CN102017561B - 用i和q路径交错和优化的旋转来实现编码调制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传输信号的方法，所述信号表示源信号且既定用于在传输信道上传输，所述方法包含以下步骤：将旋转应用于所述调制格局，且传递所述经旋转格局的投影的映射，被称作经投影映射，所述旋转是根据某一角度来实施的，所述角度的值是根据以下两个阶段来界定的：第一阶段，用于确定至少一个角度值范围，使得每一分量I和Q上的所述经投影映射接近于葛雷映射；第二阶段，用于从所述范围选择至少一个值；对所述分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错。

Description

用I和Q路径交错和优化的旋转来实现编码调制

技术领域

本发明所属领域是数字信号传输领域，且明确地说本发明是关于非高斯传输信道。

更确切地说，本发明涉及改进此类信号的调制，且尤其是在具有衰落和/或擦除现象的传输信号的情况下。

背景技术

1.位交错编码调制或BICM

此编码调制的框图展示于图1中，且按照惯例来组合错误校正码11、位交错功能12和位到信号映射功能13。

此编码调制将所接收到的输入源信号S转换成输出端处的两个分量I和Q，并朝传输信道发送。

此编码调制或BICM尤其适合于非高斯信道(尤其具有衰落信息现象，且被称作“衰落信道”)上的数据传输。

图2展示对应于此BICM编码调制的解调的框图，所述解调包含用于解映射或用于对所接收到的位进行加权估计的功能21、解交错功能22和错误校正解码器23。

为了改进解调性能，如图3所示，可在错误校正解码器与解映射功能之间实施迭代过程31(被称作迭代解调或ID)。此迭代循环31给出解调性能增益，其取决于所使用的错误校正码的类型、所实施的调制的类型、调制期间所使用的映射功能、编码速率和/或所传输的信息帧的大小。

2.BICM编码调制的缺点

如先前所描述的被称作BICM的这种编码调制技术的一个缺点在于：两个分量I和Q经受相同衰落和/或相同擦除。因此，在衰落信道的情况下，后者会以相同方式影响所述两个分量，且在擦除信道的情况下，所述两个分量被擦除。

发明内容

本发明的目的

本发明的特定目的是克服这些现有技术的缺点。

更确切地说，根据至少一个实施例，本发明的一个目的是改进调制性能，尤其是在具有衰落和/或擦除现象的信道的情况下。

根据至少一个实施例，本发明的另一个目的是提供便于实施且价格低廉的这种类型的调制技术。

本发明的揭示内容

本发明提供一种新颖的解决方案，其不存在所有这些现有技术的缺点，且呈用于传输信号的方法的形式，所述信号表示源信号，且既定用于在传输信道上传输，所述方法包含以下步骤：

-将错误校正码应用于所述源信号，且传递中间数字信号；

-使所述中间数字信号的位交错，且传递经交错信号；

-将位到信号映射应用于所述经交错信号，传递所述信号以供传输，且实施包含分量I和Q的调制格局；

-对所述分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错。

根据本发明，此方法包含以下步骤：在所述应用交错的步骤之前，将旋转应用于所述调制格局，且传递经旋转格局的投影的映射(被称作经投影映射)，所述旋转是以某一角度来实施的，所述角度的值是根据以下两个阶段来界定的：

-第一阶段，依据第一准则来确定至少一个角度值范围；

-第二阶段，依据第二准则从所述范围选择至少一个值，

所述准则中的一者是：对于所述经投影映射的每一点，每一分量I和Q上的所述经投影映射接近于葛雷映射(Gray mapping)，且所述准则中的另一者考虑以下两者的值：所述经投影映射的两个点之间的最小乘积距离，和/或所述两个点在分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离(被称作最小欧几里德一维距离)。

因此，本发明是基于一种新颖且具发明性的信号调制方法，所述方法包含根据某一角度将旋转应用于调制格局，所述角度的值是使用实验法来界定的，所述实验法尤其考虑例如传输信道、错误校正码、调制、迭代解调的使用等参数。

确实，与所属领域的技术人员已知且在理论上确定的角度值不同，本发明的方法使用实验法来确定角度值，以便优化调制性能。

接着对分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错允许这两个分量在传输期间分离，使得这两个分量不经受相同擦除或相同衰减。

根据本发明的一个特定实施例，此交错对应于所述两个分量之间的简单延迟或偏移。

因此，用两个阶段来确定最佳角度值，第一阶段依据第一准则来传递一个或一个以上角度值范围，且第二阶段依据第二准则来从所述范围选择至少一个值，这些准则能够等同地用于这两个阶段中的一者或另一者。

