一种基于四维球码的子载波指数调制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四维球码的子载波指数调制方法。该方法为：首先发送端将所有可传输子载波划分为多个子块；然后将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送；最后在接收端将相邻两个子载波作为一个整体进行最大似然解码。本发明专利技术通过采用四维球码调制，增加了星座点间的距离，降低了信号检测错误的概率，提升了子载波指数调制系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四维球码的子载波指数调制方法
本专利技术涉及无线通信
，特别是一种基于四维球码的子载波指数调制方法。
技术介绍
随着信息产业的快速发展，通信的数据量越来越大，人们对通信的性能和速率的要求也越来越高。指数调制(IndexModulation,IM)技术因其具有高频谱效率和高能量效率而引起了学者的广泛关注。一种利用正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)系统的子载波技术也被提出来，称为载波指数调制(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingWithIndexModulation,OFDM-IM)。OFDM-IM系统并不是将所有的子载波激活，而是选择激活一部分的子载波来发送调制符号。相对于传统的OFDM系统，OFDM-IM系统可以得到性能上的提升，并可以通过调整OFDM传输块的分块数目和激活子载波数，提供频谱效率的不同选择。根据传统的检测理论，星座点之间的距离越大，检测性能越好。但是距离越大，星座点的能量就越高，信道增益差异对检测的影响就越大，信号检测错误的概率也就越高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够增加待检测星座点间的最小距离，提升子载波指数调制系统的性能的基于四维球码的子载波指数调制方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于四维球码的子载波指数调制方法，包括以下步骤：步骤1、在发送端，将所有可传输子载波划分为多个子块；步骤2、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送；步骤3、在接收端将相邻两个子载波作为一个整体进行最大似然解码。进一步地，步骤1所述的在发送端，将所有可传输子载波划分为多个子块，具体如下：将OFDM-IM系统的所有子载波进行分块，将每一块的比特映射成一个OFDM子块将其划为g个OFDM-IM子块，将其平均分成g组，每个OFDM传输块有m个信息比特，每组有p＝m/g比特；然后将每组的p个比特映射成n＝N/g的一个OFDM子块；最后，将所有的g个子块进行合并，就可以得到长度为N的OFDM传输块；在每个OFDM子块中，将p比特划分为索引比特p1和调制比特p2；索引比特被用来决定所激活的子载波的索引组合，调制比特被用来确定激活的子载波所发送的调制符号的信息。进一步地，步骤2所述的将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送，具体如下：步骤2.1、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于球码的调制；因为所有的OFDM子块之间是相互独立的，所以以第β个子块为例进行说明；对第β个OFDM子载波块，n个子载波里面选择激活k个子载波，子载波索引是：Iβ＝{iβ(1),iβ(2),…,iβ(k)}其中β＝1,…,g，α＝1,…,k；在这里选择激活相邻的子载波，表示为：Iβ＝{k(i-1)+1,k(i-1)+2,…,ki}其中i∈1,…,n/k；令ΩL为L维空间中单位球的表面，即球形码C(L,U,φ)是ΩL的U个子集，其中L＝2k，U＝2L，φ取使星座点间最小距离最大的点，在这表示为：CL,U＝[Cγ(1),…,Cγ(L)]T其中γ＝1,…,U；与子载波对应的星座点表示为：Sγ(α)＝Cγ(2α-1)+jCγ(2α)其中γ＝1,…,U，α＝1,…,k；被选择激活的子载波发送的被调制的符号向量是：sβ＝[sβ(1),…,sβ(k)]T其中sβ(α)∈Sγ(α)，γ＝1,…,U，α＝1,…,k，β＝1,…,g第β个子块表示成：最后，将所有的g个子块进行合并，就可以得到一个OFDM传输块，表示为：X＝[X1X2…Xg]T＝[x(1)x(2)…x(N)]T因此，在一个OFDM块中，激活子载波的索引比特数为：其中n/k需为整数；调制比特数为：m2＝p2g＝log2(U)g步骤2.2、按照传统OFDM信号进行发送；对OFDM传输块进行快速傅里叶变换可以得到OFDM块的时域表达式：归一化因子是为了确保经过IFFT变换之后E{XTXTT}＝N；然后将长度为T的循环前缀[X(N-T+1)…X(N-1)X(N)]T加到XT的头部，最后经过串并变换后，OFDM发射符号经过信道。进一步地，步骤3所述在接收端将相邻两个子载波作为一个整体进行最大似然解码，具体如下：在接收端去掉循环前缀和N点的FFT变换之后，系统的接收信号和发送信号在频域上的关系表示为：yF(α)＝hF(α)x(α)+wF(α),α＝1,…,N其中yF(α)是频域接收信号，hF(α)是信道衰落系数，wF(α)服从分布N(0,N0)；在接收端进行最大似然检测，通过检测所有可能的激活子载波的索引组合Iβ和调制符号向量sβ，即：其中表示第β个子块的频域接收信号；对于每一个子块，调制符号一共有U种不同的情形，激活的子载波组合Iβ有n/k种不同的可能；所以ML检测算法的复杂度为本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：通过采用四维球码调制，增加了星座点间的距离，降低了信号检测错误的概率，提升了子载波指数调制系统的性能。附图说明图1是基于四维球码的子载波指数调制方法发射机的结构示意图。图2是理想信道估计情况下基于四维球码的OFDM-IM系统和传统OFDM-IM系统性能的对比图。图3是信道估计误差为0.25时基于四维球码的OFDM-IM系统和传统OFDM-IM系统性能的对比图。图4是信道估计误差为0.75时基于四维球码的OFDM-IM系统和传统OFDM-IM系统性能的对比图。具体实施方式本专利技术基于四维球码的子载波指数调制方法，包括以下步骤：步骤1、在发送端，将所有可传输子载波划分为多个子块；步骤2、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送；步骤3、在接收端将相邻两个子载波作为一个整体进行最大似然解码。进一步地，步骤1所述的在发送端将所有可传输子载波划分为多个子块，具体如下：OFDM-IM系统有N个子载波，将其划为g个OFDM-IM子块，将其平均分成g组，每个OFDM传输块有m个信息比特，每组有p＝m/g比特。然后将每组的p个比特映射成n＝N/g的一个OFDM子块。最后，将所有的g个子块进行合并，就可以得到长度为N的OFDM传输块。在每个OFDM子块中，将p比特划分为索引比特p1和调制比特p2。索引比特被用来决定所激活的子载波的索引组合，调制比特被用来确定激活的子载波所发送的调制符号的信息。步骤2、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四维球码的子载波指数调制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、在发送端，将所有可传输子载波划分为多个子块；/n步骤2、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送；/n步骤3、在接收端将相邻两个子载波作为一个整体进行最大似然解码。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于四维球码的子载波指数调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在发送端，将所有可传输子载波划分为多个子块；
步骤2、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送；
步骤3、在接收端将相邻两个子载波作为一个整体进行最大似然解码。


