基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法及设备技术

本发明专利技术提供一种基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法及设备，包括：S1：构建高维信号映射及高维坐标交织的索引调制OFDM系统，即坐标交织高维索引调制OFDM系统；S2：通过优化高维信号星座图的旋转角度，提高坐标交织高维索引调制OFDM系统的可靠性，获得优化后的坐标交织高维索引调制OFDM系统；S3：基于优化后的坐标交织高维索引调制OFDM系统传输数字信号，提高信息传输的鲁棒性。本发明专利技术系统的分集增益最大可与高维信号维度相同，同时高维信号星座图相较于对应的二维信号星座图具有更大的最小欧几里德距离；相对于一些传统的索引调制OFDM系统，高分集增益和更大的星座图最小欧几里德距离，使本明的系统实现了非常优秀的系统误比特率性能。误比特率性能。误比特率性能。

【技术实现步骤摘要】
基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法及设备


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法及设备。

技术介绍

[0002]传统的高维信号索引调制技术如文献[1]‑
[3]所示，在文献[1]提出的索引调制OFDM系统中，比特数据通过子载波索引和星座图符号来传输，且传输的索引比特数据不占用系统能量，索引调制OFDM系统能实现能量效率、频谱效率和可靠性的相互均衡。但传统的索引调制OFDM系统仅考虑了用二维信号星座图来承载比特信息，没有利用高维信号星座图在最小欧几里德距离(MED)方面的优势，如三维、四维或更高维度的星座图在平均功率不变的条件下能提供较相应二维信号更大的MED值。
[0003]鉴于高维信号星座图的优势，文献[2]提出了一种高维同相正交索引调制OFDM系统，系统具有较高的能量效率和可靠性能，但是仅有一个高维信号的坐标分量利用索引调制映射到OFDM子帧的同相和正交子载波上。
[0004]为了提高索引调制OFDM系统的分集增益，文献[3]提出了坐标交织索引调制OFDM，系统的高分集增益大幅提升了传统索引调制OFDM系统的可靠性。由于传统高维索引调制OFDM系统的分集增益较低，其系统可靠性能还有较大上升空间。
[0005][1]E.E.and H.V.Poor,“Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation,”'IEEE Trans.Signal Process.,vol.61,no.22,pp.5536
‑
5549,Nov.2013.
[0006][2]Z.Chen,Y.Lu,and S.G.Kang,“High
‑
dimensional OFDM with in
‑
phase/quadrature index modulation,”IEEEAccess,vol.9,pp.44198
‑
44206,Mar.2021.
[0007][3]E.“OFDM with index modulation using coordinate interleaving,”IEEE Wireless Commun.Lett.,vol.4,no.4,pp.381
‑
384,Aug.2015.
[0008]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法，包括：
[0010]S1：构建高维信号映射及高维坐标交织的索引调制OFDM系统，即坐标交织高维索引调制OFDM系统；
[0011]S2：通过优化高维信号星座图的旋转角度，提高坐标交织高维索引调制OFDM系统的可靠性，获得优化后的坐标交织高维索引调制OFDM系统；
[0012]S3：基于优化后的坐标交织高维索引调制OFDM系统传输数字信号，提高信息传输的鲁棒性。
[0013]优选的：
[0014]坐标交织高维索引调制OFDM系统包括：比特分组器模块、G个OFDM子帧生成器模块、OFDM帧生成器模块、子帧交织器模块、IFFT模块和循环前缀模块；
[0015]每个OFDM子帧生成器包括：第一高维信号映射器模块、第二高维信号映射器模块、索引选择器模块和坐标交织器模块。
[0016]优选的，步骤S3具体为：
[0017]S31：每帧OFDM信号均发送m个信息比特，m比特由比特分组器模块分成G组输入信号，每组输入信号包含p＝m/G比特，其中G＝N/n，N表示一帧OFDM信号的子载波数，n表示每个OFDM信号子帧的子载波数；
[0018]S32：在任意一帧OFDM信号的第g个子帧中，1≤g≤G；将p比特输入信号分为p1比特和p2比特，即p＝p1+p2；将p1比特分成相等的两部分p
