CN101213808B

CN101213808B - 用于根据不同的码元映射方案而使用利用码元映射方案的码元映射器来生成调制码元的方法、以及用于生成码元映射方案的方法

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Publication number: CN101213808B
Application number: CN200580050936.4A
Authority: CN
Inventors: 亚历山大·格利奇克埃德勒冯埃尔布沃特; 吉井勇; 克里斯琴·温格特
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: InterDigital Patent Holdings Inc
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: US20080267316A1; JP2008545305A; EP1897316A1; CN101213808A; JP4700107B2; EP1897316B1; US7961814B2; WO2007000180A1

Abstract

本发明涉及用于通过适用于根据第一码元映射方案而生成码元的码元映射单元来生成根据第二码元映射方案的调制码元的方法和设备，其中，第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案定义流的数据字到调制方案的调制码元的不同映射。此外，本发明涉及用于生成数据字到方形16 QAM星座的调制码元的映射的方法和设备，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。本发明的一个方面引入了将在映射之前变换要映射到调制码元的数据字的比特序列变换器单元，从而改变映射的汉明距离性质。本发明的另一方面为：新的AICO(对跖反相星座)映射方案的产生。

Description

用于根据不同的码元映射方案而使用利用码元映射方案的码元映射器来生成调制码元的方法、以及用于生成码元映射方案的方法

技术领域

本发明涉及用于通过码元映射单元、根据第二码元映射方案来生成调制码元的方法和设备，所述码元映射单元适于根据第一码元映射方案生成码元，其中，第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案来定义流的数据字(data word)到调制方案的调制码元的不同的映射。此外，本发明涉及用于生成数据字到16QAM星座(constellation)的调制码元的映射的方法和设备，其中，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。

背景技术

为了更好地理解后续段落，提供以下将频繁使用的若干术语的定义。

汉明权(Hamming weight)/奇偶性(parity)

由二进制元素0和1组成的码元的汉明权(可替换地，由-1和1代表)是在由二进制元素组成的数据字内的非零(即，1)元素的数目。因此，对于映射到16-QAM码元上的任意4比特字，汉明权可为整数值0(即，对于字“0000”)、1(例如，对于字“0010”)、2(例如，对于字“1010”)、3(例如，对于字“1110”)、或4(即，对于字“1111”)。偶汉明权也可表示为“偶数汉明奇偶性”，奇数汉明权也可表示为“奇数汉明奇偶性”。

16-QAM

16-QAM(正交幅度调制)是数字调制方案，例如，其普遍用于基于IMT2000的移动通信系统(例如，UMTS或者CDMA2000)中。通过在复信号空间中的不同点来定义16个调制码元，在复信号空间中，一般性地说明16个调制码元。这些点中的每个代表一个16-QAM码元。

对于二进制信息传输系统，可使用4个不同的比特来确定现有的16-QAM码元之一。因此，一个16-QAM码元包括4个比特(或可由4个比特的数据字代表)，并且可由复平面中的复数值代表。通常，调制信号的复数值可由与在复平面中相应的I轴和Q轴相关的其笛卡尔(Cartesian)同相分量和正交分量(I和Q分量)表示。这些轴也将复平面划分为4个象限。在复平面中通过其实部和虚部来表示调制码元相当于通过极坐标分量(即，半径和角度)来表示。

以下，根据格雷16QAM映射到调制码元的数据字也将由i₁q₁i₂q₂表示。该符号意在说明单个比特到调制码元的同相分量和正交分量的映射：i₁和i₂一起形成码元的同相分量，而q₁和q₂一起形成其正交分量(反之亦然)。同样地，根据AICO 16 QAM映射而被映射到调制码元的数据字(见下)也将由a₁b₁a₂b₂表示，其中a₁和a₂一起形成码元的同相分量，而b₁和b₂一起形成其正交分量(反之亦然)。

应理解，仅为了说明的目的而选择了所述两种标注，并且，不应被理解为将本发明限定为将数据字的比特映射到调制码元的同相或正交分量的特定顺序。

格雷映射或格雷编码

格雷映射或格雷编码是当使用数字调制时、在通信系统中广泛使用的术语。通常，所谓的格雷映射用于将16-QAM星座中的16个调制码元与映射到相应码元的4重(quadruple)比特相关联。根据该格雷映射方案，在水平或垂直方向上的相邻调制码元只有一个比特不同。在图21中图解了示例格雷16-QAM星座。

AICO映射

在同样未结案的国际专利申请第PCT/EP2005/004891号和第PCT/EP2005/004892中，已经提出了16-QAM星座的映射规则的新定义，即所谓的AICO(对跖(antipodal)反相星座)映射。在图22中图解了根据该新提出的映射方案的示例16-QAM码元星座。由于本发明的一些实施例将涉及该调制码元的新坐标，以下将简要解释AICO映射的关键性质。

图3示出了根据AICO映射方案的、偶数和奇数汉明权字到星座码元上的映射。在图3所示的星座中，特殊的16-QAM映射至少满足以下性质：

●将所有具有第一汉明权奇偶性(偶/奇)的字毫无疑义地

(unambiguously)映射到图3中的阴影或白色的调制码元。

●将所有具有第二汉明权奇偶性(奇/偶)的字毫无疑义地映射到图3中的阴影或白色调制码元。

●以上两个性质互补，即，如果将偶汉明权字映射到阴影调制码元，则将奇汉明权字映射到白色的调制码元，反之亦然。

●将第一星座码元旋转180度得到第二星座码元，所述第二星座码元传达第二个字，该第二个字是由第一星座码元传达的第一个字二进制补数。

图3还图解了方形(square)16QAM星座中距离的普通表示，其中，最接近复坐标平面的轴的调制码元具有距离该轴的欧几里得距离d(产生在最近的相邻(neighbor)码元之间的欧几里得距离

2 d = 2 \sqrt{D}

)。

如在图4中可见，如图3的16-QAM中的每个阴影码元具有2个或4个最近的相邻码元，而图3中的每个白色码元具有3个最近的相邻码元。因此，以上最初两个性质可如下重新阐述：

