專利名稱：發(fā)送裝置、接收裝置、發(fā)送方法、接收方法和用于產(chǎn)生多維星座的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字數(shù)據(jù)通信，具體地說涉及用于產(chǎn)生用于數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制的多維星座的方法、用于基于多維星座來調(diào)制和發(fā)送數(shù)據(jù)的方法以及對應的裝置。
背景技術：
衰落是在通信系統(tǒng)中的主要問題之一。它表示因為多徑傳播導致的在接收信號的幅度上的隨機波動。如果信道的延遲傳播大于信號的碼元周期，則衰落也是頻率選擇的。通過瑞利分布來近似衰落的幅度。這樣的衰落被稱為瑞利衰落。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息被編碼為屬于被稱為星座(constellation)的離散字母表的碼元的序列。這樣的星座具有N維，并且每維編碼B個信息比特。也稱為星座點的可能值的數(shù)量因此是2_。每維的比特數(shù)量B直接確定以比特/Hz給出的發(fā)送的譜效率。維數(shù)N對于譜效率沒有影響。在圖IA中說明了 N = 2并且B = 1的示例星座。傳統(tǒng)上，例如，在圖IA中所示的正交調(diào)幅(QAM)星座中，每一個發(fā)送的比特僅影響一維。參見

圖1A，每一個星座點"b1b2 “ ( = " 00"，“ 01"，“ 10"和〃 11") 的〃 b/'僅影響由水平軸表示的維，而每一個星座點〃 Id1Id2"的〃 b2"僅影響由垂直軸表示的維。如果由發(fā)送的比特影響的維經(jīng)歷強衰落，則調(diào)制這個維的所有比特將極為不可靠， 這提高了錯誤概率。在圖IA中通過錯誤來說明這個效果。例如，如果由垂直軸表示的信道逐漸衰落，則星座點"00"，“ 01"，“ 10"和〃 11"將接近水平軸(沿著圖IA的實線箭頭)。結果，星座點〃 00"和〃 01"以及星座點〃 10〃和〃 11〃將是難以識別的。如果修改星座使得每一個比特影響所有維，則對于衰落的彈性提高。在維中的一個上的強衰落將影響星座的所有比特；然而，這個效果不像在傳統(tǒng)情況下那樣有害，因此平均而言，錯誤概率降低。這在文獻中被稱為調(diào)制分集。(旋轉星座)用于實現(xiàn)調(diào)整分集的一種方式是旋轉(超立體)星座以傳播在所有其的維上的信道衰落的效果。在圖IB中對于其中N = 2和B= 1的情況說明這一點。例如，如圖IB中所示，如果由垂直軸表示的信道衰落，則星座點"00〃、“ 01"、“ 10〃和〃 11"將接近水平軸(沿著圖IB的實線箭頭)。然而，這些星座點在由水平軸表示的維中仍然難以識別。同樣，即使在由垂直軸表示的信道的強衰落之后，星座點〃 00〃、‘‘ 01"、‘‘ 10〃和〃 11" 也仍然難以識別?？梢酝ㄟ^將N元素信號向量乘以方矩陣N*N來實現(xiàn)多維旋轉。方矩陣是旋轉矩陣 (或反射矩陣)的充要條件是它是正交的，即，滿足下面的數(shù)學式1的等式。[數(shù)學式1]RRt = I注意在上面的數(shù)學式1中，矩陣R是方矩陣，矩陣Rt是該矩陣R的轉置矩陣，并且矩陣I是單位矩陣。
這表示關于上面的數(shù)學式1，行/列向量必須是正交單位向量，即，滿足下面的數(shù)學式2的等式。[數(shù)學式2]
權利要求
1.一種用于通過多個發(fā)送信道來發(fā)送數(shù)據(jù)塊的發(fā)送裝置，所述發(fā)送裝置包括調(diào)制器，可用于根據(jù)要發(fā)送的所述數(shù)據(jù)塊來選擇多個星座點中的一個，所述多個星座點中的每一個具有多個分量；以及發(fā)送器，可用于通過所述多個發(fā)送信道中的不同的一個來發(fā)送所選擇的星座點的每一個分量，其中，通過在N維空間內(nèi)的其位置來定義所述多個星座點，通過向ZnW子集應用正交變換而獲得所述位置，所述子集是N維整數(shù)點陣，N是四的倍數(shù)，并且所述正交變換具有NXN矩陣表示，在主對角線上的所有元素的絕對值等于第一值，而不在所述主對角線上的所有元素的絕對值等于非零的第二值。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送裝置，其中，取代NXN矩陣表示，所述正交變換具有通過置換在所述NXN矩陣表示中的行和/或列而獲得的矩陣表示。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送裝置，進一步包括映射器，可用于將所選擇的星座點的每一個分量映射到通過其要發(fā)送所述分量的所述多個發(fā)送信道的對應的一個，使得所述多個發(fā)送信道中的每一個的衰落不與所述多個發(fā)送信道中的任何其他一個的衰落相關。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送裝置，其中，所述發(fā)送器適用于通過多個時隙、頻率、發(fā)送器天線或其組合中的不同的一個來發(fā)送所選擇的星座點的每一個分量。
5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送裝置，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同載波。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送裝置，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同碼元。
7.一種用于通過多個發(fā)送信道來接收數(shù)據(jù)塊的接收裝置，所述接收裝置包括接收器，可用于通過所述多個發(fā)送信道來接收多個分量信號；以及解調(diào)器，可用于根據(jù)所接收的多個分量信號來選擇多個星座點中的一個，其中，通過在 N維空間內(nèi)的其位置來定義所述多個星座點，通過向ZnW子集應用正交變換而獲得所述位置，所述子集是N維整數(shù)點陣，N是四的倍數(shù)，并且所述正交變換具有NXN矩陣表示，在主對角線上的所有元素的絕對值等于第一值，而不在所述主對角線上的所有元素的絕對值等于非零的第二值。
8.根據(jù)權利要求7所述的接收裝置，其中，取代所述NXN矩陣表示，所述正交變換具有通過置換在所述NXN矩陣表示中的行和/或列而獲得的矩陣表示。
