一種用于子載波調(diào)制系統(tǒng)的基于歐式距離的功率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于子載波索引調(diào)制正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中基于歐式距離的功率分配方法。本發(fā)明發(fā)射端根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)信息，當(dāng)子塊激活子載波按等功率分配時(shí)當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離大于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，該子塊進(jìn)行等功率分配，反之，則該子塊在所提供的幾組備選功率分配因子組合中選擇使其當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離最大的一組作為發(fā)送符號(hào)的功率分配因子組合，且功率分配因子組合保持信號(hào)平均傳輸功率不變。本發(fā)明在保證平均傳輸功率不變的前提下最大化該子塊當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離，以此來(lái)獲得誤碼率性能的提升。
【專利說(shuō)明】
-種用于子載波調(diào)制系統(tǒng)的基于歐式距離的功率分配方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于子載波索引調(diào)制正交頻分復(fù)用 (Subcarrier Index Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing,SIM- (FDM)系統(tǒng)中基于歐式距離的功率分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，一種新的多載波技術(shù)被提出--載波索引調(diào)制（Subcarrier-Index Modulation，SIM)的(FDM的傳輸方案。載波索引調(diào)制OFDM系統(tǒng)的信息傳輸，除了傳統(tǒng)的幅度 相位調(diào)制(Ampl;Uude曲ase Modulation, APM)外，還利用子載波索引傳送一部分信息，它 將系統(tǒng)的整個(gè)多載波連續(xù)地分成大小相同的多個(gè)子塊，每個(gè)子塊中通過(guò)索引比特來(lái)選擇其 中若干個(gè)子載波(稱為激活子載波)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，而其余的子載波不發(fā)送數(shù)據(jù)(稱為靜默子 載波），信號(hào)星座點(diǎn)和子載波索引同時(shí)攜帶信息比特。每個(gè)子塊包含K個(gè)激活子載波，L-K個(gè) 靜默子載波的SIM-0抑Μ系統(tǒng)稱為L(zhǎng)選KSIM-0抑Μ系統(tǒng)。SIM-0抑Μ系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上除了增加 SIM 調(diào)制模塊W外，其他的步驟和傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)沒(méi)有任何差異，但可W在系統(tǒng)性能和頻譜利 用率之間靈活調(diào)節(jié)，通過(guò)降低激活子載波的個(gè)數(shù)很好地獲得PAPR性能，并且能夠很好地抑 審順率偏移對(duì)系統(tǒng)性能的影響，現(xiàn)有文獻(xiàn)已證明相對(duì)于(FDM系統(tǒng)，載波索引調(diào)制(FDM具有 更優(yōu)秀的B邸性能。
[0003] 在無(wú)線通信領(lǐng)域中，信道估計(jì)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，接收端通過(guò)信道估計(jì)能 得到較為準(zhǔn)確的信道信息，再經(jīng)由反饋鏈路將信道信息反饋至發(fā)射端，發(fā)射端可W根據(jù)信 道條件對(duì)發(fā)送符號(hào)進(jìn)行功率分配，W此來(lái)提升系統(tǒng)系能。功率分配問(wèn)題作為無(wú)線資源分配 的經(jīng)典問(wèn)題，通過(guò)功率分配能有效改善系統(tǒng)的誤比特率(Bit化ror Rate,邸R)性能，能量 效率化ne;rgy Efficiency,?。l譜效率（Spectral Efficient,SE)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于SIM-0FDM系統(tǒng)的基于歐式距離的功率分配方法。