●将所有具有第一汉明权奇偶性的字毫无疑义地映射到具有2个最近的相邻点或4个最近的相邻点的调制码元上。

●将所有具有第二汉明权奇偶性的字毫无疑义地映射到具有3个最近的相邻点的调制码元上。

这些性质的值得注意的结果是：在某些情况下，违犯对于最接近相邻码元的格雷原理。因此，所提议的映射可表示为非格雷映射。

以上定义的4个性质的最后一个性质说明对跖星座码元承载二进制反相的字。因此，该映射称为对跖反相星座映射。非格雷性质的结果是特定比特选择的码元区域的差异。

如已经在以上提到的两个未结案的欧洲申请中所描述的，AICO映射可被通信有利地采用，并且允许使用信号间隔扩展和与QPSK调制的信号相比改进了比特误差率的16-QAM，来提供调制和编码方案。考虑到移动通信系统，AICO映射还提供了对于在低复杂性下实现编码器和解码器的可能性。

还希望具有在系统中的简单映射结构，所述系统可用于根据格雷映射规则和根据AICO映射规则，而从比特生成调制码元，而不需要必须依靠并行的两组映射规则的硬件实现。这主要是为了复杂性原因，并且还用来允许在只支持根据格雷映射规则生成调制码元的遗留设备(legacy device)中简单地包括AICO映射规则。同样地，在只支持根据AICO映射规则生成调制码元的新系统中，希望能够根据格雷映射规则生成调制码元。

在现有技术中，已经提出了实现不同映射方案的若干方法。

例如，在US2003/72286A1中，提出了发送/接收设备和用于在移动通信系统中分组重传的方法。当从接收器请求重传时，如果重传是对于相同数据的奇数编号，则发送器对所发送的编码比特反相、调制反相比特、并且将调制的比特发送到接收器。然后，接收器通过解调来恢复编码的比特。如果编码比特被重传了奇数次，则接收器在反相后解码编码比特。因此有效地平均了初始传送比特和重传比特的误差概率，并且改进了解码性能。

在WO2004/036817A1(该申请人的另一申请)中，在无线通信系统中从发送器到接收器传送数据的方法包括以下步骤：在发送器处，使用第一信号星座图调制数据，以获得第一数据码元。使用第一分集(diversity)支路将第一数据码元发送到接收器。此外，在发送器处，使用第二信号星座图调制数据，以获得第二数据码元。然后，通过第二分集支路将第二数据码元发送到接收器。最后，在接收器处，将所接收的第一和第二数据码元分集组合。

虽然这些现有技术示例示出了如何使用根据给定的码元映射方案工作的单个映射单元而实现不同的码元映射，但是，将不能使用这些技术来允许提供AICO映射和格雷映射二者。在这些现有技术中，不可能改变映射的根本(underlying)汉明距离结构，即，改变在星座中调制码元的最近的相邻关系(汉明距离)。

因此，在调制方案的调制码元的星座的表示法中，因为AICO映射和格雷映射方案具有关于代表最近的相邻点的数据字的汉明距离的不同分布，所以不能使用现有技术通过格雷码元映射单元来生成AICO映射(反之亦然)。

发明内容

因此，本发明的一个目的是根据特定的调制方法将数据比特序列转换为调制码元。

本发明的另一目的是提供一种技术，以允许使用适用于根据给定码元映射方案生成调制码元的码元映射单元，而生成不同的码元映射。

独立权利要求1、10和14的主题解决了该目的。有利的实施例是其从属权利要求的主题。

关于该目的的解决方案，本发明的一个主要方面是在码元映射之前引入比特序列变换器单元，以在调制之前修改比特序列。根据示例实施例，比特序列变换器单元可采用二进制逻辑异或(XOR)操作，以及可选地采用一个或多个二进制逻辑取反单元。

本发明的另一目的是提供一种用于生成满足AICO映射规则的AICO码元星座的方法。

独立权利要求16、18、21、23、25和26的主题解决了该目的。有利的实施例是其从属权利要求的主题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于适用于通过根据第一码元映射方案生成码元的码元映射单元、来生成根据第二码元映射方案的调制码元的方法。第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案定义流的数据字到调制方案的调制码元的不同映射。根据该实施例，向比特序列变换器单元提供数据字的流。由调制方案的阶数给出数据字的比特数。

比特序列变换器单元变换数据字，以输出所变换的数据字的流，通过所述码元映射单元，根据第一码元映射方案而将所变换的数据字的流映射到调制码元，

从而，在根据第二码元映射方案的变换之前，根据第一码元映射方案的所变换的流的数据字的映射产生根据所提供流的数据字的映射的调制码元。此外，在调制方案的调制码元的星座表示法中，第一和第二码元映射方案具有关于代表最近的相邻点的数据字的汉明距离的不同分布。

在本发明的又一示例实施例中，由所述比特序列变换器单元变换在流内的数据字的序列包括：在映射之前，对流的每个数据字的至少一个比特执行至少一次逻辑操作。

在本发明的另一实施例中，所述至少一次逻辑操作通过组合相应数据字的至少一个比特和相应数据字的至少另一个比特，而修改要映射到调制码元的相应数据字的至少一个比特。

在本发明的又一实施例涉及16QAM调制的使用。在本实施例中，第一和第二码元映射方案各自定义到16QAM星座的调制码元的4比特数据字的映射。

在该实施例的变型中，16QAM星座具有可以复坐标平面中的4行和4列中的方式表示的16个调制码元，可由作为4个数据比特的组合的数据字来表示16-QAM的每个调制码元。所述两种码元映射方案中的一种是遵循以下的数据字到调制码元的映射规则的码元映射方案：

●代表调制码元的数据字的4个数据比特中的第一个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个水平连续的码元区域中的一个，由彼此相邻的两行形成所述两个水平连续的码元区域中的每个，

