本發(fā)明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種基于最優(yōu)匹配的子載波分組方法。本發(fā)明涉及基于索引調制的正交頻分復用(ofdm-im)技術和最優(yōu)匹配算法。

背景技術：

隨著社會進步，人們對信息的需求日益劇增。傳統(tǒng)的第三代移動通信系統(tǒng)(the3rdgeneration，3g)已不能滿足人們的需求。目前，移動通信技術已經(jīng)進入了第四代移動通信系統(tǒng)(4^thgeneration，4g)時代。較于3g移動通信，4g可以帶來更快的通信速度，更高的頻譜利用率以及更低的延遲。

正交頻分復用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)技術在第四代移動通信系統(tǒng)中扮演著重要的角色。而基于索引調制的正交頻分復用(ofdm-im)技術將空間調制技術與傳統(tǒng)的正交頻分復用(ofdm)技術相結合，其思想是不僅激活子載波可以傳輸調制信號，而且可以傳輸其靜默子載波的位置信息，從而彌補靜默子載波不發(fā)送數(shù)據(jù)造成的損失。靜默子載波的存在使得多普勒頻移所帶來的子載波間的干擾降低，使得系統(tǒng)對頻偏不敏感。同時，大量靜默子載波的存在又降低了整個輸出符號的峰均比。

對于有n個子載波的ofdm-im，可以被分成g個塊，每個塊含有l(wèi)＝n/g個子載波。假設每個塊激活子載波個數(shù)為k，每個激活子載波被映射到m階的數(shù)字調制星座圖上。其余的l-k個子載波為靜默子載波。因此，對于任意一個子載波塊，為索引比特，c2＝klog2m為調制比特。每個塊的傳輸總比特就為c＝c1+c2。在ofdm-im系統(tǒng)，子載波塊x^g,g＝0,1,…,g-1是索引調制的基本單位：

x^g＝[0,…0,sg,0,0,…0,sg,1,0,…0,…sg,k-1,0,…0]^t

其中sg,k(k＝0,1,…,k-1)為m-qam星座點符號，定義λ為所有可能的發(fā)送信號向量的集合，則x^g∈λ。以l＝2,k＝1，bpsk調制為例，則λ為：

從而，一幀ofdm-im發(fā)射符號可以表示為：

x＝[x0,x1,…,xg-1]^t

交織子載波索引調制ofdm(isim-ofdm)技術是對ofdm-im系統(tǒng)的改進，將相鄰子載波改為交織放置方式，可以使每個子載波塊過的信道近似獨立，從而提高系統(tǒng)性能。由于ofdm-isim采用子載波交織技術，每個塊中的子載波是不相鄰的，所以第g個塊的發(fā)送信號在頻域上就可以表示為：

一個ofdm-isim符號就可以表示為：

當接收端采用最大似然檢測(ml,maximumlikelihood)時，ofdm-isim的ber并集界表達式為：

這里是第g個塊的成對出錯概率(pep,pairwiseerrorprobability)，可以近似表示為：

其中，h^g∈c^l×l表示信道相關系數(shù)矩陣，n0,f為噪聲功率，λ表示可能的發(fā)射信號與估計信號歐氏距離為dmin(h^g)的平均個數(shù)，emin表示發(fā)射信號與估計信號的出錯比特個數(shù)。q(·)表示q函數(shù)，dmin(h^g)表示在信道為h^g的最小歐氏距離，表達式為：

由公式(2)可以看出，增大鄰近星座點的最小歐氏距離，ber性能可以得到改善。因此相對與傳統(tǒng)ofdm-im，ofdm-isim系統(tǒng)的ber性能更優(yōu)。但子載波交織分配并非最佳的分配方式。不同的信道信息對系統(tǒng)誤碼率的性能影響不同，因此，本發(fā)明通過估計獲取的信道信息，提出最優(yōu)的子載波分配方法，從而最大程度增大最小歐氏距離，改善系統(tǒng)誤碼率性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，基于最優(yōu)匹配算法，提出一種子載波分配方法。該方法可以增大最小歐氏距離，改善系統(tǒng)ber性能。

