30、扩展到 I/Q 维度的多模式索引调制

扩展到 I/Q 维度的多模式索引调制

1. 引言

在无线通信领域，正交频分复用（OFDM）技术因其高频谱效率和对抗频率选择性衰落的能力而广泛应用于现代通信系统。然而，随着移动数据流量的激增，OFDM技术面临高能效和高频谱效率的需求。索引调制（IM）作为一种新兴的信号调制技术，通过利用传输实体的开关状态传递信息，能够在不增加额外功率的情况下显著提升频谱效率和能效。本篇文章将探讨如何将多模式索引调制（MM-OFDM-IM）扩展到OFDM信号的同相（I-）和正交（Q-）分量，以实现更高的频谱效率和性能改进。

2. I 和 Q 分量的独立调制

在MM-OFDM-IM中，多模式传输是通过I分支和Q分支共同完成的。当每个模式是二维的，并且其I分支和Q分支也相关联时，例如在PSK约束下，这是必要的。对于QAM星座图的情况，I分支和Q分支可以解耦，以实现独立的多模式传输，从而将索引比特的数量翻倍。

2.1 优势分析

通过I和Q分量的独立调制，MM-OFDM-IM可以显著增加索引比特的数量，从而提升频谱效率。具体来说，I和Q分量的独立调制允许每个子载波在两个维度上同时传递信息，使得索引调制的效果加倍。此外，这种设计还简化了接收端的检测过程，因为I和Q分量可以分别进行处理。

2.2 实现方法

为了实现I和Q分量的独立调制，首先需要将输入比特分为两部分，分别用于调制I分支和Q分支。假设总共有 ( p ) 比特，其中 ( p_I ) 比特用于调制I分支， ( p_Q ) 比特用于调制Q分支。这两个分支的符号向量 ( s_I ) 和 ( s_Q ) 分别由不同的星座图生成。

示例：4-QAM星