●代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第二个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个垂直连续的码元区域中的一个，由彼此相邻的两列形成所述两个垂直连续的码元区域中的每个，

●代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第三个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个水平不连续的码元区域中的一个，由彼此不相邻的两行形成所述两个水平不连续的码元区域中的每个，

●代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第四个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个垂直不连续的码元区域中的一个，由彼此不相邻的两列形成所述两个非垂直连续的码元区域中的每个。

此外，另一码元映射方案可为格雷码元映射方案。

在本发明的该实施例的另一变型中，如下执行流的数据字的变换：

●将根据第二码元映射方案来选择水平不连续的码元区域的所提供的流的每个数据字中的比特、与根据第二码元映射方案来选择水平连续的码元区域的所提供的流的相应数据字中的比特组合，以及

●将根据第二码元映射方案来选择垂直不连续的码元区域的所提供的流的每个数据字中的比特、与根据第二码元映射方案来选择垂直连续的码元区域的所提供的流的相应数据字中的比特组合。

在实施例的另一变型中，格雷码元映射方案遵循以下数据字到调制码元的映射规则：

●代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第三个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个水平码元区域中的一个，其中由彼此不相邻的两行形成所述两个水平码元区域中的一个，而由彼此相邻的两行形成所述两个水平码元区域中的另一个，

●代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第四个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个垂直码元区域中的一个，其中由彼此不相邻的两列形成所述两个垂直码元区域中的一个，而由彼此相邻的两列形成所述两个垂直码元区域中的另一个，以及

在该变型中，如下执行流的数据字的变换：

●将根据第二码元映射方案来选择水平码元区域的所提供的流的每个数据字中的比特、与根据第二码元映射方案来选择水平连续的码元区域的所提供的流的相应数据字中的比特组合，以及

●将根据第二码元映射方案来选择垂直码元区域的所提供的流的每个数据字中的比特、与根据第二码元映射方案来选择垂直连续的码元区域的所提供的流的相应数据字中的比特组合。

根据本发明的另一实施例，用来变换数据字的所述组合是相应两比特的异或组合。

本方法还可包括以下步骤：如果需要，则在将所提供或变换的数据字传递到码元映射单元之前，将它们的数据比特中的至少一个反相。

本发明的又一实施例提供了一种用于通过适用于根据第一码元映射方案而生成码元的码元映射单元、来生成根据第二码元映射方案的调制码元的发送设备。同样，第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案，定义流的数据字到调制方案的调制码元的不同映射。

例如，发送设备可包括：数据源，用于向比特序列变换器单元提供数据字的流，其中，由调制方案的阶数给出数据字内的比特数。

此外，该设备还可包括：处理单元，用于通过所述比特序列变换器单元变换数据字，以输出所变换的数据字的流；以及码元映射单元，用于根据第一码元映射方案，将所变换的流的数据字映射到调制码元。

根据该实施例，发送设备适用于根据第一码元映射方案来映射所变换的流的数据字。该映射根据依照所述第二码元映射方案的、所提供的流的数据字的映射而产生调制码元。此外，在调制方案的调制码元的星座表示中，第一和第二码元映射方案具有关于代表最近的相邻点的数据字的汉明距离的不同分布。

该设备还可包括：允许该设备执行根据上述不同的实施例和其变型中的一个的方法各步骤的部件。

在本发明的另一实施例中，该设备还包括：配置部件，用于配置比特序列变换器单元，以在由所述码元映射单元进行的码元映射之前变换或不变换所提供的数据字。

在一变型中，该设备还可包括：接收器，用于接收包括指示是否在由所述码元映射单元进行的码元映射之前变换所提供的数据字的信息的控制信号。在该变型中，该配置部件适用于根据控制信号的信息来配置比特序列变换器单元。

本发明的另一实施例提供了一种用于存储指令的计算机可读介质，当发送设备的处理器执行所述指令时，所述指令使发送设备生成根据第二码元映射方案的调制码元。发送设备可包括码元映射单元，其适用于根据第一码元映射方案生成码元。第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案来定义流的数据字到调制方案的调制码元的不同映射。

可使该设备：通过向比特序列变换器单元提供数据字的流，来生成根据第二码元映射方案的调制码元，其中，由调制方案的阶数给出数据字内的比特数；通过所述比特序列变换器单元变换数据字，以输出所变换的数据字的流；以及通过所述码元映射单元，根据第一码元映射方案将所变换的流的数据字映射到调制码元。从而，根据第一码元映射方案的所变换的流的数据字的映射产生根据依照所述第二码元映射方案的所提供的流的数据字的映射的调制码元，并且，在调制方案的调制码元的星座表示法中，第一和第二码元映射方案具有关于代表最近的相邻点的数据字的汉明距离的不同分布。

在本发明的另一实施例中，该计算机可读介质可存储指令，当发送设备执行所述指令时，所述指令使发送设备执行根据上述各种实施例和其变型中的一个的方法的步骤。

本发明的另一实施例涉及一种用于生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射的方法，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。根据该实施例，通过第一因子来加权四重比特中的第一个的数值和第三个的数值。此外，通过第二因子来加权四重比特中的第二个的数值和第四个的数值，其中，第一因子等于第二因子的2倍，

可将四重比特中的第一个的加权数值和四重比特中的第二个的加权数值相加，从而形成16QAM星座的调制码元的同相分量。并且，将四重比特中的第三个的加权数值和四重比特中的第四个的加权数值相加，从而形成16QAM星座的调制码元的正交分量。

在本发明的又一实施例中，第一因子等于在方形16QAM星座中作为最近的相邻点的调制码元之间的最小距离d的两倍，而第二因子等于最小距离d。

本发明的另一实施例涉及一种用于生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射的可替换的方法。同样，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。所述方法包括：通过第一因子加权四重比特中的第一个的数值和第三个的数值，将四重比特中的第一个的加权数值和四重比特中的第二个的数值相加，并且，通过第二因子加权四重比特中的所加权的第一个和第二个的数值的和，从而形成16QAM星座的调制码元的同相分量，以及将四重比特中的第三个的加权数值和四重比特中的第四个的数值相加，并且通过第二因子加权四重比特中的加权的第三个、以及第四个的数值的和，从而形成16QAM星座的调制码元的正交分量。

