專利名稱：用于qam星座圖的整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣及其在解碼-再調(diào)制-轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信策略中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過使用特別推得的擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣來增加QAM通信的分集 的系統(tǒng)、裝置和方法。在協(xié)作中繼方案(其中中繼節(jié)點(diǎn)解碼-重調(diào)制-轉(zhuǎn)發(fā)(D-ReM-F)所 傳輸?shù)腝AM信號)中應(yīng)用這些擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣實(shí)現(xiàn)了額外的信號空間分集以及來自所分配的 用戶的協(xié)作分集。
背景技術(shù)：
分集通常被用在無線通信系統(tǒng)中，以防止多路徑衰落并改善系統(tǒng)性能。最近，對超
寬頻帶技術(shù)的興趣集中在多頻帶OFmi系統(tǒng)，該OFmi系統(tǒng)使用由多個(gè)獨(dú)立頻帶所引起的高 的分集。為實(shí)現(xiàn)具有高數(shù)據(jù)速率的完全分集，一個(gè)可以使用的技術(shù)是利用所傳輸信號的擴(kuò)
展旋轉(zhuǎn)的編碼調(diào)制，例如，用于4-QAM信號和旋轉(zhuǎn)DFT擴(kuò)展矩陣的MBOA PHY規(guī)范中所提出 的雙載波調(diào)制(DCM)。此外，文獻(xiàn)中已經(jīng)建議了許多來自網(wǎng)格編碼技術(shù)的信號空間分集。
雖然DCM方案可以為4-QAM (QPSK)信號實(shí)現(xiàn)分集2，但在最大化編碼增益這個(gè)意義 上來講，尚沒有建立其最優(yōu)性。對于旋轉(zhuǎn)的DFT矩陣而言，編碼增益可能不被最大化，這是 因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)全分集。另外，它們的復(fù)合結(jié)構(gòu)也增加了接收器的譯碼復(fù)雜性。
對于4-QAM信號而言，用于設(shè)計(jì)整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣以實(shí)現(xiàn)分集3或4的方法仍然是懸 而未決的問題。 最近，用于無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作策略吸引了人們許多注意力，這是因?yàn)樗鼈兛梢源龠M(jìn)
網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)間的通信，而無需任何固定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。所謂的協(xié)作分集與用戶分布式地共
享他們的天線的能力和從不同版本的傳輸信號實(shí)現(xiàn)更多的分集增益的能力相關(guān)。 圖1示出典型的中繼方案，其由源節(jié)點(diǎn)S、至少一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R和目的節(jié)點(diǎn)D組
成。各種實(shí)際的方案已經(jīng)被建議利用節(jié)點(diǎn)間協(xié)作的優(yōu)點(diǎn)，這些方案通常被分為兩類放大轉(zhuǎn) 發(fā)(AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)。在AF模式中，中繼節(jié)點(diǎn)簡單地縮放和轉(zhuǎn)發(fā)從源所正確接收的信 號波形。在DF模式中，在傳輸之前對來自源的正確接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼。由于解碼 錯(cuò)誤的可能性，在失敗的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的情況下，DF可以被切換到非協(xié)作模式。AF 要求在中繼節(jié)點(diǎn)處具有低的數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，并且，它可以在所有源中繼(S-R) 信道的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，AF同時(shí)也放大噪聲功率。當(dāng)S-R信道的質(zhì)量良好且信號在中繼 節(jié)點(diǎn)處可以被正確地解碼時(shí)，DF可以實(shí)現(xiàn)較高的增益以及給更復(fù)雜的方案提供空間，例如 編碼協(xié)作，其中在中繼處對數(shù)據(jù)進(jìn)行再編碼，以獲得不同組的奇偶校驗(yàn)位。
