CN101228761A - 相对倒转的星座映射的比特操作的重排分集 - Google Patents

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Abstract

在其中使用星座重排的发送分集系统。两个分集信号包含相同数据，并且两者是16－QAM，但是星座中数据比特的位置不同。这平均了不同星座点的可靠性的不同水平的影响。一种方法，用于使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16－QAM来修改在数据发送系统中的数据比特的四元组，使用相对倒转星座(AICO)映射，将选择相连码元区域的比特与选择不相连码元区域的比特交换。根据特定的预定映射和根据比特的特定置换，可以另外执行所选择的比特的倒转。如此获得的四元组按照预定的AICO映射被映射到调制码元。在用于接收码元的对应方法中，在似然值被与来自表示相同比特的其他码元的似然值组合之前，以与比特的置换和倒转互补的方式来交换和修改似然值。该方法保证在组合的接收数据的汉明距离和欧几里得距离之间具有一对一的对应性。换句话说，其保证一旦被组合，则相同数量的比特(汉明距离)不同的所有四个比特的数据字在星座中相隔相同的距离(欧几里得距离)。

Description

相对倒转的星座映射的比特操作的重排分集
技术领域
本发明涉及数字通信系统，具体上涉及用于使用16-QAM星座和16-QAM星座的分集重排在通信系统中发送和接收数据比特流的方法。而且，提供了用于执行所述方法的装置。
背景技术
16QAM
16-QAM(正交幅度调制)是在例如诸如UMTS或CDMA2000之类的基于IMT 2000的移动通信系统中惯用的数字调制方案。在通常在其中图示16-QAM星座的复信号空间(complex signal space)中，通过不同点(distinctpoint)来限定16个调制码元。这些点中的每一个点表示一个16-QAM码元。
对于二进制信息发送系统，可以使用四个不同的比特来确定现有的16-QAM码元中的一个码元。因此，一个16-QAM码元由一个4个比特的字构成(或者可以被表示为一个4个比特的字)，并且在发送中被表示为复平面中的复数值(即载波的幅度和相位)。通常，调制码元的复数值可以由其相对于复平面中的相应I轴和Q轴的笛卡儿同相和正交分量(I和Q分量)来表示。这些轴也将复平面划分为四个象限。调制码元在复平面中通过其实部和虚部的表示等效于其极坐标分量(polar components)，即半径和角度的替换表示。
为了更好地理解本发明，这里假设一特定的16-QAM码元星座，其中，排列复平面的一个象限内的信号点使得它们在信号空间的两个正交方向中形成四点的正方形。因此，这样的映射公知为方形(square)16-QAM或格形(lattice)16-QAM。在图1和图2中给出了两个示例。
本发明假设使用方形16-QAM映射来排列16-QAM码元。对于本领域技术人员而言，显然对于如例如图2中所示的每个经过旋转的16-QAM星座，可以选择复平面的轴使得经过旋转的16-QAM星座可以如图1所示。
通常，所谓的格雷(Gray)映射被用来将16-QAM星座中的16个调制码元与被映射到相应码元的比特的四元组相关联。根据该Gray映射方案，水平或垂直方向中的相邻调制码元仅在一个比特中不同。
16-QAM子集分区
通常，星座内的码元集可以被划分为子集以定义与某个比特的逻辑值相对应的码元区域。由于对于16-QAM星座而言4个比特是相关的，所以存在四个子集，每比特一个子集。每个子集还可以进一步划分为与相应子集中的各个比特的两个逻辑值相对应的两个码元区域。
明显地，存在不同的子集划分。然而，例如从误码率性能的观点来看，这些不同的子集划分中的一些是等效的。仍然存在比其他的划分方案更为广泛地使用的某些划分方案。例如，在Chindapol，A；Ritcey，J.A，“Design，analysis，and performance evaluation for BICM-ID with square QAM constellation inRayleigh fading channels”，IEEE Journal on Selected Area in Communications，Volume：19，Issue：5，2001年5月，944-957页以及在所谓的Gray映射的图12-15中给出了子集划分方案的四个示例。
16-QAM Gray映射的星座重排
对于Gray映射，已经示出：如果发送同一字的两个或多个版本，则星座重排方法改进性能。取决于所选择的16-QAM码元在星座内的位置，Gray映射的星座重排方案基于比特的不同可靠度等级。因此，重排规则关注于改变16-QAM码元的重排版本的位置，以便实现可靠度等级的平均效果。关于16-QAM Gray映射的星座重排的细节，参见申请人的已授权专利EP 1293059B1或公开WO 2004/036817 A1。
发送分集方案
存在几种众所周知的发送分集技术。在本文档中使用的术语“发送分集”描述关于相同数据的一个或几个版本在几个(至少两个)分集分支上的发送。例如，下列方案被考虑为发送分集(参见例如，J.D.Gibson，“The MobileCommunications Handbook”，IEEE Press 1996，Chapter 12.2)：
●站点分集(site diversity)：发送信号源自不同站点，例如，蜂窝环境下的不同基站。
●天线分集(antenna diversity)：发送信号源自不同天线，例如，多天线基站的不同天线
●极化分集(polarization diversity)：发送信号被映射到不同极化。
●频率分集(frequency diversity)：发送信号被映射到例如，不同的载波频率或不同的跳频序列。
●时间分集(time diversity)：发送信号被例如映射到不同的交织序列上。这包括应请求而重发数据的ARQ方案。
●编码分集(code diversity)：发送信号被映射到例如CDMA(码分多址)系统中的不同码字。
分别在上面引用的申请和本申请人的专利中，已经示出星座重排方案和发送分集一起使用可以显著地改善移动通信环境下发送信号的比特误码率。示出了考虑16-QAM Gray映射的四种不同星座是最适宜的。然而，仍然需要优化用于通信(具体地，移动通信环境下的)的调制和编码方案，以便减少所需要的星座数目或者改善所获得的误差性能
发明内容
本发明的目的是改善使用16-QAM和发送分集的数字发送系统中的物理误差率，同时保持发送效率。为了将在发送系统内的不同的调制器/映射单元的数量保持在最小，本发明的目的是在调制/映射之前产生在比特级上的发送分集数据。
通过下述方式来实现此目的：使用预定的相对倒转星座(Aico)映射，并且置换以及可选地也倒转在被映射到一个码元的比特的四元组内的比特，以便：
1.具有汉明距离1并且在其原始版本中被映射到
a)具有4D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有16D的平方欧几里得距离的码元；
b)具有16D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有4D的平方欧几里得距离的码元。
2.具有汉明距离2并且在其原始版本中被映射到
a)具有4D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有36D的平方欧几里得距离的码元；
b)具有36D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有4D的平方欧几里得距离的码元；
c)具有8D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有32D的平方欧几里得距离的码元；
d)具有32D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有8D的平方欧几里得距离的码元；
e)具有20D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有20D的平方欧几里得距离的码元。
3.具有汉明距离3并且在其原始版本中被映射到
a)具有8D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有52D的平方欧几里得距离的码元；
b)具有52D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有8D的平方欧几里得距离的码元；
c)具有20D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有40D的平方欧几里得距离的码元；