在本实施例的变型中，第一因子等于2，而第二因子等于在方形16QAM星座中作为最近的相邻点的调制码元之间的最小距离d。

用于生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射的两者可替换方法还可选择地包括一下步骤：将四重比特从逻辑值转换为数值。

此外，本发明的另一实施例涉及一种用于生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射的设备，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。所述设备可包括：加权部件，用于通过第一因子加权四重比特中的第一个的数值和第三个的数值，并用于通过第二因子加权四重比特中的第二个的数值和第四个的数值，其中第一因子等于第二因子的2倍。

此外，该设备可包括：至少一个加法器，用于将四重比特中的第一个的加权数值和四重比特中的第二个的加权数值相加，从而形成16QAM星座的调制码元的同相分量，以及用于将四重比特中的第三个的加权数值和四重比特中的第四个的加权数值相加，从而形成16QAM星座的调制码元的正交分量。

在另一实施例中，第一因子等于在方形16QAM星座中作为最近的相邻点的调制码元之间的最小距离d的两倍，而第二因子等于最小距离d。

另一实施例提供了一种用于生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射的设备，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。所述设备可包括：加权部件，用于通过第一因子加权四重比特中的第一个的数值和第三个的数值；以及至少一个加法器，用于将四重比特中的第一个的加权数值和四重比特中的第二个的数值相加，并且通过第二因子加权四重比特中的加权的第一个、以及第二个的数值的和，从而形成16QAM星座的调制码元的同相分量，以及用于将四重比特中的第三个的加权数值和四重比特中的第四个的数值相加，并且通过第二因子加权四重比特中的加权的第三个、以及第四个的数值的和，从而形成16QAM星座的调制码元的正交分量。

根据该实施例的变型，第一因子等于2，而第二因子等于在方形16QAM星座中作为最近的相邻点的调制码元之间的最小距离d。

本发明又一实施例涉及一种存储指令的计算机可读介质，当发送设备的处理器执行所述指令时，所述指令使发送设备生成数据字到方形16QAM星座的调制码元的映射，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。

通过以下步骤可使发送设备生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射：通过第一因子加权四重比特中的第一个的数值和第三个的数值，通过第二因子加权四重比特中的第二个的数值和第四个的数值，其中第一因子等于第二因子的2倍，将四重比特中的第一个的加权数值和四重比特中的第二个的加权数值相加，从而形成16QAM星座的调制码元的同相分量；以及将四重比特中的第三个的加权数值和四重比特中的第四个的加权数值相加，从而形成16QAM星座的调制码元的正交分量。

本发明的另一实施例提供了另一种存储指令的计算机可读介质，当发送设备的处理器执行所述指令时，所述指令使发送设备生成数据字到16QAM星座的调制码元的映射，所述调制码元可由同相分量和正交分量表示。

根据该实施例，通过以下步骤可使发送设备生成数据字到调制码元的映射：通过第一因子加权四重比特中的第一个的数值和第三个的数值，将四重比特中的第一个的加权数值和四重比特中的第二个的数值相加，并且通过第二因子加权四重比特中的加权的第一个、以及第二个的数值的和，从而形成16QAM星座的调制码元的同相分量；以及将四重比特中的第三个的加权数值和四重比特中的第四个的数值相加，并且通过第二因子加权四重比特中的加权的第三个、以及第四个的数值的和，从而形成16QAM星座的调制码元的正交分量。

附图说明

以下，参考附图更详细地描述了本发明。在图中相同或相应的细节通过相同的附图标记标识。

图1和图2示出了两个示例的方形16QAM星座，

图3示出了根据本发明的实施例的、使用AICO映射方案将偶数和奇数汉明权的数据字映射到16QAM星座调制码元，

图4示出了在方形QAM星座中调制码元的最近的相邻点的关系，

图5和图6示出了两个不同调制单元的示例现有技术结构，

图7和图8示出了根据本发明不同的实施例的两个不同调制单元的示例结构，

图9到图12示出了根据本发明的示例实施例、使用AICO映射方案的数据字的各比特的映射区域的选择。

图13到图16示出了使用格雷映射方案的数据字的各比特的映射区域的选择。

图17示出了根据本发明的示例实施例的比特序列变换器单元，

图18和图19示出了根据本发明的示例实施例的图7和图8的结构中的比特序列变换器单元的使用。

图20示出了根据本发明的另一示例实施例的另一个比特序列变换器单元，

图21示出了使用格雷映射方案的数据字到16QAM星座的调制码元的示例映射，

图22示出了根据本发明的实施例的、使用AICO映射方案的数据字到16QAM星座的调制码元的示例映射，

图23示出了根据本发明的实施例的、使用AICO映射方案的16QAM星座的汉明距离性质的一维图示，

图24示出了使用格雷映射方案的16QAM星座的汉明距离性质的一维图示，以及

图25和图26示出了根据本发明的不同示例实施例的、用于生成AICO映射的2个可替换结构。

具体实施方式

以下段落将描述本发明的各种实施例。仅为示例目的，独立于其在移动环境中的实现而略述了大多数实施例。但是，将注意，本发明尤其适用于无线或移动网络，例如UMTS通信系统、WLAN等。

在以上背景技术部分中给出的解释也仅仅意于更好地理解以下描述的示例实施例，并且不应被理解为将本发明限定为在移动通信网络中处理和功能的特定实现。

仅为了示例的目的，在下文中假设16-QAM码元的特定星座，其中，在复平面的象限内排列信号点，使得它们形成在信号空间的2个正交方向上的4个点的方形。该映射通常称为方形16-QAM或格子(lattice)16-QAM。在图1和图2中给出了方形16-QAM星座的两个例子。对于本领域的技术人员是明显的，对于例如如图2所示的每个所旋转的16-QAM星座，可选择复平面的轴，使得所旋转的16-QAM星座可为如图1中所看到的那样。

