22、索引调制在正交频分复用系统中的应用：检测器设计与复杂性分析

索引调制在正交频分复用系统中的应用：检测器设计与复杂性分析

1. 检测器设计

在现代无线通信系统中，正交频分复用（OFDM）技术因其高频谱效率和鲁棒性而广泛应用于各类通信标准。然而，随着移动数据流量的激增，OFDM系统面临高能效和频谱效率的双重挑战。为了解决这些问题，索引调制（Index Modulation, IM）技术逐渐崭露头角。IM技术通过利用传输实体（如天线、信号星座图、扩频码和导频）的开关状态来传递信息，不仅提高了频谱效率，还增强了能效。

1.1 最大似然检测器（ML Detector）

在基于信息引导预编码的正交频分复用（P-OFDM-IM）系统中，最大似然检测器（ML Detector）是检测星座图索引和符号的最优方法。ML检测器通过联合决策来确定每个子载波的星座图索引和符号，从而最大化检测的准确性。

ML检测器的核心公式如下：
[ (Iˆ, sˆ)= \arg \min_{I,s} |y - Xh|^2 ]

其中：
- ( y ) 是接收信号向量。
- ( X ) 是频率域传输矩阵。
- ( h ) 是频率域信道向量。
- ( I ) 是子载波激活模式。
- ( s ) 是符号向量。

ML检测器的搜索复杂度为每个子块的 (\sim O(CM^k)) 阶，其中 ( C ) 是子载波激活模式的数量，( M ) 是星座图的大小，( k ) 是每个子块中激活的子载波数量。这种复杂度在 ( C ) 和 ( k ) 较大时变得不切实际，因此需要设计低复杂度的检测器。

1.2 对数似然比检测器（LLR Detector）