【摘 要】
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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术与多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术是现代无线通信系统接入网的两大关键技术。随着未来无线通信的终端差异性及业务需求差异性越来越大,无线接入网对传输技术的能量效率、频谱效率及系统开销提出了更高的要求。在OFDM、MIMO技术基础上,索引调制(I
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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术与多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术是现代无线通信系统接入网的两大关键技术。随着未来无线通信的终端差异性及业务需求差异性越来越大,无线接入网对传输技术的能量效率、频谱效率及系统开销提出了更高的要求。在OFDM、MIMO技术基础上,索引调制(Index Modulation,IM)技术利用子载波、时隙、天线等通信资源索引来承载信息,能够在能量效率、系统开销和抗载波间干扰等方面进行平衡,有望在物联网、高速移动通信场景下提供更好的数据传输。本文在现有索引调制OFDM系统的基础上,综合考虑数据与导频的传输方法,研究具有更高频谱效率、更低系统开销的载波索引调制方案。在研究基于理想信道的高谱效索引调制改进方案的基础上,本文进一步研究索引调制系统的导频设计问题和低复杂度检测方法,利用索引调制的时频空域分布特点,在系统的频谱效率和能量效率之间取得有利的平衡。第一章详细介绍了索引调制技术的研究现状,同时对导频插入方式和信道估计算法的研究进展进行了介绍。第二章针对索引调制频谱效率较低的问题,对现有的高谱效索引调制OFDM波形设计方案的性能进行了仿真对比。在现有方法基础上,本文提出了多层索引调制OFDM系统,通过多层频谱复用进一步提高频谱效率,并采用并集界对系统未编码的误码率上界进行了理论分析,并通过数值仿真验证算法性能。第三章针对传统索引调制的导频开销问题,研究了索引调制OFDM系统的导频配置及信道估计算法。对于单层索引调制OFDM系统提出了基于静默子载波的导频放置方法及利用导频索引调制的两级索引调制方法,理论分析了导频位置检测错误率对信道估计的影响。针对多层索引调制OFDM系统激活子载波情况复杂的特点,提出了导频与数据叠加的导频配置方案,并给出了接收端信号恢复及解调算法。最后,通过数值仿真验证算法性能。第四章研究了MIMO-OFDM-IM系统的导频配置方式和接收端的信道估计算法。针对静默子载波导频插入方式对信道强相关度的依赖性问题,提出了适用于MIMO-OFDM-IM系统的导频配置方式,进一步给出了接收端干扰消除及检测算法,并利用仿真对改进导频配置方案及接收端算法的有效性和优越性进行了验证。最后一章对本文贡献进行了总结,并就未来可能的研究方向进行了探讨。
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