最近，已經(jīng)提出了幾種混雜的或混合的方式，如放大-解碼-轉(zhuǎn)發(fā)或者解碼_放 大-轉(zhuǎn)發(fā)，以更好地利用來自兩種模式的增益。需要一種利用信號空間分集并將其應(yīng)用到 協(xié)作通信的方式，作為對現(xiàn)有這些建議的可能更好的替代方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)、裝置和方法提供整數(shù)2X2、3X3和4X4的擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣，以實(shí)現(xiàn)
9QAM通信中的更多分集。也就是說，在第一優(yōu)選方案中，從以下角度提供2X2、3X3和4X4 集的旋轉(zhuǎn)矩陣在用于單個(gè)源-目標(biāo)通信的一些獨(dú)立信道中，使用這些之一來構(gòu)建線性調(diào) 制方案。由于在接收器處對傳輸信號的聯(lián)合解碼，這個(gè)線性調(diào)制方案實(shí)現(xiàn)較高階的分集。
將這個(gè)技術(shù)應(yīng)用到由觀察所激發(fā)的協(xié)作通信，其在無線局域網(wǎng)或個(gè)人網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同 定位的設(shè)備具有同樣的編碼或解碼過程，即，位交織編碼調(diào)制，而且，可以通過組合〃 使用 擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣技術(shù)的再調(diào)制〃 和DF模式來實(shí)現(xiàn)符號級上的協(xié)作。因此，除了DF模式所提 供的協(xié)作分集之外，信號空間分集被用來進(jìn)一步改善總體系統(tǒng)性能。


圖l示出典型的中繼方案； 圖2示出將兩個(gè)16-QAM符號擴(kuò)展到非均勻256-QAM符號； 圖3示出將三個(gè)4-QAM符號擴(kuò)展并旋轉(zhuǎn)到非均勻64-QAM符號； 圖4示出將四個(gè)4-QAM符號擴(kuò)展到非均勻256-QAM符號； 圖5示出發(fā)射器，其使用3X3擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣，以在三個(gè)子信道上傳輸擴(kuò)展并旋轉(zhuǎn) 的符號； 圖6示出現(xiàn)有DMF和本發(fā)明的D-ReM-F的性能； 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的D-ReM-F方案的性能優(yōu)點(diǎn)；禾口 圖8示出包括圖5的發(fā)射器的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，下面的描述是出于說明而不是出于限制的目的 而提供的。技術(shù)人員可以理解在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的范圍內(nèi)有許多變更。當(dāng)前的描 述可能省略了已知函數(shù)和結(jié)構(gòu)的不必要的細(xì)節(jié)，以使本發(fā)明易于理解。
為了得到QAM符號的2X2旋轉(zhuǎn)矩陣，基本的系統(tǒng)模型是
cos(6) sin(6) sin(e) -cos(e)
、(T
_>'2 —0 、
-、+
-3-
V
入
x,，:^ e {±3±3('}
接著，將其變?yōu)?br> ;c, cos(e) + "2 sin(e) 0
0 x, iiin(8)_:cz "、s(8)
為每個(gè)角度e計(jì)算
mm cos(9) + Ax2 sin(9 )「 !Ax, sin(6) - Ax2咖(6 )f
其中AXi = Xi-Xi'， Ax2 = x廠x/，并得到使得編碼增益最大化的那-為了得到QAM符號的3X3矩陣，歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣被用作模板
1 0 0
0 cos(a) sin(a) 0 sin(a) — cos(oc)
cos()3) sin(p) 0
sin(卩)0 -cos(P) 0
—■) 0 0 1
0
0 l丄sinlp) 0 - cosP) 或者使用下列循環(huán)矩陣作為模板<

整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣，如
.其中a2+b2+c2 = 1.
