專利名稱：：St-mtcm網(wǎng)格圖設(shè)置方法及調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的編碼調(diào)制技術(shù)，具體地，涉及一種空時(shí)多才各形編石馬調(diào)制(SpaceTime-MultipleTrellisCodedModulation,ST-MTCM,或稱為空時(shí)網(wǎng)才各編碼)網(wǎng)才各圖"i殳置方法及ST-MTCM調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
：近年來，空時(shí)編碼作為一種有效地克服和改善無線通信環(huán)境中所存在的多徑衰落和接收信號(hào)性能的方法而倍受關(guān)注。其中，空時(shí)多才各形編碼(ST-MTCM)更是因?yàn)榭梢杂行?也4是高信道容量，并且同時(shí)具有空間分集增益和編碼增益而受到廣大學(xué)者和工程技術(shù)人員的青睞?？諘r(shí)網(wǎng)才各編碼的設(shè)計(jì)目的是編碼增益和發(fā)射分集增益的最大化，因此，當(dāng)評(píng)估一種空時(shí)網(wǎng)格編碼方案的性能是否優(yōu)秀的時(shí)候，需要綜合考慮該方案可獲得的編碼增益和發(fā)射分集增益。目前，在空時(shí)網(wǎng)格碼的設(shè)計(jì)過程中，用以度量不同碼字矩陣的距離標(biāo)準(zhǔn)是乘積距離和逐符號(hào)漢明距離。D.Mihai在文獻(xiàn)[Fromtheorytopractice:anoverviewofMIMOspace-timecodedwirelesssystems[J].IEEEJournalonselectedareasincommunications,2003，21(4):281-302.]中纟合出乘積距離在本質(zhì)上并不是一種真正的距離量度，因而不能完全反映不同碼字矩陣間真正的距離特性。采用這種偽距離作為空時(shí)網(wǎng)格碼的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則會(huì)使得設(shè)計(jì)結(jié)果缺乏可靠性。而事實(shí)上，現(xiàn)有的空時(shí)網(wǎng)才各碼設(shè)計(jì)無法在獲得滿分集增益的同時(shí)獲得最大的編碼增益。
發(fā)明內(nèi)容考慮到相關(guān)技術(shù)中存在的空時(shí)網(wǎng)格碼設(shè)計(jì)由于采用乘積距離而無法在獲得滿分集增益的同時(shí)獲得最大便碼增益的問題而提出本發(fā)明，為此，本發(fā)明旨在提供一種空時(shí)多格形編碼調(diào)制(ST-MTCM)網(wǎng)才各圖i殳置方法及空時(shí)多才各形編碼調(diào)制方法。根據(jù)本發(fā)明，首先提供了一種空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖設(shè)置方法。該方法包括如下操作在空時(shí)多才各形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件；在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的F—范數(shù)A2;在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范^:A,。其中，在上述方法中，對(duì)于差分相移鍵控調(diào)制，并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集//、zy、w、或zy。對(duì)于開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支，其分配的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集W、或W。另外，在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，每個(gè)傳輸分支對(duì)應(yīng)于在N天線上連續(xù)發(fā)射的P個(gè)符號(hào)，其中，N>1，P>1。在本發(fā)明的空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，優(yōu)選地，P=2。5在上述方法中，如果編碼器的狀態(tài)數(shù)為2S，且編碼器每次提取m個(gè)信息比特作為編碼輸入，m>s，則在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，每一對(duì)狀態(tài)間存在2""s條并行傳輸分支。根據(jù)本發(fā)明，還才是供了一種空時(shí)多格形編碼調(diào)制方法。該方法包括以下操作輸入比特，并對(duì)輸入的比特信息進(jìn)行串并變換；通過如下處理i殳置空時(shí)多才各形編碼調(diào)制網(wǎng)才各圖在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件；在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的F-范數(shù)A2;在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范數(shù)a,;依據(jù)空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖的設(shè)置，從已經(jīng)根據(jù)星座圖調(diào)制方式映射后的狀態(tài)矩陣集中選4奪對(duì)應(yīng)的矩陣；將選4奪好的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射。