d)具有40D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有20D的平方欧几里得距离的码元。
4.具有汉明距离4并且在其原始版本中被映射到
a)具有8D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有72D的平方欧几里得距离的码元；
b)具有72D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有8D的平方欧几里得距离的码元。
c)具有40D的平方欧几里得距离的调制码元的比特的两个四元组在比特的置换和倒转后被映射到具有40D的平方欧几里得距离的码元。
在本发明的一个方面，提供了一种在使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM的数据发送系统中修改数据比特的四元组的方法，其中，数据比特的四元组按照在所述四元组内的所述比特的逻辑值和位置并且按照预定的映射而被映射到调制码元。在比特值组合向复调制状态的预定映射中，数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成。所述方法包括步骤：a)接收数据比特的第一四元组；b)执行所述数据比特的第一四元组内的数据比特的预定置换，以获得数据比特的第二四元组，其中，来自所述第一四元组内选择相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择不相连码元区域的位置，并且来自所述第一四元组内选择不相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择相连码元区域的位置；c)按照在四元组内的位置和按照比特值组合向复调制状态的预定映射，来将来自第二四元组的数据比特映射到调制码元。
在本发明的另一个方面，一种计算机可读存储介质在其上存储有指令，当所述指令在使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM的数字数据发送器系统的至少一个处理器上执行时，使得所述发送器系统执行第一方面的方法。
在本发明的另一个方面，提供了一种在使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM的数据发送系统中修改数据比特的四元组的装置，其中，数据比特的四元组按照在所述四元组内的所述比特的逻辑值和位置并且按照预定的映射而被映射到调制码元。在比特值组合向复调制状态的预定映射中，数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成。所述装置包括：置换单元，其被配置用来执行所述数据比特的第一四元组内的数据比特的预定置换，以获得数据比特的第二四元组，其中，来自所述第一四元组内选择相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择不相连码元区域的位置，并且来自所述第一四元组内选择不相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择相连码元区域的位置；以及，映射器，其被配置用来按照在四元组内的位置和按照比特值组合向复调制状态的预定映射，将来自第二四元组的数据比特映射到调制码元。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于修改用于接收使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM发送的数据的似然值的四元组的方法，其中，数据比特的四元组按照在所述四元组内的所述比特的逻辑值和位置并且按照预定的映射而被映射到调制码元。在比特值组合向复调制状态的预定映射中，在数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成。所述方法包括步骤：a)接收第二码元，所述第二码元表示通过在四元组内的数据比特的预定置换而从数据比特的第一四元组获得的数据比特的第二四元组，其中，来自第二组四元组的数据比特按照它们在四元组内的位置并且按照比特值组合到复调制状态的所述预定映射被映射到调制码元；b)从所接收的第二码元确定似然值的第二四元组，其中，在似然值的第二四元组内的每个似然值对应于数据比特的第二四元组内具有相同位置的比特；并且c)执行所述似然值的第二四元组内的似然值的预定置换，以获得似然值的第三四元组，其中，来自对应于比特的第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于第二四元组中选择复调制状态的不相连区域的比特的位置，并且，来自对应于比特的第二四元组中的选择复调制状态的不相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置。
在本发明的另一个方面，计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在用于接收使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM发送的数字数据的数字数据接收器系统的至少一个处理器上执行时，使得所述接收器系统执行前述方面的方法。
在本发明的另一个方面，提供了一种数字接收器系统，用于接收使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM发送的数字数据。所述数字接收器系统包括：a)接收部件，用于接收第二码元，所述第二码元表示通过在四元组内的数据比特的预定置换而从数据比特的第一四元组获得的数据比特的第二四元组，其中，来自第二组四元组的数据比特按照它们在四元组内的位置并且按照比特值组合到复调制状态的所述预定映射被映射到调制码元，并且在比特值组合向复调制状态的预定映射中，数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成。所述数字接收器系统还包括b)似然值计算单元，用于从所接收的第二码元确定似然值的第二四元组，其中，在似然值的第二四元组内的每个似然值对应于数据比特的第二四元组内具有相同位置的比特；以及c)置换单元，具有用于接收似然值的第二四元组的输入和输出，所述置换单元被配置用来执行所述似然值的输入四元组内的似然值的预定置换，以获得用于输出的似然值的第三四元组，其中，来自对应于比特的第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于数据比特的第二四元组中选择复调制状态的不相连区域的比特的位置，并且，来自对应于比特的第二四元组中的选择复调制状态的不相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于数据比特的第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置。
附图说明
附图被并入并且形成说明书的一部分，用于解释本发明的原理。附图不应当被理解为将本发明仅仅限定到如何可以建立和映射本发明的所图解和描述的示例。通过下面和更具体的本发明的说明，其他特征和优点将变得清楚，如在附图中所图解的，其中：
图1图解了方形16-QAM的调制状态；
图2示出了旋转的16-QAM星座的示例；
图3图解了在调制状态之间的欧几里得距离；
图4示出了16-QAM调制状态的相邻关系；
图5和6示出了在使用AICO映射原理的16-QAM星座的一维中的星座码元之间的汉明和平方欧几里得距离的发生；
图7示出了将字映射到使用AICO映射原理的星座点的四个示例；
图8-11图解了使用AICO映射的四个组成比特(数据字)到它们在方形16-QAM星座中的相应码元的示例区域映射；
图12-15示出了使用Gray映射的四个组成比特(数据字)到它们在方形16-QAM星座中的相应码元的区域映射；
图16示出了使用一个原始映射版本和一个重排映射版本的、对于未编码的发送的Gray和AICO 16-QAM映射的AWGN中的Monte Carlo仿真结果。
图17-24示出了完成规定的重排规则的8个重排关系；
图25示出了使用两个分支的发送天线分集的发送装置结构的示例方框图；
图26示出了置换单元的内部结构；
图27-29图解了示例的发送器结构；
图30描述了具有所公开的方法的步骤的流程图；以及
图31-33图解了示例接收器结构。
具体实施方式
将参见附图来描述本发明的示例实施例，在附图中，相同的元件和结构用相同的附图标号来指示。
AICO映射
本发明包括16-QAM星座的映射规则的定义。为了更好地理解将在本文中被称为“AICO映射”的新映射的属性的进一步的详细描述，首先提供下面频繁使用的几个术语的定义。
