[发明专利]一种用于索引调制的子载波分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于门限值的子载波分组方法。本发明涉及基于索引调制的正交频分复用(OFDM-IM)技术和交织索引调制正交频分复用(ISIM-OFDM)技术。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术在第四代移动通信系统中扮演着重要的角色。OFDM系统可以有效对抗多径效应的同时又极大的提高了频谱效率，但对频偏较敏感同时又有着较高的峰均比(PAPR)。近些年，有学者提出频域索引调制技术与正交频分复用技术相结合，即基于索引调制的正交频分复用(OFDM-IM)技术。其思想是不仅激活子载波可以传输调制信号，而且可以传输其静默子载波的位置信息，从而弥补静默子载波不发送数据造成的损失。静默子载波的存在使得多普勒频移所带来的子载波间的干扰降低，使得系统对频偏不敏感。同时，大量静默子载波的存在又降低了整个输出符号的峰均比。

对于有N个子载波的OFDM-IM，可以被分成G个块，每个块含有L＝N/G个子载波。假设每个块激活子载波个数为k，每个激活子载波被映射到M阶的数字调制星座图上。其余的L-k个子载波为静默子载波。因此，对于任意一个子载波块，为索引比特，c₂＝klog₂M为调制比特。每个块的传输总比特就为c＝c₁+c₂。在OFDM-IM系统，子载波块X^g,g＝0,1,…,G-1是索引调制的基本单位：

X^g＝[0,…0,S_g,0,0,…0,S_g,1,0,…0,…S_g,K-1,0,…0]^T

其中S_g,k(k＝0,1,…,K-1)为M-QAM星座点符号，定义Λ为所有可能的发送信号向量的集合，则X^g∈Λ。以L＝2,K＝1，BPSK调制为例，则Λ为：

从而，一帧OFDM-IM发射符号可以表示为：

X＝[X₀,X₁,…,X_G-1]^T

通常，索引调制的正交频分复用(OFDM-IM)技术发射符号子载波邻接放置。但由于实际衰落信道间存在相关性，降低了系统的误码率性能。因此，有学者提出交织子载波索引调制OFDM(ISIM-OFDM)技术，该技术是对传统OFDM-IM系统的改进，主要思想是将相邻子载波改为交织放置方式，这样可以使每个子载波块过的信道近似独立，从而提高系统性能。

由于OFDM-ISIM采用子载波交织技术，每个块中的子载波是不相邻的，所以第g个块的发送信号在频域上就可以表示为：

一个OFDM-ISIM符号就可以表示为：

当接收端采用最大似然检测(ML,Maximum Likelihood)时，OFDM-ISIM的BER并集界表达式为：

这里是第g个块的成对出错概率(PEP,pairwise error probability)，可以近似表示为：

其中，H^g∈C^L×L表示信道相关系数矩阵，N_0,F为噪声功率，λ表示可能的发射信号与估计信号欧氏距离为d_min(H^g)的平均个数，e_min表示发射信号与估计信号的出错比特个数。Q(·)表示Q函数，d_min(H^g)表示在信道为H^g的最小欧氏距离，表达式为：

由公式(2)可以看出，增大邻近星座点的最小欧氏距离，BER性能可以得到改善。因此相对与传统OFDM-IM，OFDM-ISIM系统的BER性能更优。但子载波交织分配并非最佳的分配方式。不同的信道信息对系统误码率的性能影响不同，因此，本发明通过估计获取的信道信息，提出最优的子载波分配方法，从而最大程度增大最小欧氏距离，改善系统误码率性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出最优的子载波分配方法。

本发明的技术方案是：

OFDM索引调制系统中有N个子载波，包括以下步骤：