<formula>formula see original document page 11</formula>
為了得到QAM符號的4X4矩陣，下列實(shí)正交矩陣被用作模板
<formula>formula see original document page 11</formula>
可以得到兩個(gè)QAM符號的2X2實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣，如
<formula>formula see original document page 11</formula>
舉例來說，如圖2所示，可以將兩個(gè)16-QAM符號擴(kuò)展到非均勻256-QAM符號。 在第一優(yōu)選實(shí)施例中，得到可以將兩個(gè)16-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號的
陣，如
'v巧
類似地，分別得到可以擴(kuò)展64-QAM符號和256-QAM符號的2X2整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩
<formula>formula see original document page 11</formula>可以得到三個(gè)QAM符號的3X3實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣，如
—0.59100.7370 -0.3280— W43 = -0.3280 0.5910 0.7370
L 0.7370 — o'3280 o'5910
如圖3所示，其將4-QAM符號擴(kuò)展到非均勻64-QAM符號。在第一優(yōu)選式實(shí)例中，
從圖3的實(shí)際樣式中獲得整數(shù)近似，其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的64-QAM符號
<formula>formula see original document page 11</formula>
上述兩個(gè)矩陣在行或列之間的任意置換也是有效的旋轉(zhuǎn)矩陣。類似地，分別得到 可以擴(kuò)展三個(gè)16-QAM符號、三個(gè)64-QAM符號和三個(gè)256-QAM符號的3X 3整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩 陣，如
<formula>formula see original document page 11</formula>
<formula>formula see original document page 11</formula>

l
1
256 16-1 256 -16 1
-1 256 16 ,11256 -J6 16-1 256」V65793 L—16] 256—
上述每個(gè)矩陣在行或列之間的任意置換也是有效的旋轉(zhuǎn)矩陣。
可以得到QAM符號的4 X 4實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣，如
0.2334 0.7469 0.4752 0.4023'
-0,7柳0.2334 -0.4023 0.4752
-0.4752 0.4023 0.2334 -0.7469
-0.4023 -0.4752 0.7469 0.2334—
如圖4所示，其將4-QAM符號擴(kuò)展到非均勻的256-QAM符號。 在第一優(yōu)選方案中，四個(gè)QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型
"^4
1 —A 5 — 6
'^ & A -^
其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±2， ±4， ±8}并且它們的絕對值必須彼此不同。舉
例來說，可為 仏
8 4 2 1
—4 8—12
—2 1 8 _4
一l 一2 4 8 其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號。類似地，分別得到可以擴(kuò)展四個(gè) 16-QAM符號、四個(gè)64-QAM符號和四個(gè)256-QAM符號的4X4整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣，如下
16-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型
Am =
1
x2
—義2一A
一兀；一A
一^—Ax2 其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±4， ±16， ±64}并且它們的絕對值必須彼此不同( 64-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型
,64,4 =
V266305
'《1乇"4
一義2_、X3
一乂3
—x3乂2《 其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±8， ±64， ±512}并且它們的絕對值必須彼此不同( 256-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型 /
256,'
力6843009
x3x4
—
一x
一義4x2義l 其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±16， ±256， ±4096}并且它們的絕對值必須彼此不
12同。 需要說明的是，整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣和實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣的性能差異是非常小的，但是整數(shù)旋 轉(zhuǎn)矩陣的計(jì)算復(fù)雜性要低得多。為使用這些整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣，將輸入的QAM符號與這些 矩陣的任意一個(gè)相乘，接著，在不同的獨(dú)立子信道上傳輸來自這個(gè)乘法的輸出符號。圖8示 出系統(tǒng)800的實(shí)例，系統(tǒng)800使用3X3旋轉(zhuǎn)矩陣并在三個(gè)獨(dú)立的子信道506上傳輸500和 接收801旋轉(zhuǎn)符號。圖5示出使用3X3旋轉(zhuǎn)矩陣的發(fā)射器的實(shí)例，其包括用于將所述符號 乘以擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)3X3矩陣的擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)分量505。 本發(fā)明的第一實(shí)施例提供2X2、3X3和4X4整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣，其使得使用QAM 調(diào)制的通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高的分集，同時(shí)以較低的計(jì)算復(fù)雜性保持同樣的速率。 一個(gè)直接 的應(yīng)用是下一代(千兆位)多頻帶OFDM UWB系統(tǒng)。本發(fā)明的整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣的應(yīng)用允許 1Gbps模式，與先有技術(shù)系統(tǒng)相比，該模式具有更長的范圍。另外，第一實(shí)施例也使得擴(kuò)展旋 轉(zhuǎn)技術(shù)和MIMO傳輸方案可能被組合來獲得更高的分集。也就是說，在第一優(yōu)選方案中，從 以下角度提供2X2、3X3和4X4集的整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣對于單個(gè)源_目標(biāo)通信，其為一些獨(dú) 立信道上的線性調(diào)制方案。由于在接收器處對傳輸信號的聯(lián)合解碼，這個(gè)線性調(diào)制方案實(shí) 現(xiàn)較高階的分集。 然而，如果這些整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣被認(rèn)為是網(wǎng)格碼，則這些擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣同樣適 用于協(xié)作通信的情形，例如圖1中所示的單中繼的情況，或具有多個(gè)中繼的情況。