1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下：

2.算法涉及理论知识概要

随着无线通信技术的不断发展,人们对下一代移动通信系统提出了越来越高的要求。在这样的时代背景下,具有低峰均比,强频偏对抗能力和高能量效率的索引调制OFDM系统(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM)逐渐引起学者们的关注。正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)技术在第四代移动通信系统中扮演着重要的角色。它子载波之间的正交性使各个子信道所经历的衰落相对平坦，再通过引入循环前缀来降低符号间干扰，具有频谱利用率高、抗多径效应好等特点，并且快速傅里叶变换为其提供了一种简单、低成本的实现方式。

2.1OFDM-IM索引调制系统

基于索引调制的OFDM(OFDM-IM,OFDM with Index Modulation)技术被提出,在频率选择性衰落信道上提升了系统的分集增益,特别是在较低频谱效率场景下能够有效降低系统的误比特率。在OFDM-IM方法中,特殊的索引信息传输方式以及索引结构的设计对分集增益的提高,引发了广泛的关注。如何通过索引结构的设计,取得比OFDM更低的误比特率以及更高的频谱效率成为了索引调制OFDM研究方向上的热点。

但是，在高速场景下，子信道间的正交性会受到多普勒频移的破坏而引起载波间干扰，并且ofdm多个子信道信号叠加也会导致较高的峰均比，这些缺点时ofdm不适用于高速场景。而基于索引调制的正交频分复用(ofdm-im)技术将空间调制技术与传统的正交频分复用(ofdm)技术相结合，其思想是不仅激活子载波可以传输调制信号，而且可以传输其静默子载波的位置信息，从而弥补静默子载波不发送数据造成的损失。静默子载波的存在使得多普勒频移所带来的子载波间的干扰降低，使得系统对频偏不敏感。同时，大量静默子载波的存在又降低了整个输出符号的峰均比，这些优点使得索引调制技术成为5g研究热点之一。

OFDM-IM是一种多载波索引调制技术，其在信号的频域加入了子载波块的功能，将多个子载波组合成一个子载波块，一个子载波块作为一个调制单元。每次发送过程中，只选择子载波块中的一个或者部分子载波进行激活并发送信息，其功能类似于基于频域的空间索引调制随机数。OFDM-IM技术的基本结构如下图所示：

OFDM-IM技术和传统的OFDM技术不同之处在于其在调制阶段，加入了索引调制步骤，根据索引调制比特信息，通过映射关系表，选择子载波进行激活并发送相应的比特数据，而未被选择的子载波则处于静默状态。这些索引调制比特数据同时补偿未被激活的静默子载波产生的频谱利用率低的问题。而在OFDM-IM接收部分，则通过子载波块的检测模块来恢复出索引信息和数据符号信息。

OFDM-IM索引调制系统相对于传统的OFDM系统而言，其最要区别在于被激活的子载波数量被降低，因此其对子载波数量相对于OFDM系统而言较为稀疏，那么其对频偏更加的不敏感。另外一方面，通过OFDM-IM索引调制技术，则可以在传统OFDM调制系统的基础上加入一个调制域，补偿未被激活的子载波带来的频谱利用率方面的损失，从而起到提高频谱利用率，提升系统误码率性能的需求。

2.2DM-OFDM-IM索引调制系统

DM-OFDM-IM（Discrete Multi-Tone Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation）索引调制技术是一种融合了正交频分复用（OFDM）和指数调制（Index Modulation，IM）的创新通信技术。它结合了OFDM的高频谱效率和IM的信息隐藏能力，为无线通信系统带来了新的可能性。在DM-OFDM-IM技术中，我们考虑一个具有N个子载波的OFDM系统。传统的OFDM系统中，每个子载波上都携带着信息，例如基础信息源的调制符号。然而，在DM-OFDM-IM中，除了基础信息源外，还引入了辅助信息源。这两种信息源通过索引调制方式进行传输。具体而言，DM-OFDM-IM系统中的每个子载波的状态（即携带基础信息源或辅助信息源）被称为“索引”，而每个子载波上的调制方式被称为“调制指数”。这样，DM-OFDM-IM技术利用了子载波的索引和调制指数来传输信息。

相比之下，传统的OFDM-IM索引调制技术主要关注于调制指数的变化来传输信息。在OFDM-IM中，每个子载波的调制指数可以根据信息源的状态来选择。

DM-OFDM-IM索引调制技术的视线过程如下：

信息源分割与映射：将基础信息源和辅助信息源分别分割成块，并将基础信息源映射到OFDM子载波上。
辅助信息源编码：通过索引编码将辅助信息源映射到子载波的索引上。
OFDM调制：对每个子载波进行OFDM调制，将基础信息源和索引编码的辅助信息源进行叠加。
发送端：将调制后的信号发送到接收端。
接收端：接收到信号后，进行OFDM解调，分离基础信息源和索引。
索引解码：解析子载波的索引，还原辅助信息源。
信息恢复：将基础信息源和辅助信息源进行合并，从而恢复原始信息。

3.MATLAB核心程序

......................................................................
SNR      = 0:2:30;% 信噪比范围
nErr     = zeros(1,length(SNR));% 初始化误码数数组 nErr

for ij=1:length(SNR)
    ij

        msgs  = randi([0 1],1,(nSym*m));  % 生成随机的消息位
        msgs2 = reshape(msgs.',m,nSym).';  % 对消息位进行重塑，以便后续处理
        for ij1=1:nSym
            % 将消息位分组并映射到调制符号
            msgs3                     = reshape(msgs2(ij1,:)',L_symbol,Gi).'; 
             % 计算位分配
            [G1_sets,Ma_sets,Mb_sets] = func_bits(msgs3,n,g1,g2,L_symbol,Gi);
            % 计算 Ma 映射
            Ma_tmps                   = func_MA2(Ma_sets,tmps1,tmps2,Gi);  
            % 计算 Mb 映射
            Mb_tmps                   = func_MB(Mb_sets,tmps1,tmps2,Gi);
            % 组合映射
            Ma_tmps2                  = func_MA(Ma_tmps,Mb_tmps,G1_sets,Gi,n);
            Ma_tmps2                  = reshape(Ma_tmps2.',1,[]);
            x_freq(ij1,:)             = Ma_tmps2/2;
            % 频域到时域转换
            x_time(ij1,:)             = (L_fft/sqrt(L_fft))*ifft(fftshift(x_freq(ij1,:)),L_fft); 
        end
        % 添加循环前缀，引入噪声并进行 FFT
        xT_cyclic = [x_time(:,(L_fft-L_cp+1):(L_fft)) x_time]; 
        xT_1D     = reshape(xT_cyclic.',1,[]);
        sigma     = 10^(-SNR(ij)/10);
...................................................................
        
end

% 计算误码率
ErrorRate = nErr/(nSym*m);
% 绘制误码率-信噪比（SNR）曲线
figure
semilogy(SNR,ErrorRate,'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
 
grid on
xlabel(' SNR')
ylabel('Error Rate ')
title('DM-OFDM-IM QPSK AWGN ')

save R1.mat SNR ErrorRate% 保存结果到文件
0X_018m

m基于DM-OFDM-IM技术的索引OFDM调制解调系统的性能matlab仿真分析

1.算法仿真效果

2.算法涉及理论知识概要

2.1OFDM-IM索引调制系统

2.2DM-OFDM-IM索引调制系统

3.MATLAB核心程序

4.完整算法代码文件

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