本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于索引調(diào)制ofdm系統(tǒng)的星座圖設(shè)計方法，并依據(jù)所設(shè)計的星座圖提出一種自適應(yīng)調(diào)制方法。本發(fā)明涉及基于索引調(diào)制的正交頻分復(fù)用(ofdm-im)技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)和星座圖設(shè)計技術(shù)等。

背景技術(shù)：

正交頻分復(fù)用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing,ofdm)^[8]技術(shù)已成為4g移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。它子載波間的正交性使各個子信道所經(jīng)歷的衰落相對平坦，再通過引入循環(huán)前綴來降低符號間干擾，具有頻譜利用率高、抗多徑效應(yīng)好等特點，并且快速傅里葉變換為其提供了一種簡單、低成本的實現(xiàn)方式。但是，在高速場景下，子信道間的正交性會受到多普勒頻移的破壞而引起載波間干擾，并且ofdm多個子信道信號疊加也會導(dǎo)致較高的峰均比，這些缺點時ofdm不適用于高速場景。因此，設(shè)計一種具有開創(chuàng)性的調(diào)制技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。近年來出現(xiàn)的索引調(diào)制(indexmodulation,im)技術(shù)則為該瓶頸提供了一個突破口，它利用一些媒介的索引攜帶一部分信息，這些媒介可以是實際的天線，子載波，也可以是虛擬的時隙，空時矩陣，天線激活順序。與傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)不同，索引調(diào)制將一部分信息嵌入實際的傳輸信號中，傳輸這部分信息不需要消耗或只需消耗極少的能量，這意味著可以通過索引調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)頻譜效率和能量效率之間的折衷。此外，靜默一部分子載波還可以有效降低峰均比和載波間干擾，這些優(yōu)點使得索引調(diào)制技術(shù)成為5g研究熱點之一。

交織子載波索引調(diào)制ofdm(isim-ofdm)技術(shù)將相鄰子載波改為交織放置方式，使每個子載波塊過的信道近似獨立，從而提高系統(tǒng)性能。對于有n個子載波的isim-ofdm，可以被分成g個塊，每個塊含有l(wèi)＝n/g個子載波。假設(shè)每個塊激活子載波個數(shù)為k，每個激活子載波被映射到m階的數(shù)字調(diào)制星座圖上。其余的l-k個子載波為靜默子載波。因此，對任意一個子載波塊，為索引比特，c(l,k)表示為l選k的組合數(shù)，c2＝klog2m為調(diào)制比特。每個塊的傳輸總比特就為c＝c1+c2。

在保證每個子載波平均傳輸速率相同的前提下，通過自適應(yīng)調(diào)制使系統(tǒng)資源在不同子塊或是同一子塊的不同載波之間靈活分配來提升系統(tǒng)性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過在發(fā)送端采用自適應(yīng)調(diào)制方法，動態(tài)調(diào)整每個符號塊的調(diào)制方式。自適應(yīng)調(diào)制isim-ofdm系統(tǒng)發(fā)送端框圖如圖1所示，發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)信息動態(tài)地在備選調(diào)制方式中依據(jù)一定的準(zhǔn)則為每個子載波選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式。調(diào)制方式備選組合的選取應(yīng)保證每個激活載波處發(fā)送的信號星座點攜帶的平均傳輸比特恒定，以避免解調(diào)時因其中一個載波的調(diào)制方式選擇錯誤而導(dǎo)致后面的塊解調(diào)出的比特串位。這里設(shè)定每個激活載波處的信號星座點攜帶的平均比特數(shù)為b，首先為待選擇調(diào)制方式的k個激活載波預(yù)先設(shè)定r種備選的調(diào)制方式組合。將第c種備選調(diào)制方式組合記為表示在第c種備選調(diào)制方式組合中，待選擇調(diào)制方式的第k個激活載波選用的調(diào)制方式，備選調(diào)制方式組合滿足其中是選用第c種備選調(diào)制方式時，待選擇調(diào)制方式的第k個激活載波處的信號星座點攜帶的比特數(shù)。

自適應(yīng)調(diào)制中ofdm-im系統(tǒng)同時傳輸多種調(diào)制方式的星座點符號，不同調(diào)制方式之間有重疊的星座點或是星座點的分布不合理對接收端的檢測都有很大影響，為使接收端正確解調(diào)，星座圖的設(shè)計應(yīng)該考慮三個因素：