在包括協(xié) 作通信系統(tǒng)的第二優(yōu)選實(shí)施例中，擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)〃 母〃 碼被轉(zhuǎn)換為分布式調(diào)制方案，其中，通過 使用旋轉(zhuǎn)矩陣的第一行乘以源信號，所述源傳輸了旋轉(zhuǎn)信號的第一分量，其中該旋轉(zhuǎn)矩陣 是通過使用第一實(shí)施例而獲得的。然后，每一個(gè)中繼對源的傳輸進(jìn)行接收和解碼，并且(如 果正確的話)通過使用旋轉(zhuǎn)矩陣的另一行和預(yù)指派的行乘以解碼信號，來對解碼信號進(jìn)行 再調(diào)制；并轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制信號(D-ReM-F)。例如，假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)被排列與整數(shù)一一對應(yīng)，則 中繼l乘以行2，而中繼n乘以行n+l。該目標(biāo)執(zhí)行了所有中繼信號的聯(lián)合解碼。因?yàn)閺拿?個(gè)中繼到目的地的鏈接彼此都無關(guān)，所以，仍然象在單個(gè)源-目的地(無中繼)的情形中一 樣，目的地在幾個(gè)獨(dú)立信道上享有同樣的分集。下文將說明解碼-再調(diào)制-轉(zhuǎn)發(fā)方案的細(xì) 節(jié)。通過使每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)使用不同的行(這樣沒有兩個(gè)中繼使用同一行)，優(yōu)選的第二實(shí)施 例使用預(yù)定的擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣以在中繼節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行再調(diào)制。 考慮基于QAM的調(diào)制，其在無線通信系統(tǒng)中普遍使用。對在源的位置有四個(gè)位 b。b山》3的優(yōu)選實(shí)施例而言，希望將其調(diào)制成16-QAM符號。典型地，非協(xié)作通信系統(tǒng)使用下 列葛雷映射(Gray-mapping):
:[2 -l-!
26。-l 2Z^ — 1 2^—1 26, _1
其中x是16-QAM符號。 對于具有一個(gè)中繼的協(xié)作通信系統(tǒng)的情形，如果這四個(gè)位在中繼節(jié)點(diǎn)處被正確地 解碼，則對傳輸所轉(zhuǎn)發(fā)的符號的中繼而言，上述映射并不是必須的。在優(yōu)選方案中，代之以 使用下列映射
其中，xs是為源所調(diào)制的符號，xri是為第一中繼所調(diào)制的符號，而、2是為第二中 繼所調(diào)制的符號。 然而，對于具有QSPK(4-QAM)傳輸?shù)膬蓚€(gè)位，由于特殊的信號星座圖，故中繼要么 保持與源相同的4-QAM，要么使用不同的一個(gè)。這并不改變總體系統(tǒng)性能。 其中，xs是為源所調(diào)制的符號，而、是為中繼所調(diào)制的符號。 為塊衰落和快速衰落這兩種情形提供了模擬結(jié)果。對塊衰落的情形，包大小為130 位，且由(15.17)比率l/2巻積碼來編碼并由塊交織器來交織。源與中繼之間的距離為 0. 1，中繼與目的地之間的距離為0. 9，而源與目的地之間的距離為1。將通?；谥貜?fù)的解 碼_轉(zhuǎn)發(fā)(D-M-F)的16-QAM性能與具有直接QPSK傳輸?shù)慕獯a-再調(diào)制-轉(zhuǎn)發(fā)(D-ReM-F) 的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行比較。從圖6可以看出，兩個(gè)協(xié)作方案都優(yōu)于直接傳輸，但是，由于來自 信號空間的調(diào)制增益，D-ReM-F的PER性能要優(yōu)于D_M_F。 對快速衰落的情形，如果內(nèi)部用戶信道SNR為20dB且它們到目的地的距離相等， 則從圖7可以看出，一般的16-QAM AF和基于重復(fù)的DF并不優(yōu)于直接QPSK傳輸。然而，所 建議的方案(在圖中由DMF所表示)優(yōu)于直接QPSK傳輸。 雖然已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選方案，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理
14
-1 2i -Z， 2/ 2/
2、 一l 26, -l 2~ -1
42 _1 4!. 2i -,' —142 — / 4i 2; 2 —l42,' —f 4,'
4 2-1 4i 2f' -!' —14 2 —/ 4z' 2; 其中，xs是為源所調(diào)制的符號，而、是為中繼所調(diào)制的符號。 考慮信號星座圖，可以看出源符號和中繼符號具有不同的結(jié)構(gòu)，其提供另一種信 號空間分集，該分集優(yōu)于基于重復(fù)的分集。這是第二優(yōu)選實(shí)施例的〃 解碼-再調(diào)制-轉(zhuǎn) 發(fā)〃 (D-ReM-F)的推動(dòng)力，其中，再調(diào)制意味著在〃 母〃 擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣的一行的情況下，中 繼與源使用不同的調(diào)制。 類似地，在優(yōu)選方案中，如果存在六個(gè)位K^b^A^s且希望在源和中繼處將它們 映射到64-QAM符號，則使用下列映射26。一l
一l
-l
-l
2&_1
一l其中，Xs是為源所調(diào)制的符號，而、是為中繼所調(diào)制的符號。如果存在兩個(gè)中繼，
則可以由第二中繼再進(jìn)行一次映射
o 1 2 3 4 5
2 2 2 2 2 2解這里所描述的系統(tǒng)、裝置和方法是示例性的，而且，可以進(jìn)行各種變更和修改以及用等 價(jià)物代替其中的元件，而不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍。此外，在特定的情形下，可以在不偏離 本發(fā)明的中心范圍的條件下，進(jìn)行許多修改以適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明并不局限于 作為用于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的最佳模式所公開的特定實(shí)施例，而是包括所有落入權(quán)利要求范 圍內(nèi)的實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種用于增加使用QAM調(diào)制的通信系統(tǒng)的分集的系統(tǒng)(800)，包括接收器設(shè)備(801)，用于接收在N個(gè)不同的獨(dú)立信道上所接收的N個(gè)擴(kuò)展QAM符號并對其進(jìn)行聯(lián)合解碼；和發(fā)射器設(shè)備(500)，用于擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)(505)N個(gè)QAM符號，并接著在N個(gè)不同的獨(dú)立信道(506)上傳輸該N個(gè)擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)的QAM符號，其中，在保持同樣的傳輸率的同時(shí)，最佳地增加了通信系統(tǒng)的分集。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(800)，其中，通信系統(tǒng)為多頻帶正交頻分復(fù)用超寬帶(MB OFDM UWB)系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(800)，其中，發(fā)射器進(jìn)一步包括擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)分量(505)，以將 每個(gè)QAM與預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣相乘。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(800)，其中，該預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為整數(shù) 2X2整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣<formula>formula see original document page 2</formula>其將16-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號，而擴(kuò)展64-QAM符號和256-QAM符號的 2X2整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣分別為<formula>formula see original document page 2</formula>