Re
和p
Im
，p
Re
＝p
Im
＝log2(M)，M为高维信号星座图的尺寸；
[0019]将p
Re
输入第一高维信号映射器模块，p
Re
将映射为一个D维符号S
Re
＝(W
1Re
,W
2Re
,
…
,W
DRe
)
T
；将p
Im
输入第二高维信号映射器模块，p
Im
也映射为一个D维符号S
Im
＝(W
1Im
,W
2Im
,
…
,W
DIm
)
T
；T表示转置，元素W
d
表示D维信号星座图中高维信号的坐标分量，1≤d≤D；
[0020]S33：将S
Re
和S
Im
输入坐标交织器模块进行坐标交织，S
Re
和S
Im
中的所有坐标分量分别向左或向右循环移动tr和ti个位置，更新后的S
Re
表示为(W
tr+1Re
,
…
,W
DRe
,W
1Re
,
…
,W
trRe
)
T
，更新后的S
Im
表示为(W
ti+1Im
,
…
,W
DIm
,W
1Im
,
…
,W
tiIm
)
T
，0≤tr<n，0≤ti<n；
[0021]将更新后的S
Re
和更新后的S
Im
分别作为第g个OFDM信号子帧的子载波实部和虚部，输出第g个OFDM信号子帧的交织信号C
g
，表达式为：
[0022]C
g
＝[W
tr+1Re
+jW
ti+1Im
,W
tr+2Re
+jW
ti+2Im
,...,W
trRe
+jW
tiIm
]T
[0023]其中，j2＝
‑
1，D≤n，当D<n时，可在D维符号的坐标向量中补(n
–
D)个零；
[0024]S34：将p2＝log2(n)比特输入索引选择器模块，输出第g个OFDM信号子帧的激活样式I
λ,g
，1≤g≤G，其可由第一种子帧激活样式I
1,g
＝[1,2,
…
,n]进行循环移位λ
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法，其特征在于，包括：S1：构建高维信号映射及高维坐标交织的索引调制OFDM系统，即坐标交织高维索引调制OFDM系统；S2：通过优化高维信号星座图的旋转角度，提高坐标交织高维索引调制OFDM系统的可靠性，获得优化后的坐标交织高维索引调制OFDM系统；S3：基于优化后的坐标交织高维索引调制OFDM系统传输数字信号，提高信息传输的鲁棒性。2.根据权利要求1所述的基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法，其特征在于：坐标交织高维索引调制OFDM系统包括：比特分组器模块、G个OFDM子帧生成器模块、OFDM帧生成器模块、子帧交织器模块、IFFT模块和循环前缀模块；每个OFDM子帧生成器包括：第一高维信号映射器模块、第二高维信号映射器模块、索引选择器模块和坐标交织器模块。3.根据权利要求1所述的基于坐标交织的高维索引调制OFDM实现方法，其特征在于，步骤S3具体为：S31：每帧OFDM信号均发送m个信息比特，m比特由比特分组器模块分成G组输入信号，每组输入信号包含p＝m/G比特，其中G＝N/n，N表示一帧OFDM信号的子载波数，n表示每个OFDM信号子帧的子载波数；S32：在任意一帧OFDM信号的第g个子帧中，1≤g≤G；将p比特输入信号分为p1比特和p2比特，即p＝p1+p2；将p1比特分成相等的两部分p
Re
和p
Im
，p
Re
＝p
Im
＝log2(M)，M为高维信号星座图的尺寸；将p
Re
输入第一高维信号映射器模块，p
Re
将映射为一个D维符号S
Re
＝(W
1Re
,W
2Re
,
…
,W
DRe
)
T
；将p
Im
输入第二高维信号映射器模块，p
Im
也映射为一个D维符号S
Im
＝(W
1Im
,W
2Im
,
…
,W
DIm
)
T
；T表示转置，元素W
d
表示D维信号星座图中高维信号的坐标分量，1≤d≤D；S33：将S
Re
和S
Im
输入坐标交织器模块进行坐标交织，S
Re
和S
Im
中的所有坐标分量分别向左或向右循环移动tr和ti个位置，更新后的S
Re
表示为(W
tr+1Re
,
…
,W
DRe
,W
1Re
,
…
,W
trRe
)
T
，更新后的S
Im
表示为(W
ti+1Im
,
…
,W
DIm
,W
1Im
,
…
,W
tiIm
)
T
，0≤tr<n，0≤ti<n；将更新后的S
Re
和更新后的S
Im
分别作为第g个OFDM信号子帧的子载波实部和虚部，输出第g个OFDM信号子帧的交织信号C
g
，表达式为：C

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振兴，田清瑶，黄田野，王家豪，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：