根据本发明的一个特定特征，所述第一阶段以如下方式来确定至少一个角度值范围：对于所述经投影映射的每一点，每一分量I和Q上的所述经投影映射接近于葛雷映射，且所述第二阶段依据以下两者的值来从所述范围选择至少一个值：所述经投影映射的两个点之间的最小乘积距离和/或所述点在分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离(被称作最小欧几里德一维距离)。

所述第一阶段是基于以下准则的：设法获得尽可能接近于葛雷映射的经投影映射，以便使解映射功能输出位错误率减到最小。

所述第二阶段是基于对特定距离值的分析的，使得可从在第一阶段期间确定的所述值范围选择一个或一个以上最佳角度值。

所分析的第一个值对应于先前所考虑的经投影映射的两个点之间的最小乘积距离。此距离尤其给出关于解映射功能在低错误率时的行为的信息(相对于衰落)。

所分析的第二个距离值对应于最小欧几里德一维距离，也就是经投影映射的两个点在分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离。此距离尤其给出关于解映射功能在低错误率时的行为的信息(相对于擦除)。

取决于调制，在第二最佳角度确定阶段中分析这些距离中的一者或另一者，或其两者。

因此，根据本发明的特定特征，所述第一阶段使在所述经投影映射的一个分量上所述经投影映射的两个邻近点之间的不同位的平均数和/或位于所述最小欧几里德一维距离处的所述经投影映射的两个点之间的不同位的数目减到最小。

因此为旋转角度选择对应于这两个量值中的一者和/或另一者的低值的一个或一个以上值范围。

根据本发明的一个特定方面，所述第二阶段排除使所述最小欧几里德一维距离和/或所述乘积距离减到最小的至少一个角度。

因此，所述第二阶段使得有可能不仅基于在第一阶段期间传递的范围来选择一个或一个以上最佳角度值，而且也排除了要避免的一些角度值，且尤其是对应于所分析的距离中的一者或另一者的局部最小值的角度值。

根据本发明的一个特定实施例，所述角度的值还考虑属于包含以下各项的群组的至少一个准则：

-所使用的错误校正码；

-所使用的调制；

-传输信道；

-所使用的位到信号映射；

-编码速率；

-所传输的信号帧的大小；

-针对所使用的调制而选择的格局。

因此基于某一数目个参数来为旋转格局而确定最佳角度值，从而允许在许多真实传输情形下优化调制性能，而不是像在现有技术中那样仅限于理论情形。

此外，调制属于包含以下各项的群组：

-QAM调制；

-PSK调制；

-APSK调制；

本发明因此适用于所有类型的调制，QAM、QPSK、APSK等。

根据本发明的一个特定实施例，在所使用的调制为16QAM时，所述角度值在14.1°与17.1°之间。

明确地说，在所使用的调制为16QAM时，角度值等于约16.8°。

根据本发明的另一特定实施例，在所使用的调制为64QAM时，所述角度值属于以下值范围中的一者：

-[7.1°-7.9°]；

-[8.3°-9.2°]；

-[9.7°-11.0°]。

明确地说，在所使用的调制为64QAM时，角度值在8.6°与8.7°之间。

根据本发明的又一特定实施例，在所使用的调制为256QAM时，所述角度值属于以下值范围中的一者：

-[3.5°-3.7°]；

-[3.9°-4.0°]；

-[4.2°-4.3°]；

-[4.5°-5.1°]；

-[42.8°-43.2°]。

明确地说，在所使用的调制为256QAM时，角度值等于4.2°。

在使用的调制为QPSK时，当所使用的调制为QPSK(也被称作4QAM)时，所述角度值在26.5°与33.2°之间。

明确地说，在所使用的调制为QPSK时，角度值等于29.0°。

根据本发明的特定方面，在所使用的调制为8PSK时，所述角度值属于以下值范围中的一者：

-[49.9°-58.5°]；

-[76.5°-85.1°]。

明确地说，在所使用的调制为8PSK时，所述角度值等于55.7°或79.3°。

根据本发明的特定特征，在所使用的调制为16-APSK时，所述角度值属于值范围[6.0°-12.5°](γ＝3.15)，且属于值范围[6.0°-11.9°](γ＝2.57)，其中所述参数γ取决于所选择的编码速率。