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(800)，其中，該預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為 從一組矩陣中選出的整數(shù)3 X 3旋轉(zhuǎn)矩陣，該組矩陣由<formula>formula see original document page 2</formula>和這兩個(gè)矩陣在行或列之間的任意置換組成，其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的64-QAM符 號，和能夠擴(kuò)展16-QAM符號、64-QAM符號和256-QAM符號的3 X 3整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣分別選<formula>formula see original document page 2</formula>和上述每個(gè)矩陣在行或列之間的任意置換所組成的各個(gè)組。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(800)，其中，該NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為4X4整數(shù)擴(kuò)展矩陣，使得四個(gè)QAM符號的所有4X4整數(shù)傳播矩陣的類型為<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Xp^，X3，X4 G {±1， ±2， ±4， ±8}并且它們的絕對值必須彼此不同，和16-QAM 符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型其中，XpX2，X3，X4G {±1， ±4， ±16， ±64}并且它們的絕對值必須彼此不同，和64-QAM 符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±8， ±64， ±512}并且它們的絕對值必須彼此不同，和 256-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±16， ±256， ±4096}并且它們的絕對值必須彼此不同。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(600)，其中，該4X4旋轉(zhuǎn)矩陣為整數(shù)矩陣，其由下式給<formula>formula see original document page 3</formula>其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號。
8. 如權(quán)力要求所述的系統(tǒng)(800)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信(100)系統(tǒng)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 2X2整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)R接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，通過將解碼信號 與整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的第二行相乘來對解碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目 的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接收信號的聯(lián)合解碼。
9. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(800)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)(100)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 3X3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通 過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的3X3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解 碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接收信號的聯(lián)合解碼。
10. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(800)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)(100)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、三個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通 過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解 碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接 收信號的聯(lián)合解碼。
11. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(800)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)(100)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、三個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)&接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通 過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解 碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接 收信號的聯(lián)合解碼。
12. —種用于增加使用QAM調(diào)制的通信系統(tǒng)的分集的方法，包括步驟 通過將每個(gè)符號與預(yù)定的NXN擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣R相乘，來擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)(505)N個(gè)QAM符號；和在N個(gè)不同的獨(dú)立信道(506)上傳輸該N個(gè)擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)的符號， 其中，在保持同樣的傳輸率的同時(shí)，最佳地增加了通信系統(tǒng)的分集。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對于16-QAM符號的2X2矩陣R : 該2X2整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為15,2 "^Ll _4其將16-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號，禾口 擴(kuò)展64-QAM符號和256-QAM符號的2 X 2整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣分別為<formula>formula see original document page 4</formula>