[0005] 本發(fā)明的思路是:發(fā)射端根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)信息，當(dāng)子塊激活子載波按等功率分 配時(shí)當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離大于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，該 子塊進(jìn)行等功率分配，反之，則該子塊在所提供的幾組備選功率分配因子組合中選擇使其 當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離最大的一組作為發(fā)送符號(hào) 的功率分配因子組合，且功率分配因子組合保持信號(hào)平均傳輸功率不變。
[0006] -種用于子載波調(diào)制系統(tǒng)的基于歐式距離的功率分配方法，步驟如下：
[0007] S1、根據(jù)
計(jì)算第g個(gè)子塊等功率分配時(shí)當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量 與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離，其中，Hg=化g-(L-l)，證g-(L-2)，證g-(L-3)，…，證g] 為第g個(gè)子塊的信道狀態(tài)信息，Wg為第g個(gè)子塊的未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合，g=l，2,…，G， G為SIM-0抑Μ系統(tǒng)對(duì)子載波的預(yù)設(shè)分塊數(shù)，每個(gè)子塊包含L = N/G個(gè)子載波，N為為SIM-0FDM 系統(tǒng)總載波數(shù)，WgUXg=o，i為未使用的調(diào)制符號(hào)矢量，Xg為第g個(gè)子塊的當(dāng)前調(diào)制符號(hào) 矢量，Φ為每個(gè)子塊所有可能的調(diào)制符號(hào)矢量集合；
[000引S2、當(dāng)S1所述d0ri,g>m時(shí)，第g個(gè)子塊進(jìn)行等功率分配，則Pg= = [ 1......]_ ]，
[0009] 當(dāng)S1所述cUi,g《m時(shí)，則根據(jù)公式
蛋出第g 個(gè)子塊的最優(yōu)功率分配因子組合馬=[巧,&，...，化,,31其中，？9=[口1,9，...，口^。]為備選功率 分配因子組合，Q為備選功率分配因子組合總數(shù)，q=l，. . .，Q，Pq滿足
其中，所述m 為經(jīng)驗(yàn)值；
[0010] S3、得到G個(gè)子塊的最優(yōu)功率分配因子組合，即得到N個(gè)子載波所對(duì)應(yīng)的功率分配 因子向量？=[口1瓜，。'，口山
[0011] S4、將S3所述功率分配因子矢量P作用于未進(jìn)行功率分配前的發(fā)送符號(hào)矢量X得 到功率分配后的發(fā)送矢量乂 =免，對(duì)所述公進(jìn)行功率歸一化處理，得到最終的發(fā)送 符號(hào)向量》
其中，文:=:!Λι，...·方,,..|，奇::，...，'f/..:，…，子I (,，…，式]I-'
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 本發(fā)明采用基于歐氏距離的功率分配方法，通過(guò)選擇功率分配因子組合，在保證 平均傳輸功率不變的前提下最大化該子塊當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合 的最小歐式距離，W此來(lái)獲得誤碼率性能的提升。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為帶有功率分配的SIM-0抑Μ系統(tǒng)鏈路圖。
[001引圖2為本發(fā)明流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017] 將本發(fā)明用于L選Κ的SIM-0FDM系統(tǒng)中，其發(fā)送端和接收端的【具體實(shí)施方式】如下：