明确地说，在所使用的调制为16-APSK时，所述角度值在9.9°与10.3°之间。

在所使用的调制为32-APSK，且参数γ1和γ2分别等于2.84和5.27时，其中参数γ1和γ2取决于所选择的编码速率，所述角度值属于值范围[91.7°-95.0°]。

明确地说，在所使用的调制为32-APSK时，所述角度值等于94.4°。

根据一个特定实施例，所述错误校正码属于包含以下各项的群组：

-LDPC码；

-并行级联码；

-迭代解码码。

本发明还涉及一种用于传输信号的装置，所述信号表示源信号，且既定用于在传输信道上传输；所述装置包含：

-用于将错误校正码应用于所述源信号且传递中间数字信号的构件；

-用于交错所述中间数字信号的位且传递经交错信号的构件；

-用于将位到信号映射应用于所述经交错信号、传递所述信号以供传输且实施包含分量I和Q的调制格局的构件；

-用于对所述分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错的构件。

根据本发明，此种装置包含用于将旋转应用于所述调制格局且传递经投影的映射的构件，所述旋转是以某一角度来实施的，所述角度的值是根据以下两个阶段来界定的：

-用于依据第一准则来确定至少一个角度值范围的第一构件；

-用于依据第二准则从所述范围选择至少一个值的第二构件，

所述准则中的一者为对于所述映射的每一点，每一分量I和Q上的所述映射接近于葛雷映射，且所述准则中的另一者考虑以下两者的值：所述映射的两个点之间的最小乘积距离和/或所述两个点在分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离(被称作最小欧几里德一维距离)。

此装置尤其适用于实施如先前所描述的本发明的传输方法。

本发明进一步涉及一种计算机程序产品，其可从通信网络下载且/或记录在可由计算机读取且/或由处理器运行的媒体上，所述计算机程序产品包含用于实施如先前所描述的本发明的传输方法的程序码指令。

最后，本发明涉及一种信号，其表示源信号且既定用于根据如先前所描述的本发明的传输方法在传输信道上传输。

附图说明

本发明的其它特征和优点将因阅读对一个特定实施例的以下描述而更清楚地浮现，所述实施例纯粹是作为说明而给出且不具有限制性，且附图如下：

-图1和图2，已在引言中提及，分别展示BICM调制和解调的框图；

-图3，也在引言中提及，展示具有迭代循环的BICM解调的框图；

-图4展示根据本发明一个实施例的调制的框图；

-图5展示根据本发明一个实施例的对应于调制的解调的框图；

-图6陈述对于256-QAM调制，在来自无旋转(α＝0)的常规解映射功能和来自具有旋转(值分别为α＝α₂和α＝α₃)的解映射的输出处的不同位错误率结果。

-图7陈述对于64-QAM调制的不同曲线，所述曲线对应于以下各项：

-曲线1：位于最小欧几里德一维距离d_min1D处的两个经投影点之间的不同位的数目或汉明距离(Hamming distance)d_H，min；

-曲线2：两个邻近点在投影于一个分量上之后其间不同位的平均数或平均汉明距离d_H，moy；

-曲线3：格局的任何两个点之间的最小乘积距离d_∏；

-曲线4：格局的任何两个点在投影于两个分量I或Q中的一者上之后其间的最小欧几里德一维距离d_min1D；

-图8陈述根据本发明一个实施例的确定角度值的步骤；

-图9陈述对于8-PSK调制的不同曲线以及在0°与90°之间的角度值，所述曲线对应于：

-曲线1：位于最小欧几里德一维距离d_min1D处的经投影点之间的不同位的数目或汉明距离d_H，min；

-曲线2：两个邻近点在投影于一个分量上之后其间的不同位的平均数或平均汉明距离d_H，moy；

-曲线3：格局的任何两个点之间的最小乘积距离d_∏；

-曲线4：格局的任何两个点在投影于两个分量I或Q中的一者上之后其间的最小欧几里德一维距离d_min1D；

-图10展示在相对于轴I的旋转角度α＝7.9°的情况下的8PSK格局的实例；

-图11展示8PSK调制的格局实例；

-图12和图13展示在来自8PSK解映射器的输出处、针对旋转角度α的不同值，且分别针对具有15％擦除的瑞利信道(Rayleigh channel)上的传输和针对不具有擦除的瑞利信道上的传输的位错误率的不同曲线，所述曲线对应于：