虽然将关于方形16-QAM星座描述本发明，但是本发明不限于使用该调制。如通过在这里的本发明的描述对于本领域的技术人员将变得明显的，还可通过例如64QAM的更高阶的调制方案来有利地应用本发明。

图5和图6中示出了2个不同调制单元的现有技术结构。在每个不同结构中，数据源501提供比特流，其中在各映射单元502、602中，比特将关于块(block-wise)而被映射到调制码元。映射到调制码元的比特数目在此称为数据字，并且取决于所使用的调制方案的阶数。为了示例目的，如果映射单元502采用格雷码元映射方案，则数据字的比特表示为i₁q₁i₂q₂。因此，i₁和i₂定义调制码元的同相分量，而q₁和q₂定义调制码元的正交分量。当采用AICO映射单元602时，将要映射到调制码元的数据字中的比特称为a₁b₁a₂b₂，以指示所采用的映射单元的差异。比特a₁b₁a₂b₂的功能与由i₁q₁i₂q₂表示法中的类似。

如在图5和图6中所示的例子中，数据源501提供要在各映射单元502、602中映射到调制码元的比特流。例如，数据源501可提供数据字的流中的数据比特，其中根据调制方案的阶数来选择数据字中的比特数。例如，当采用各自包括4个数据比特的16-QAM数据字时，例如，数据源501可为编码器(例如，卷积编码器、turbo编码器等)、或者来自多媒体服务器的任何任意数据流、语音通信、应用数据等。

如果装置必须支持格雷和AICO映射二者，则不希望在发送装置内并行地实现所述两种结构。根据本发明的实施例，图5的结构被如图7中的结构代替，或者可替换地，图6的结构被如图8中所示的结构代替。

在图7中，比特序列变换器701变换由数据源501提供的数据字，以使用AICO映射单元602获得格雷码元映射。这通过在从i₁q₁i₂q₂到a₁b₁a₂b₂的数据字的比特的表示的改变所指示。类似地，在图8中，比特序列变换器801变换由数据源501提供的数据字，以使用格雷映射单元502获得AICO码元映射。

在图17中示出了根据本发明的实施例且如在图7和/或图8中所使用的比特序列变换器单元的结构。通过执行XOR

(异或)操作来执行数据字的变换，以使用格雷映射单元502获得AICO映射，或者使用AICO映射单元602获得格雷映射。

如果希望源格雷序列到目标AICO序列的转换，则执行输入到比特序列变换器单元1701的数据字的比特的以下变换：

a₁＝i₁ i)

b₁＝q₁ ii)

a₂＝i₁

i₂ iii)

b₂＝q₁

q₂ iv)

图18示出了在AICO码元映射单元602中的调制之前、在图17的比特序列变换器单元1701中变换数据字的输入格雷序列的结构的框图。当使用AICO码元映射单元602来映射所变换的数据字时，其根据上述格雷码元映射方案输出码元。

相反地，XOR

操作可用于将源AICO比特序列转换到目标格雷序列。在图19图解的该后面情况下，比特序列变换器单元1701可对输入AICO序列的相应数据字的比特执行以下操作：

i₁＝a₁ v)

q₁＝b₁ vi)

i₂＝a₁

a₂ vii)

q₂＝b₁

b₂ viii)

图9到图12示出了根据其对于AICO 16 QAM映射的逻辑值、各比特a₁b₁a₂b₂的映射区域的选择，而图13到图16示出了根据其对于格雷16QAM映射的逻辑值、各比特i₁q₁i₂q₂的映射区域的选择。可选地，在每组映射规则中，对各个映射区域的逻辑值的分配对于每个比特来说可以是任意的。为了简便起见，目前为止已经假设对于格雷和AICO映射规则二者，所有的阴影映射区域表示二进制值1，而所有的白色映射区域表示二进制0。

但是，对于那些比特的每个，可单独地将该关系取反(negate)，而不会改变映射结构。也就是，如果对根据图13到图16的格雷映射的一个或多个区域取反，则结果仍然为格雷映射。同样地，如果对根据图9到图12的AICO映射的一个或多个区域取反，则结果仍然为AICO映射。因此，引入根据本发明的另一实施例的二进制取反操作。图20示出了比特序列转换单元2001的另一示例实施例，所述比特序列转换单元2001包括图17的比特序列变换器1701、其中可通过反相器选择地取反/反相每个比特的附加单元(见图20中的阴影框2002)。

哪个特定比特必须被反相取决于映射区域之间的关系。例如，如果对于AICO映射、第一个比特的逻辑二进制值0选择图9中所示的白色垂直连续的映射区域，并且如果对于格雷映射、第一个比特的逻辑二进制值0选择图13中所示的阴影水平连续的映射区域，则在比特序列变换器单元2001内的数据字的转换可取反比特i₁(即，

\overset{&OverBar;}{i_{1}} = a_{1}

)，以获得希望的映射。因此，需要激活反相选择垂直相邻映射区域的相应比特的反相器。

如果在比特序列变换器单元2001内反相四个组分比特(constituent bit)中的任意一个，则一般的格雷或AICO性质不改变。但是，如果希望在码元映射单元的输出上的特定映射，则可相应地选择反相。

应当注意，在图17和图20中已经故意省略了示例比特序列变换器单元的4个输入和输出端口的标签，这是因为，如上所述，特定的标签将取决于将用于格雷和AICO码元的特定映射规则。

在移动通信系统中的发送装置(例如移动终端或基站(Node B))可包括图17到图20所示的示例结构。如果对于一种或多种通信方法来说、发送装置需要发送根据格雷映射方案和/或AICO映射方案映射的数据，则比特序列转换单元中的数据字的变换可由该装置配置。例如，如果没有希望的数据字的变换，则控制信号可用来开/关数据字内的比特的变换，即，可控制XOR操作的执行。