由二进制元素0和1(替换表示为-1和1)组成的码元的汉明权重(Hamming weight)是由二进制元素组成的字内的非零(即1)元素的数目。因此，对于映射到16-QAM码元的任何4-比特字而言，汉明权重可以为整数值0(即，对于字“0000”)、整数值1(即对于字“0010”)、整数值2(即，对于字“1010”)、整数值3(即对于字“1110”)、或整数值4(即，对于字“1111”)。偶数汉明权重值也被表示为“偶数汉明权重奇偶校验(parity)”，奇数汉明权重值被表示为“奇数汉明权重奇偶校验”。
由一个或多个二进制数字组成的两个码元之间的汉明距离是其中数字值的位置比较(position-wise comparison)不同的数字的数目。因此，字“0000”和“1111”具有汉明距离4，因为所有的四个数字都具有不同值。字“1000”和“0010”具有汉明距离2，因为从左边开始的第一和第三数字具有不同值。提出的AICO映射满足参考图3解释的下列属性：
a”)具有第一汉明权重奇偶校验的所有字被明确地映射到图3中的虚线的或白色的调制码元。
b”)具有第二汉明权重奇偶校验的所有字被明确地映射到图3中的虚线的或白色的调制码元。
c”)上面两个属性是互补的，即，如果偶数汉明权重字被映射到虚线的调制码元，则奇数汉明权重字被映射到白色的调制码元。
d”)第一星座码元旋转180度将产生传递第二字的第二星座码元，该第二字是第一星座码元传递的第一字的二进制补码。
如可以在图4中看到的，16-QAM星座中的每个码元具有两个、三个或四个最接近的相邻码元。因此，上面的前两个属性可以再形成如下的属性：
a)具有第一汉明权重奇偶校验的所有字被明确地映射到具有两个最接近的相邻码元或者具有四个最接近的相邻码元的调制码元。
b)具有第二汉明权重奇偶校验的所有字被明确地映射到具有三个最接近的相邻码元的调制码元。
这些属性的值得注意的结果在于在一些情况下会违反最接近的相邻码元的Gray原则。因此，本发明提出的该映射也可以被称为非Gray映射。上面的AICO映射规则的最后一个属性意味着相对的(antipodal)星座码元携带二进制相反(binary inverted)的字。因此，该映射在本文件中被称为相对倒转的星座映射(Antipodal Inverted Constellation Mapping)或者AICO映射。非Gray特性的结果是特定比特选择的码元区域的不同。
图7示出了在复平面中的16-QAM星座的表示中数据比特的四元组向调制状态的示例映射，其满足上述的规则。图8-11示出了对于这个映射示例，数据字的独立比特(即数据比特的四元组)与码元区域之间的对应性；即基于在数据字中的一个相应比特的逻辑值的、相应码元区域之一的选择。图8-11由此呈现被映射到对应的调制码元的数据比特的四元组的独立比特如何根据其逻辑值而选择不同的码元区域之一。虽然对于这个特定映射的示例解释了本发明，但是，对于如下所述的映射的属性，在四元组内的比特位置向比特编号的实际分配和比特值向所选择的区域的分配是不相关的，只要所述区域具有在图8-11中所示的结构。
在图8中，示出了比特的四元组的第一数据比特与两个垂直相连(contiguous)码元区域i1＝0和i1＝1之一的示例对应。基于数据比特i1的逻辑值，选择所述两个码元区域之一。存在两个相连的码元区域，对于i1＝0和i1＝1中的每个一个。相应地，图9图解了比特的四元组的第二数据比特q1如何被映射到两个水平相连码元区域q1＝0和q1＝1之一。因此，比特的四元组(数据字)中的两个比特i1、q1选择在复平面中的16-QAM星座表示中的相连码元区域。
而且，图10示出了由比特的四元组的第三数据比特i2对于两个垂直不相连(non-contiguous)码元区域i2＝0和i2＝1之一的示例选择，图11示出了由比特的四元组的第四数据比特q2对于两个水平不相连码元区域q2＝0和q2＝1之一的示例选择。比特的四元组(比特字)中剩余的两个比特i2和q2因此选择在复平面中的16-QAM星座表示中的不相连码元区域。
在图8-11中，不要求选择图8中的两个相连码元区域i1＝0和i1＝1之一的“第一数据比特”等同于数据字的最高有效位。同样，“第二、第三和第四数据比特”并非必须分别对应于数据字的第二、第三或者第四比特。类似地，在图8-11中的码元区域的示例选择也不应该被理解为局限于数据字的两个最高有效位选择在图8和图9中图解的相连码元区域的相应一个，而数据字的两个最低有效位选择在图10和图11中所示的两个不相连码元区域的相应一个，虽然这个实现方式是确定可能的。
为了理解所提出的AICO映射方案相对于传统的Gray映射方案的区别，在图12到图15中给出了Gray方法的等效的对应码元区域。从图12到图15中可以认识到：对于数据字的四个比特中的两个比特而言，在Gray映射和AICO映射之间在码元区域方面没有区别。然而，对于剩余的两个比特而言，码元区域是不同的。取决于逻辑比特值，在Gray映射中，使用来自相连区域的调制码元或来自不相连区域的调制码元；而在AICO映射中，总是使用来自两个不相连区域的调制码元。
在之前讨论的Chindapol等的“Design，analysis，and performance evaluationfor BICM-ID with square QAM constellation in Rayleigh fading channels”中，介绍了包括它们各自的区域映射的Gray映射和其他映射。应当注意，在Chindapol等的文章中介绍的星座意图在该文章中介绍的迭代(iterative)解码方案中使用。应当注意，本发明在接收器处不要求迭代结构，并且因此允许在发送器和接收器使用简单硬件。
如可从图8到图11中看到的，当考虑调制码元的垂直分离时，将调制码元排列成四列，每列四个调制码元，而当考虑调制码元的横向分离时，将调制码元排列成四行，每行四个调制码元。基于在图8到图11中示出的16-QAM星座的该示例说明，在上面的a”)到d”)中概述的映射可以替换地被再形成如下属性：
a)表示调制码元的四个数据比特中的第一数据比特基于其逻辑值选择16-QAM星座的两个相连码元区域之一，这两个相连码元区域中的每一个由彼此相邻的两行形成；
b)表示相应调制码元的四个数据比特中的第二数据比特基于其逻辑值选择16-QAM星座的两个相连码元区域之一，这两个相连码元区域中的每一个由彼此相邻的两列形成；
c)表示相应调制码元的四个数据比特中的第三数据比特基于其逻辑值选择16-QAM星座的两个不相连码元区域之一，这两个不相连码元区域中的每一个由彼此不相邻的两行形成；
d)表示相应调制码元的四个数据比特中的第四个数据比特基于其逻辑值选择16-QAM星座的两个不相连码元区域之一，这两个不相连码元区域中的每一个由彼此不相邻的两列形成。
如上面已经简要解释的，如果在信号空间中相对于16-QAM星座的第一版本、对于分集发送重排16-QAM星座的至少第二版本，Gray映射的发送分集结构，例如在时域(ARQ、HARQ)中，具有优势。本发明的另一主要方面是在利用上面规定的AICO映射的发送分集情形中使用星座重排规则的定义。
如前面已经提及的，16-QAM星座中的每个点具有两个、三个、或四个最接近的相邻点(参见图4，通过连接码元的线示例的东北象限中的码元)。
下文中，d表示16-QAM星座中的调制码元和用于定义调制码元的同相和正交分量的轴之一之间的最小欧几里得距离，如图3中所图示的。相应地，D表示最小平方欧几里得距离，即d2＝D。因此，两个调制码元之间的最小平方欧几里得距离为(2d)2或者4D。在假设第一星座版本遵循上面的AICO映射定义的情况下，可以观察到关于所涉及的汉明距离和(平方)欧几里得距离的下列属性。
图5和图6示出了关于AICO映射的一维的汉明距离和平方欧几里得距离，即两维的复信号空间的每行或每列中的调制码元的汉明距离和平方欧几里得距离。本领域技术人员将懂得这样做是为了简便。通过分别增加每一维的汉明距离和平方欧几里得距离，这些距离属性可以容易地被扩展到两维16-QAM情况。在图5和图6中，变量D被用于标准化目的。通常，如果采用16-QAM星座，则将星座码元之间的距离标准化使得平均功率等于1。因此，在该示例实施例中，D将等于1/10。
下表示出单个版本Gray映射和AICO映射的距离简表(包括对于码元与其自身之间的距离的平凡情况(trivial case)的零距离)。
 汉明距离  Gray映射：频率×平方欧几里得距离  AICO映射：频率×平方欧几里得距离
 0  16×0D  16×0D
 1  48×4D，16×36D  32×4D，32×16D
 2  36×8D，32×16D，24×40D，4×72D  16×4D，16×8D，32×20D，16×32D，16×36D
 3  48×20D，16×52D  16×8D，16×20D，16×40D，
 16×52D
 4  16×32D  4×8D，8×40D，4×72D