同傳統(tǒng)的ST-TCM編碼方法相比，本發(fā)明所采用的ST-MTCM編碼方法的編碼冗余不^f又體現(xiàn)在空間上(發(fā)射天線lt>1),還體現(xiàn)在時(shí)間上(每個(gè)網(wǎng)格分支上傳輸?shù)恼{(diào)制符號(hào)數(shù)〉1)，通過本發(fā)明，通過確定ST-MTCM網(wǎng)才各圖中每個(gè)^"形分支上傳輸?shù)淖顑?yōu)TxiV碼字矩陣結(jié)構(gòu)，并采用Ungerboeck的星座擴(kuò)展和集合分割思想，可以在獲得滿分集增益的同時(shí)得到最優(yōu)的編碼增益。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的i兌明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖用來才是供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的QPSK(差分相移鍵控)調(diào)制ST-2TCM的網(wǎng)格圖MPSK(多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制)的示意圖1(b)是圖1(a)對(duì)應(yīng)的QPSK信號(hào)星座圖2(a)是才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射天線數(shù)為2的2狀態(tài)ST-MTCM(尸=2)的示意圖2(b)是圖2(a)對(duì)應(yīng)的8PSK信號(hào)星座圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的QPSK調(diào)制的ST-MTCM(尸=2)的集合分割示意圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖設(shè)置方法的流程圖5是才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空時(shí)多4各形編碼調(diào)制方法的流程圖6是本發(fā)明的仿真效果圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行iJL明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種空時(shí)多才各形編碼調(diào)制(ST-MTCM)網(wǎng)才各圖i殳置方法。首先，圖1(a)示出了QPSK調(diào)制ST-2TCM的網(wǎng)格圖，如圖1(a)所示，編碼器每次提取w=2個(gè)信息比特作為輸入。每個(gè)狀態(tài)有2"=4個(gè)輸出分支。在圖1(a)中，每個(gè)網(wǎng)格傳輸分支由2x2的Alamouti矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(其中/二0,1，2,3，4,5，6，7)標(biāo)識(shí)，矩陣的第一行和第二行分別表示由天線1和天線2發(fā)射的QPSK符號(hào)序列+i和2..2',^+1。圖l(b)為QPSK信號(hào)星座圖及信號(hào)點(diǎn)的復(fù)數(shù)形式。表1為圖1(a)所示QPSK調(diào)制ST-2TCM的網(wǎng)格圖中的分支傳輸矩陣集合。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>圖2(a)為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射天線數(shù)為2的2狀態(tài)ST-MTCM(尸=2)8PSK調(diào)制的網(wǎng)格圖。圖2(b)所示為8PSK信號(hào)星座圖。由于ST-MTCM(P=2)編碼器每次提取w=2個(gè)信息比特作為輸入，所以ST-MTCM(P=2)中的分支傳輸矩陣集合大小為2"/尸=8。表2所示為采用8psK調(diào)制的2狀態(tài)ST-2TCM的網(wǎng)格圖中分支傳輸矩陣集合列表。表2中的調(diào)制信號(hào)為圖2(a)中的四個(gè)點(diǎn){0，2,4,6}，調(diào)制信號(hào)點(diǎn)也可耳又圖2(a)中的另外四個(gè)奇凄t點(diǎn){1,3,5,7}，兩者獲得的編碼增益相同。表2為圖2(a)所示8PSK調(diào)制ST-2TCM的網(wǎng)才各圖中的分支傳輸矩陣集合。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根據(jù)Ungerboeck集合分割的思想，可將表1、表2看作具有8個(gè)信號(hào)點(diǎn)的信號(hào)星座集合，其中的8個(gè)矩陣為該信號(hào)星座中的八個(gè)信號(hào)星座點(diǎn)。根據(jù)集合中兩兩信號(hào)點(diǎn)間的F-范數(shù)的大小，對(duì)該信號(hào)集合進(jìn)行連續(xù)的集合分割。接下來，圖3示出了采用QPSK調(diào)制的ST-MTCM(尸-2)的集合分割示意圖。圖中A'(/=G，L2)表示經(jīng)過/級(jí)分割后子集內(nèi)信號(hào)點(diǎn)間的最小F-范數(shù)，且a。如圖3所示，50=(Co，d，C4,Cs)，W=(C2，C3,C6，C7)，D0=(C。，d)，/y=(C4,C5),Z)2=(C2，C3)，DJ=(C6，C7)?；谏鲜鰞?nèi)容，考慮一個(gè)發(fā)射天線數(shù)為N，其中，N〉l，編碼器狀態(tài)lt為2s的ST-MTCM編碼環(huán)境。