一種構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法，其包括：確定目標(biāo)三維星座圖的調(diào)制點(diǎn)數(shù)M；通過(guò)平面幾何運(yùn)算，列舉所有調(diào)制點(diǎn)數(shù)小于或等于M的二維六角格星座圖，并且所述二維六角格星座圖的最小歐氏距離為1；通過(guò)立體幾何運(yùn)算，將所得的二維六角格星座圖進(jìn)行組合，以得到多個(gè)總調(diào)制點(diǎn)數(shù)等于M的候選三維星座圖；計(jì)算各個(gè)滿足最小歐式距離為1的候選三維星座圖的總能量；選擇總能量最小的候選三維星座圖作為目標(biāo)三維星座圖。采用本發(fā)明可大幅降低三維星座圖的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，并且可得到具有平均能量較小、誤碼性能較優(yōu)的三維星座圖。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)，具體涉及構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，不斷更新?lián)Q代，其主要目的之一是大幅提高移 動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和速率，以滿足用戶(hù)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)日益增加的需求。
[0003] 研究發(fā)現(xiàn)，拓展傳統(tǒng)的二維（2-Dimensional，2-D)調(diào)制星座圖空間，可同時(shí)提高 通信系統(tǒng)的整體傳輸碼率以及魯棒性。傳統(tǒng)的二維調(diào)制技術(shù)利用電磁波的幅度和相位分別 傳遞兩個(gè)維度所代表的信息。文獻(xiàn)[1]_[2]利用矢量天線對(duì)極化信息敏感這一特點(diǎn)，借助 空間電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)分析式，指出可結(jié)合電磁場(chǎng)的極化參數(shù)傳遞更多的信息。具體地，文獻(xiàn) [1]提出的三維調(diào)制方法利用了信號(hào)相位、極化幅度與極化俯仰角參數(shù)，而文獻(xiàn)[2]則利用 了信號(hào)幅度、極化輔角與極化相位角參數(shù)。這說(shuō)明我們可以通過(guò)矢量天線完成三維信號(hào)的 發(fā)射與接收，因此，三維星座圖的設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于實(shí)際的無(wú)線通信系統(tǒng)。
[0004] 其次，無(wú)線通信信道條件變化較快，在室外的情況下無(wú)線信號(hào)經(jīng)衰落信道傳輸后 的損耗也較大，同時(shí)還考慮調(diào)制、解調(diào)的復(fù)雜度問(wèn)題，因此一般在實(shí)際系統(tǒng)中使用較多的是 低階的星座圖。文獻(xiàn)[3] [4]針對(duì)16點(diǎn)信號(hào)設(shè)計(jì)得到幾種不同的三維星座圖方案。其中， 文獻(xiàn)[4]的16點(diǎn)3-D方案是在文獻(xiàn)[3]的基礎(chǔ)上改良得到的。
[0005] 在設(shè)計(jì)星座圖時(shí)，我們通常會(huì)選擇一組有規(guī)律地重復(fù)分布的點(diǎn)來(lái)調(diào)制信號(hào)，如二 維調(diào)制中的正交幅度調(diào)制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM)等。星座圖的對(duì)稱(chēng)性 可有效降低解調(diào)復(fù)雜度，因此在目前3G、4G系統(tǒng)中均得到了廣泛的應(yīng)用。格理論從數(shù)學(xué)角 度出發(fā)，對(duì)這種現(xiàn)象做出了解釋。文獻(xiàn)[5]-[6]對(duì)格理論及基于格的星座圖進(jìn)行了相關(guān)描 述。文獻(xiàn)[5]提出了一項(xiàng)增益指數(shù)（Constellation Figure of Merit, CFM)，用于具體評(píng) 價(jià)基于格的星座圖的性能。文獻(xiàn)[6]則進(jìn)一步將CFM表示為編碼增益與成形增益的乘積， 并證明了二維六角格的編碼增益是在所有二維格編碼方式中最大的，且球形邊界的成形增 益是在所有n維邊界中最大的。而在基于格的二維星座圖中，如CFM較大，往往意味著星座 圖的總能量較小、誤碼率較低。
[0006] 文獻(xiàn)列表：
[0007] [1].宋漢斌，陳曉光，張建秋，基于矢量天線的新型三維調(diào)制解調(diào)方法，電波科學(xué) 學(xué)報(bào)，第27卷，第4期，2012.
[0008] [2].宋漢斌，張俊博，陳曉光，張建秋，三維極化幅度調(diào)制解調(diào)器，通信學(xué)報(bào)，第33 卷，第9期，2012.
[0009] [3]. Z. Chen, J. S. Bae, S. Chung, J. Koh, S. G. Kang, Multi-envelop 3-d constellations for polarization shift keying modulation, In:2010 International Conference on Information and Communication Technology Convergence(ICTC2010), p p. 173-174, Nov. 2010.
[0010] [4]. S. Cho, S. K. Park, Improved 16-ary Constellation Mapping for Three-Dimensional OFDM systems, IEEE Electro. Lett. , Vol. 48, No. 9, pp. 530-532, Apr. 2012.