9.根據(jù)權利要求7所述的接收裝置，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同載波。
10.根據(jù)權利要求7所述的接收裝置，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同碼元。
11.一種用于通過多個發(fā)送信道來發(fā)送數(shù)據(jù)塊的發(fā)送方法，所述發(fā)送方法包括以下步驟根據(jù)要發(fā)送的所述數(shù)據(jù)塊來選擇多個星座點中的一個，所述多個星座點的每一個具有多個分量；以及通過所述多個發(fā)送信道中的不同的一個來發(fā)送所述選擇的星座點的每一個分量，其中，通過在N維空間內(nèi)的其位置來定義所述多個星座點，通過向 ZnW子集應用正交變換而獲得所述位置，所述子集是N維整數(shù)點陣， N是四的倍數(shù)，并且所述正交變換具有NXN矩陣表示，在主對角線上的所有元素的絕對值等于第一值，而不在所述主對角線上的所有元素的絕對值等于非零的第二值。
12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)送方法，其中，取代所述NXN矩陣表示，所述正交變換具有通過置換在所述NXN矩陣表示中的行和/或列而獲得的矩陣表示。
13.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)送方法，進一步包括步驟將所選擇的星座點的每一個分量映射到通過其要發(fā)送所述分量的所述多個發(fā)送信道的對應的一個，使得所述多個發(fā)送信道的每一個的衰落不與所述多個發(fā)送信道的任何其他一個的衰落相關。
14.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)送方法，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同載波。
15.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)送方法，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同碼元。
16.一種用于通過多個發(fā)送信道來接收數(shù)據(jù)塊的接收方法，所述接收方法包括以下步驟通過所述多個發(fā)送信道來接收多個分量信號；以及，根據(jù)所接收的多個分量信號來選擇多個星座點中的一個，其中，通過在N維空間內(nèi)的其位置來定義所述多個星座點，通過向ZnW子集應用正交變換而獲得所述位置，所述子集是N維整數(shù)點陣， N是四的倍數(shù)，并且所述正交變換具有NXN矩陣表示，在主對角線上的所有元素的絕對值等于第一值，而不在所述主對角線上的所有元素的絕對值等于非零的第二值。
17.根據(jù)權利要求16所述的接收方法，其中，取代所述NXN矩陣表示，所述正交變換具有通過置換在所述NXN矩陣表示中的行和/或列而獲得的矩陣表示。
18.根據(jù)權利要求16所述的接收方法，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同載波。
19.根據(jù)權利要求16所述的接收方法，其中，所述多個發(fā)送信道包括在正交頻分復用方案中的多個不同碼元。
20.一種用于產(chǎn)生在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制方案的多維星座的產(chǎn)生方法，所述產(chǎn)生方法包括以下步驟接收多維向量空間的多個向量；并且，通過向所接收的多個向量應用正交變換來獲得所述多維星座的星座點，其中， 所述正交變換適用于相對于接收的任何兩個不同向量的分量中的不同值的最小數(shù)量提高在任何兩個不同多維星座點的分量中的不同值的最小數(shù)量，并且所述正交變換具有 NXN矩陣表示，N是4的倍數(shù)，在主對角線上的所有元素的絕對值等于第一值，而不在所述主對角線上的所有元素的絕對值等于非零的第二值。
21.根據(jù)權利要求20所述的產(chǎn)生方法，其中，取代所述NXN矩陣表示，所述正交變換具有通過置換在所述NXN矩陣表示中的行和/或列而獲得的矩陣表示。
22.根據(jù)權利要求20所述的產(chǎn)生方法，進一步包括步驟 選擇作為在0和1之間的實數(shù)的旋轉因子r ；通過求取下面的表達式的值來計算所述第一值a \ N通過求取下面的表達式的值來計算所述第二值b 并且，通過選擇下述矩陣表示的每一個元素(i，j)的符號值Silj使得所述矩陣表示是正交的，來確定所述正交變換‘sUa sUb…_—S2’\b sXIaK =.ο*·9 h*· l3N5N-It7sKl^ . · · 5N,N-I^ 5N,N^ _
23.根據(jù)權利要求22所述的產(chǎn)生方法，其中，所選擇的旋轉因子r使在任何兩個不同的多維星座點的分量中的不同值的最小數(shù)量最大。
24.根據(jù)權利要求20所述的產(chǎn)生方法，其中，所接收的多個向量表示 Zn的子集，其中所述子集是N維整數(shù)點陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字數(shù)據(jù)通信，并且提供一種用于產(chǎn)生具有高調(diào)制分集度的數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制的多維星座的有效方法，提供一種用于基于這樣的星座來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法和對應的裝置。通過僅考慮在對角線上的所有元素具有相同的第一絕對值并且所有其他元素具有相同的第二絕對值的多維旋轉矩陣來實現(xiàn)這一點。以這種方式，可以產(chǎn)生具有單個獨立參數(shù)和盡可能規(guī)則的結構的多維旋轉矩陣。該獨立參數(shù)可以被配置以使得各種星座大小的錯誤概率最小。
文檔編號H04B7/02GK102474313SQ201080036099
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權日2009年8月21日
發(fā)明者木村知弘, 米海爾皮特洛夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社