本發(fā)明屬于無線通信技術領域，具體來說是用于索引調制ofdm的自適應調制方法。本發(fā)明涉及基于索引調制的正交頻分復用(ofdm-im)技術、子載波交織技術和自適應調制技術。

背景技術：

正交頻分復用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)技術在第四代移動通信系統(tǒng)中扮演著重要的角色。它子載波之間的正交性使各個子信道所經歷的衰落相對平坦，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致較高的峰均比，這些缺點時ofdm不適用于高速場景。而基于索引調制的正交頻分復用(ofdm-im)技術將空間調制技術與傳統(tǒng)的正交頻分復用(ofdm)技術相結合，其思想是不僅激活子載波可以傳輸調制信號，而且可以傳輸其靜默子載波的位置信息，從而彌補靜默子載波不發(fā)送數(shù)據(jù)造成的損失。靜默子載波的存在使得多普勒頻移所帶來的子載波間的干擾降低，使得系統(tǒng)對頻偏不敏感。同時，大量靜默子載波的存在又降低了整個輸出符號的峰均比，這些優(yōu)點使得索引調制技術成為5g研究熱點之一。

交織子載波索引調制ofdm(isim-ofdm)技術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)字調制星座圖上。其余的l-k個子載波為靜默子載波。因此，對于任意一個子載波塊，為索引比特，c(l,k)表示為l選k的組合數(shù)，c2＝klog2m為調制比特。每個塊的傳輸總比特就為c＝c1+c2。由于ofdm-isim采用子載波交織技術，每個塊中的子載波是不相鄰的，所以第g個塊x^g,g＝1,2，…,g在頻域上就可以表示為子：

一個ofdm-isim符號就可以表示為：

在保證每個子載波平均傳輸速率相同的前提下，通過自適應調制使系統(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。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于索引信息，在發(fā)射端自適應調制發(fā)送比特。提出基于索引信息的單載波塊自適應調制方法和多個子載波塊聯(lián)合的自適應調制方法。自適應調制isim-ofdm系統(tǒng)發(fā)送端框圖如圖1所示，發(fā)送端根據(jù)當前的信道狀態(tài)信息動態(tài)地在備選調制方式中依據(jù)一定的準則為每個子載波選擇適當?shù)恼{制方式。

單載波塊自適應調制方法通過引入索引信息，減小搜索空間，復雜度較低。具體來說對于一個總塊數(shù)為g的l選kofdm-im系統(tǒng)，假設每個激活載波處的信號星座點攜帶的平均比特數(shù)為m，選擇r種備選的調制方式組合。將第c種備選調制方式組合記為表示在第c種備選調制方式的組合中，塊中第i個激活載波選用的調制方式，備選調制方式組合滿足其中是選用第c種備選調制方式時，塊中第i個激活載波處的信號星座點攜帶的比特數(shù)。

多個子載波塊聯(lián)合的自適應調制方法可以避免單個子載波塊自適應所陷入局部最優(yōu)解，從而獲得更好的誤碼率性能。具體來說對于一個總塊數(shù)為g的l選kofdm-im系統(tǒng)，將g個子塊分為b個組，則每個組中包含u＝g/b個子塊。本發(fā)明提出的算法是將每組中的u個塊聯(lián)合起來選擇調制方式，組與組之間相互獨立并采用相同的選擇策略。假設每個激活載波處的信號星座點攜帶的平均比特數(shù)為m，首先為組中激活的(u×k)個載波選擇r種備選的調制方式組合。將第c種備選調制方式組合記為表示在第c種備選調制方式的組合中，組中第u個塊的第i個激活載波選用的調制方式。備選調制方式組合滿足其中是選用第c種備選調制方式時，組中第u個塊的第i個激活載波處的信號星座點攜帶的比特數(shù)。

選擇策略是先計算與r種備選調制方式組合對應的每個塊對應的最小歐氏距離，并選出u個塊的最小歐氏距離的最小值，最優(yōu)的調制方式組合應使這個最小值最大對于每一種備選的調制方式組合，基于索引信息分別計算每種備選調制方式組合對應的最小歐氏距離，如下所示：

