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
【專利摘要】本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)?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?jǐn)?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(yīng)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(zhuǎn)矩陣來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。以這種方式，可以產(chǎn)生具有單個獨(dú)立參數(shù)和盡可能規(guī)則的結(jié)構(gòu)的多維旋轉(zhuǎn)矩陣。該獨(dú)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。
【專利說明】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
[0001] 本申請是申請日為2010年8月17日、申請?zhí)枮?01080036099. 0、發(fā)明名稱為"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"的申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信，具體地說涉及用于產(chǎn)生用于數(shù)字?jǐn)?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(yīng)的裝置。

【背景技術(shù)】
[0003] 衰落是在通信系統(tǒng)中的主要問題之一。它表示因?yàn)槎鄰絺鞑?dǎo)致的在接收信號的 幅度上的隨機(jī)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。
[0004] 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(diǎn)的可 能值的數(shù)量因此是2 WB。每維的比特?cái)?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1A中說明了 N = 2并且B = 1的示例星座。
[0005] 傳統(tǒng)上，例如，在圖1A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(diǎn)〃bib 2〃（ = 〃00〃，〃01〃，〃10〃和〃 1Γ)的〃h〃僅影響由 水平軸表示的維，而每一個星座點(diǎn)>b2〃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(qiáng)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1A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(diǎn) 〃00〃，〃01〃，"10〃和"1Γ將接近水平軸（沿著圖1A的實(shí)線箭頭）。結(jié)果，星座點(diǎn)"00〃和 "0Γ以及星座點(diǎn)"10〃和"1Γ將是難以識別的。
[0006] 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(qiáng)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(xiàn)中被稱為調(diào)制分集。
[0007] (旋轉(zhuǎn)星座）
[0008] 用于實(shí)現(xiàn)調(diào)整分集的一種方式是旋轉(zhuǎn)（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1B中對于其中N = 2和B = 1的情況說明這一點(diǎn)。例如，如圖1B中 所示，如果由垂直軸表示的信道衰落，則星座點(diǎn)〃〇〇〃、〃〇1〃、〃1〇〃和"1Γ將接近水平軸（沿 著圖1B的實(shí)線箭頭）。然而，這些星座點(diǎn)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(qiáng)衰落之后，星座點(diǎn)〃〇〇〃、〃〇1〃、"10〃和"1Γ也仍然難以識別。
[0009] 可以通過將N元素信號向量乘以方矩陣N*N來實(shí)現(xiàn)多維旋轉(zhuǎn)。方矩陣是旋轉(zhuǎn)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(xué)式1的等式。
[0010] [數(shù)學(xué)式1]
[0011] RRT = I
[0012] 注意在上面的數(shù)學(xué)式1中，矩陣R是方矩陣，矩陣RT是該矩陣R的轉(zhuǎn)置矩陣，并且 矩陣I是單位矩陣。
[0013] 這表示關(guān)于上面的數(shù)學(xué)式1，行/列向量必須是正交單位向量，S卩，滿足下面的數(shù) 學(xué)式2的等式。
[0014] [數(shù)學(xué)式2]
[0015]

【權(quán)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，其可操作以用于根據(jù)要發(fā)送的所述數(shù)據(jù)塊來產(chǎn)生多個旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)中的一個， 所述多個旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)中的每一個具有N個分量；以及 發(fā)送器，其可操作以用于通過所述多個發(fā)送信道中的不同的一個來發(fā)送所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn) 星座點(diǎn)的每一個分量，其中， 通過向多個具有N個分量的初始星座點(diǎn)中的每一個應(yīng)用正交變換，獲得所述多個旋轉(zhuǎn) 星座點(diǎn)， N是四的倍數(shù)， 所述正交變換具有以下中的一個：（i)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，以及 (ii)通過置換所述NXN矩陣表示中的行和列中的一者或兩者而獲得的矩陣表示，并且 當(dāng)所述NXN矩陣表示由R表示時(shí)，
