论文部分内容阅读
当今信息技术高速发展,通信数据量剧增,人们对通信速率及性能要求越来越高。索引调制技术是一种新型的多维度调制技术,凭借着高能量效率、低误码率、可实现频谱效率与能量效率折衷等优点,引起广大学者的关注及研究。基于频域维度的索引调制正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM)系统利用子载波的索引控制载波的激活,具有高能量效率,但频谱效率受到限制。而现有的多模OFDMIM(Multiple-Mode OFDM-IM,MM-OFDM-IM)系统虽具有高频谱效率,却失去高能效的优点。并且MM-OFDM-IM系统在瑞利信道下可取得可观的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)增益,但在高斯信道下误码率性能较差。因此,针对以上问题分别对OFDM-IM系统模型进行优化,并对优化后的系统进行性能研究。研究内容具体如下:1.为提高MM-OFDM-IM系统的频谱效率及能量效率,提出一种扩展排列的多模子载波索引调制OFDM(Extended Permutation Multiple-Mode OFDM with Subcarrier-Index Modulation,EP-MM-OFDM-SIM)系统模型以及同向与正交(In-Phase and Quadrature,IQ)维度扩展的系统模型。该系统通过扩展星座模式排列且引入零模式,提升了系统频谱效率及能量效率。并针对该系统提出一种优化的ML检测算法,降低了星座模式检测复杂度。从理论上分析扩展模式排列及零模式引入对系统误比特率的影响,并据此对引入零模式后的多模式星座图进行优化。误码率仿真表明,在瑞利衰落信道下高SNR区间EP-MM-OFDM-SIM(-IQ)相比MM-OFDM-IM(-IQ)系统有着更好的误码率,且对星座图进行优化后可取得少量的SNR增益。但在高斯信道下EP-MM-OFDM-SIM(-IQ)与MM-OFDM-IM(-IQ)这类多模索引调制方案误码率比OFDM-IM方案要差。抗频偏能力仿真结果表明,EP-MM-OFDM-SIM相比MM-OFDM-IM系统有着更优的抗频偏能力。2.为解决MM-OFDM-IM系统在高斯信道下误码率高的问题,提出一种双模同向/正交索引调制OFDM(Dual-Mode OFDM with In-Phase/Quadrature Index Modulation,DM-OFDM-IM-I/Q)优化系统。该优化模型采用脉冲幅度调制代替OFDM-IM系统中空载的同相/正交分量,提升系统的频谱效率。并为了优化该模型的能量效率,该系统子块内尽量使一个同向/正交分量采用较大的脉冲振幅调制,剩余的同向/正交分量采用幅值较小的脉冲振幅调制。此外提出基于最小欧氏距离准则确定系统采用脉冲幅度调制的幅值,使得该系统比OFDM-IM系统具有更小的星座图,且取得更大的最小欧氏距离。最后,针对该系统提出一种低复杂度ML检测算法,降低系统检测复杂度。仿真结果表明,DM-OFDM-IM-I/Q优化系统相比于传统OFDM、OFDM-IM、MM-OFDM-IM系统在高斯白噪声信道和多径衰落信道下都有着更低的误比特率。