用于生成APSK信号的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种发射器通信设备(101)，用于经由通信信道与接收器通信设备(131)通信。该发射器通信设备(101)包括处理单元(105)和通信接口(103)。该处理单元(105)用于生成调制符号流并将调制符号映射至数字信号星座以生成调制信号，其中，数字信号星座包括在各自具有预定半径的至少两个同心圆上均匀分布的多个数字信号点，其中，每个圆具有相同数量的数字信号点且每个圆上的数字信号点相对于其他圆上的数字信号点具有相同的相位。通信接口(103)用于经由通信信道将调制信号发送至接收器通信设备(131)。

Devices and methods for generating APSK signals

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成APSK信号的设备和方法
一般地，本专利技术涉及无线通信领域。更具体地，本专利技术涉及一种发射器通信设备和一种接收器通信设备以及用于生成调制信号的相应方法。
技术介绍
在单载波通信系统中，唯一的频率子载波的物理特性(例如幅度或相位)被调制以在发射器和接收器之间传输信息。这与多载波系统相反，在多载波系统中可并行调制多个频率子载波。现今，单载波通信系统被广泛应用于高速率点对点无线通信链路和光纤通信。频率子载波的调制一般为相位调制和幅度调制，或者等效为在相位和幅度的复数表示的实域和虚域中的调制。一个调制方案的可能值的数量通常是有限的，以便于解码。因此，当给定带宽占用的通信链路的速率增加时，所谓的相位和幅度的星座中离散点的数量需要显著增加。常见的星座源于方形正交幅度调制(quadratureamplitudemodulations,QAM)，因其实用标记特性和解码简单性而组成实际系统中使用的星座家族的绝大多数。图8示出了在实际系统中使用的一种典型星座。示出的星座包含4096个点，其中，该星座中的每个元素唯一地表示单个log24096＝12比特序列。当例如在高速率点对点无线通信链路中使用高密度星座时，存在一些技术问题。上述方形QAM星座对相位噪声非常敏感，与加性高斯白噪声相比，相位噪声不是简单地在接收信号上加一个小误差，而实际上是旋转该接收信号。这种旋转意味着靠近星座中心的点受相位噪声的影响要比远离中心的点小得多。由于这种影响，星座点的密度实际上应该根据星座点与星座中心的距离而改变——这是在方形QAM星座的设计中不支持的一个特征。QAM星座的峰均比(peak-to-averagepowerratio,PAPR)随着星座的点数增加而大幅增加，这反过来要求发射器中的功率放大器具有非常宽的动态范围以适应在靠近中心的星座点和最外部的星座点传输的信号。由于采用这种密集星座的高速率链路还以极高的功率传输，因此支持高功率要求和高动态范围的放大器的成本显著增加。在实际通信系统中，通过使用更好的振荡器，直至相位噪声不是系统中误差的主要来源，或者对QAM星座的外点携带的信息比特采用更高级的保护，可在一定程度上避免或补偿QAM星座中的相位噪声的问题。这两种解决方案可同时使用，事实上在应用时，相关领域的大多数技术人员都会考虑这两种解决方案。针对带宽占用的监管限制下的峰均比(PAPR)的问题，现有技术中对于单载波系统没有一个令人满意的现有解决方案，且大多数工作都回归到使用具有所需动态范围的更昂贵的功率放大器。在一些应用和标准中，特别是数字视频广播-卫星-第二代(digitalvideobroadcasting–satellite–secondgeneration，DVB-S2)中使用了不规则的幅度和相移键控(amplitudeandphaseshiftkeying，APSK)星座。如专利US7123663B2所示，这些解决方案通常使用格雷标记以支持比特交织编码调制(bit-interleavedcodedmodulation,BICM)应用。另外，由于这种星座被限制到32个星座点，所以其密度不够高。因此在这种情况下，相位噪声的影响有限，但是通过该解决方案可实现的吞吐量也有限。实际上，这也导致不能使用更先进的调制和编码策略(modulationandcodingschemes，MCS)。最近的学术研究表明，基于相位噪声信道中的互信息的优化星座设计会朝不规则的APSK星座收敛(参见Kayhanetal.,IEEETrans.WirelessCommun.,2014和Yangetal.,IEEECommun.Lett.,2013)。这些结果证实了特别是当密度增加时APSK星座的潜力。然而，由于这种优化的星座不是建立在预定的结构上，因此其解码操作相当复杂。因此，如理论所证实的，这种优化的星座可作为基准但不能作为构建模型。Liu等在IEEECommun.Lett.,2011提出了一种具有格雷标记的低密度规则APSK星座。该方案只支持格雷映射，因此仅适用于比特交织编码调制(BICM)方法。该方案的目标不是高数据速率的应用，对于高数据速率的应用，优选多级编码方法，并且该方案也不支持高级调制和编码策略(MCS)。另一个值得一提的最先进的解决方案是PCT/IB1995/000893申请中公开的循环对称64点星座，其中，针对64点星座提出了不可扩展的结构，并且与正交幅度调制(QAM)相比，在相位噪声方面产生更高的鲁棒性，同时又保证了高能效。此外，还提出了一种能够保持星座结构的差分编码器(和解码器)。然而，上述方法仍然存在若干关键问题：缺乏先进的调制和编码策略(MCS)以及无法支持多级编码方法。此外，没有降低峰均比(PAPR)。鉴于以上，需要用于以有效且低复杂度的方式生成调制信号的改进的通信设备以及相应方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于以有效且低复杂度的方式生成调制信号的改进的通信设备以及相应方法。前述和其他目的可通过独立权利要求的主题实现。根据各从属权利要求、说明书、和附图，本专利技术其它实施形式显而易见。一般地，本专利技术涉及一种发射器通信设备和一种接收器通信设备以及基于数字信号星座生成调制信号的相应方法。更具体地，本专利技术的实施例提供了一种密集的数字信号星座，其能够适应高相位噪声并且仍然具有低峰均比(PAPR)。基于本专利技术实施例构建的星座称为恒定相位极化(constantphasepolar,CPP)星座。在这种星座中，数字信号点排列成同心圆，其中，任一圆上的两个相邻信号点之间的角距离是恒定的。换句话说，每个圆携带相同数量的数字信号点，且数字信号点对准从中心开始的半直线。与现有技术相比，本专利技术的实施例具有以下几个显著的优点：首先，在传统的幅度和相移键控(APSK)星座中，每个点的相位可以取任何值，这使得接收器的设计复杂化，因为在模数转换(analog–to–digitalconversion，ADC)时需要非常大的位宽，并且在接收器中需要设计非常精确的切片算法。相反，根据本专利技术的实施例，在恒定相位极化(CPP)星座中，第一同心圆中的数字信号点的相位能够约束所有其他同心圆中的数字信号点的相位。这简化了模数转换(ADC)和切片机的设计。其次，本专利技术的实施例允许对幅度调制(AM)和相位调制(PM)部分分开处理，以便保证功率放大器(poweramplifier，PA)始终处理有限数量的恒定包络信号，从而提高功率放大器的效率。此外，即使对于低峰均比(PAPR)的较高值，本专利技术的实施例也降低了放大的非线性效应。第三，根据本专利技术实施例，可以以完全可扩展的方式构造恒定相位极化(CPP)星座。这允许获得点数为2的任意次幂的星座，而不需要对集合分区或切片进行实质性更改。值得注意的是，对于M-QAM星座通常不是这样，其中，M通常被限制为2的偶数次幂以简化检测和均衡过程。这种限制在构造的恒定相位极化(CPP)星座中是不存在的。实际上，本专利技术的实施例显著地简化了速率和链路自适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射器通信设备(101)，用于经由通信信道与接收器通信设备(131)通信，所述发射器通信设备(101)包括：/n处理单元(105)，用于生成调制符号流并将所述调制符号映射至数字信号星座以生成调制信号，其中，所述数字信号星座包括在各自具有预定半径的至少两个同心圆上均匀分布的多个数字信号点，其中，每个圆具有相同数量的数字信号点且每个圆上的所述数字信号点相对于其他圆上的所述数字信号点具有相同的相位；以及/n通信接口(103)，用于经由所述通信信道将所述调制信号发送至所述接收器通信设备(131)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发射器通信设备(101)，用于经由通信信道与接收器通信设备(131)通信，所述发射器通信设备(101)包括：
处理单元(105)，用于生成调制符号流并将所述调制符号映射至数字信号星座以生成调制信号，其中，所述数字信号星座包括在各自具有预定半径的至少两个同心圆上均匀分布的多个数字信号点，其中，每个圆具有相同数量的数字信号点且每个圆上的所述数字信号点相对于其他圆上的所述数字信号点具有相同的相位；以及
通信接口(103)，用于经由所述通信信道将所述调制信号发送至所述接收器通信设备(131)。


