在探讨正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的优化中,一个显著挑战在于其信号检测性能的相对不足。同时,针对基于深度神经网络的索引调制(Deep Neural Network Based Index Modulation,DNN-IM)检测算法...在探讨正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的优化中,一个显著挑战在于其信号检测性能的相对不足。同时,针对基于深度神经网络的索引调制(Deep Neural Network Based Index Modulation,DNN-IM)检测算法,普遍存在着误码率及损失值偏高的问题。为了弥补上述难题,文中提出一种基于多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)的索引调制检测算法,即MLP-IM算法。该算法采用融合两个连接层与一个输出层的架构设计,通过挑选的激活函数实现对OFDM索引调制系统中数据比特的精准还原。首先将OFDM索引调制系统的基础理论巧妙应用于数据的预处理阶段,随后利用仿真数据集对MLP神经网络模型进行全面而深入的离线训练,确保模型的稳健性与准确性。在检测阶段,通过MLP-IM检测算法实现了对OFDM索引调制系统的高效检测。仿真结果表明,所提出的MLP-IM算法在误码率控制和损失值两个方面的性能表现与最大似然检测算法相媲美,甚至在某些场景下超越了现有DNN-IM算法的性能,其性能改善幅度在0.2~6 dB的区间内。展开更多
传统的码索引调制(code index modulation,CIM)系统仅通过扩频码和星座符号来承载信息,能量效率和频谱效率都较低,而附加相位作为一种独特的调制符号来承载信息,具有低传输功耗的特点。为了充分利用多天线索引来提高频谱效率,提出了基...传统的码索引调制(code index modulation,CIM)系统仅通过扩频码和星座符号来承载信息,能量效率和频谱效率都较低,而附加相位作为一种独特的调制符号来承载信息,具有低传输功耗的特点。为了充分利用多天线索引来提高频谱效率,提出了基于低功耗设计的高速率广义空间码索引调制(high-rate generalized space code index modulation,HR-GS-CIM)系统。HR-GS-CIM系统通过使用附加相位替代传统的调制符号,并且通过遗传算法(genetic algorithm,GA)来优化设计附加相位,展现了极高的能效优势和性能优势。同时,HR-GS-CIM系统通过引入广义和空间索引的方法,将附加相位、扩频码以及天线索引进行联合映射选择,并采用低复杂度的联合映射选择算法,极大地提高了系统频谱效率。此外,分析了HR-GS-CIM系统的理论性能,并且仿真验证了HR-GS-CIM系统的理论和仿真性能一致。最后,与传统的CIM系统等对比,验证了所提HR-GS-CIM系统具有显著的性能增益。展开更多
低轨卫星通信的信道存在快变和多径问题,正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术是解决该问题的候选技术。结合广义索引调制(Index Modulation,IM),提出正交时频空间与广义索引调制(Orthogonal Time Frequency Spa...低轨卫星通信的信道存在快变和多径问题,正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术是解决该问题的候选技术。结合广义索引调制(Index Modulation,IM),提出正交时频空间与广义索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Generalized Index Modulation,OTFS-GIM)的方案。与固定激活数据点的基于正交时频空间与索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Index Modulation,OTFS-IM)不同的是,所提方案引入改进的IM块,增加了激活数据点选择模式,为不同数量的激活数据点分配额外信息,实现更高的频率效率。同时改进了信息传递检测(Message Passing Detection,MPD)算法、检测激活数据点携带的索引信息、恢复传输的星座信息。仿真结果表明在高速移动场景下,相较于OTFS和OTFS-IM,所提OTFS-GIM以较小的性能损失为代价,获得了更高的频谱效率。展开更多
针对正交码移键控(code shift keying,CSK)误比特率(bit error rate,BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation,N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CS...针对正交码移键控(code shift keying,CSK)误比特率(bit error rate,BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation,N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CSK-code index modulation,N-CSK-CIM)算法。发送端信息比特分为调制比特和扩频码映射比特;调制比特用来进行符号调制,映射比特映射为扩频码的索引和码相位索引。首先根据调制比特进行符号调制,然后利用映射比特映射的扩频码索引选择同一原始扩频码,并根据码相位索引进行码移键控产生新的扩频码,调制后的符号实部与虚部分别用这一新的扩频码进行扩频。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道和瑞利衰落信道中,相同信噪比时,N-CSK-CIM算法的BER性能优于N-CIM算法和正交CSK算法。展开更多