-曲线1：所选角度范围的下限；

-曲线2：对应于d_min1D的峰值的角度值；

-曲线3：所选的折衷角度；

-曲线4：现有技术；

-图14展示16-APSK调制的格局实例；

-图15和图16展示16APSK格局上的距离的测量值的不同曲线，其中角度值在0°与45°之间，且分别γ＝3.15且γ＝2.57，所述曲线对应于：

-曲线1：位于最小欧几里德一维距离d_min1D处的经投影点之间的不同位的数目或汉明距离d_H，min；

-曲线2：两个邻近点在投影于一个分量上之后其间的不同位的平均数或平均汉明距离d_H，moy；

-曲线3：格局的任何两个点之间的最小乘积距离d_∏；

-曲线4：格局的任何两个点在投影于两个分量I或Q中的一者上之后其间的最小欧几里德一维距离d_min1D；

-图17和图18展示在来自16PSK解映射器的输出处、γ＝3.15、针对不同旋转角度α，且分别针对具有15％擦除的瑞利信道上的传输和针对不具有擦除的瑞利信道上的传输的位错误率的不同曲线，所述曲线对应于：

-曲线1：所选角度范围的上限；

-曲线2：对应于d_min1D的峰值的角度值；

-曲线3：现有技术；

-图19展示32-APSK调制的格局实例；

-图20展示32-APSK格局上的距离的测量值的不同曲线，其中角度值在0°与180°之间，且分别γ1＝2.84且γ2＝5.27，所述曲线对应于：

-曲线1：位于最小欧几里德一维距离d_min1D处的经投影点之间的不同位的数目或汉明距离d_H，min；

-曲线2：两个邻近点在投影于一个分量上之后其间的不同位的平均数或平均汉明距离d_H，moy；

-曲线3：格局的任何两个点之间的最小乘积距离d_∏；

-曲线4：格局的任何两个点在投影于两个分量I或Q中的一者上之后其间的最小欧几里德一维距离d_min1D。

具体实施方式

对本发明的一个实施例的描述

1.一般原理

本发明适用于传输数字信号，尤其是在非高斯传输信道上传输数字信号。明确地说，本发明可应用于(例如)根据标准DVB-T2或DVB-S2且根据由其得到的将来标准来传输数字图像信号。

本发明的一般原理在于，依据某一数目个预设准则，用实验法来确定将应用于调制格局的旋转角度值，以便优化调制性能；

角度值确定可分为两个阶段，第一阶段传递一个或一个以上角度值范围，且第二阶段允许从所述范围选择至少一个值。

本发明还在于对两个分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错。在本发明的特定实施例中，此交错等同于在经旋转格局(即，在应用前述旋转之后)的分量I与Q之间应用延迟。

发明性原理展示于图4中，其中可尤其看到用于应用角度为α的旋转的区块40和用于在分量I与Q之间应用延迟的区块41。下文关于一个实施例来更详细地描述这两个发明性特征。

2.对一个实施例的描述

2.1衰落信道

如(例如)在引言中所描述，在常规调制器(例如，用于DVB-T2的QAM调制器)的情况下，使在时刻n时传输的信号(被称作x_n，)乘以衰减系数。在时刻n时接收到的信号被写为：

$y_n={\mathrm{\ρ}}_n{x}_n+b_n={\mathrm{\ρ}}_n(x_n^I+{\mathrm{jx}}_n^Q)+(b_n^I+{\mathrm{jb}}_n^Q)$

其中

和

表示两个独立的高斯变量，且ρ_n为衰减模型。

在根据本发明一个实施例的传输方法的情况下，应用旋转和延迟(或交错)暗示x_n的两个分量不经受相同衰减。在时刻n时在解映射功能的输入处接收到的信号被写为：

$y_n={\mathrm{\ρ}}_n^I{x}_n^I+{\mathrm{j\ρ}}_n^Q{x}_n^Q+(b_n^I+{\mathrm{jb}}_n^Q)$

此导致解映射功能的性能相对于常规示意图而改变(如图6中所展示)，图6展示相对于一个实例的来自256-QAM调制的解映射功能的输出位错误率的曲线，其相对于如图3中所展示的常规示意图，且是在发明性映射(具有格局旋转和分量I与Q之间的延迟)的情况下，针对两个角度值π/8和atan(1/16)的。

本文献提出用于通过计算解映射功能输出位错误率的极限来确定“最佳”角度的准则。在文件“J.布特罗斯(Boutros)、E.维托博(Viterbo)、C.拉斯特罗(Rastello)和J.-C.贝尔菲奥尔(Belfiore)发表在1996年3月第42卷第2期的IEEE信息理论学报第502页到518页上的“瑞利衰落和高斯信道的良好晶格格局(Good lattice constellations for both Rayleigh fading andGaussian channels)””中展示，如果格局中的任何两个点之间的最小乘积距离d_∏最大，那么解映射功能输出渐近错误率最小：