如果編碼器每次4是取m個(gè)信息比特作為編碼輸入，且m〉s,則在編碼器的網(wǎng)才各圖中，每一對(duì)狀態(tài)間存在2m—s條并行傳輸分支。在ST-MTCM的網(wǎng)格圖中，每個(gè)傳輸分支對(duì)應(yīng)于在N天線上連續(xù)發(fā)射的P個(gè)符號(hào)，P>1。這樣，在本發(fā)明實(shí)施例的空時(shí)多4各形編碼調(diào)制(ST-MTCM)網(wǎng)格圖設(shè)置方法中，根據(jù)如下處理來設(shè)置狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)移規(guī)則(1)在空時(shí)多才各形編石馬調(diào)制(ST-MTCM)(尸=2)網(wǎng)才各圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件(圖4所示的步-驟S402);(2)在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的Frobenius范凄t(簡(jiǎn)稱為F-范數(shù))A2;其中，對(duì)于QPSK調(diào)制，并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集D"、/y、D2、或D3(圖4所示的步艱《S404);(3)在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范數(shù)A，其中，對(duì)于開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支，其分配的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集W、或W(圖4所示的步驟S406)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種空時(shí)多格形編碼調(diào)制方法，其優(yōu)選地使用上述的空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖設(shè)置方法。圖5為4艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空時(shí)多才各形編碼調(diào)制方法的流程示意圖。以兩天線為例，首先輸入比特(步驟S502)，并對(duì)輸入的信息比特通過串并變換變成兩^各(步-銀S504),之后，通過如下處理i殳置空時(shí)多才各形編碼調(diào)制網(wǎng)4各圖(步驟S506):(1)在空時(shí)多才各形編碼調(diào)制(ST-MTCM)(P=2)網(wǎng)才各圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件；(2)在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的Frobenius范凄t(簡(jiǎn)稱為F-范凄t)A2;其中，對(duì)于QPSK調(diào)制，并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集//、zy、D2、或Z^;(3)在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范數(shù)A,，其中，對(duì)于開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支，其分配的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集W、或^;接下來，依據(jù)空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖的設(shè)置，從已經(jīng)根據(jù)星座圖調(diào)制方式映射后的狀態(tài)矩陣集中選擇對(duì)應(yīng)的矩陣(步驟S508),最后將選擇好的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的發(fā)射天線上去發(fā)射。圖6是本發(fā)明的仿真效果圖。其中，仿真采用2發(fā)2收天線，數(shù)據(jù)幀的長度為￡=130個(gè)調(diào)制符號(hào)。具體地，圖6為準(zhǔn)靜態(tài)Rayleigh衰落信道模型下(信道的衰落系數(shù)在幀長為130個(gè)調(diào)制符號(hào)的持續(xù)時(shí)間上保持不變，在幀與幀之間是獨(dú)立變化的)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ST-CodeN編石馬方法與4專統(tǒng)的ST-Codeq以及ST-Codef編石馬方法在不同信噪比條件下誤幀率的比較。乂人圖6可以看出，顯然，在4妾^:天線凄丈A/=2的t青況下，ST-CodeN編碼方案的誤幀率優(yōu)于傳統(tǒng)的ST-Cod叫以及ST-Codef編碼方法；提高調(diào)制信號(hào)的階數(shù)可以進(jìn)一步改善ST-Codeq的性能，但對(duì)于ST-CodeN編碼方法而言，采用QPSK調(diào)制與采用8PSK調(diào)制所獲得的誤幀率相同。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ST-CodeN編碼方法無論采用QPSK調(diào)制或是8PSK調(diào)制，其F-范數(shù)^"^=16。而傳統(tǒng)的ST-Cod叫編碼方法在采用QPSK調(diào)制時(shí)的F-范數(shù)ll"以^=12,而在采用8PSK調(diào)制時(shí)的F-范數(shù)增為=13.7。