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面向OTSM的双层多模索引调制技术研究

董晓麒,  张思宇,  岳新伟,  王朝炜

董晓麒, 张思宇, 岳新伟, 王朝炜. 面向OTSM的双层多模索引调制技术研究[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260899
引用本文: 董晓麒, 张思宇, 岳新伟, 王朝炜. 面向OTSM的双层多模索引调制技术研究[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260899
DONG Xiaoqi, ZHANG Siyu, YUE Xinwei, WANG Chaowei. Research on Double-Layer Multi-Mode Index Modulation Techniques for Orthogonal Time Sequency Multiplexing[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260899
Citation: DONG Xiaoqi, ZHANG Siyu, YUE Xinwei, WANG Chaowei. Research on Double-Layer Multi-Mode Index Modulation Techniques for Orthogonal Time Sequency Multiplexing[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260899

面向OTSM的双层多模索引调制技术研究

doi: 10.11999/JEIT260899 cstr: 32379.14.JEIT260899
基金项目: 国家自然科学基金(62301058),北京市教育委员会科研计划项目资助(KM202411232010)
详细信息
    作者简介:

    董晓麒:男,硕士生,研究方向为OTSM、索引调制等,邮箱 xiaoqidoong@163.com

    张思宇:男,副教授,研究方向为极化码、OTSM/OTFS、索引调制等B5G/6G物理层关键技术,邮箱 zhang1fs@bistu.edu.cn

    岳新伟:男,教授,研究方向为B5G/6G无线通信、非正交多址接入及智能超表面辅助通信

    王朝炜:男,副教授,研究方向为移动群感知与物联网、软件定义网络、下一代无线/移动通信技术等

    通讯作者:

    张思宇 zhang1fs@bistu.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.23

Research on Double-Layer Multi-Mode Index Modulation Techniques for Orthogonal Time Sequency Multiplexing

Funds: National Natural Science Foundation of China (62301058),R&D Program of Beijing Municipal Education Commission (KM202411232010)
  • 摘要: 为兼顾不同业务数据的传输可靠性与频谱效率,提出一种双层多模正交时间序列复用索引调制(DLMM-OTSM)方案。在OTSM系统时延–序列域采用双层传输结构,基础层采用稀疏单模索引调制(IM),以保障重要信息的可靠传输,增强层采用全载波双模IM,以提高信息传输效率。接收端在最大似然(ML)检测基础上,介绍了一种基于对数似然比(LLR)的低复杂度分层检测方法。进一步提出一种基于Top-K候选的检测算法,通过保留多个高可靠索引候选并进行欧氏距离校正,改善LLR单次判决造成的误码性能损失。文章对所提系统的检测复杂度、频谱效率和误比特率上界进行了理论分析和仿真。结果表明,在4-QAM调制条件下,所提方案频谱效率达到1.75 bit/s/Hz,较以往算法最高提高75%,同时误码性能优于现有方案。
  • 图  1  DLMM-OTSM 系统发送端框图

    图  2  星座设计示例

    图  3  Top-K参数对BER性能的影响

    图  4  不同调制阶数下各系统理论频谱效率对比

    图  5  不同移动速度及分层传输下DLMM-OTSM系统的BER性能

    图  6  不同DLMM-OTSM检测器 BER 性能对比

    图  7  不同OTSM传输方案的 BER 性能对比

    图  8  不同调制阶数下 BER性能对比

    表  1  M=N=8,Jb=Je=2条件下索引规则示例

    序号 索引比特 所选载波位置 序号 索引比特 所选载波位置
    0 0000 {1,4} 8 1000 {3,6}
    1 0001 {1,6} 9 1001 {3,8}
    2 0010 {1,8} 10 1010 {1,5}
    3 0011 {2,3} 11 1011 {4,7}
    4 0100 {2,4} 12 1100 {5,6}
    5 0101 {2,5} 13 1101 {5,8}
    6 0110 {2,7} 14 1110 {7,8}
    7 0111 {3,4} 15 1111 {6,7}
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    1  Top-K候选检测算法

     (1) 根据式(22)对ym进行MMSE均衡
     (2) for n=1,2, ···,N
       do 根据式(25)或式(29)计算位置n的LLR值
       end
     (3) $ \boldsymbol{V}_{m}^{\text{b}}=\arg \text{Top}_{{\boldsymbol{I}}_{\text{b}}\in {\boldsymbol{U}}_{\text{b}}}^{K}\left(\displaystyle\sum \nolimits_{n\in {\boldsymbol{I}}_{\text{b}}}\gamma _{n}^{\text{b}}\right) $
       $ \boldsymbol{V}_{m}^{\text{e}}=\arg \text{Top}_{{\boldsymbol{I}}_{\text{e}}\in {\boldsymbol{U}}_{\text{e}}}^{K}\left(\displaystyle\sum \nolimits_{n\in {\boldsymbol{I}}_{\text{e}}}\gamma _{n}^{\text{e}}\right) $
     (4) for k=1,2, ···,K
       do 根据式(33)或式(36)构造候选向量$ {{\hat{\boldsymbol{x}}}}_{m,k} $
        $ \widehat{k}=\arg \underset{k=1, 2, \cdots, K}{\min }{\left|\left|{\boldsymbol{y}}_{m}-{\boldsymbol{H}}_{m}\boldsymbol{x}_{\text{e},k}^{m}\right|\right|}^{2} $
       end
     (5) 返回$ {{\hat{\boldsymbol{x}}}}_{m,k} $
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    表  2  不同网格规模下各系统理论频谱效率对比/(bit/s/Hz)

    网格规模 DLMM-OTSM OTSM-IM PSeIM OTSM
    8×8 1.7500 1.0000 1.5000 2.0000
    16×16 1.8750 1.1250 1.5000 2.0000
    32×32 1.9688 1.2188 1.5000 2.0000
    64×64 2.0000 1.2500 1.5000 2.0000
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    IMT-2030 (6G) Promotion Group. White paper on 6G vision and candidate technologies[R]. 2021. (查阅网上资料, 未找到本条文献英文翻译, 请确认).
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    LIAO Yong, LUO Yu, and JING Yahao. 6G new time-delay doppler communication paradigm: Technical advantages, design challenges, applications and prospects of OTFS[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(5): 1827–1842. doi: 10.11999/JEIT231133.
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-07-02
  • 修回日期:  2026-10-19
  • 录用日期:  2026-10-19
  • 网络出版日期:  2026-10-26

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