对具有特殊汉明距离的一对码元的平方欧几里得距离的出现频率进行计数，并且对于16-QAM星座的所有码元进行累加。因此，汉明距离为0的情况出现16次，这是由于在16-QAM星座中存在16个不同码元。
星座重排
当采用Gray映射的星座重排方案(如在本申请的开头介绍的)来发送两个版本时，对于每对码元将来自两个版本的距离进行组合。例如，在上表中，可以认识到：对于Gray映射，具有汉明距离1的两个码元可以具有4D或36D的平方欧几里得距离。由于两个版本都采用Gray映射，对于第一版本和第二版本都是这样，因此组合距离8D(＝4D+4D)、40D(＝36D+4D＝4D+36D)、或72D(＝36D+36D)是可能的。然而，Gray映射的星座重排概念的较接近检验揭示使用两个版本只有组合距离8D或40D是可能的。总的来说，对于所有码元对组合来自两个版本的距离导致在下表中给出的距离属性。
 汉明距离  Gray映射频率×平方欧几里得距离
 0  16×0D
 1  32×8D，32×40D
 2  16×16D，32×32D，32×48D，16×80D
 3  32×40D，32×72D
 4  16×64D
从上表中可以认识到，在使用Gray映射的星座重排方案之后，不存在明确的距离分配，这是由于对于给定的汉明距离可能存在几个作为结果的平方欧几里得距离。然而，当使用AICO映射时，如下面将例示的，当使用下面的星座重排规则集来组合AICO星座的两个版本时，明确的距离分配是可能的。
1.在第一版本中具有汉明距离1
a)和平方欧几里得距离4D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离16D，
b)和平方欧几里得距离16D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离4D。
2.在第一版本中具有汉明距离2
a)和平方欧几里得距离4D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离36D，
b)和平方欧几里得距离36D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离4D，
c)和平方欧几里得距离8D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离32D，
d)和平方欧几里得距离32D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离8D，
e)和平方欧几里得距离20D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离20D。
3.在第一版本中具有汉明距离3
a)和平方欧几里得距离8D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离52D，
b)和平方欧几里得距离52D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离8D，
c)和平方欧几里得距离20D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离40D，
d)和平方欧几里得距离40D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离20D。
4.在第一版本中具有汉明距离4
a)和平方欧几里得距离8D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离72D，
b)和平方欧几里得距离72D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离8D，
c)和平方欧几里得距离40D的两个调制码元在第二版本中具有平方欧几里得距离40D。
在该文件中，根据上面的规则彼此相关的AICO映射(或Gray映射)的两个版本将被称为AICO(或Gray)分集排列映射或版本。在分集排列版本中如何根据上面规则重排码元的图形表示将被称为“重排模式”。
按照这些规则的重排具有下面的属性：
1.在第一版本中具有两个最接近的相邻码元的16-QAM星座的调制码元被重排使得它在第二版本中具有四个最接近的相邻码元。
2.在第一版本中具有三个最接近的相邻码元的16-QAM星座的调制码元被重排使得它在第二版本中具有三个最接近的相邻码元。
3.在第一版本中具有四个最接近的相邻码元的16-QAM星座的调制码元被重排使得它在第二版本中具有二个最接近的相邻码元。
4.在第一版本中位于复数码元星座的同一象限中的、具有两个最接近的相邻码元的调制码元和具有四个最接近的相邻码元的调制码元在第二版本中位于相反的象限中。
一种示例的重排模式可以使得两个信号点在第一和第二版本之间交换它们的位置，例如在图19中所示。在图19中，四个调制码元在重排的星座中保持它们的位置，即与它们自己交换它们的位置。或者，所述重排模式可以是如在图17中所示的方向。
当使用遵循上面定义的重排规则的、第一和第二发送的AICO16-QAM星座的两个分集排列版本时，应当注意：由于星座的相对属性(antipodalproperty)，重排模式关于原点对称。
根据上面的这组重排规则，通过计算机辅助搜索已经发现了八个不同的可能的重排模式。在图17至图24中给出了这些模式。在图17-24中，如果对于在AICO 16-QAM星座的第一版本中的同一原始数据字发送在相应箭头的原点的码元，则箭头指示在第二重排的版本中发送AICO 16-QAM星座的那个码元。这八个示例解决方案中的每一个都满足对上面定义的重排属性的要求。从性能观点上看，这八个解决方案是等效的。
在下表中总结了将用于两个Gray版本和用于两个AICO版本的两个分集排列版本的距离进行组合的结果。
 汉明距离  Gray映射：频率×平方欧几里得距离  AICO映射：频率×平方欧几里得距离
 0  16×0D  16×0D
 1  32×8D，32×40D  64×20D
 2  16×16D，32×32D，32×48D，16×80D  96×40D
  3  32×40D，32×72D   64×60D
  4  16×64D   16×80D
上表例示了具有特定汉明距离的一对码元的平方欧几里得距离在第一和第二星座版本中出现的频率、该频率被计数且对于16-QAM星座的所有点进行累加。
所提出的结构的优点已经被数字Monte Carlo仿真证明。在图16中示出的仿真结果图示：当采用利用不同星座的数据字的两次发送时，在分别使用Gray映射和AICO映射的加性白高斯噪声(AWGN)环境下，未编码信号的比特误码率性能的比较。已经通过用于调制码元的每个比特的非常简单的单级LLR-计算器、以及随后的分集发送/接收中的对应比特的LLR的组合、接着取决于该合成组合LLR的符号的硬件判定获得了在该图中示出的结果。
在下表中示出了采用如上所述的四个Gray星座映射和四个AICO星座版本的分集发送的示例距离统计。
 汉明距离  Gray映射：频率×平方欧几里得距离  AICO映射：频率×平方欧几里得距离
0  16×0D  16×0D
 1  64×48D  64×40D
 2  32×64D，64×96D  96×80D
 3  64×112D  64×120D
 4  16×128D  16×160D
在该文件中例示的不同的距离属性的表中，已经列出了：对于两个调制码元之间的不同汉明距离，某个平方欧几里得距离每隔多久地出现的频率。为此，评估所有信号点与所有信号点的差异。结果，存在总共16×16＝256个距离值，其也通过累加所有列出的频率加和而获得。由于一点与其自身之间的汉明距离和平方欧几里得距离都为0，并且在星座内具有总共16个不同的调制码元，所以16次确切地获得欧几里得距离和汉明距离值0。类似地，对于汉明距离1，频率之和总是为64；对于汉明距离2，频率之和总是为96；对于汉明距离3，频率之和总是为64；对于汉明距离4，频率之和总是为16。
比特重排
在例如在图25中的系统中，可以通过采用在四个比特和表示调制码元的对应的复数之间的不同映射规则来实现分集重排效果。
s＝x+jy    (1)
其中，j是虚数单位(-1的平方根)，x形成实数部分，y是虚数部分，映射单元提供在四个比特(i1，q1，i2，q2)和复数码元s之间的关系。所述比特(i1，q1，i2，q2)应当被称为“输入到映射单元的比特的四元组”。