当考虑到在例如UMTS的移动通信系统中使用本发明时，要使用的调制和编码的配置通常由无线资源控制(RRC)功能和信令(signaling)来配置。因此，本发明的另一实施例预见：根据RRC信令配置发送装置中的比特序列变换器单元。例如，在RRC信令指示发送装置使用AICO映射并且发送装置的码元映射单元使用格雷映射的情况下，发送装置可控制比特序列变换器单元在如上所述的映射之前变换数据字。同样，如果RRC信令指示在RLC或HARQ控制层中的分组数据单元的初始发送和其重传之间要改变映射方案，则发送装置可相应地配置比特序列变换器单元。如果在转换之前或之后要求数据字的单个比特或所有比特的反相，则发送装置还可根据所接收的RRC信令来控制比特的反相。

在以下部分中，将更详细地讨论在由码元映射之前的数据字的变换所暗示的、对16-QAM星座内的汉明距离分布的影响。图23示出了关于AICO映射的一维的汉明距离，即，在两维复信号空间的每行或列中调制码元的汉明距离。图24示出了关于格雷映射的一维的汉明距离。同样，在该图中，图解了在两维、复信号空间的每个行或列中的调制码元的汉明距离。本领域的技术人员将理解，这样做是为了简便。通过分别对每维添加汉明和平方的欧几里得距离，这些距离性质可被容易地扩展到2维16-QAM的情况。

如从图23和图24等可认识到的，对于格雷和AICO映射来说，在信号空间象限的边界处(从左侧起第二和第三码元之间)的汉明距离不同。

在格雷映射中，在星座中的最近相邻码元之间的汉明距离总是1，而在AICO映射中，在信号空间的象限的边界处的调制码元之间的汉明距离是2。这导致如在先前已参考过的、未结案的国际专利申请第PCT/EP2005/004891号和第PCT/EP2005/004892中更详细概述的使用AICO或格雷映射的系统所获得的比特错误率的两种不同的性质。

在本发明的一个实施例中，通过异或操作来变换所提供的源数据字，而获得使用格雷或AICO码元映射单元502、602映射得到的汉明距离性质的改变。重要的是要注意，对各比特执行的异或操作仅为如何变换数据字的一个例示性示例。与本发明相反，因为比特的简单的重新排序只导致在相同的码元映射方案中的不同的映射区域的选择，所以，映射前的数据的交织不允许改变码元映射的汉明距离特性。

由本发明提出的数据字的变换根据要实现的码元映射方案和所使用的码元映射单元来改变相应的数据字的各比特，并且还可与交织步骤组合使用。例如，如在图17至图20中为了示例所图解的，可通过逻辑操作改变相应数据字的各比特。

在上述实施例中，为了示例的目的，而假设16QAM的使用。更普遍地，应注意，将映射到调制码元的比特的(逻辑)组合将把第一映射的汉明距离性质改变为具有不同汉明距离性质的第二映射。例如，使用格雷64QAM码元映射单元，数据字的3比特组合将改变格雷汉明距离性质，使得可使用格雷映射单元获得非格雷映射。

如上面已提到的，图9到图12示出了根据其对于AICO 16 QAM映射的逻辑值、各比特a₁b₁a₂b₂的映射区域的选择，而图13到图16示出了根据其对于格雷16QAM映射的逻辑值、各比特i₁q₁i₂q₂的映射区域的选择。AICO码元映射方案遵循先前在介绍中介绍的规则。可替换地，这些映射规则可如下阐明：

●代表调制码元的数据字的4个数据比特中的第一个根据其逻辑值来选择16QAM星座的两个水平连续的码元区域中的一个，由彼此相邻的两行形成所述两个水平连续的码元区域中的每个，

●代表相应的调制码元的数据字的4个数据比特中的第二个根据其逻辑值来选择16QAM星座的两个垂直连续的码元区域中的一个，由彼此相邻的两列形成所述两个垂直邻近码元区域中的每个，

●代表相应的调制码元的数据字的4个数据比特中的第三个根据其逻辑值来选择16QAM星座的两个水平不连续的码元区域中的一个，由彼此不相邻的两行形成所述两个水平不连续码元区域中的每个，

●代表相应的调制码元的数据字的4个数据比特中的第四个根据其逻辑值来选择16QAM星座的两个垂直不连续的码元区域中的一个，由彼此不相邻的两列形成所述两个垂直不连续码元区域中的每个，以及比较对于AICO映射的图9和图10与对于格雷映射的图13和图14，可注意到，对于格雷和AICO映射二者，由4个比特中的2个(例如，分别为a₁和b₁或i₁和q₁)选择的映射区域相同。逻辑比特S_b ¹(a₁或i₁)和逻辑比特S_b ²(b₁或q₁)选择由两个相邻的列/行分别定义的两个垂直和水平连续区域中的一个。

关于映射到调制码元的数据字的剩余两个比特S_b ³和S_b ⁴(分为a₂和b₂或i₂和q₂)，注意，与如图11、图12、图15和图16中图示的逻辑比特值无关地，所给定的逻辑比特值的映射区域并非对于所述两个映射方案都是相邻的，而是不连续的。

图15和图16示出了根据格雷映射规则的剩余两个比特S_b ³和S_b ⁴的映射区域。这里，第一逻辑比特值的映射区域是连续的(以白色背景示出)，而第二逻辑比特值的区域是不连续的(以阴影背景示出)。此外，图11和图12中图解的AICO映射的不连续区域(比特S_b ³和S_b ⁴所映射到的)与格雷映射的不连续区域不同。

比较AICO映射和格雷映射，可认识到以下特性；

●由数据字中的第三比特的逻辑值所选择的每个映射预期包含(encompass)8个信号点。这8个信号点中的4个在格雷和AICO映射的相同的逻辑比特区域内。在图11和图15中所图解的例子中，这对于四个信号点的最右侧两列分别是正确的。