2.根据权利要求1所述的基于四维球码的子载波指数调制方法，其特征在于，步骤1所述的在发送端，将所有可传输子载波划分为多个子块，具体如下：
将OFDM-IM系统的所有子载波进行分块，将每一块的比特映射成一个OFDM子块将其划为g个OFDM-IM子块，将其平均分成g组，每个OFDM传输块有m个信息比特，每组有p＝m/g比特；然后将每组的p个比特映射成n＝N/g的一个OFDM子块；最后，将所有的g个子块进行合并，就可以得到长度为N的OFDM传输块；在每个OFDM子块中，将p比特划分为索引比特p1和调制比特p2；索引比特被用来决定所激活的子载波的索引组合，调制比特被用来确定激活的子载波所发送的调制符号的信息。


3.根据权利要求1所述的基于四维球码的子载波指数调制方法，其特征在于，步骤2所述的将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于四维球码的调制，并按照传统OFDM信号进行发送，具体如下：
步骤2.1、将单个子块内相邻的子载波作为一个整体进行基于球码的调制；因为所有的OFDM子块之间是相互独立的，所以以第β个子块为例进行说明；对第β个OFDM子载波块，n个子载波里面选择激活k个子载波，子载波索引是：
Iβ＝{iβ(1),iβ(2),…,iβ(k)}
其中β＝1,…,g，α＝1,…,k；
在这里选择激活相邻的子载波，表示为：
Iβ＝{k(i-1)+1,k(i-1)+2,…,ki}
其中i∈1,…,n/k；
令ΩL为L维空间中单位球的表面，即



球形码C(L,U,φ)是ΩL的U个子集，其中L＝2k，U＝2L，φ取使星座点间最小距离最大的点，在这表示为：
CL,U＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹骏，曲晶，李檬，徐晨，孙继元，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32