[0018] 設(shè):SIM-0FDM系統(tǒng)總載波數(shù)為Ν，系統(tǒng)對(duì)子載波的預(yù)設(shè)分塊數(shù)為G，每個(gè)子塊包含L =N/G個(gè)子載波，采用M-QAM調(diào)制。
[0019] 步驟1:產(chǎn)生信息比特流。每個(gè)子塊隨機(jī)從L個(gè)子載波中選擇其中Κ個(gè)子載波發(fā)送數(shù) 據(jù)，則總比特?cái)?shù)為G./M〇g:(,W)+.G。
[0020] 步驟2:子載波索引調(diào)制（SIM Modulation)。對(duì)于每個(gè)子塊，SIM調(diào)制模塊先提取對(duì) 應(yīng)的索引比特和調(diào)制比特，然后調(diào)制比特經(jīng)過(guò)M-QAM調(diào)制得到要發(fā)送的星座點(diǎn)符號(hào)，最后 根據(jù)索引比特來(lái)激活L個(gè)子載波中的K個(gè)子載波來(lái)發(fā)送星座點(diǎn)符號(hào)，剩下的^1(個(gè)子載 波不發(fā)數(shù)據(jù)，用0填充，得到第g個(gè)子塊的當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量為而，，…，考未 使用調(diào)制符號(hào)矢量集合Ψ g，則系統(tǒng)未進(jìn)行功率分配時(shí)的發(fā)送符號(hào)矢量為 穿-[義1.! ·... ' 萬(wàn);..1 · … ' 萬(wàn),'..2 ' 義1.(,. ' …·子/..。]。
[0021] 步驟3:基于本發(fā)明的功率分配方法進(jìn)行功率分配。
[0022] 步驟3-1:輸入總的子載波數(shù)N，總的子塊數(shù)G，W及經(jīng)由反饋鏈路獲取的每個(gè)子載 波所對(duì)應(yīng)的信道狀態(tài)信息Hn(子載波標(biāo)識(shí)符η = 1，2，…，N)，即信道狀態(tài)信息矢量Η =[出， 出，…，化]，則第g個(gè)子塊的子載波所對(duì)應(yīng)的信道狀態(tài)信息矢量為Hg=陽(yáng)Lg-(L-l)，化g-(L-2)， Hls-化-3),··· ,HLg]。
[0023] 步驟3-2:提供備選功率分配因子組合Pq=[pi,q，. . .，pL,q]，q=l，. . .，Q，其中，Pq滿 巧
，所述Q為備選功率分配因子組合總數(shù)。
[0024] 步驟3-3:按式
計(jì)算第g個(gè)子塊等功率分配時(shí)當(dāng)前調(diào)制符 號(hào)矢量與未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離，其中，Wg為第g個(gè)子塊的未使用調(diào)制 符號(hào)矢量集合。
[0025] 步驟3-4:當(dāng)d〇ri,g大于設(shè)定值m時(shí)，此塊進(jìn)行等功率分配，貝lJPg= = [1......1]，反 之，則按式
選出第g個(gè)子塊的最優(yōu)功率分配因子組合 Pg二仿4s]，其中，義為未使用的調(diào)制符號(hào)矢量，同理得到G個(gè)子塊的最優(yōu)功率分配 因子組合，即得到N個(gè)子載波所對(duì)應(yīng)的功率分配因子向量Ρ=[Ρ1，Ρ2，···，ΡΝ]。
[0026] 步驟3-5:將功率分配得到的功率分配因子矢量Ρ作用于未進(jìn)行功率分配前的發(fā)送 符號(hào)矢量X得到功率分配后的發(fā)送矢量Χ'=免妃喀(ρμ最后對(duì)X'進(jìn)行功率歸一化處理得 到最終的發(fā)送符號(hào)向量X，即
[0027] 步驟4: OFDM調(diào)制。將步驟3得到的發(fā)送符號(hào)依次進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換、IFFT、并串轉(zhuǎn)換和 加循環(huán)前綴(CP)等操作得到SIM-0FDM符號(hào)。
[0028] 步驟5:過(guò)信道。將步驟4得到的SIM-0FDM符號(hào)先通過(guò)瑞利信道，再通過(guò)高斯信道， 到達(dá)接收端。
[0029] 步驟6 :接收端預(yù)處理。對(duì)所接收的頻域接收信號(hào)Υ= [yi,i，…，yL,i，yi,2，…， yL,2,…，yi,G，…，yL,G]進(jìn)行去CP，串并轉(zhuǎn)換和FFT操作。
