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OFDM索引调制关键技术研究
摘要
随着通信技术的发展，各种新型业务的不断涌现，无线频谱资源紧缺严重，通信能
量消耗急剧増加。近年来新兴的子载波索引调制OFDM（IM-OFDM）技术是将索引调
制技术与OFDM技术相结合，新增了索引域，将部分信息通过子载波激活模式传输，而
另一部分由星座图调制到激活的子载波上，通过激活子载波传输。虽然该技术缓解了
OFDM系统过高的峰均比（PAPR）问题，不过由于传统索引OFDM子载波激活模式随
机，索引当多数子载波激活位置较近时，还是会让系统产生较高的峰均比，同时传统索
引调制OFDM系统存在频谱效率（SE）以及能量效率（EE）较低的问题。因此如何优
化系统的峰均比性能，以及提升系统的频谱效率与能量效率具有重要的研究意义。本文
将DFT扩展技术与索引调制结合，以前端索引DFT扩展方案（DFT-S-OFDM-FIM）为
基础提出四种改进系统模型，借此来优化OFDM索引系统在峰均比、频谱效率以及能
量效率等方面存在的问题。
首先，本文介绍并分析了前端索引扩展系统的优点和不足。随后，本文提出一种改
进系统，称为后端索引DFT扩展方案（DFT-S-OFDM-AIM），该系统将离散傅里叶变换
（DFT）扩展更改为索引DFT扩展，通过索引扩展的方式传输更多的索引信息，理论与
仿真结果表明，该方案相较于前端索引系统，在频谱效率、能量效率上得到了提升，并
且该系统相较于传统索引调制OFDM系统在峰均比性能上更为优秀。
其次，本文以前端索引调制系统为基础，提出两种基于补给索引的DFT扩展方案。
一种是基于旋转星座图调制的DFT扩展方案（DFT-S-OFDM-RCIM），该系统通过加入
旋转信息来提升索引比特位宽，进而提升频谱效率和能量效率。另一种是基于扩展索引
的DFT扩展系统，该方案分为两种，一种是基于少索引补给的DFT扩展方案（DFT-S-
OFDM-SLIM），该系统使用两种DFT扩展方式，消除了索引列表中冗余项，从而提升
传输效率。另一种是基于多索引补给的DFT扩展方案（DFT-S-OFDM-SMIM），该系统
拥有三种DFT扩展模式，目的是尽可能提升索引信息的数量，进而达到提升系统的频
谱效率和能量效率的效果。
最后，本文以后端索引调制为基础，提出一种基于多维索引的DFT扩展方案（DFT-
S-OFDM-MDI），该系统为后端索引系统的改进方案，系统将星座图索引和子载波索引
相结合，同时加入了扩展矩阵，构成多维索引系统，有效的提升了该系统的频谱效率、
能量效率以及误码率（BER）。仿真实验证明该系统在误码率、频谱效率和能量效率的表
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
现上优于本文的提到其他系统以及传统IM-OFDM系统，在PAPR性能方面与DFT-S-
OFDM-AIM系统相同，且优于传统IM-OFDM系统。
关键词：索引调制；OFDM；DFT-S-OFDM；扩展矩阵
OFDM索引调制关键技术研究
ABSTRACT
Withthedevelopmentofcommunicationtechnologyandtheemergenceofvariousnew
typesofservices,thereisaseriousshortageofwirelessspectrumresources,andtheenergy
consumptionofcommunicationincreasesdramatically.Inrecentyears,theemergingsubcarrier
indexedmodulationOFDM(IM-OFDM)technologycombinesindexedmodulationtechnology
withOFDMtechnology,addsanewindexdomain,andtransmitsp