可以在附图中看到，在源比特(αβγδ)和被输入到映射单元的比特的四元组之间的关系是相同的，因此，输入比特(i1，q1，i2，q2)在映射单元中是相同的。为了实现所述重排分集效果，在输入比特和输出复数码元之间的关系必须不同。为了不用实现两个不同的映射单元而实现分集重排效果，本发明提出修改在源比特和被输入到映射单元的比特之间的关系。换句话说，所述比特在映射之前在比特的四元组内被重排、或者置换。这种解决方案在图27中示例地示出：源比特沿着两个分支通过，其中，它们在第二分支中通过置换单元2701进行修改。随后，通过选择器2702将字复用到映射器/调制器2703中，映射器/调制器2703有效地为离开所述源的每个四比特源字产生两个码元。映射器/调制器的输出可以是被输入到发送部件2704的基带信号。可以采用字转发器2705来复制比特的四元组，以映射到所述两个发送码元。可以由控制单元2706获得在字转发器2705和选择器2702之间的同步性。
通过去复用器2803将两个所获得的发送码元去复用至如图28中所示的两个发送信道2801和2802，例如两个不同的天线分支，结果产生可以由适当的接收器开发的AICO重排分集效果。或者，映射器29023可以具有两个输入和两个输出，用于将数据比特的两个四元组同时映射到发送码元(按照同一映射)，如图29中所示。如果从分离的位置(未示出)发送两个码元，则一个发送器可以发送第一码元，并且向第二发送器发送数据比特的第一四元组，所述第二发送器执行置换，并且如果适用的话，所述第二发送器执行比特倒转以获得数据比特的第二四元组，并且将所述数据比特的第二四元组映射到第二码元，该第二码元然后被发送。在这种情况下，使用两个分离的映射器。
在源比特和被输入到映射单元的比特之间的关系在第二分支中通过置换单元的操作而被修改，置换单元随后将进一步被说明。
当定义置换单元的所要求的属性时，必须观察存在从比特的四元组向调制码元的两种类型的AICO映射。图7a和7b的映射在列和行之间具有特定的对称。两个外部列与其中选择列的比特具有相同值的比特值组合相关联。例如，在图7a中，i1和i2对于外部左列是0，并且i1和i2对于外部右列是1。以类似的方式，两个外部行与其中选择行的比特具有相同值的比特值组合相关联。在图7a中，q1和q2对于最顶行是0，并且q1和q2对于最底行是1。
其中选择列的两个比特对于外部列具有不同的值并且选择行的两个比特对于外部行具有不同的值的映射(如图7b中所示)也具有这一对称属性。
相反，其中选择列的两个比特对于外部列具有相同的值并且选择行的两个比特对于外部行具有不同的值的映射缺少这一对称属性，并且，其中选择列的两个比特对于外部列具有不同的值并且选择行的两个比特对于外部行具有相同的值的映射缺少这一对称属性。在图7c和7d中示出了这样的AICO映射的示例。
现在参见图8-11来公开所需要的操作。在这些附图中，由四元组中的给定比特根据其逻辑值而选择的区域被加亮。我们可以观察到两个比特选择相连区域(图8，图9)，并且两个比特选择非相连区域(图10，图11)。由于在图8和图10中的区域的特性，对应的比特i1和i2被称为“同相比特(in-phase)”，并且图9和图11的区域中的对应的比特q1和q2被称为“共相比特(co-phase)”。显然，对于每个码元，存在两个同相和两个共相比特。
为了实现上述和在图17-24中指定的重排，在第一发送中、在比特在相连区域之间选择的位置被发送的比特必须对于第二发送被移位到其中其在非相连区域之间选择的位置，反之亦然。另外，选择行的比特可选地可以与选择列的比特交换，反之亦然。
另外，必须倒转比特的四元组的子集，倒转的规则依赖于所述映射是否示出了如上所述在行和列之间的对称属性。其原因是在不对称的情况下，在选择行的比特和选择列的比特之间的交换固有地具有等同于选择列的一个比特和选择行的一个比特的倒转的附加比特倒转效果。
在对称的情况下(例如图7a或者7b的映射)，必须倒转恰好(exactly)一个同相比特和一个共相比特。可以在置换之前或者之后进行这种倒转。两种选择获得相同的重排集。比特倒转将外部列/行与内部列/行交换，由此将具有四个最接近相邻码元的码元与具有两个最接近的相邻码元的码元交换。依赖于具体的映射，在选择相连区域的比特和选择不相连区域的比特之间的置换或者将两个内部列/行彼此交换，或者将两个外部列/行彼此交换。这种交换的效果是：如果两个码元具有三个最接近的相邻码元或者一个具有两个最接近的相邻码元并且另一个具有四个，则在第一版本的调制状态的复数星座的同一象限内的一对码元被映射到相应的重排版本的相对象限。
在不对称的情况下(图7c或者7d)，如果置换不将选择行的比特与选择列的比特交换，即如果第一四元组中的选择行的两个比特被移位到第二四元组中的选择行的位置并且第一四元组中的选择列的两个比特被移位到第二四元组中的选择列的位置，则必需倒转恰好一个同相比特和一个共相比特。如果选择行的比特与选择列的比特交换，即选择行的两个比特被移位到选择列的位置并且选择列的两个比特被移位到选择行的位置，则额外的比特倒转并非是强制的。但是，如果比特被倒转，则必须同时倒转选择列的两个比特或者选择行的两个比特或者全部比特。
在不失普遍性的情况下，下面假定对于第一版本，下面的源比特α、β、γ、δ对应于在映射器的输入的下面的比特i1 q1 i2 q2。
αi1
βq1
γi2
δq2
因此，下面的四个表格示出了对称和不对称情况的可能对应。
关于倒转哪些比特和第一版本的同相比特在第二版本中是否也是同相比特存在自由度。因此，存在对于所述问题的几种解决方案，它们就分集重排效果的实现而言，它们在属性上是等同的。为了完整，在图26中图示了解决方案的完全集。其中选择外部行的比特具有相同值并且选择外部列的比特具有相同值的对称映射(例如在图7a中所示)的对应关系如下：
Figure S200580051223XD00191
Figure S200580051223XD00201
其中选择内部行的比特具有相同值并且选择内部列的比特具有相同值的对称映射(例如在图7b中所示)的对应关系如下：
Figure S200580051223XD00202
在两种对称情况下，置换和倒转操作是相同的，但是，由特定的置换和倒转产生的、如图17-24中所示的重排效果是不同的。
对于其中选择内部行的比特具有相同值并且选择内部列的比特具有不同值的不对称映射(例如在图7c中所示)，下面的置换和倒转的组合是可能的：
Figure S200580051223XD00203
Figure S200580051223XD00211
对于其中选择内部行的比特具有不同值并且选择内部列的比特具有相同值的不对称映射(例如在图7d中所示)，下面的置换和倒转的组合是可能的：
Figure S200580051223XD00212
在两种不对称情况下，置换和倒转操作相同，但是，由具体的置换和倒转产生的、如图17-24中所示的重排效果不同。
如果需要两个以上的版本(相同比特α、β、γ、δ的三个或者更多的发送)，则第三版本不需要与第一或者第二版本具有特殊的关系。但是，在第三和第四版本的比特之间的关系应当遵循与如上所述相同的规则。但是，重要的是注意在第一和第二版本之间的关系不必与在第三和第四版本之间的关系相同。
本领域内的技术人员应当显见：迄今的说明涉及如图1中所示的16-QAM星座的表示的AICO映射的实数和虚数轴。在考虑例如如图2中所示的旋转星座的情况下，正交轴应当同样地旋转。具体上，迄今使用的术语“行”和“列”应当分别被解释为旋转的“行”和“列”。
图30汇总了用于发送器侧的方法的步骤，它们可以例如用在与在图27-29中的映射器/调制器单元2703或者2903相结合的置换单元2701中。S3001从同一装置或者从远处的装置内接收数据比特的第一四元组。S3002执行具有如上所述的属性的预定置换，在S3003，查询是否通过所述置换将选择行的比特与选择列的比特交换。如果否，则在S3004中，选择由列形成的区域的恰好一个比特和选择由行形成的区域的恰好一个比特被倒转。返回参见S3003，如果“是”，则S3005-S3007查询是否预定的映射使得选择列的两个比特对于外部列具有相同值和是否选择行的两个比特对于调制状态的复数星座的外部行具有相同值。如果两者都是“是”或者都是“否”，则所述方法继续进行S3004，如上所述。如果一个是“是”而另一个是“否”，则S3008倒转选择列的两个比特、倒转选择行的两个比特、倒转所有的比特或者不倒转比特。最后，S3009按照预定的AICO映射将如此从数据比特的第一四元组获得的数据比特的第二四元组映射到调制码元。
为了利用本发明的优点，在接收期间组合与数据比特的同一第一四元组对应的多个所发送的码元，以改善四个数据比特的值的检测。
取决于接收器装置策略，与数据字中的各比特相关联的度量可能具有不同的度量内容。例如，如果使用软值(soft-values)执行解码，则度量可以指示一个或多个似然值，用于指示单独的数据比特是具有逻辑值0还是1。为此目的，该度量可以是例如对数似然率(LLR)，其如下定义：
LLR ( x i ) = log p ( x i = 1 ) p ( x i = 0 )
其中，p(xi＝1)是比特xi等于逻辑值1的概率，而p(xi＝0)是比特xi等于逻辑值0的概率。因此，LLR的符号直接指示比特xi的逻辑值，而LLR的绝对值直接指示判定的确定性。当在接收装置处利用LLR工作时，所重构的数据比特可以从数据比特对(根据两个分集分支的数据比特及其重复)——例如——通过将数据比特对的数据比特的LLR简单地相加来重构，并且所重构的数据比特的逻辑值可以基于LLR的和的符号来确定。