●此外，这8个信号点中的4个在格雷和AICO映射的不同的逻辑比特区域中。在图11和图15中所图解的例子中，这对于4个信号点的最左侧两列分别是正确的。

如果根据第一组映射规则调制(格雷或者AICO)将数据字调制到最右侧两列之一，则不需要修改/变换该比特。但是，如果根据第一组映射规则调制(格雷或者AICO)将数据字调制到最左侧两列之一，则应反相第3比特的逻辑二进制值。

该解决方案还可通过将第三比特反相或不反相为第一比特的逻辑值而进一步改进(参考图7)。如果第一比特选择最右侧两列，则不需要操作；如果第一个比特选择最左侧两列，则需要第三比特的二进制反相。

这可使用二进制异或(XOR)操作进一步简化。假设由i₁代表源格雷序列的第一比特，由i₂代表源格雷序列的第三比特，而由a₂代表目标AICO序列的第三比特(与图7相比)，并且定义映射规则，使得在图9到图15中、映射区域中的白色背景代表逻辑比特值0，而阴影背景代表逻辑比特值1，则可使用以下a₂和b₂的关系：

a_{2} = \overset{&OverBar;}{i_{1}} &CirclePlus; i_{2} = i_{1} &CirclePlus; \overset{&OverBar;}{i_{2}} = \overset{&OverBar;}{i_{1} &CirclePlus; i_{2}} - - - ix)

b_{2} = \overset{&OverBar;}{q_{1}} &CirclePlus; q_{2} = q_{1} &CirclePlus; \overset{&OverBar;}{q_{2}} = \overset{&OverBar;}{q_{1} &CirclePlus; q_{2}} - - - x)

i_{2} = \overset{&OverBar;}{a_{1}} &CirclePlus; a_{2} = a_{1} &CirclePlus; \overset{&OverBar;}{a_{2}} = \overset{&OverBar;}{a_{1} &CirclePlus; a_{2}} - - - xi)

q_{2} = \overset{&OverBar;}{b_{1}} &CirclePlus; b_{2} = b_{1} &CirclePlus; \overset{&OverBar;}{b_{2}} = \overset{&OverBar;}{b_{1} &CirclePlus; b_{2}} - - - xii)

因此，如果使用另一调制(例如，具有不同的技术、不同的星座等)，则可根据在两个不同的映射方案中的各比特所选择的映射区域的分析，而确定是否需要数据字的各比特的变换。

本发明的另一方面是生成例如图25所图解的AICO 16-QAM码元星座。在以下两个可替换的实施例中，将概述生成选择星座的16调制码元中一个的信号的同相和正交分量。

图25示出了根据本发明的一个实施例、用于生成AICO码元映射的示例框图结构。对于16QAM方案，包括四重比特的数据字根据四重比特的逻辑(二进制)值而选择16个调制码元中的一个。为了选择调制码元，使用四重比特来建立用于发送该四个比特的信号的同相分量和正交分量。因此，同相分量和正交分量指定该星座的调制码元中的一个。

在本发明的一个实施例中，假设数据字的比特指定逻辑值，例如0和1。在此情况下，将数据字映射到调制码元之前，在转换部分2501中将逻辑值转换为数值(如图25中的四个独立的转换器所示)。

如为了示例的目的、在图25和图9到图12所示，数据字的比特a1(b1)的逻辑值选择调制码元的同相(正交)分量的正半平面或负半平面，选择所述调制码元，以将数据字映射到该调制码元。取决于a1和a2(b1和b2)的逻辑等值，将数据字映射到外侧列(行)或内侧列(行)。

因此，可考虑比特a1(b1)定义符号，并且，可考虑比特a1和a2(b1和b2)的组合定义调制码元的同相(正交)分量的绝对值。相应信号分量的符号对于a1＝0来说为正，对于a1＝1来说为负(反之亦然)。因而，分量的绝对值对于a1＝a2为3d，对于a1≠a2为1d(反之亦然)。这同样适用于比特b1和b2的组合。例如，如在3中所图解的，d的值可对应于在作为所使用的相应星座内的最近的相邻点的调制码元之间的最小欧几里得距离的一半。例如，可将距离d选择为等于

在图25的结构的上半部分中，比特a1的数值通过第一预定因子加权、根据希望的码元星座而被选择，并且，比特a2的数值通过根据希望的码元星座而被选择的第二预定因子加权。为了获得方形16QAM星座，第一因子可等于2d，而第二因子可等于d。然后，加法器将比特a1的加权数值和比特a2的加权数值相加。得到的和是调制码元的同相分量。比特b1和b2被图25的下半部分中所示的结构组分同样地处理，并形成调制码元的正交分量。对于图25中所示的实施例，该结构允许根据先前在此概述的AICO映射来生成码元映射。

转换单元将逻辑值转换为数值。例如，这可如下实现：将逻辑值0转换为数值+1，并且将逻辑值1转换为数值-1。本领域的技术人员将理解，可根据所使用或希望的码元星座来选择被分配到各个二进制逻辑值的转换规则和数值。转换单元的4个转换器中的每个可独立于其它而执行将数值转换到各逻辑比特。

数据字内的比特a1a2b1b2的顺序与AICO映射的生成无关。在图25所示的结构中，比特a1和b1对应于选择连续映射区域的比特(与图9和图10比较)，而比特a2和b2对应于选择不连续映射区域的比特(与图11和图12比较)。映射区域的重叠选择可用调制码元之一。

图26示出了根据本发明的另一实施例、用于生成AICO码元映射的又一可替换框图结构。在如图25所图解的实施例中和根据图26的实施例中，如果需要，则通过转换单元2501的转换器，首先将数据字的比特从它们的二进制逻辑值转换为数值。

在该结构的上半部分中，比特a1的数值首先通过根据希望的码元星座选择的预定因子被加权。为了获得方形16QAM映射，该因子可等于2。然后，加法器将比特a1的加权数值与比特a2的数值相加。然后，通过最小欧几里得距离d来加权该和，从而得到调制码元的同相分量。相同地，通过图26的下半部分所示的结构组件处理比特b1和b2，并形成调制码元的正交分量。对于图25中所示的实施例，图26的结构也允许根据先前在此概述的AICO映射规则生成码元映射。

