基于SIM-OFDM的叠加编码调制方法技术

本发明专利技术属于通信抗干扰技术领域，涉及叠加编码调制技术(Superposition?Coded?Modulation，SCM)通信系统，子载波索引调制(Subcarrier?Index?Modulation,SIM)及其相关时域检测技术。本发明专利技术借鉴SIM-OFDM的思想，和空间调制SM的思想，将一串比特数据一部分用于传输，一部分用作索引比特，索引比特决定发送的数据如何选择加权值，发送数据分别乘以所选的加权值以后过信道加噪声，在接收端才用最大似然的方法，求出每个加权值的后验概率，即可得到索引比特和所选择的加权值。本发明专利技术的SCM叠加层数变少，复杂度降低，在一定程度上保持甚至提高误码率性能。

【技术实现步骤摘要】
基于SIM-OFDM的叠加编码调制方法
本专利技术属于通信抗干扰
,涉及叠加编码调制技术(Superposition CodedModulation, SCM)通信系统，子载波索引调制(Subcarrier Index Modulation, SIM)及其相关时域检测技术。
技术介绍
在噪声信道中，编码调制可以高效的可靠传输，如早期的格状编码调制(TCM)和多级编码调制，在与二进制编码多进制信号相结合的时候可以得到较好的性能增益。而比特交织编码调制(BICM)更是能用相对简单的方法获得更好的性能。而叠加编码调制技术(SCM)可以被看成BICM的一种特殊情况。BICM系统的检测复杂度随传输比特数随指数倍增加，而SCM的复杂度是随着层数的增加而现行增加，且多层的SCM的性能明显优与BICM。近来,基于子载波索引调制(Subcarrier Index Modulation, SIM)的正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统被提出作为新的多载波通信方式。SM方法通过索引比特来选择不同载波传输数据，使得SM-OFDM比传统OFDM具有更好的性能。但是原始SIM方案可能造成错误比特传播而引发错误集中出现，且在接收端检测时很难确定一个合适的门限进行解调。针对上述问题，目前已经有研究对SIM-OFDM方法做出改进，并提出了一种简单的检测方法。在SCM当中，叠加的层数越多，每一层分配的功率越低、层与层之间的干扰也越严重，接收端也越不容易区分出各层信号，如果区分不开各层信息，就不能分集合并，因此性能随着叠加层数 的增加而提升的越来越不明显。本专利技术借鉴SIM-0FDM的思想和空间调制(spatial modulation, SM)的思想,提供一种基于SIM-OFDM的叠加编码调制方法，使得SCM的发送端可以按照一定的规则，在每个时隙可以选取一部分的层数来发送数据，使得接收端更容易区分出各层的信号，解决当前SCM中性能随着叠加层数的增加而提升的越来越不明显的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于SIM-OFDM的叠加编码调制方法，使SCM的叠加层数变少，复杂度降低，提高误码率。本专利技术的目的通过如下步骤实现:S1、将数字化信源产生2 ? M ? L位信息比特经过串并转换器ST1后分成两部分，前M ? L位信息比特作为SM调制的索引数据位，记作BT1，后M ? L位信息记作BT2，其中，L为SCM调制的层数，M为SCM每层上的比特数；S2、对SI所述BT1进行索引比特编码，将编码后的索引数据进行交织，交织得到的索引比特送入SM调制器，同时，将SI所述BT2送入串并转换器ST2后进行SCM调制，将SCM调制后的数据送入SIM调制器等待发送，其中，所述索引比特编码码率与SCM每一层的码率一致；S3、将S2所述交织得到的索引比特和S2所述经过SCM调制后等待发送的数据进行SIM调制；S4、将经过S3所述SM调制的数据向接收端传送，输出过程如下:S41、对经过S3所述SM调制的数据进行加权，加权系数为Al= { a 1； a2，...，a L) ,其中，每个索引比特对应的两个加权系数，即，索引比特为-1，则将所需传送的数据乘以索引位置为奇数的加权系数，索引比特为1，则将所需传送的数据乘以索引位置为偶数的加权系数；S42、将加权后的数据一层一层地像接收端传送，即，当SM第一层数据发送完后选择发送SIM第二层数据，直到发送完全部L层数据；S5、将S4所述输出数据进行IFFT变换到时域，然后加循环前缀(CP)，过信道加噪声，做FFT变换到频域，去CP，得到其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于SIM?OFDM的叠加编码调制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将数字化信源产生2·M·L位信息比特经过串并转换器ST1后分成两部分，前M·L位信息比特作为SIM调制的索引数据位，记作BT1，后M·L位信息记作BT2，其中，L为SCM调制的层数，M为SCM每层