2.根据权利要求1所述的发射器通信设备(101)，其中，最内圆的半径为r0，且下一个较大圆的半径与所述最内圆的所述半径r0之间的距离Δ小于所述最内圆的所述半径r0。


3.根据权利要求2所述的发射器通信设备(101)，其中，所述多个数字信号点在至少三个同心圆上等距分布，且各个圆的各个半径之间的所述距离Δ恒定。


4.根据权利要求2所述的发射器通信设备(101)，其中，所述处理单元(105)用于基于以下等式确定各个圆的各个半径之间的所述距离Δ：



其中，N表示同心圆的总数。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的发射器通信设备(101)，其中，所述处理单元(105)用于基于所述通信信道的信息、相位噪声密度的信息、和白噪声密度的信息确定所述最内圆的所述半径r0和每个圆上的数字信号点的数量。


6.根据前述权利要求中任一项所述的发射器通信设备(101)，其中，所述处理单元(105)还用于将所述调制符号映射至所述数字信号星座，使得对于每个调制符号，所述调制符号的第一子集标识各个数字信号点所在的同心圆，所述调制符号的第二子集标识所述各个数字信号点的相位或角度。


7.根据权利要求6所述的发射器通信设备(101)，其中，每个调制符号由m个比特的比特序列表示，数字信号点的总数M为M＝2m，且相应调制符号的第一子集包括相应比特序列的前n个比特，相应调制符号的第二子集包括相应比特序列的后k个比特，k＝m-n。


8.根据前述权利要求中任一项所述的发射器通信设备(101)，其中，所述处理单元(105)还用于基于所述通信信道的信息调整所述数字信号星座。


9.一种经由通信信道与接...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦莱里奥·比奥里奥，马可·马索，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44