A generalized multiple-mode prolate spherical wave functions (PSWFs) multi-carrier with index modulation approach is proposed with the purpose of improving the spectral efficiency of PSWFs multi-carrier systems. The p...A generalized multiple-mode prolate spherical wave functions (PSWFs) multi-carrier with index modulation approach is proposed with the purpose of improving the spectral efficiency of PSWFs multi-carrier systems. The proposed method,based on the optimized multi-index modulation, does not limit the number of signals in the first and second constellations and abandons the concept of limiting the number of signals in different constellations. It successfully increases the spectrum efficiency of the system while expanding the number of modulation symbol combinations and the index dimension of PSWFs signals. The proposed method outperforms the PSWFs multi-carrier index modulation method based on optimized multiple indexes in terms of spectrum efficiency, but at the expense of system computational complexity and bit error performance. For example, with n=10 subcarriers and a bit error rate of 1×10^(-5),spectral efficiency can be raised by roughly 12.4%.展开更多
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
提出一种融合双模态索引和时间分集的差分混沌移位键控(dual mode index and time diversity based differential chaos shift keying,DM-TD-DCSK)方案。该方案利用索引比特将除参考载波外的所有子载波分成先调制载波和后调制载波,并传...提出一种融合双模态索引和时间分集的差分混沌移位键控(dual mode index and time diversity based differential chaos shift keying,DM-TD-DCSK)方案。该方案利用索引比特将除参考载波外的所有子载波分成先调制载波和后调制载波,并传输两类调制比特序列。同时该方案采用时间分集将先、后激活载波传送的混沌信号在不同时刻多次传送,在接收端对多个信息组求平均,以对抗信道中的噪声。推导了该方案在电力线信道下的理论误比特率公式并通过蒙特卡洛仿真进行验证。理论分析和仿真结果表明,通过引入时间分集和双模态索引调制,相较于单模态索引调制,DM-TD-DCSK不仅具有较高的频谱效率和能量效率,而且在电力线信道下具有良好的抗噪声性能。然而,由于两种技术的引入,DM-TD-DCSK收发机的复杂度增大,即DM-TD-DCSK通过牺牲复杂度换得性能的提升。展开更多
基金supported by the China National Postdoctoral Program for Innovative Talents(BX20200039)the Special Fund Project of“Mount Taishan Scholars”Construction Project in Shandong Province(ts20081130).
文摘A generalized multiple-mode prolate spherical wave functions (PSWFs) multi-carrier with index modulation approach is proposed with the purpose of improving the spectral efficiency of PSWFs multi-carrier systems. The proposed method,based on the optimized multi-index modulation, does not limit the number of signals in the first and second constellations and abandons the concept of limiting the number of signals in different constellations. It successfully increases the spectrum efficiency of the system while expanding the number of modulation symbol combinations and the index dimension of PSWFs signals. The proposed method outperforms the PSWFs multi-carrier index modulation method based on optimized multiple indexes in terms of spectrum efficiency, but at the expense of system computational complexity and bit error performance. For example, with n=10 subcarriers and a bit error rate of 1×10^(-5),spectral efficiency can be raised by roughly 12.4%.
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。
文摘提出一种融合双模态索引和时间分集的差分混沌移位键控(dual mode index and time diversity based differential chaos shift keying,DM-TD-DCSK)方案。该方案利用索引比特将除参考载波外的所有子载波分成先调制载波和后调制载波,并传输两类调制比特序列。同时该方案采用时间分集将先、后激活载波传送的混沌信号在不同时刻多次传送,在接收端对多个信息组求平均,以对抗信道中的噪声。推导了该方案在电力线信道下的理论误比特率公式并通过蒙特卡洛仿真进行验证。理论分析和仿真结果表明,通过引入时间分集和双模态索引调制,相较于单模态索引调制,DM-TD-DCSK不仅具有较高的频谱效率和能量效率,而且在电力线信道下具有良好的抗噪声性能。然而,由于两种技术的引入,DM-TD-DCSK收发机的复杂度增大,即DM-TD-DCSK通过牺牲复杂度换得性能的提升。