其中，是選用第c種備選調制方式組合，并且已知激活載波位置時，每個塊的所有可能的發(fā)送信號集合，和為已知激活載波位置時每個塊可能的發(fā)送信號。

本發(fā)明的技術方案是：

設ofdm索引調制系統(tǒng)中有n個子載波，其特征在于，包括以下步驟：

s1、將n個子載波分成m個塊，每個子載波塊包含l＝n/m個子載波，每個子載波塊中選擇k個子載波為激活載波，1<k<l；

s2、給定子載波塊的r種備選調制方案組合使得每種調制方案下，子載波塊的傳輸總比特相同；

s3、選取第i個子載波塊，對于每一種備選的調制方式組合，基于索引信息分別計算每種備選調制方式組合對應的最小歐氏距離，如下所示：

其中，和是第k個激活子載波選用調制方式時相距最近的兩個星座點，表示第ik個信道信息；

s4、選擇使d(c)最大的備選組合作為最優(yōu)的調制方式組合：

并將第i個子載波塊按照該調制組合調制；

s5、循環(huán)步驟s3到步驟s5，完成所有子載波塊激活子載波的調制，并通過發(fā)送器發(fā)送。

本發(fā)明還基于上述方案提出了多個子載波塊聯(lián)合的自適應調制方法，包括以下步驟:

s1、將n個子載波分成m個塊，每個子載波塊包含l＝n/m個子載波，每個子載波塊中選擇k個子載波為激活載波，1<k<l，以交織的方式將g個子塊分為b個組，則每個組中包含u＝g/b個子塊；

s2、為每個組中激活的u×k個載波選擇r種備選的調制方式組合，將第c種備選調制方式組合記為表示在第c種備選調制方式的組合中，組中第u個塊的第i個激活載波選用的調制方式，每種調制方案下，子載波傳輸?shù)钠骄忍財?shù)相同；

s3、選取第β組，β＝1，2，...，b，在r種備選調制方式組合下，結合激活載波位置計算每個塊選用對應調制方式時的最小歐氏距離：

其中，第u個塊的激活載波索引號為iu,k,k＝1,...,k，對應的信道增益為和是選用調制方式時相距最近的兩個星座點；

s4、計算每種組合對應的各塊最小歐氏距離的最小值，如下：

s5、選擇使d(c)最大的備選作為最優(yōu)的調制方式組合：

完成第β組的最優(yōu)調制方式；

s6、循環(huán)步驟s3到步驟s5，直至完成所有子載波組的激活子載波調制，并通過發(fā)送器發(fā)送。

本發(fā)明的技術方案，在發(fā)送端采用自適應調制方法，提出基于索引信息的單載波塊自適應調制方法和多個子載波塊聯(lián)合的自適應調制方法。通過對最小歐氏距離的分析，利用索引信息減小方法的復雜度。本發(fā)明的有益效果是：單載波塊自適應調制通過引入索引信息，減小搜索空間，降低復雜度。而將多個子載波塊聯(lián)合自適應調制，避免了單個子載波自適應方法導致的局部最優(yōu)解，從而可以很大程度上提高發(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是自適應調制isim-ofdm系統(tǒng)發(fā)送端框圖；

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案：

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。仿真采用的實現(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]。本例采用多塊聯(lián)合自適應調制，具體步驟如下：

步驟1：將1024個子載波分為512個子載波塊，每個子載波塊由2個子載波組成，有1個子載波激活，1個靜默。并將2個子載波塊聯(lián)合成一個子載波組；

步驟2：對于任意子載波組，計算某一個備選調制組合下，所有子載波塊的最小歐氏距離，并選出最小歐氏距離的最小值；

步驟3：遍歷所有的備選調制組合，選擇出步驟2得到的最小值中的最大值，以及其對應的調制方式，該調制方式即為這個子載波組最優(yōu)的調制方式；

步驟4：遍歷所有的子載波組，選擇出所有子載波組最優(yōu)的調制方式；

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

通過仿真可以看出，采用自適應調制的ofdm-im系統(tǒng)與具有相同頻譜效率的傳統(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，大大提升系統(tǒng)性能。