$d_{\mathrm{\Π}}=\underset{(X,Y)\∈C}{\min }\left(\right|X_I-Y_I|\×|X_Q-Y_Q\left|\right)$

其中：X和Y表示格局C的任何两个不同符号，且X_I、X_Q、Y_I和Y_Q表示其在相位I和正交相位Q中的分量上的相应投影。

对于64-QAM调制，计算距离d_∏的结果展示于图7中(曲线3)。

可看到，对于阶低于或等于1024的QAM调制来说，在角度α₁≈31,7°时，d_∏最大。此角度值是在本文献中找到的第一个角度值。

对于阶为16、64和256(且至多达4096)的QAM调制来说，通过观察曲线上的峰值，可找到第二个角度值，α₂＝22,5°(π/8rad)，其对应于d_∏的局部最大值。此角度值是在本文献中找到的第二个角度值，且尤其在文件“X.吉劳德(Giraud)、E.伯鲁恩(Boutillon)和J.-C.贝尔菲奥尔(Belfiore)发表在1997年5月第43卷第3期的IEEE信息理论学报第938页到952页上的“为衰落信道建立调制方案的代数工具(lgebraic tools to build modulation schemesfor fading channels)””中找到。此角度值也已用在编码调制系统中，所述编码调制系统陈述于“C.阿卜杜努尔(Abdel Nour)、C.杜亚尔(Douillard)在GLOBECOM′06：2006年11月到12月在美国加利福尼亚州的旧金山举行的第49届IEEE全球电信会议上发表的“关于降低衰落信道上的高阶并行级联BICM方案的错误底限(On Lowering the error floor of high-order turbo BICMschemes over fading channels)””中。

取决于调制，这两个理论值中的一者或另一者允许渐近错误率减到最小，换句话来说，允许极高的信噪比值(错误率曲线的较低部分)。

然而，在实践中，可观察到，对于较高的位错误率，即可在错误校正解码器输入处看到的那些位错误率(通常在10^-2与10^-1之间)来说，这些理论角度值未必会给出最佳性能，且可能会使性能相对于常规映射/解映射示意图而变弱。

在实践中，在通过改变角度α的值使d_∏的值减小时，相对于α＝α₁或α＝α₂来改进高错误率性能，但作为回报，渐近性能变弱。

更一般来说，为衰落传输信道选择“最佳”角度取决于信道上的信噪比(“SNR”)。

此外，在将错误校正编码插入串中时，最佳解映射操作点取决于所使用的码、编码速率，且也取决于所传输的帧的大小。

因此证明了在衰落或擦除信道的情况下建议旋转角度范围而非固定角度的优点，如下文所陈述。

2.2高斯擦除信道

在一些“苛刻”的传输条件下，出现深度衰落或衰减现象。这些现象可与擦除(换句话来说，总信号损失)相当。这些信道被称作擦除信道。

只要涉及到这些传输信道，所传输的信号就有被擦除的可能性，概率为Pe。应注意，此擦除概率设定所使用的码的编码速率的上限，其不得大于1/Pe。

根据本发明，将旋转应用于调制格局允许相对于调制符号的分量I和Q含有所有符号信息。

此外，在I路径与Q路径之间应用延迟允许实际上在信道上传输的信号含有关于两个不同调制符号的信息，且反之亦然，关于调制的每一符号的信息存在于两个不同的所传输信号中。

因此，在擦除一个信号时，两个符号会因此受到影响，但仅每一符号的一个分量丢失。可接着使用剩余的分量来恢复所有信息。

在本发明的此特定实施例中，应用延迟对应于简化形式的交错。应充分理解，交错将因此对所传输的信号具有相同效应。

在不具有擦除的高斯信道的情况下，如图3中所示，发明性调制的性能尤其与以下两个参数有关联：

-映射，即，格局点的二进制编码，其必须尽可能地接近于葛雷映射(其中两个邻近格局点的二进制编码仅相差一个位)。映射对于高和中等错误率性能尤为重要。

-两个格局点之间的最小欧几里德距离，其必须最大化。此距离准则在本质上影响低错误率性能。

在具有擦除的高斯信道的情况下，距离计算变成一维的，即，仅考虑符号在剩余分量(I或Q)上的投影。

相同情况对于映射也成立。

在这种情况下，分量I和Q中的每一者上的映射必须尽可能地接近于葛雷映射。在两个点在一分量上的投影之间测得的最小欧几里德距离“1-D”(被称作d_min1D)也必须最大化。图7中展示对于64QAM调制计算此距离d_min1D的结果。