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對于4-QAM符號的3 X 3矩陣R 該3X3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣是從一組矩陣中選出的，該組矩陣由<formula>formula see original document page 4</formula>和這兩個(gè)矩陣在行或列之間的任意置換組成，其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的64-QAM符 號，和擴(kuò)展16-QAM符號、64-QAM符號和256-QAM符號的3X3整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣分別為<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 5</formula>
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中對于QAM符號的4X4矩陣來說，矩陣R為 四個(gè)QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±2， ±4， ±8}并且它們的絕對值必須彼此不同，禾口 16-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 5</formula>其中，XpX2，X3，X4G {±1， ±4， ±16， ±64}并且它們的絕對值必須彼此不同，和64-QAM 符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±8， ±64， ±512}并且它們的絕對值必須彼此不同，和 256-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±16， ±256， ±4096}并且它們的絕對值必須彼此不同。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中將通信系統(tǒng)進(jìn)一步配置為協(xié)作通信系統(tǒng)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口進(jìn)一步包括下列步驟使用2 X 2整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣作為分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將 源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)R接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確 的話，通過將解碼信號與整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的第二行相乘來對解碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并轉(zhuǎn)發(fā)該 再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接收信號的聯(lián)合解碼。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中將通信系統(tǒng)進(jìn)一步配置為協(xié)作通信系統(tǒng)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口進(jìn)一步包括下列步驟使用3 X 3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣作為分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將 源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確 的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的3X3整數(shù)旋轉(zhuǎn) 矩陣的一行相乘來對解碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接收信號的聯(lián)合解碼。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中將通信系統(tǒng)進(jìn)一步配置為協(xié)作通信系統(tǒng)(100)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、三個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目 的節(jié)點(diǎn)D ;禾口進(jìn)一步包括下列步驟使用4X 4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣作為分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確 的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號； 目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接收信號的聯(lián)合解碼。
19. 一種用于增加使用QAM調(diào)制的通信系統(tǒng)的分集的發(fā)射器(500)，包括 擴(kuò)展器，其用于擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)(505)N個(gè)QAM符號；禾口分配分量，其用于在N個(gè)不同的獨(dú)立信道(506)上分配該N個(gè)擴(kuò)展和旋轉(zhuǎn)的QAM符號， 以在其上進(jìn)行傳輸，其中，在保持相同傳輸率的同時(shí)，最佳地增加了通信系統(tǒng)的分集。
20. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)射器(500)，其中，通信系統(tǒng)是多頻帶正交頻分復(fù)用超寬帶 (MB OFDM UWB)系統(tǒng)。
21. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)射器(500)，其中，擴(kuò)展器(505)被進(jìn)一步配置為將每個(gè) QAM與預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣相乘。
22. 如權(quán)利要求21所述的發(fā)射器(500)，其中，該預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為 該2X2旋轉(zhuǎn)矩陣為<formula>formula see original document page 6</formula>其將16-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號，禾口能夠擴(kuò)展64-QAM符號和256-QAM符號的2X2整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣分別為<formula>formula see original document page 6</formula>
23.如權(quán)利要求21所述的發(fā)射器(500)，其中，該預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為 3 X 3整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣從一組矩陣中選出，該組矩陣由<formula>formula see original document page 6</formula>和這兩個(gè)矩陣在行或列之間的任意置換組成，其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的64-QAM符 號，和擴(kuò)展16-QAM符號、64-QAM符號和256-QAM符號的3 X 3整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣是分別選自由<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 7</formula>組成的組。