图31图解了从所接收的码元来重构数据比特流。在接收所述两个发送的码元的接收部件3101中汇总了所有的天线、射频和中频电路。因为本发明不限于无线发送，因此也可以从双绞电缆、同轴电缆或者从光纤接收码元，在这种情况下，接收部件3101应当适当地被适配。似然性计算单元3102确定似然值的四元组(码元内包括的每个所接收的数据比特一个似然值)。对于这个计算，考虑预定的AICO映射。当对于第二和另外的码元而言，数据比特已经被置换并且可能部分地被倒转时，不可能直接地组合来自在四元组内的相同位置的似然值。相反，在从第二所接收的码元获得的第二四元组内的似然值必须在置换单元3103中进行特定的置换和修改。所述置换和修改必须与在发送器，例如在单元2701中，使用的数据比特的置换和替换互补。由于置换规则的对称属性，似然值的可能置换遵循与如上对于数据比特所述的相同的规则。取代比特倒转，需要修改似然值以便获得互补值。例如，如果似然值表达所接收的比特具有值“1”的特定似然性，并且已知相应的数据比特已经在映射前被倒转，则所述似然值需要被替换为比特值“0”的相应似然值。对于LLR，需要反转符号以获得这个结果。如果似然值包括线性概率，则比特具有值“0”的似然值p0是1-p1，p1是比特具有值“1”的概率。可以在置换前或者后执行似然值的修改，但是，可以明白，在置换后，在四元组中与在置换前的那些位置不同的位置处的似然值需要被修改以获得期望的结果。
在正确的置换和修改后，与同一数据比特相关的似然值在似然值的每个四元组内的相同位置。因此，有可能通过在组合器/检测器3104中的组合来自相同位置的似然值而检测比特的值，所述组合器/检测器3104在正确检测时输出数据比特的原始四元组以进一步处理。
优选的是，在分别在发送器和接收器中采用附加的FEC编码和解码级的系统中，组合器/检测器3104仅组合适当的似然值，并且将它们在输出处转发，而不对于比特值执行硬判定。
控制单元3105适当控制去复用器3106和组合器/寄存器3104，以便似然值的第一四元组被直接地输入到组合器/检测器，并且似然值的第二四元组被路由通过置换单元3103，并且以便仅仅合成整体的似然值的四元组被组合。
如32中所示，可以从不同的发送信道3201、3202接收第一和第二码元。在这种情况下，控制单元3205也与去复用器3106同步地控制复用器3203。或者，可以使用具有两个输入和两个输出的似然性计算单元3302来同时处理两个码元，如图33中所示。如果在不同的位置接收到两个码元，则一个实体可以包括用于接收信道2的接收部件、分离的似然性计算单元和如上所述的置换单元。这样的装置可以向组合器发送似然值的四元组，所述组合器可以位于独立的装置中。将所述单元分离为多个装置的另外的不同方式也是可能的。
当在接收装置处利用硬判定工作时，度量可以直接指示相应数据比特的逻辑值。而且，在该情况下，用于重构(所发送的)数据比特流的数据比特对的组合可以简单地将该比特对的数据比特的度量相加。使用软判定的组合也是可能的，即，在对该数据比特对的数据比特的逻辑值求和之前，可以使用指示检测各个逻辑值的确定性的概率值来加权。
本发明的其它实施例涉及使用硬件和软件来实现上面描述的各实施例。认识到：可以使用例如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件等的计算器件来实现或执行各种上述方法以及上述各种逻辑块、模块或电路。还可以由这些器件的组合来执行或实现本发明的各实施例。
此外，还可以利用由处理器执行的软件模块或直接以硬件来实现本发明的各实施例。软件模块和硬件实现的组合也是可能的。软件模块可以存储在任何类型的计算机可读存储介质上，例如RAM、EPROM、EEPROM、闪存、寄存器、硬盘、CD-ROM、DVD等。
本发明的各个实施例有益地改善了使用16-QAM和发送分集的数字数据发送系统中发送的数据的物理比特可靠性。另一个优点是保持发送效率，因为不用另外的发送和不用修改发送信道本身(即带宽、发送功率等)而实现了改善。作为另一个优点，可以使用很简单的比特操作来实现所述方法，因此仅仅需要很小的附加处理功率。
本发明的可能应用包括但是不限于移动通信系统、卫星通信和有线数字订户线路的调制解调器。
虽然已经相对于按照本发明构造的实施例而描述了本发明，但是对于本领域内的技术人员显然的是，在不脱离本发明的精神和意欲的范围的情况下，可以根据上述的示教并在所附的权利要求的范围内对本发明进行各种修改、变化和改善，另外，在此未描述相信本领域内的技术人员熟悉的那些领域，以免不必要地混淆在此所述的本发明。因此，应当明白，本发明不是由所述具体的说明性实施例限定，而是仅仅由所附的权利要求的范围限定。

Claims (30)

1.一种在使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM的数据发送系统中修改数据比特的四元组的方法，其中，数据比特的四元组按照在所述四元组内的所述比特的逻辑值和位置并且按照预定的映射而被映射到调制码元，其中，在比特值组合向复调制状态的预定映射中，数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便
i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；
ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；
iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及
iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成；
所述方法包括步骤：
a)接收数据比特的第一四元组；
b)执行所述数据比特的第一四元组内的数据比特的预定置换，以获得数据比特的第二四元组，其中，来自所述第一四元组内选择相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择不相连码元区域的位置，并且来自所述第一四元组内选择不相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择相连码元区域的位置；
c)按照数据比特在四元组内的位置和按照比特值组合向复调制状态的预定映射，将来自第二四元组的数据比特映射到调制码元。
2.按照权利要求1的方法，其中，在数据比特的预定置换中，第一四元组中选择行的两个比特被移位到第二四元组中选择行的位置，或者第一四元组中选择行的两个比特被移位到第二四元组中选择列的位置。
3.按照权利要求2的方法，如果在比特的所述预定置换中，来自所述第一四元组中选择行的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择行的位置，则在步骤c)之前还包括步骤：
d)倒转选择由列形成的区域的恰好一个比特，并且倒转选择由行形成的区域的恰好一个比特。
4.按照权利要求2或者3的方法，如果在比特的所述预定置换中，来自所述第一四元组中选择行的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择列的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，或者如果预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，则在步骤c)之前还包括步骤：
d)倒转选择由列形成的区域的恰好一个比特，并且倒转选择由行形成的区域的恰好一个比特。
5.按照权利要求2-4之一的方法，如果在比特的所述预定置换中，来自所述第一四元组中选择行的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择行的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，则在步骤c)之前还包括步骤：
e)倒转选择由列形成的区域的两个比特，或者倒转选择由行形成的区域的两个比特，或者倒转所有四个比特。
6.按照权利要求1-5之一的方法，还包括步骤：
按照所述预定的映射将数据比特的所述第一四元组映射到第一调制码元；并且
发送所述第一和所述第二调制码元，其中，所述第一和所述第二调制码元的发送在物理信道、发送介质、发送频率、发送时间、发送码、发送波的极性和天线位置的至少一个上不同。
7.一种计算机可读存储介质，在其上存储有指令，当所述指令在使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM的数字数据发送器系统的至少一个处理器上执行时，使得所述发送器系统执行权利要求1-6之一的方法。