a和b表示實(shí)數(shù)參數(shù)， 每一個符號值Si」?jié)M足Si」e {-1，+1}，并且 所述實(shí)數(shù)參數(shù)a和b滿足a2+ (N-l) b2 = 1。
2. -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，其可操作以用于通過所述多個發(fā)送信道來接收N個分量信號；以及 解調(diào)器，其可操作以用于根據(jù)多個所接收到的N個分量信號來選擇多個旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)中 的一個，其中， 通過向多個具有N個分量的初始星座點(diǎn)中的每一個應(yīng)用正交變換，獲得所述多個旋轉(zhuǎn) 星座點(diǎn)， N是四的倍數(shù)，并且 所述正交變換具有以下中的一個：（i)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，以及 (ii)通過置換所述NXN矩陣表示中的行和列中的一者或兩者而獲得的矩陣表示，并且 當(dāng)所述NXN矩陣表示由R表示時(shí)，
a和b表示實(shí)數(shù)參數(shù)， 每一個符號值Si」?jié)M足Si」e {-1，+1}，并且 所述實(shí)數(shù)參數(shù)a和b滿足a2+ (N-l) b2 = 1。
3. -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)塊來產(chǎn)生多個旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)中的一個，所述多個旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)中的 每一個具有N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)送所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)的每一個分量，其 中， 通過向多個具有N個分量的初始星座點(diǎn)中的每一個應(yīng)用正交變換，獲得所述多個旋轉(zhuǎn) 星座點(diǎn)， N是四的倍數(shù)，并且 所述正交變換具有以下中的一個：（i)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，以及 (ii)通過置換所述NXN矩陣表示中的行和列中的一者或兩者而獲得的矩陣表示，并且 當(dāng)所述NXN矩陣表示由R表示時(shí)，
a和b表示實(shí)數(shù)參數(shù)， 每一個符號值Si」?jié)M足Si」e {-1，+1}，并且 所述實(shí)數(shù)參數(shù)a和b滿足a2+ (N-l) b2 = 1。
4. 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N個分量信號；以及 根據(jù)多個所接收到的N個分量信號來選擇多個旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)中的一個，其中， 通過向多個具有N個分量的初始星座點(diǎn)中的每一個應(yīng)用正交變換，獲得所述多個旋轉(zhuǎn) 星座點(diǎn)， N是四的倍數(shù)，并且 所述正交變換具有以下中的一個：（i)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，以及 (ii)通過置換所述NXN矩陣表示中的行和列中的一者或兩者而獲得的矩陣表示，并且 當(dāng)所述NXN矩陣表示由R表示時(shí)，
a和b表示實(shí)數(shù)參數(shù)， 每一個符號值Si」?jié)M足Si」e {-1，+1}，并且 所述實(shí)數(shù)參數(shù)a和b滿足a2+ (N-l) b2 = 1。
5. -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N維旋轉(zhuǎn)星座的產(chǎn)生方法，所述 產(chǎn)生方法包括以下步驟： 接收N維向量空間的多個向量；并且 通過向所接收的多個向量應(yīng)用正交變換來獲得所述N維旋轉(zhuǎn)星座的星座點(diǎn)，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N維旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)的分量中的不同值的最小數(shù)量，并且 所述正交變換具有以下中的一個：（i)NXN矩陣表示，N是四的倍數(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，以及（ii)通過置換所述NXN矩陣表示中的行和列中的一者或兩者而獲得的矩陣表 示，并且 當(dāng)所述NXN矩陣表示由R表示時(shí)，
a和b表示實(shí)數(shù)參數(shù)， 每一個符號值Si」?jié)M足Si」e {-1，+1}，并且 所述實(shí)數(shù)參數(shù)a和b滿足a2+ (N-l) b2 = 1。
【文檔編號】H04L27/36GK104158571SQ201410397552
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2009年8月21日
【發(fā)明者】米海爾皮特洛夫, 木村知弘 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社