24.如權(quán)利要求21所述的發(fā)射器(500)，其中，該預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為 4-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 7</formula>其中，Xp^，X3，X4 G {±1， ±2， ±4， ±8}并且它們的絕對值必須彼此不同，和16-QAM 符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型其中，XpX2，X3，X4G {±1， ±4， ±16， ±64}并且它們的絕對值必須彼此不同，和64-QAM 符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 7</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±8， ±64， ±512}并且它們的絕對值必須彼此不同，和 256-QAM符號的所有4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣為下列類型<formula>formula see original document page 7</formula>其中，Xl， x2， x3， x4 G {±1， ±16， ±256， ±4096}并且它們的絕對值必須彼此不同。
25. 如權(quán)利要求21所述的發(fā)射器(500)，其中，該預(yù)定的NXN整數(shù)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)矩陣為所述4X4旋轉(zhuǎn)矩陣是整數(shù)矩陣<formula>formula see original document page 7</formula>其將4-QAM符號擴(kuò)展到規(guī)則的256-QAM符號。
26. 如權(quán)利要求22所述的發(fā)射器(500)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 2X2整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)R接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，通過將解碼信號 與整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的第二行相乘來對解碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目 的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接收信號的聯(lián)合解碼。
27. 如權(quán)利要求23所述的發(fā)射器(500)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 3X3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通 過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的3X3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解 碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接 收信號的聯(lián)合解碼。
28. 如權(quán)利要求24所述的發(fā)射器(500)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)(100)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、三個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通 過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解 碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接 收信號的聯(lián)合解碼。
29. 如權(quán)利要求25所述的發(fā)射器(500)，其中通信系統(tǒng)為協(xié)作通信系統(tǒng)(100)，其包括源節(jié)點(diǎn)S、三個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)&和目的節(jié)點(diǎn)D ;禾口 4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣被用作分布式調(diào)制方案，其中，源節(jié)點(diǎn)S將源信號與該整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩 陣的第一行相乘；中繼節(jié)點(diǎn)Ri接收并解碼旋轉(zhuǎn)信號，并且，如果正確的話，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)通 過將解碼信號與對于每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)不同的4X4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的一行相乘來對解 碼信號進(jìn)行再調(diào)制，并且每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該再調(diào)制的旋轉(zhuǎn)信號；目的節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行所有接 收信號的聯(lián)合解碼。
全文摘要
分集技術(shù)通常被用在無線通信中，以防止多路徑衰落。最近，對超寬頻帶技術(shù)的興趣集中在多頻帶OFDM上，該OFDM系統(tǒng)探測使用由獨(dú)立頻帶所引起的高的分集。為實(shí)現(xiàn)具有高數(shù)據(jù)速率的完全分集，提供一種使用利用傳輸信號的擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)的編碼調(diào)制的系統(tǒng)(800)、裝置(500)和方法。提供QAM信號的2×2整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣、3×3整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣和4×4整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣。與實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣的非規(guī)則QAM形狀相比，這些整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的每一個(gè)都在旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生了規(guī)則的QAM形狀。這些擴(kuò)展矩陣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以被用于簡化接收器結(jié)構(gòu)，例如，簡化的ML、MMSE和ZF，并因此減少其譯碼復(fù)雜性。另外，本發(fā)明不僅從分布式用戶實(shí)現(xiàn)協(xié)作分集，而且從每個(gè)用戶的信號空間分集實(shí)現(xiàn)協(xié)作分集。實(shí)施例提供協(xié)作系統(tǒng)(100)，其中，源和多個(gè)中繼使用整數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣的不同的行作為調(diào)制方案來增加協(xié)作分集。
文檔編號H04L27/34GK101796790SQ200680046670
公開日2010年8月4日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
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