文摘在探讨正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的优化中,一个显著挑战在于其信号检测性能的相对不足。同时,针对基于深度神经网络的索引调制(Deep Neural Network Based Index Modulation,DNN-IM)检测算法,普遍存在着误码率及损失值偏高的问题。为了弥补上述难题,文中提出一种基于多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)的索引调制检测算法,即MLP-IM算法。该算法采用融合两个连接层与一个输出层的架构设计,通过挑选的激活函数实现对OFDM索引调制系统中数据比特的精准还原。首先将OFDM索引调制系统的基础理论巧妙应用于数据的预处理阶段,随后利用仿真数据集对MLP神经网络模型进行全面而深入的离线训练,确保模型的稳健性与准确性。在检测阶段,通过MLP-IM检测算法实现了对OFDM索引调制系统的高效检测。仿真结果表明,所提出的MLP-IM算法在误码率控制和损失值两个方面的性能表现与最大似然检测算法相媲美,甚至在某些场景下超越了现有DNN-IM算法的性能,其性能改善幅度在0.2~6 dB的区间内。
文摘传统的码索引调制(code index modulation,CIM)系统仅通过扩频码和星座符号来承载信息,能量效率和频谱效率都较低,而附加相位作为一种独特的调制符号来承载信息,具有低传输功耗的特点。为了充分利用多天线索引来提高频谱效率,提出了基于低功耗设计的高速率广义空间码索引调制(high-rate generalized space code index modulation,HR-GS-CIM)系统。HR-GS-CIM系统通过使用附加相位替代传统的调制符号,并且通过遗传算法(genetic algorithm,GA)来优化设计附加相位,展现了极高的能效优势和性能优势。同时,HR-GS-CIM系统通过引入广义和空间索引的方法,将附加相位、扩频码以及天线索引进行联合映射选择,并采用低复杂度的联合映射选择算法,极大地提高了系统频谱效率。此外,分析了HR-GS-CIM系统的理论性能,并且仿真验证了HR-GS-CIM系统的理论和仿真性能一致。最后,与传统的CIM系统等对比,验证了所提HR-GS-CIM系统具有显著的性能增益。
文摘低轨卫星通信的信道存在快变和多径问题,正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术是解决该问题的候选技术。结合广义索引调制(Index Modulation,IM),提出正交时频空间与广义索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Generalized Index Modulation,OTFS-GIM)的方案。与固定激活数据点的基于正交时频空间与索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Index Modulation,OTFS-IM)不同的是,所提方案引入改进的IM块,增加了激活数据点选择模式,为不同数量的激活数据点分配额外信息,实现更高的频率效率。同时改进了信息传递检测(Message Passing Detection,MPD)算法、检测激活数据点携带的索引信息、恢复传输的星座信息。仿真结果表明在高速移动场景下,相较于OTFS和OTFS-IM,所提OTFS-GIM以较小的性能损失为代价,获得了更高的频谱效率。
文摘针对正交码移键控(code shift keying,CSK)误比特率(bit error rate,BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation,N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CSK-code index modulation,N-CSK-CIM)算法。发送端信息比特分为调制比特和扩频码映射比特;调制比特用来进行符号调制,映射比特映射为扩频码的索引和码相位索引。首先根据调制比特进行符号调制,然后利用映射比特映射的扩频码索引选择同一原始扩频码,并根据码相位索引进行码移键控产生新的扩频码,调制后的符号实部与虚部分别用这一新的扩频码进行扩频。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道和瑞利衰落信道中,相同信噪比时,N-CSK-CIM算法的BER性能优于N-CIM算法和正交CSK算法。
文摘索引调制光OFDM虽可实现高频谱效率,但其误码性能还不够理想。为此,本文结合非对称限幅光OFDM技术,通过每组激活数目不等的子载波,提出了一种广义索引调制非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical OFDM with Generalized Index Modulation,ACO-OFDM-GIM)方案。每个子载波块中选择激活数目不唯一的子载波,同时引入子载波分配算法进一步提升了系统的误码性能。文中详细介绍了ACO-OFDM-GIM调制映射原理,推导了其在湍流信道下的理论误码率,并采用仿真实验进一步验证了其性能。结果表明,与ACO-OFDM、ACO-OFDM-IM等系统对比,ACO-OFDM-GIM系统的传输速率和误码性能都有明显改善。在频谱效率相同的情况下,ACO-OFDM-GIM系统在大信噪比时能够获得比ACO-OFDM和ACO-OFDM-IM系统更好的误码性能。当误码率为1×10^(-4)时,强湍流条件下(4,[1,2])ACO-OFDM-GIM系统的信噪比相对于(4,2)ACO-OFDM-IM和ACO-OFDM系统分别改善了约2.5 dB和4.5 dB。ACO-OFDM-GIM方案为未来大气激光通信传输速率的提高提供了一种有效手段。
