[发明专利]一种双模三维OFDM索引调制算法的系统及方法

权利要求书

1.一种双模三维OFDM索引调制系统的算法，系统包括发送端和接收端；发送端包括串并转换和比特分离模块、索引调制模块、OFDM块生成器、二维IFFT变换器、发送端并串转换、数模变换和上变频模块；接收端包括下变频、模数转换和串并转换模块、二维FFT变换器、对数似然比检测模块、解索引比特和解符号比特模块、并串转换器和误比特率计算模块；索引调制模块包括索引选择器和联合映射器，联合映射器包括三维映射器A和三维映射器B；

其中，串并转换和比特分离模块，用于将长度为B的二进制串行比特流转换为并行的数据流；索引选择器模块，将索引比特映射成为被M_A和M_B调制的子载波索引；联合映射器模块，将符号比特映射成为M_A和M_B上的符号点并利用符号点调制相应的子载波；OFDM块生成器模块，将G个索引调制模块的输出进行排列，可得频域上的一帧OFDM信号；二维IFFT模块，将一帧频域OFDM信号进行3*N点的二维IFFT变换转换到时域；发送端串并转换、数模变换和上变频模块，用于对发送端一帧时域OFDM信号进行串并转换、数字信号变换为模拟信号和基带信号调制为带通信号处理；

其中，接收端下变频、模数转换和串并转换模块，用于对接收端一帧时域OFDM信号进行带通信号调制为基带信号、模拟信号转换为数字信号、串并转换处理；二维FFT变换器，将一帧时域OFDM信号进行3*N点的二维FFT变换转换到时域；对数似然比检测模块，采用对数似然比解调算法检测出被M_A和M_B调制的子载波索引；解索引比特和解符号比特模块，根据检测出的子载波激活模式，对照查找表和三维星座图，恢复出索引比特和符号比特；并串转换器和误比特率计算模块，用于将恢复出的并行二进制比特流转换为串行数据流并与原索引比特和符号比特相比较，得到系统的误比特率；其特征是，该算法包括以下步骤：

步骤1、串并转换与比特分离：将长度为B的二进制串行比特流经过串并转换，变为并行的数据流；

步骤2、将每P个比特输入到一个索引调制模块中得到一帧OFDM信号的一个子帧，一帧OFDM信号包括N个子载波；系统共有G＝N/n个子帧，n为每个子帧所包含的子载波个数；P＝P₁+P₂，P₁为P₁个索引比特，P₂为P₂个符号比特；

步骤3、P₁个索引比特进入索引选择器，从n个子载波中选出k个子载波，得到由三维星座图A(M_A)上的符号点S_A调制的子载波索引，S_A＝(x,y,z)^T是一个三维实数列向量，表示星座图中的一个符号点，x、y、z表示信号点坐标值，T表示转置；剩余的(n-k)个子载波被三维星座图B(M_B)上的符号点S_B调制索引选择器的输出为：J＝[J_A J_B]＝[J_A(1)... J_A(k) J_B(1) ... J_B(n-k)]；

其中，P₁个索引比特表示为：

上式中表示向下取整，C_n^k代表二项式系数，即从n个子载波取k个，满足kn；

步骤4、P₂个符号比特输入联合映射器，映射成为三维星座图上的符号点，结合步骤2索引选择器的输出，利用符号点调制相应的子载波，联合映射器的输出为：S＝[S(1)S(2)...S(n)]，其中S(γ)，γ＝1,2,...,n可能的取值为S_A、S_B；

步骤5、根据步骤3和步骤4的输出信号，OFDM块生成器将G个索引调制模块的输出进行排列，得到频域上的一帧OFDM信号为：X＝[X(1)X(2)...X(N)]，其中X(α)，α＝1,2,...,N的取值为S_A、S_B；

步骤6、将步骤5得到的频域OFDM信号进行3*N点的二维IFFT变换转换到时域；

步骤7、将步骤6的时域OFDM信号经过并串转换、数模变换和上变频后输入频率选择型瑞利衰落信道中；

步骤8、在接收端，对OFDM信号进行下变频、模数变换和串并变换；

步骤9、将步骤8的输出信号进行3*N点的二维FFT变换，得到频域上的OFDM接收信号：Y＝[Y(1)Y(2)...Y(N)]，其中，第g组子模块为：Y_g＝[Y_g(1)Y_g(2)...Y_g(n)]；

步骤10、将步骤9的输出信号进行对数似然比检测，设第g组子模块，检测过程表示为：

式中N₀为加性高斯白噪声在频域内的能量；S_A(j)和S_B(j)为三维星座图M_A和M_B上的第j个符号点；N_A和N_B为M_A和M_B的尺寸；H_g(γ)为第γ个子载波对应的频域内衰落信道的三维系数列向量；.*表示一种特殊的矩阵乘法，即相同位置的元素相乘；k个较大的δ_γ所对应的子载波索引即为被M_A调制的子载波索引，其余的为被M_B调制的子载波索引；

步骤11、对步骤10的输出信号进行索引比特估计和符号比特估计，恢复出二进制数据流；

步骤12、将步骤11的输出信号输入并串转换器并与原始的二进制信息相比较，得到系统的误比特率。