本發(fā)明的技術方案是：

ofdm索引調制系統(tǒng)中有n個子載波，包括以下步驟：

s1、將n個子載波分成m個子載波塊，每個子載波塊包含l＝n/m個子載波，每個子載波塊中選擇k個子載波為激活載波，k<l，并根據(jù)發(fā)送比特進行索引調制；

s2、將已知的信道信息隨機均分為兩組hp1、hp2∈c^n/2×n/2，由公式：

構造最小歐氏距離矩陣其中hp1,i表示hp1中第i個點，hp2,j表示hp2中的第j個點；

s3、選擇最小歐氏距離矩陣d中每列最大值對應的子圖為gl，在gl中選取任一匹配為初始匹配pl，并且

其中，v表示hp1、hp2中任意一點，l(v)表示將hp1、hp2中每一個點標號，即hp1中的任意一點hp1,i標號矩陣d第i行的最大值，同理hp2中每一點都標0；

s4、若pl是飽和的，則進入步驟s7；否則取匹配pl中沒有被匹配的點u，將點u加入集合s中，并令集合t為空，令s＝{u}，進入步驟s5；

s5、若由s構成的點集進入步驟s6，否則s構成的點集n(s)等于集合，計算

并且

更新：

s6、在n(s)\t中任選一個頂點y；若y已是pl飽和的，且yz∈pl，則s＝s∪{z}，t＝t∪{y}，回到步驟s5，否則在gl中選取一條pl的可增廣路(u,y)，并用pl加上邊(u,y)代替pl，回到步驟s4；

s7、將pl中每對匹配作為最終匹配結果ι，由公式得到最終子載波分組方法，其中x為初始發(fā)送信號，為最終分組后的發(fā)送信號。

本發(fā)明的技術方案，針對isim-ofdm子載波的交織分配并非最佳分配方式，提出一種基于最優(yōu)匹配的子載波分配方法。本發(fā)明的有益效果是：增大了一個ofdm-im塊符號的最小歐氏距離，提升系統(tǒng)誤碼率性能。

附圖說明

圖1是isim-ofdm系統(tǒng)框圖；

圖2是qpsk調制下所提出的算法與isim-ofdm的ber性能對比示意圖；

圖3是bpsk調制下所提出的算法與isim-ofdm的ber性能對比示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案：

實施例1

本例中，子載波數(shù)128個，調制方式為qpsk調制，索引調制方式為兩個子載波為一個子塊，每個子塊中有一個子載波激活，另外一個子載波不激活。本例采用以下步驟：

步驟1：將128個子載波分為64個子塊，并根據(jù)傳輸比特進行索引調制和qpsk調制；

步驟2：將獲取的信道信息隨機分為兩組，并計算最小歐氏距離矩陣，然后根據(jù)所提出的算法獲取最優(yōu)匹配，最優(yōu)匹配的每一組都作為一個子塊的分組方式；

步驟3：將調制好后的數(shù)據(jù)做兩種操作：一種是進行isim-ofdm交織分組，每個子塊中的子載波間隔64；另一種進行之前得到的最優(yōu)分組方式分組；

步驟4：兩組數(shù)據(jù)分別過信道，并統(tǒng)計兩種方式得到ber。

根據(jù)圖2可得，基于最優(yōu)匹配的ofdm-im在相同條件下，可獲得比isim-ofdm更好的ber性能(圖2所示的結果是采用本例中的上述方法仿真25萬次獲得)。

實施例2

本例中，子載波數(shù)128個，調制方式為bpsk調制，索引調制方式為兩個子載波為一個子塊，每個子塊中有一個子載波激活，另外一個子載波不激活。本例采用以下步驟：

步驟1：將128個子載波分為64個子塊，并根據(jù)傳輸比特進行索引調制和bpsk調制；

步驟2：將獲取的信道信息隨機分為兩組，并計算最小歐氏距離矩陣，然后根據(jù)所提出的算法獲取最優(yōu)匹配，最優(yōu)匹配的每一組都作為一個子塊的分組方式；

步驟3：將調制好后的數(shù)據(jù)做兩種操作：一種是進行isim-ofdm交織分組，每個子塊中的子載波間隔64；另一種進行之前得到的最優(yōu)分組方式分組；

步驟4：兩組數(shù)據(jù)分別過信道，并統(tǒng)計兩種方式得到ber。

根據(jù)圖3可得，基于最優(yōu)匹配的ofdm-im在相同條件下，可獲得比isim-ofdm更好的ber性能(圖2所示的結果是采用本例中的上述方法仿真25萬次獲得)。