[0011] [5]. G. D. Forney, Jr, L. -F. Wei, Multidimensional constellations. I. Introduction,figures of merit, and generalized cross constellations,IEEE J. Sel. Areas Commun. , Vol. 7, No. 6, pp. 877-892, Aug. 1989.
[0012] [6]. J. G. Proakis, M. Salehi, Optimum Receivers for AWGN Channels,In:Digital Communications,5th ed.，NY:McGraw Hill International Editions，2008, pp. 160-289.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于提出一種構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法，其能解決設(shè)計(jì)復(fù)雜 度高的問(wèn)題。
[0014] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0015] 一種構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法，其包括以下步驟：
[0016] 步驟1、確定目標(biāo)三維星座圖的調(diào)制點(diǎn)數(shù)M，M為大于0的整數(shù)；
[0017] 步驟2、通過(guò)平面幾何運(yùn)算，列舉所有調(diào)制點(diǎn)數(shù)小于或等于M的二維六角格星座 圖，并且所述二維六角格星座圖的最小歐氏距離（Minimum Euclidean Distance, MED)為 1 ;
[0018] 步驟3、通過(guò)立體幾何運(yùn)算，將步驟2中所得的二維六角格星座圖進(jìn)行組合，以得 到多個(gè)總調(diào)制點(diǎn)數(shù)等于M的候選三維星座圖；
[0019] 步驟4、計(jì)算各個(gè)滿足最小歐式距離為1的候選三維星座圖的總能量；
[0020] 步驟5、選擇總能量最小的候選三維星座圖作為目標(biāo)三維星座圖。
[0021] 優(yōu)選的，在步驟2中，所述二維六角格星座圖的成形區(qū)域的圓心設(shè)在格網(wǎng)中單個(gè) 正三角形的頂點(diǎn)、邊的中點(diǎn)和中心點(diǎn)，以得到多個(gè)二維六角格星座圖。進(jìn)一步優(yōu)選的，在步 驟2中，所述成形區(qū)域呈圓形；在步驟3中，所述候選三維星座圖包絡(luò)在球體區(qū)域內(nèi)，位于同 一個(gè)候選三維星座圖內(nèi)的多個(gè)二維六角格星座圖的圓心位于同一直線上，并且位于同一個(gè) 候選三維星座圖內(nèi)的多個(gè)二維六角格星座圖相互平行。
[0022] 優(yōu)選的，在步驟3中，所述候選三維星座圖所包含二維六角格星座圖的圖層的數(shù) 目的取值范圍為2至，其中

【權(quán)利要求】
1. 一種構(gòu)造通信系統(tǒng)三維星座圖的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、確定目標(biāo)三維星座圖的調(diào)制點(diǎn)數(shù)M，M為大于O的整數(shù)； 步驟2、通過(guò)平面幾何運(yùn)算，列舉所有調(diào)制點(diǎn)數(shù)小于或等于M的二維六角格星座圖，并 且所述二維六角格星座圖的最小歐氏距離為1 ; 步驟3、通過(guò)立體幾何運(yùn)算，將步驟2中所得的二維六角格星座圖進(jìn)行組合，以得到多 個(gè)總調(diào)制點(diǎn)數(shù)等于M的候選三維星座圖； 步驟4、計(jì)算各個(gè)滿足最小歐式距離為1的候選三維星座圖的總能量； 步驟5、選擇總能量最小的候選三維星座圖作為目標(biāo)三維星座圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中，所述二維六角格星座圖的成形 區(qū)域的圓心設(shè)在格網(wǎng)中單個(gè)正三角形的頂點(diǎn)、邊的中點(diǎn)和中心點(diǎn)，以得到多個(gè)二維六角格 星座圖。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟2中，所述成形區(qū)域呈圓形；在步驟 3中，所述候選三維星座圖包絡(luò)在球體區(qū)域內(nèi)，位于同一個(gè)候選三維星座圖內(nèi)的多個(gè)二維六 角格星座圖的圓心位于同一直線上，并且位于同一個(gè)候選三維星座圖內(nèi)的多個(gè)二維六角格 星座圖相互平行。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3中，所述候選三維星座圖所包含二 維六角格星座圖的圖層的數(shù)目的取值范圍為2至Imax，其中，Illiax =f2*max(rm)l,m為用于 組合的二維六角格星座圖的調(diào)制點(diǎn)數(shù)，rm為用于組合的二維六角格星座圖的半徑，符號(hào)Π表示向上取整。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，候選三維星座圖的總能量的計(jì)算公式為： Λ/-! 1 Et=I?-，其中，Et表示候選三維星座圖的總能量，i= 0, 1，· · ·，M-1，Si /=0 為候選三維星座圖中各星座點(diǎn)的矢量坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】H04L27/34GK104320372SQ201410593718
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】陳博, 江明 申請(qǐng)人:廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國(guó)際聯(lián)合研究院