8.一种在使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM的数据发送系统中修改数据比特的四元组的装置，其中，数据比特的四元组按照在所述四元组内的所述比特的逻辑值和位置并且按照预定的映射而被映射到调制码元，其中，在比特值组合向复调制状态的预定映射中，数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便
i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；
ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；
iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及
iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成；
所述装置包括：
置换单元，其被配置用来执行所述数据比特的第一四元组内的数据比特的预定置换，以获得数据比特的第二四元组，其中，来自所述第一四元组内选择相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择不相连码元区域的位置，并且来自所述第一四元组内选择不相连码元区域的位置的比特被移位到所述第二四元组内选择相连码元区域的位置；以及，
映射器，其被配置用来按照数据比特在四元组内的位置和按照比特值组合向复调制状态的预定映射，将来自第二四元组的数据比特映射到调制码元。
9.按照权利要求8的装置，其中，所述置换单元被进一步配置用来将第一四元组中选择行的两个比特移位到第二四元组中选择行的位置、并且将第一四元组中选择列的两个比特移位到第二四元组中选择列的位置，或者将第一四元组中选择行的两个比特移位到第二四元组中的选择列的位置、并且将第一四元组中选择列的两个比特移位到第二四元组中选择行的位置。
10.按照权利要求9的装置，其中，所述置换单元被进一步配置为：如果在比特的所述预定置换中，来自所述第一四元组中选择行的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择行的位置，并且如果来自所述第一四元组中选择列的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择列的位置，则该置换单元倒转选择由列形成的区域的恰好一个比特，并且倒转选择由行形成的区域的恰好一个比特。
11.按照权利要求9或者10的装置，其中，所述置换单元被进一步配置为：如果在比特的所述预定置换中，来自所述第一四元组中选择行的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择列的位置，并且如果来自所述第一四元组中选择列的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择行的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值、并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值、并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，则该置换单元倒转选择由列形成的区域的恰好一个比特，并且倒转选择由行形成的区域的恰好一个比特。
12.按照权利要求9-11之一的装置，其中，所述置换单元被进一步配置为：如果在比特的所述预定置换中，来自所述第一四元组中选择行的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择列的位置，并且如果来自所述第一四元组中选择列的位置的两个比特被移位到所述第二四元组中选择行的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值，并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值，并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，则该置换单元倒转选择由列形成的区域的两个比特，或者倒转选择由行形成的区域的两个比特，或者倒转所有四个比特。
13.按照权利要求8-12之一的装置，其中
所述映射器被进一步配置来按照所述预定映射将数据比特的所述第一四元组映射到第一调制码元；并且
所述装置还包括发送部件，其被配置用来发送所述第一和所述第二调制码元，其中，所述第一和所述第二调制码元的发送在物理信道、发送介质、发送频率、发送时间、发送码、发送波的极性和天线位置的至少一个上不同。
14.一种用于修改用于接收使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM发送的数据的似然值的四元组的方法，其中，数据比特的四元组按照在所述四元组内的所述比特的逻辑值和位置并且按照预定的映射而被映射到调制码元，其中，在比特值组合向复调制状态的预定映射中，在数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便
i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；
ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；
iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及
iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成；
所述方法包括步骤：
a)接收第二码元，所述第二码元表示通过在四元组内的数据比特的预定置换而从数据比特的第一四元组获得的数据比特的第二四元组，其中，来自第二四元组的数据比特按照它们在四元组内的位置并且按照比特值组合到复调制状态的所述预定映射被映射到调制码元；
b)从所接收的第二码元确定似然值的第二四元组，其中，在似然值的第二四元组内的每个似然值对应于数据比特的第二四元组内具有相同位置的比特；并且
c)执行所述似然值的第二四元组内的似然值的预定置换，以获得似然值的第三四元组，其中，来自对应于比特的第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于第二四元组中选择复调制状态的不相连区域的比特的位置，并且，来自对应于比特的第二四元组中的选择复调制状态的不相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置。
15.按照权利要求14的方法，其中，在似然值的预定置换中，与第一四元组中选择行的比特对应的两个似然值被移位到与第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且与第一四元组中选择列的比特对应的两个似然值被移位到与第二四元组中选择列的比特对应的位置，或者与第一四元组中选择行的比特对应的两个似然值被移位到与第二四元组中选择列的比特对应的位置，并且与第一四元组中选择列的比特对应的两个似然值被移位到与第二四元组中选择行的比特对应的位置。
16.按照权利要求15的方法，如果在似然值的所述预定置换中，来自与所述第一四元组中选择行的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且如果来自与所述第一四元组中选择列的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择列的比特对应的位置，则在步骤b)后还包括步骤：
d)修改与选择由列形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，并且修改与选择由行形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，以获得相应的互补似然值。
17.按照权利要求15或者16的方法，如果在似然值的所述预定置换中，来自与来自所述第一四元组中选择行的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择列的比特对应的位置，并且如果来自与来自所述第一四元组中选择列的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，则在步骤b)后还包括步骤：
d)修改与选择由列形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，并且修改与选择由行形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，以获得相应的互补似然值。