[0030] 步驟7:信號(hào)檢測(cè)。對(duì)步驟6的頻域接收Y信號(hào)W子塊為基本單位，檢測(cè)每個(gè)子塊對(duì) 應(yīng)的激活子載波位置和對(duì)應(yīng)的發(fā)送符號(hào)。本說(shuō)明【具體實(shí)施方式】采用最大似然(ML)檢測(cè)。
[0031] 步驟8:解調(diào)。對(duì)步驟7得到的每個(gè)子塊對(duì)應(yīng)的激活子載波位置和對(duì)應(yīng)的發(fā)送符號(hào) 分別進(jìn)行解SIM調(diào)制和解OFDM調(diào)制，恢復(fù)出信息比特流。
[0032] 計(jì)算機(jī)仿真表明，上述功率分配方法在N=1024,分別采用BPSK調(diào)制，QPSK調(diào)制， 1 6 Q A Μ調(diào)制的2選1的S I Μ - 0 F D Μ系統(tǒng)中，提供5組備選因子組合，具體為：
ρ$ = [VL667 V0.333] 6對(duì)于BPSK調(diào)制，m=0.76，當(dāng)信噪比大于5dB時(shí)，系統(tǒng)的邸R性能與原 始SIM-0抑Μ系統(tǒng)相比有所提升，在肥R達(dá)到10-5時(shí)，與原始SIM-0抑Μ系統(tǒng)相比，約有5地的信 噪比增益;對(duì)于QPSK調(diào)制，m=0.58,當(dāng)信噪比大于5地時(shí)，系統(tǒng)的邸R性能與原始SIM-OFDM系 統(tǒng)相比有所提升，在邸R達(dá)到10-2后，與原始SIM-0FDM系統(tǒng)相比，約有2~3地的信噪比增益； 對(duì)于16
[0033] QAM調(diào)制，m = 0.26，當(dāng)信噪比大于10地時(shí)，系統(tǒng)的肥R性能與原始SIM-0FDM系統(tǒng)相 比有所提升，在邸R達(dá)到10-2后，與原始SIM-0FDM系統(tǒng)相比，約有1~2地的信噪比增益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于子載波調(diào)制系統(tǒng)的基于歐式距離的功率分配方法，其特征在于，包括如下 步驟： SL計(jì)算第g個(gè)子塊等功率分配時(shí)當(dāng)前調(diào)制符號(hào)矢量與未 使用調(diào)制符號(hào)矢量集合的最小歐式距離，其中，Η8=[Η^-α-υ，H Lg-α-2)，HLg-α- 3)，···，HLg] 為第g個(gè)子塊的信道狀態(tài)信息，為第g個(gè)子塊的未使用調(diào)制符號(hào)矢量集合，g=l，2,…，G， G為SM-OFDM系統(tǒng)對(duì)子載波的預(yù)設(shè)分塊數(shù)，每個(gè)子塊包含L = N/G個(gè)子載波，N為為SM-(FDM 系統(tǒng)總載波數(shù)，WgUXg=?，X為未使用的調(diào)制符號(hào)矢量，Xg為第g個(gè)子塊的當(dāng)前調(diào)制符號(hào) 矢量，Φ為每個(gè)子塊所有可能的調(diào)制符號(hào)矢量集合； 52、 當(dāng)S1所述dcxri,g>m時(shí)，第g個(gè)子塊進(jìn)行等功率分配，貝ljPg= = [ 1......1 ]， 當(dāng)S1所述d〇；ri,g彡m時(shí)_選出第g個(gè)子 塊的最優(yōu)功率分配因子組合其中，Pq=[Pi,q，. . .，PL,<J為備選功率分配因子組合，Q為備選功率分配因子組合總數(shù)，q=l，...，Q， 其中，所述m為經(jīng) .，： 驗(yàn)值； 53、 得到G個(gè)子塊的最優(yōu)功率分配因子組合，即得到N個(gè)子載波所對(duì)應(yīng)的功率分配因子 向量P=[P1，P2，···，PN]; 54、 將S3所述功率分配因子矢量P作用于未進(jìn)行功率分配前的發(fā)送符號(hào)矢量得到功 率分配后的發(fā)送矢量X' = ，對(duì)所述X'進(jìn)行功率歸一化處理，得到最終的發(fā)送符號(hào) 向量X，，其中，殳「二[.vu，·. ·，毛士，\2,…，毛3::，，.·v<,e，.….，.毛沒(méi)h
【文檔編號(hào)】H04L5/00GK106059729SQ201610300636
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】劉曉波, 但黎琳, 彭蘭, 馬千里, 張馳恒
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)