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随着互联网、物联网和智能交通等信息产业高速发展,人们对信息传输的需求越来越大,同时对通信的速率和质量提出更高的要求。在下一代移动无线通信中,如何提高通信系统的频谱效率、能量效率和通信的可靠性成为了众多研究者的研究热点。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是4G的核心技术之一,具有较强的抗多径干扰的能力。载波序号调制为(OFDM with Index Modulation,OFDM-IM)为序号调制在频域的应用,是近年来提出的一种新颖的OFDM的改进。OFDM-IM通过将子载波分组,在每个OFDM-IM子块中只激活部分子载波传输调制符号,同时使用激活子载波的序号组合作为一种新的信息比特传输方式。OFDM-IM保留了传统OFDM的各种优点同时引入了序号调制技术,通过采用合适的载波序号调制方案时可以获得优于传统OFDM的频谱效率和误比特(Bit Error Rate,BER)性能。由于序号调制技术的引进,使得OFDM-IM的解调需要估计每个OFDM-IM子块的激活子载波组合模式和激活子载波发送的调制符号,因此OFDM-IM系统的解调计算过程比传统OFDM复杂。本文主要研究了OFDM-IM系统的低复杂度接收机算法,可以在接近传统OFDM的计算复杂度时实现接近最优的BER性能。在编码OFDM-IM系统中,本文提出一种简化的计算每个比特的对数似然比(Log-Likelihood Ratio,LLR)值的方法,通过使用类似球形译码的简化算法,可以有效地降低每个比特LLR值的计算复杂度,在较低的计算复杂度下可以获得接近最优的编码BER性能。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)多天线通信系统可以有效提高系统的通信速率,同时可以获得更好的BER性能。将MIMO-OFDM与载波序号调制结合可得MIMO-OFDM(with Index Modulation,-IM),研究表明MIMO-OFDM-IM可以获得优于传统MIMO-OFDM的BER性能。由于MIMO-OFDM-IM系统引入载波序号调制,使得接收端的解调复杂度高于传统MIMO-OFDM。结合MIMO-OFDM-IM子块的激活模式组合特点,本文首先提出了基于单个子载波解调的最大似然(Maximum Likelihood,ML)接收机,可以在接近传统MIMO-OFDM的计算复杂度下取得最优的BER性能。基于序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo,SMC)理论的接收机可以在在MIMO系统中以非常低复杂度取得接近最优的BER性能,结合MIMO-OFDM-IM子块的激活模式组合特点,本文提出了基于分层搜索的SMC的接收机算法和基于树形搜索的SMC接收机。仿真结果表明本文提出的基于SMC理论的接收机可以在非常低计算复杂度下取得接近最优的BER性能。在OFDM-IM中,非激活子载波不传输调制符号,因此会造成一定的频谱效率损失。通过在非激活子载波传输另一个调制符号模式的星座图中的调制符号,可以进一步提高系统的频谱效率。当扩展到在OFDM-IM子块中的每一个子载波都发送相互之间无交集的不同调制符号星座图中的调制符号时,可得多模载波序号调制(Multiple-Mode,MM-)OFDM-IM。此时MM-OFDM-IM子块可以获得更多的符号模式序号组合数量,在相同大小的子块时可以传输更多的序号调制比特。在接收端需要检测每个MM-OFDM-IM子块的符号模式组合和每个子载波的发送调制符号,随着符号模式数量的增加,接收机的计算复杂度快速增加。通过研究多个符号模式序号组合的特点,本文提出了基于树形搜索的低复杂度接收机算法,仿真结果表明本文提出的低复杂度接收机可以有效地降低接收端的计算复杂度并取得接近最优的BER性能。