上的比特数；S2、对S1所述BT1进行索引比特编码，将编码后的索引数据进行交织，交织得到的索引比特送入SIM调制器，同时，将S1所述BT2送入串并转换器ST2后进行SCM调制，将SCM调制后的数据送入SIM调制器等待发送，其中，所述索引比特编码码率与SCM每一层的码率一致；S3、将S2所述交织得到的索引比特和S2所述经过SCM调制后等待发送的数据进行SIM调制；S4、将经过S3所述SIM调制的数据向接收端传送，输出过程如下：S41、对经过S3所述SIM调制的数据进行加权，加权系数为AL＝{α1,α2,…,αL}，其中，每个索引比特对应的两个加权系数，即，索引比特为?1，则将所需传送的数据乘以索引位置为奇数的加权系数，索引比特为1，则将所需传送的数据乘以索引位置为偶数的加权系数；S42、将加权后的数据一层一层地像接收端传送，即，当SIM第一层数据发送完后选择发送SIM第二层数据，直到发送完全部L层数据；S5、将S4所述输出数据进行IFFT变换到时域，然后加循环前缀（CP），过信道加噪声，做FFT变换到频域，去CP，得到rj，其中，为第j时刻发送的第l个比特，为每个比特对应乘以的加权系数，wj(1)∈{α1,α2},wj(2)∈{α3,α4},...,wj(l)∈{αL-1,αL},所述噪声为高斯噪声；S6、对S5所述rj进行ML检测，ML检测过程如下：利用最大似然原则，假设第j时刻的索引比特为通过Pr(uj(i)=-1)=Pr(wj(i)=α2i-1)=Σexp(||rj-hjΣk=1lwj(k)xj(k)-hjα2i-1xj(i)||2-δ2),Pr(uj(i)=1)=Pr(wj(i)=α2i)=Σexp(||rj-hjΣk=1lwj(k)xj(k)-hjα2ixj(i)||2-δ2),L(uj(i))=log(Pr(uj(i)=1)Pr(uj(i)=-1))=log(Pr(wj(i)=α2i)Pr(wj(i)=α2i-1))=log(wj(i)),遍历以及k∈{1,2,…,L/2},求和，算出索引比特的概率信息，得到索引比特的似然比信息和加权值的似然比信息根据加权值的似然比信息即可以得到加权值W＝{w(1),w(2),…,w(l)},其中，表示某层传送L/2比特的第k个比特；S7、将经过S6得到的索引比特的似然比信息和S5所述的rj送入译码器译码，译码完成后，即得到检测完成的索引比特数据，所述译码方式对应于发送端的编码器，同时，将S6所述解交织后得到的比特的外信息经过交织，得到Ext(xi(k)),E(xi(k))=tanh(Ext(xi(k))2),Var(xi(k))=1-E(xi(k)),其中，表示第k层的第i个比特，完成L层所有数据的均值和方差的更新；S8、对S7所述更新后的数据进行Z次叠代，求得表示第k层第m个比特的估计；S9、将和S6所述译码后的索引比特送入串并转换器，即可得到最终的输出比特。FDA0000442102220000011.jpg,FDA0000442102220000012.jpg,FDA0000442102220000013.jpg,FDA0000442102220000017.jpg,FDA0000442102220000023.jpg,FDA0000442102220000024.jpg,FDA0000442102220000025.jpg,FDA0000442102220000026.jpg,FDA0000442102220000028.jpg,FDA00004421022200000211.jpg,FDA00004421022200000212.jpg,FDA00004421022200000215.jpg,FDA00004421022200000216.jpg,FDA00004421022200000217.jpg...

【技术特征摘要】
1.基于SIM-OFDM的叠加编码调制方法，其特征在于:包括以下步骤:S1、将数字化信源产生2 ? M ? L位信息比特经过串并转换器ST1后分成两部分，前M ? L位信息比特作为SM调制的索引数据位，记作BT1，后M ? L位信息记作BT2，其中，L为SCM调制的层数，M为SCM每层上的比特数； S2、对SI所述BT1进行索引比特编码，将编码后的索引数据进行交织，交织得到的索引比特送入SM调制器，同时，将SI所述BT2送入串并转换器ST2后进行SCM调制，将SCM调制后的数据送入SM调制器等待发送，其中，所述索引比特编码码率与SCM每一层的码率一致；S3、将S2所述交织得到的索引比特和S2所述经过SCM调制后等待发送的数据进行SM调制； S4、将经过S3所述SM调制的数据向接收端传送，输出过程如下: S41、对经过S3所述SM调制的数据进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭佳，肖悦，余旖，王顺顺，徐斌，李婧，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：