正交频分复用索引调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM)技术引入子载波的索引配置,在频率选择性衰落信道中具有更好的传输性能,成为未来无线传输系统极具竞争力的技术之一。但是,OFDMIM通...
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正交频分复用索引调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM)技术引入子载波的索引配置,在频率选择性衰落信道中具有更好的传输性能,成为未来无线传输系统极具竞争力的技术之一。但是,OFDMIM通过索引系统激活部分子载波的传输机制导致系统存在大量静默的子载波(Silent Subcarrier),频谱效率利用率偏低。因此,本文针对OFDM-IM系统的子载波利用率问题,对OFDM-IM系统模型进行了改进,具体内容和成果如下:1.本文提出一种新的索引系统,称为排列模式正交频分复用索引调制(Permutation Mode OFDM-IM,PM-OFDM-IM)。该系统在发送端将子块的数据分离后,通过不同的星座点映射引入子载波索引排列模式,实现额外数据信息的传输。文中从误码率(bit error rate,BER),抗频偏能力以及可达速率3个方面对PM-OFDMIM的系统性能进行了数学分析。可达比特率(achievable bit rate,ABR)仿真结果表明PM-OFDM-IM能有效地提高子载波的利用率。同时相较于其他的索引优化模型,在相近的子载波利用率前提下,PM-OFDM-IM不仅保留了良好的抗频偏能力,在高斯信道和瑞利信道下误码性能表现得更好。2.为了匹配PM-OFDM-IM系统,提高误码率性能,本文提出两种基于振幅相位键控(Amplitude Phase Shift Keying,APSK)的星座映射方案。第一种是按照子块中激活的子载波来确定同心圆的个数,每个同心圆代表一种传输模式。第二种是采用两个同心圆的方案,所有的映射点均匀地分配在每个同心圆上。第一种映射方案设计简单适用于对误码性能要求不高的PM-OFDM-IM,第二种映射方案设计复杂,但误码性能更好。此外,针对这两种星座映射方案提出软解调的最大似然(Soft demodulation Maximum Likelihood,Sd-ML)检测算法,该算法经过软解调后,再根据信道条件依次对每个子载波上的软解调结果进行ML检测。ML检测复杂度与搜索分块数量和搜索长度因子两个因素有关。仿真结果表明,采用APSK调制星座映射方案的PM-OFDM-IM系统相较于正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)有更低的峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR),并且在瑞利信道下有更好的误码率性能。基于Sd-ML检测方案相较于ML检测器在低信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)时性能有所损失,但其有效地降低了ML检测指数阶的复杂度。最后仿真比较了搜索分块数量和搜索长度因子对Sd-ML检测方案误码性能的影响。方案的检测复杂度和误码率性能需要在搜索分块数量和搜索因子大小进行折衷。
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