如上所述，同傳統(tǒng)的ST-TCM編碼方法相比，本發(fā)明所采用的ST-MTCM編碼方法的編碼冗余不僅體現(xiàn)在空間上(發(fā)射天線數(shù)〉ii1)，還體現(xiàn)在時(shí)間上(每個(gè)網(wǎng)格分支上傳輸?shù)恼{(diào)制符號(hào)數(shù)>1)，借助于本發(fā)明，通過確定ST-MTCM網(wǎng)格圖中每個(gè)格形分支上傳輸?shù)淖顑?yōu)rx7V碼字矩陣結(jié)構(gòu)，并采用Ungerboeck的星座擴(kuò)展和集合分割思想，可以在獲得滿分集增益的同時(shí)得到最優(yōu)的編碼增益。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本4頁i或的沖支術(shù)人員來i兌，本發(fā)明可以有各種更改和變4匕。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何^f奮改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖設(shè)置方法，其特征在于在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件；在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的F-范數(shù)Δ2；在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范數(shù)Δ1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于差分相移鍵控調(diào)制，所述并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集z/、zy、d2、或zy。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支，其分配的信號(hào)矩陣取自信號(hào)子集W、或W。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述空時(shí)多4各形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，每個(gè)傳輸分支對(duì)應(yīng)于在N天線上連續(xù)發(fā)射的P個(gè)符號(hào)，其中，N〉l，P〉1。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，P=2。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，如果編碼器的狀態(tài)數(shù)為2s,且編碼器每次提取m個(gè)信息比特作為編碼輸入，m〉s,則在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，每一對(duì)狀態(tài)間存在2m—s條并行傳輸分支。7.—種空時(shí)多4各形編碼調(diào)制方法，其特;f正在于，包才舌輸入比特，并對(duì)輸入的比特信息進(jìn)行串并變換；通過如下處理設(shè)置空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件；在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的F-范數(shù)A2;在所述空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范數(shù)A,;依據(jù)空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖的設(shè)置，從已經(jīng)根據(jù)星座圖調(diào)制方式映射后的狀態(tài)矩陣集中選擇對(duì)應(yīng)的矩陣；將選擇好的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射。全文摘要本發(fā)明公開了一種空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖設(shè)置方法和空時(shí)多格形編碼調(diào)制方法，在上述網(wǎng)格圖設(shè)置方法中在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有信號(hào)矩陣發(fā)射等概率，且都滿足信號(hào)矩陣奇異值相等的條件；在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得所有并行傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有最大的F-范數(shù)Δ₂；在空時(shí)多格形編碼調(diào)制網(wǎng)格圖中，使得開始于同一狀態(tài)的傳輸分支或到達(dá)同一狀態(tài)的傳輸分支上的信號(hào)矩陣間具有次大的F-范數(shù)Δ₁。通過本發(fā)明，通過確定ST-MTCM網(wǎng)格圖中每個(gè)格形分支上傳輸?shù)淖顑?yōu)T×N碼字矩陣結(jié)構(gòu)，并采用Ungerboeck的星座擴(kuò)展和集合分割思想，可以在獲得滿分集增益的同時(shí)得到最優(yōu)的編碼增益。文檔編號(hào)H04L1/02GK101431392SQ20071016578公開日2009年5月13日申請(qǐng)日期2007年11月5日優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日發(fā)明者王衍文,瓊趙申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司