送信息比特，这里每个子块包含N＝N
B
/G个子载波，每个子块独立调制和解调且发送不同的信息比特。
[0008]步骤2、每个子块N个子载波中选择K个子载波用于发送调制符号，此时可用的序号模式图案共有C(N，K)个，这里C(
·
)表示组合数函数。将输入的m个信息比特分成G组，其中每组p＝m/G个信息比特。在序号调制中选择M
IM
＝2
P
个序号模式图案用于每个子块的序号调制，使用阶数为M＝M
IM
的星座图用于传统调制符号的调制。
[0009]步骤3、基于第g(1≤g≤G)个子块输入的p个信息比特，通过序号调制选择一个激活子载波序号模式图案通过调制符号映射得到发送调制符号s。
[0010]步骤4、将第g个子块得到的调制符号s映射到序号模式图案确定的激活子载波
对应的位置得到子块的发送符号矢量其中符号x
n
＝s，x
n
＝0，n＝1，2，...，N，g＝1，2，...，G。
[0011]步骤5、将得到的G个子块的符号矢量按照顺序连接得到完整的OFDM
‑
IM块符号矢量，将频域符号矢量进行深度为α的块交织，得到最终的OFDM
‑
IM块频域符号矢量x
F
。
[0012]步骤6、将频域符号矢量x
F
经过逆傅里叶变换得到时域信号矢量x
T
，添加循环前缀CP后得到最终的发送信号矢量。
[0013]步骤7、时域信号通过频率选择性衰落信道发送到接收端，得到时域接收信号矢量y
T
。去掉y
T
的循环前缀CP后经过傅里叶变换得到频域接收信号矢量，经块解交织后得到恢复原始顺序的频域接收信号矢量y
F
，可以表示为
[0014]y
F
＝γdiag(h)x
F
+w，
[0015]其中为发送端在功率恒定时的功率分配因子，y
F
为频域接收信号矢量，h为频域信道响应矢量，w为均值为0方差为N0的高斯白噪声矢量。
[0016]步骤8、按照发送端子块分组方式，将频域接收信号矢量分为G个子块，每个子块独立解调计算。则第g(1≤g≤G)个子块接收信号模型为
[0017]步骤9、以子块为单位构建的发送符号矢量集合，集合中共有2
p
符号矢量，其中每一个序号调制图案对应一个矢量。基于步骤8中的接收信号模型，以子块为单位计算的最大似然准则计算子块的估计
[0018][0019]步骤10、基于子块的发送符号矢量集合，构建每个子载波对应的符号集合子集，其中n＝1，2，...，N。基于单个子载波的最大似然准则计算中，第n个子载波对应的符号子集中每个符号的度量值为
[0020]p
n
(s
n
)＝|y
n
‑
γh
n
s
n
|2[0021]其中y
n
为第n个子载波的频域接收信号，为第n个子载波的调制符号子集中的符号。
[0022]步骤11、基于步骤10中获得的每个子载波对应的调制符号子集中每个符号的度量值，第g个子块的估计为
[0023][0024]基于单个子载波计算的最大似然接收机关于浮点计算的计算复杂度为其中为子载波的调制符号子集的符号数量的均值。
[0025]通过对子块估计解调得到发送信息比特。
[0026]进一步地，系统信噪比定义为ρ＝E
b
/N0，其中E
b
＝(N
B
+N
CP
)/m为单位比特的平均能量，N
CP
为循环前缀的长度。
[0027]进一步地，步骤8中第g个子块的接收信号矢量为
[0028]进一步地，步骤10中的调制符号子集为在调制符号集合中该子载波所有发送调制符号的集合，包括非零星座图调制符号和
’0’
符号。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的发送端实现原理图；
[0030]图2基于OFDM
‑
IM子块参数N＝4，K＝2，调制符号采用4QAM星座图时多分集OFDM
‑
IM、传统OFDM重复发送方案、无发送分集增益的OFDM和OFDM
‑
IM方案的BER性能比较仿真图，其中多分集OFDM
‑
IM的基于子块的最大似然接收机标识为子块接收机，基于单个子载波的最大似然准则计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多分集增益发送方法及低复杂度解调算法，应用于载波序号调制(Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation,OFDM
‑
IM)系统，其特征在于：S1、以一个OFDM符号周期块为基本单位进行频域信号处理；将每一个OFMD符号周期的N
B
个频域子载波分成G个OFDM
‑
IM子块，每个子块包含N＝N
B
/G个子载波，以子块为单位进行调制和解调信号处理，每个子块之间的信号处理是相互独立的；S2、在每个子块的信号调制中，信息比特通过激活子载波序号模式图案和激活子载波发送的调制符号来传输，即信息传输包括两种方式，序号模式图案与传统调制符号；在每个子块的发送端调制中，序号模式图案与传统调制符号发送相同信号比特，实现以子块为整体以多种信息传输的方式实现信息比特的多分集发送；S3、将每个OFDM
‑
IM块输入的m个信息比特分成G组，每个子块发送的p＝m/G个信息比特，通过激活子载波序号模式图案映射得到子块激活子载波的序号模式图案通过星座图映射获得发送的调制符号s；将获得的序号模式图案和调制符号组成子块的发送符号矢量其中确定的K个激活子载波都发送调制符号s；S4、将G个子块的发送符号矢量按照顺序连接获得OFDM
‑
IM块完整的发送符号矢量，将频域符号矢量进行深度为α的块交织，得到最终的OFDM
‑
IM块频域符号矢量x
F
；将频域发送符号矢量x
F
经过逆傅里叶变换后得到时域发送信号矢量x
T
，添加循环前缀(Cyclic prefix,CP)后得到最终的发送符号矢量；S5、经过在频率选择性衰落信道中传输后，在接收端得到时域接收信号矢量y
T
；时域接收信号矢量首先去掉循环前缀CP，然后经过傅里叶变换得到OFDM
‑
IM块的频域接收信号y；根据信号调制的子块划分方式，将频域接收信号矢量分成G个子块，则第g(1≤g≤G)个子块的频域接收信号矢量为S6、以每个子块为单位进行解调计算，以最大似然准则计算得到每个子块的发射符号矢量估计并解调得到发送信息比特；S7、利用子载波之间的正交性，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯书丹，呼增，李涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学广州研究院，
类型：发明
国别省市：