(1)激活載波位置檢測的正確性，即選用的所有調(diào)制方式的星座點都要能與零點區(qū)分開。

(2)備選的調(diào)制方式組合中所涉及的調(diào)制方式之間要能夠正確區(qū)分。

(3)每一種調(diào)制方式自己的星座點也要能正確區(qū)分。

基于上述三個因素，本發(fā)明提出一種自適應(yīng)ofdm-im星座點圖的設(shè)計準(zhǔn)則，其特征如下：

s1、選用的r種備選調(diào)制方式組合涉及到的調(diào)制方式有v種，按攜帶信息比特從多到少依次記為m1,m2,...,mv，其對應(yīng)星座點攜帶的信息比特數(shù)為m1,m2,...,mv，即：m1<m2<,...,<mv，每種調(diào)制方式對應(yīng)的星座點平均能量為ei,i＝1,...,v，能量分配向量記為e＝[e1,e2,...,ev]，滿足限定星座點攜帶的信息比特數(shù)m的調(diào)制方式的能量為1。

s2、能量分配應(yīng)該使所有星座點的能量盡可能大，即所有星座點的最小能量最大，星座點的最小能量為：

其中為調(diào)制方式mi且星座點平均能量為ei的所有星座點的集合，能量分配應(yīng)最大化dcons(e)。計算兩兩之間的最小歐氏距離：

s3、找到調(diào)制方式兩兩之間的最小歐氏距離：

s4、選取dcons(e)＝dmird(e)時候的能量分配向量e。對于滿足條件dcons(e)＝dmird(e)的多個e，計算在該能量分配下每種調(diào)制方式的星座點之間最小距離：

并找到最大值：

s5、在滿足dcons(e)＝dmird(e)條件的多個e中選擇使dmiad(e)最大的e：

其中，π為所有滿足dcons(e)＝dmird(e)條件的e的集合。完成星座圖設(shè)計。

基于上述星座圖設(shè)計的自適應(yīng)調(diào)制方法，其特征在于：

在r種備選的調(diào)制方式組合下，分別計算每種備選調(diào)制方式組合對應(yīng)的最小歐氏距離，如下所示：

其中，是選用第c種備選調(diào)制方式組合時每個塊的所有可能發(fā)送信號的集合，x^a和x^b為可能的發(fā)送信號。選擇使d(c)最大的備選作為最優(yōu)的調(diào)制方式組合。

本發(fā)明的技術(shù)方案，在發(fā)送端采用自適應(yīng)調(diào)制方法，根據(jù)備選調(diào)制組合和信道信息動態(tài)調(diào)整每個符號塊的調(diào)制方式，通過對不同調(diào)制組合的星座圖設(shè)計，使得各種調(diào)制組合中，每個星座點間的距離盡可能大，增大傳輸準(zhǔn)確度。本發(fā)明的有益效果是：每個子載波塊采用最佳的調(diào)制方式，可以增大發(fā)送符號間的最小歐氏距離，改善系統(tǒng)ber性能。

附圖說明

圖1是自適應(yīng)調(diào)制isim-ofdm系統(tǒng)發(fā)送端框圖；

圖2是調(diào)制方式為bpsk、qpsk和8psk的星座點設(shè)計；

圖3是調(diào)制方式為qpsk、8psk和16qam的星座點設(shè)計；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案：

實例1：

本例中，采用eva信道模型，車速60km/h，載波間隔為15khz，理想信道估計，系統(tǒng)載波總數(shù)為1024，交織分塊。采用的實現(xiàn)1.5bps/hz的3組備選組合為：能量分配向量為e＝[1.75,1,0.25]。對應(yīng)的星座圖設(shè)計如圖2。在檢測端，本例采用以下步驟：

步驟1：將1024個子載波分為256個子載波塊，每個子載波塊由4個子載波組成，有2個子載波激活，2個靜默；

步驟2：對于任意子載波塊，計算某一個備選調(diào)制組合下的最小歐氏距離；

步驟3：遍歷所有的備選調(diào)制組合，選擇出每種備選調(diào)制方式組合對應(yīng)的最小歐氏距離\的最大值，以及其對應(yīng)的調(diào)制方式，該調(diào)制方式即為這個子載波塊最優(yōu)的調(diào)制方式；

步驟4：遍歷所有的子載波塊，選擇出所有子載波塊最優(yōu)的調(diào)制方式；

步驟5：將所有子載波塊按著所選擇出最優(yōu)的調(diào)制方式調(diào)制，完成發(fā)射端處理。

通過仿真可以看出，采用自適應(yīng)調(diào)制的ofdm-im系統(tǒng)與同頻譜效率的傳統(tǒng)ofdm-im系統(tǒng)相比，在ber＝10^-5時可以實現(xiàn)大約10db的性能增益，極大地提升系統(tǒng)性能。