对于本领域的技术人员应当显而易见的是，仅在在根据本发明的程序之前只有处于逻辑值的数据可用的情况下，才需要从逻辑值转换到数字的值的步骤。

本发明的另一实施例涉及使用硬件和软件实现上述各种实施例。可认识到，以上提到的各种方法和上述各种逻辑块或结构可使用计算机装置实现或执行，通用处理器的例子有：数字信号处理器(DSP)、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其它可编程逻辑装置等。本发明的各种实施例还可通过这些装置的组合来执行或实现。

例如，可认识到，可用硬件方式实现用于在映射前变换数据字的比特序列变换器。此外，比特序列变换器单元的实现可选地包括根据控制信号在码元映射前使能或禁用变换的开关。此外，可以硬件方式实现在通过比特序列变换器单元的变换之前或之后用于选择地插入数据字的各比特的反相器。同样，关于生成AICO映射，注意，可以硬件实现图25和图26的示例结构中的加法器和加权元件、以及所有其它结构元件。

此外，还可用过软件模块实现本发明的各种实施例，通过处理器或直接以硬件执行所述软件模块。此外，软件模块和硬件实现的组合也是可能的。例如，可由软件模块实现由比特序列变换器单元执行的功能。可将软件模块或指令存储在任意种类的计算机可读记录介质上，例如RAM、EPROM、EEPROM、闪存、寄存器、硬盘、CD-ROM、DVD等。

Claims

1.一种用于通过适用于根据第一码元映射方案生成码元的码元映射单元来生成根据第二码元映射方案的调制码元的方法，其中第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案来定义流的数据字到调制方案的调制码元的不同映射，所述方法包括以下步骤：

向比特序列变换器单元提供数据字的流，其中，由调制方案的阶数给出数据字的比特数，

通过所述比特序列变换器单元变换数据字，以输出所变换的数据字的流，以及

通过所述码元映射单元，根据第一码元映射方案将所变换的流的数据字映射到调制码元，

其中，根据第一码元映射方案的所变换的流的数据字的映射产生根据第二码元映射方案的、根据所提供的流的数据字的映射的调制码元，并且，

其中，在调制方案的调制码元的16QAM星座表示法中，第一和第二码元映射方案定义数据字到16QAM星座的调制码元的映射，并具有关于代表最近的相邻点的数据字的汉明距离的不同分布，其中每个数据字包括四个比特，并且第一和第二码元映射方案中的一个是格雷码元映射方案。

2.如权利要求1所述的方法，其中由所述比特序列变换器单元变换在流内的数据字的序列包括：在映射之前，对流的每个数据字的至少一个比特执行至少一次逻辑操作。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一次逻辑操作通过组合相应数据字的至少一个比特和相应数据字的至少另一个比特，而修改要映射到调制码元的相应数据字的至少一个比特。

4.如权利要求1所述的方法，其中16QAM星座具有可在复坐标平面中以4行和4列表示的16个调制码元，可由作为4个数据比特的组合的数据字来表示16-QAM星座的每个调制码元，并且

其中所述两个码元映射方案之一是遵循以下数据字到调制码元的映射规则的码元映射方案：

代表调制码元的数据字的4个数据比特中的第一个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个水平连续的码元区域中的一个，由彼此相邻的两行形成所述两个水平连续的码元区域中的每个，

代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第二个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个垂直连续的码元区域中的一个，由彼此相邻的两列形成所述两个垂直连续的码元区域中的每个，

代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第三个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个水平不连续的码元区域中的一个，由彼此不相邻的两行形成所述两个水平不连续的码元区域中的每个，

代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第四个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个垂直不连续的码元区域中的一个，由彼此不相邻的两列形成所述两个垂直不连续的码元区域中的每个，以及

其中，另一码元映射方案是格雷码元映射方案。

5.如权利要求4所述的方法，其中当变换流的数据字时：

6.如权利要求4所述的方法，其中格雷码元映射方案遵循以下数据字到调制码元的映射规则：

代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第三个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个水平码元区域中的一个，其中由彼此不相邻的两行形成所述两个水平码元区域中的一个，而由彼此相邻的两行形成所述两个水平码元区域中的另一个，

代表相应调制码元的数据字的4个数据比特中的第四个根据其逻辑值来选择16-QAM星座的两个垂直码元区域中的一个，其中由彼此不相邻的两列形成所述两个垂直码元区域中的一个，而由彼此相邻的两列形成所述两个垂直码元区域中的另一个，以及

其中，当变换流的数据字时：

7.如权利要求3所述的方法，其中所述组合是相应两比特的异或组合。

8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在将所提供或变换的数据字传递到码元映射单元之前，将它们的数据比特反相。

9.一种用于通过适用于根据第一码元映射方案而生成码元的码元映射单元、来生成根据第二码元映射方案的调制码元的发送设备，其中第一和第二码元映射方案根据相应的码元映射方案来定义流的数据字到调制方案的调制码元的不同映射，所述发送设备包括：

数据源，用于向比特序列变换器单元提供数据字的流，其中由调制方案的阶数给出数据字内的比特数，

处理单元，用于通过所述比特序列变换器单元变换数据字，以输出所变换的数据字的流，以及

码元映射单元，用于根据第一码元映射方案，将所变换的流的数据字映射到调制码元，

其中，所述发送设备适用于：根据第一码元映射方案映射所变换的流的数据字，该映射产生根据所述第二码元映射方案的、根据所提供流的数据字的映射的调制码元，并且

10.如权利要求9所述的设备，还包括：配置部件，用于将比特序列变换器单元配置为在由所述码元映射单元进行的码元映射之前、变换或不变换所提供的数据字。

11.如权利要求10所述的设备，还包括：

接收器，用于接收包括信息的控制信号，所述信息指示是否在由所述码元映射单元进行的码元映射之前变换所提供的数据字，以及

其中，所述配置部件适用于根据该控制信号的信息来配置比特序列变换器单元。