【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种面向智能交通场景的多维多域通信方法。
技术介绍
1、随着第五代移动通信系统(5th generation mobile communicationtechnology,5g)在多个国家部署完成，当前业界的研究重心已经转向下一代移动通信，即6g。6g通信面临的场景将更加广泛，包含通感一体化场景，无人机通信场景以及智能交通场景等。其中智能交通场景将面对更快速变化的信道，这不仅要求系统具有更高的可靠性，也对功率放大器(power amplifier,pa)能量效率提出了更严格的要求。
2、基于较低的实现复杂度、对频谱的高效复用以及具有对抗多径衰落的能力，ofdm波形及其变种依然被认为是在智能交通场景下实现可靠通信的热点波形。此外，将索引调制(index modulation,im)方案应用于ofdm波形(ofdm-im)有利于进一步提高波形的误码率性能以及频谱效率。2022年，f.yarkin和j.coon提出了一种基于最大距离可分码(maximum distance separable code,mds)的ofdm波形，并证明了该波形具有比ofdm-im波形和传统ofdm波形更优的误码率性能。因此，考虑到未来智能交通场景对系统可靠性的要求，mds-ofdm波形是一项潜在的候选方法。
3、然而，尽管mds-ofdm波形在可靠性方面表现出了突出的优势，它同时也面临着高峰均功率比(peak to average power ratio,papr)的问题。高papr意味着需要使用更
4、传统的papr降低方法包括削峰、部分子载波保留以及选择性映射等。然而，削峰技术会改变部分子载波的幅度，从而严重影响利用子载波幅度携带信息的mds-ofdm波形的可靠性。此外，部分子载波保留技术会降低系统的频谱效率，选择性映射技术需要利用信道边信息来传输额外信息。考虑到mds-ofdm波形已经利用部分子载波携带了校验信息以实现错误检测，因此采用会进一步降低频谱效率和传输速率的papr降低技术也不再适用于mds-ofdm波形。目前，对于mds-ofdm波形的研究主要集中于系统的设计和误码率性能的分析，其在智能交通场景下的papr性能和可靠性的联合优化得到的关注还十分有限。
技术实现思路
1、本专利技术的目的，就是针对mds-ofdm波形存在的高papr问题，提出一种改进的多维多域mds-ofdm波形以均衡波形的误码率性能和papr，使其更适用于未来的智能交通场景，称为mds-ofdm-im波形。
2、本专利技术的技术方案是：一种面向智能交通场景的多维多域ofdm波形，该波形的子载波具有两种可选择的功能，其中大部分子载波采用基于mds码的编码调制方案，以实现错误检测，剩余子载波采用一种无需边信息的选择性映射方法，以实现papr降低。为了提升频谱效率，进一步将im的思想引入了该多域波形的子载波位置维度，利用papr降低子载波的位置携带额外的信息。同时，在功率维度上对不同功能的子载波进行了重新设计，以平衡该波形的误码率性能与papr。如图1所示，所提出的多维多域ofdm波形首先利用部分输入比特选择特定位置的子载波作为papr降低子载波，然后利用剩余比特对未被选择的子载波进行基于mds码的幅度相位调制。随后，将不同相位赋予papr降低子载波，以生成一组具有不同papr的备选符号。此外，为了均衡波形的误码率和papr性能，应用基于搜索方法的进一步在功率维度上对波形进行了设计。最后，在所有功率分配后的符号中选择具有最低papr的符号并对其进行ofdm操作，生成该多域多维ofdm波形。
3、本专利技术包括以下步骤：
4、s1、将一个ofdm符号的nc个子载波按顺序均分为f组，然后再将每组的子载波按顺序均分为m个子块，每个子块有n个子载波；
5、s2、根据索引比特从每一组中选择一个子块作为papr降低子块，每组可携带的索引比特长度为以第f组为例(f∈{1,2,…,f})，设输入比特为被选中的子块位置的计算公式如下公式1：
6、
7、其中lf表示第f组被选中的papr降低子块的位置；
8、s3、对未被选中的g＝f(m-1)个子块进行mds编码，每个子块可以携带个信息比特，其中a和p分别为幅度调制和相位调制的阶数。以第g个子块为例(g∈{1,2,…,g})，mds编码过程如下：
9、首先将l2个输入比特分为两组，第一组由前个信息比特组成，第二组由剩余的组成；然后将中的每个比特转化为一个1～a之间的十进制数，得到前n-1个子载波的用于幅度调制的mds码字；同理，将中的每个比特转化为一个1～p之间的十进制数，得到前n-1个子载波的用于相位调制的mds码字，转化方式同公式1；最后一个子载波携带校验信息，其mds码字由前n-1个mds码字决定，计算公式如下公式2：
10、
11、其中和分别表示第g个子块中第n个子载波上的用于幅度调制和相位调制的mds码字，mod为求模运算；
12、s4、根据每个子块的mds码字，分别对每个子块中的子载波进行幅度和相位调制，以第g组子载波为例，幅度和相位的计算公式如下公式3和公式4：
13、
14、
15、其中an(g)和pn(g)分别代表第g个子块中第n个子载波的幅度和相位；调制符号的计算公式如下公式5：
16、
17、s5、生成w个等间隔的相位[θ1,θ2,…,θw]，并从中选择不同相移赋于papr降低子块，然后根据papr降低子块的位置对所有子块进行组合，得到多个备选符号。具体来说，对于每个备选符合，f个papr降低子块的位置由公式1选出，这些位置上的符号从如下集合中选择：
18、
19、剩余g个位置上的符号则是s4中生成的mds调制符号；
20、s6、对所有备选符号进行功率分配，功率分配的准则通过一种基于搜索的方法获得。具体来说，设置一个阈值代表可接受的最大误码率损失，然后将papr降低子载波的幅度从0开始等步长增加，在每一次迭代中计算系统的误码率和papr，最后在满足误码率要求的幅度中选择使系统papr最低的幅度，其对应的功率就是papr降低子载波的功率，mds调制子载波的功率由功率归一化准则计算，计算公式如下公式7：
21、
22、其中βp和βm分别为papr降低子载波和mds编码调制子载波的功率；
23、s7、对功率分配后的所有备选符号进行ofdm调制，包含过采样、逆傅里叶变换(inverse fast fourier transform,ifft)以及添加循环前缀(cyclic prefix,c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向智能交通场景的多维多域通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种面向智能交通场景的多维多域通...
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