[发明专利]一种基于SIM-OFDM的叠加编码调制方法

摘要

本发明涉及通信抗干扰技术领域，尤其涉及叠加编码调制技术通信系统，子载波索引调制及其相关时域检测技术。本发明借鉴SIM-OFDM的思想和空间调制SM的思想，将一串比特数据的一部分用于传输，另一部分用作索引比特，并且分别进行编码。在OFDM系统中传输的时候，根据索引比特编码后的比特数据，选择特定的子载波来传输数据。在接收端采用最大似然的方法，求出索引比特的软信息，进而对索引比特进行译码。本发明与之前的SCM相比，不但由于SCM的叠加层数变少，复杂度降低，还可以在一定程度上保持甚至提高误码率性能。同时，用SCM调制代替QAM调制，在相同的传输效率下，也能使得性能得到提高。

主权项

一种基于SIM‑OFDM的叠加编码调制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、由数字化信源产生M₁+M₂×L位信息比特，经过一个串并转换器，前M₁位作为索引比特，后M₂×L位作为数据比特，将数据比特送入另一个串并转换器；S2、索引比特编码和交织：将S1所述M₁位比特进行编码，对编码完成后的索引比特进行交织，得到索引数据{u_j}，其中，编码方式为Turbo码，编码码率为R，j＝1,2,…,M₁/R；S3、进行SCM调制：S1所述M₂×L位比特经过一个串并转换器后，将数据分在L层上传输，第l层的数据为经过扩频长度为S的扩频器，交织，BPSK调制，得到各层分别经过加权值{ω^(l),ω⁽²⁾,…,ω^(L)}进行加权，将加权后的数据进行叠加，得到送入SIM调制器，等待发送，其中，m＝1,2,…,M₂，j＝1,2,…,M₂×S；S4、进行SIM调制：对S3得到的采用子载波2选1的方式进行SIM调制，即S3所得M₂×S位数据通过M₂×S×2个子载波来传输；S5、将S4得到的M₂×S×2位数据进行IFFT变换到时域对所述加循环前缀后，过信道加噪声，进行FFT变换到频域，去掉循环前缀得到其中，N＝2×M₂×S，K代表实际有数据的子载波数，是对应子载波的信道参数值，所述是未知的，需要通过ML的方法来求得，表示第j时刻第l层的比特，n_j为0均值，方差为δ²＝N₀/2的高斯噪声；S6、ML准则检测索引比特得到信道参数，具体如下：S61、用和表示第j个比特为1和为0的时候，采用ML的方法，算出索引比特的似然比信息$L\left(u_j\right)=\log \{\underset{x^{\′}\∈X}{\underset{u^{\′}=u_j^{\left(1\right)}}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{\frac{{\left|\right|y-h_{u^{\′}}{x}^{\′}\left|\right|}^2}{-{\mathrm{\δ}}^2}}/\underset{x^{\′}\∈X}{\underset{u^{\′}=u_j^{\left(1\right)}}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{\frac{{\left|\right|y-h_{u^{\′}}{x}^{\′}\left|\right|}^2}{-{\mathrm{\δ}}^2}}\},$其中，X表示所有发送符号的集合，h_u'表示对应子载波的信道参数，所述h_u'根据索引比特u'来确定；S62、根据S61所述L(u_j)得到的值，若L(u_j)≥0，则所述是第2j个子载波上的信道参数值，若L(u_j)＜0，则所述是第2j‑1个子载波上的信道参数值；S63、根据S62所述，得到信道参数H＝{h_j}，其中，j＝M₂×S；S7、将S6得到的信道参数信息H送入SCM的检测译码，将S61所述索引比特的似然比信息L(u_j)解交织后送入译码器译码，译码完成以后，得到检测完成的索引比特数据，其中，译码方式对应于发送端的编码器；S8、SCM检测，具体如下：S81、在GA模块中，采用高斯近似检测，加权系数为W＝{w⁽¹⁾,w⁽²⁾,…,w^(l)}，第j时刻的接收信息为$r_j=h_j\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{w}^{\left(l\right)}{c}_j^{\left(l\right)}+n_j;$S82、将接收信息送入GA模块，针对S3所述可以得到${\mathrm{\ζ}}_j^{\left(l\right)}=r_j-h_j{w}^{\left(l\right)}{c}_j^{\left(l\right)},E\left(r_j\right)=h_j\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{w}^{\left(l\right)}E\left(c_j^{\left(l\right)}\right),\mathrm{Var}\left(r_j\right)=h_j\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{w}^{\left(l\right)}\mathrm{Var}\left(c_j^{\left(l\right)}\right)+{\mathrm{\δ}}^2,$其中，表示针对的干扰；S83、初始化，得到接收信号r_j的均值和方差；S84、求得的均值$E\left({\mathrm{\ζ}}_j^{\left(l\right)}\right)=E\left(r_j\right)-h_j{w}^{\left(l\right)}E\left(c_j^{\left(l\right)}\right)$和方差$\mathrm{Var}\left({\mathrm{\ζ}}_j^{\left(l\right)}\right)=\mathrm{Var}\left(r_j\right)-\left(h_j{w}^{\left(l\right)}{c}_j^{\left(l\right)}\right);$S85、根据S84所述求得第j时刻传送的第l个比特的对数似然比为$L\left(c_j^{\left(l\right)}\right)=\log \left(\frac{\mathrm{Pr}(c_j^{\left(l\right)}=+1|r_j)}{\mathrm{Pr}(c_j^{\left(l\right)}=-1|r_j)}\right)=\frac{2h_j(r_j-E\left({\mathrm{\ζ}}_j^{\left(l\right)}\right)}{\mathrm{Var}\left({\mathrm{\ζ}}_j^{\left(l\right)}\right)};$S86、根据S85求得L层所有用户的传送数据对应的似然比信息L(c)；S9、在SCM中的每一层，根据S86所述L(c)进行解交织得到L(a)，用表示第l层的第i个比特，将所述送入解扩频模块进行解扩频，得到第l层的第1个比特的对数似然比其中，S为发射机中的扩频长度，为的扩频比特；S10、得到S9所述的解交织后的比特外信息$\mathrm{Ext}\left(a_j^{\left(l\right)}\right)=s_j^{\left(l\right)}L\left(d_1^{\left(l\right)}\right)-L\left(a_j^{\left(l\right)}\right);$S11、将S10所述比特外信息经过交织，得到将所述再次送入GA模块，对的均值和方差进行更新：$E\left(c_j^{\left(l\right)}\right)=\tanh \left(\frac{\mathrm{Ext}\left(c_j^{\left(l\right)}\right)}{2}\right),\mathrm{Var}\left(c_j^{\left(l\right)}\right)=1-E\left(c_j^{\left(l\right)}\right);$S12、完成L层所有数据的均值和方差的更新，将更新后的发送数据的均值和方差代入S8‑S9，按照设置的迭代次数CH进行迭代，根据迭代进行到第CH次时得到的可以求得其中，表示第k层第m个比特的估计；S13、将S12所述和S7所述检测完成的索引比特数据送入串并转换器，得到最终输出比特。