18.按照权利要求15-17之一的方法，如果在似然值的所述预定置换中，来自与来自所述第一四元组中选择行的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择列的比特对应的位置，并且如果来自与来自所述第一四元组中选择列的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值，并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值，并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，则在步骤b)后还包括步骤：
e)修改与选择由列形成的区域的比特对应的两个似然值，或者修改与选择由行形成的区域的比特对应的两个似然值，或者修改所有的四个似然值，以获得相应的互补似然值。
19.按照权利要求14-18之一的方法，其中，所述似然值包括线性概率，并且通过计算1减去相应的原始似然值而获得互补似然值。
20.按照权利要求14-18之一的方法，其中，所述似然值包括概率比的对数，并且通过反转相应的原始似然值的符号来获得互补似然值。
21.按照权利要求14-20之一的方法，还包括步骤：
f)接收表示数据比特的第一四元组的第一码元；
g)从所接收的第一码元确定似然值的第一四元组，其中，似然值的第一四元组中的每个似然值对应于数据比特的第一四元组中具有相同位置的比特；并且
h)组合来自似然值的第一和第三四元组的对应位置的似然值以检测数据比特的第一四元组的值组合。
22.一种在其上存储有指令的计算机可读存储介质，当所述指令在用于接收使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM发送的数字数据的数字数据接收器系统的至少一个处理器上执行时，使得所述接收器系统执行权利要求14-21之一的方法。
23.一种数字接收器系统，用于接收使用具有16个不同的调制状态的正交幅度调制、即16-QAM发送的数字数据，所述数字接收器系统包括：
a)接收部件，用于接收第二码元，所述第二码元表示通过在四元组内的数据比特的预定置换而从数据比特的第一四元组获得的数据比特的第二四元组，其中，来自比特四元组的数据比特按照它们在四元组内的位置并且按照比特值组合到复调制状态的所述预定映射被映射到调制码元，并且在比特值组合向复调制状态的预定映射中，数据比特的四元组内的四个比特被映射到调制码元，以便
i)在四个比特位置的第一个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两行形成；
ii)在四个比特位置的第二个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个相连区域之一，所述两个相连区域的每一个由彼此相邻的两列形成；
iii)在四个比特位置的第三个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两行形成；以及
iv)在四个比特位置的第四个上的比特根据其逻辑值而选择16-QAM调制状态的两个不相连区域之一，所述两个不相连区域的每一个由彼此不相邻的两列形成；
b)似然值计算单元，用于从所接收的第二码元确定似然值的第二四元组，其中，在似然值的四元组内的每个似然值对应于数据比特的对应四元组内具有相同位置的比特；以及
c)置换单元，具有用于接收似然值的第二四元组的输入和输出，所述置换单元被配置用来执行所述似然值的输入四元组内的似然值的预定置换，以获得用于输出的似然值的第三四元组，其中，来自对应于比特的第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于数据比特的第二四元组中选择复调制状态的不相连区域的比特的位置，并且，来自对应于比特的第二四元组中的选择复调制状态的不相连区域的比特的位置的似然值被移位到对应于数据比特的第二四元组中选择复调制状态的相连区域的比特的位置。
24.按照权利要求23的数字接收器系统，其中，所述置换单元被进一步配置为将与第一四元组中选择行的比特对应的两个似然值移位到与第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且将与第一四元组中选择列的比特对应的两个似然值移位到与第二四元组中选择列的比特对应的位置，或者将与第一四元组中的选择行的比特对应的两个似然值移位到与第二四元组中选择列的比特对应的位置，并且将与第一四元组中选择列的比特对应的两个似然值移位到与第二四元组中选择行的比特对应的位置。
25.按照权利要求24的数字接收器系统，其中，如果在似然值的所述预定置换中，来自与所述第一四元组中选择行的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且如果来自与所述第一四元组中选择列的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择列的比特对应的位置，
则所述置换单元还被配置用来修改与选择由列形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，并且修改与选择由行形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，以获得相应的互补的似然值。
26.按照权利要求24或者25的数字接收器系统，其中，如果在似然值的所述预定置换中，来自与来自所述第一四元组中选择行的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择列的比特对应的位置，并且如果来自与来自所述第一四元组中选择列的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到所述第二四元组中与选择行的比特对应的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，
则所述置换单元还被配置用来修改与选择由列形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，并且修改与选择由行形成的区域的比特对应的恰好一个似然值，以获得相应的互补的似然值。
27.按照权利要求24-26之一的数字接收器系统，其中，如果在似然值的所述预定置换中，来自与来自所述第一四元组中选择行的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择列的比特对应的位置，并且如果来自与来自所述第一四元组中选择列的位置的比特对应的位置的两个似然值被移位到与所述第二四元组中选择行的比特对应的位置，并且如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有相同值，并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有不同值，或者如果所述预定映射使得选择由列形成的区域的两个比特对于外部列具有不同值，并且选择由行形成的区域的两个比特对于外部行具有相同值，
则所述置换单元还被配置用来修改与选择由列形成的区域的比特对应的两个似然值，或者修改与选择由行形成的区域的比特对应的两个似然值，或者修改所有四个似然值，以获得相应的互补似然值。
28.按照权利要求23-27之一的数字接收器系统，其中，所述似然值包括线性概率，并且所述置换单元还被配置为通过计算1减去相应的原始似然值而获得互补似然值。
29.按照权利要求23-27之一的数字接收器系统，其中，似然值包括概率比的对数，并且所述置换单元被配置为通过反转相应的原始似然值的符号而获得互补似然值。
30.按照权利要求23-29之一的数字接收器系统，其中
所述接收部件还被配置为接收表示数据比特的所述第一四元组的第一数据码元，其中，来自比特的所述第一四元组的数据比特按照它们在四元组中的位置并且按照比特值组合向复调制状态的所述预定映射而被映射到所述第一调制码元；
所述似然值计算单元还被配置为从所接收的第一码元确定似然值的第一四元组，其中，似然值的四元组中的每个似然值对应于数据比特的对应四元组中具有相同位置的比特；并且
所述数字接收器系统还包括组合器，其具有至少两个输入，用于组合来自被提供到所述输入的四元组的对应位置的似然值，以检测数据比特的第一四元组的值组合，其中，所述组合器的第一输入被配置来接收似然值的第一四元组，并且所述组合器的第二输入连接到所述置换单元的输出，以接收似然值的第三四元组。
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