对于QAM调制来说，可展示获得d_min1D的最大值，以便实现投影在每一轴上的符号的均匀分布。此均匀分布是针对角度旋转而获得，其中m表示对于所考虑的调制的每符号的位数。在实践中，此角度值对应于极接近于葛雷映射的映射。

在64-QAM调制的情况下，

通过模拟可观察到，此角度值实际上导致这种类型的信道上在错误率方面的最佳性能，但在衰落信道的情况下并非如此。

现在将陈述关于衰落信道和擦除信道的情形。

2.3具有擦除的衰落信道

本发明提出，在具有擦除的衰落信道的情况下，应通过实验来确定最佳角度值，而不是如现有技术那样用理论方法来确定。

根据本发明，用两个阶段来确定角度值，第一阶段基于至少一个第一准则来传递角度值范围，且第二阶段允许基于至少一个不同于所述第一准则的第二准则，从在第一阶段中产生的所述值范围选择角度值。考虑准则的次序可互换，此取决于实施例，如以下实例中所展示。

换句话说，有可能通过考虑以下准则来进行第一阶段：计划满足以下条件的准则在所述条件下，对于所述经投影映射的每一点来说，在每一分量I和Q上的所述经投影映射接近于葛雷映射；或考虑以下两者的值的准则：所述经投影映射的两个点之间的最小乘积距离和/或所述两个点在分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离(被称作最小欧几里德一维距离)。第二阶段将考虑上文列出的两个准则中第一阶段未使用的准则。

应注意，在QAM调制的情况下，出于对称的原因，可在0°与45°之间确定角度值，如下文在对应用实例的描述中所指定。

根据本发明的此实施例，关于图8，针对QAM调制来陈述这两个阶段。

第一阶段81是基于在每一分量(I和Q)上投影的点的映射。确实，为了使解映射功能输出位错误率减到最小，宜具有在分量I和Q中的每一者上的映射，其尽可能接近于葛雷映射。

为此，研究以下两个量值并使其减到最小：

-一个分量上两个邻近点之间的不同位的平均数目或汉明距离d_H，min(图7中的曲线2)；

-一个分量上位于距离d_min1D处的两个点之间的不同位的数目或汉明距离d_H，min(图7中的曲线1)；

对应于这些量值的低值的角度范围允许以较高和平均错误率获得良好的解映射功能性能。

第二阶段82意在细化在阶段81结束时确定的角度范围。第二阶段82是基于分析距离d_∏(先前已描述)的特性，所述分析给出关于在衰落信道的情况下解映射的低错误率性能的信息。

在此阶段82中，所保留的仅有角度是在衰落信道上比擦除信道的最佳角度(即，

)表现得更渐近的角度。换句话说，仅保留证实

的角度。

在第二阶段82结束时获得的所有角度在实践中是可容许的。

然而，对应于d_∏的最低值的角度值(在实践中，为最接近于

的角度，且对于某些高阶调制(例如，256-QAM)来说为45°)适合于在具有高擦除率的信道上传输，而当擦除率较低或甚至为零时，对应于d_∏的最高值的角度值将是优选的。

因此，针对给定应用对角度α的最终选择取决于多个因素：

-如先前所解释，传输信道上的擦除率；

-映射：对于具有相同距离特性的一组角度来说，将优先选择对应于每一分量上尽可能接近于葛雷映射的映射的那些映射。如果在接收端不使用迭代解调，那么此条件尤为重要。如果使用迭代解调接收器，那么此约束可稍有松动，这是因为迭代解调接着一般会允许恢复因映射而产生的性能损失。

也可考虑距离d_min1D的特性。此距离给出关于相对于擦除的低错误率行为的信息。

应注意，调制阶增加越多，在高错误率时d_min1D的影响就越大。

因此，举例来说，用于256-QAM调制的d_min1D的值高于用于16-QAM调制的d_min1D的值。

对于具有相同映射和距离d_∏特性的一组角度来说，将优先保留对应于d_min1D的最高值的角度。

最后基于建立解映射功能输出位错误率曲线且将其与常规BICM编码调制(无旋转且无偏移)的情况进行比较来确认所述角度。此确认涉及证实所述两个曲线之间的交点位于比所使用的错误校正码的工作点低的信噪比处。

举例来说，在图6中，对应于旋转角度π//8的曲线与常规解映射曲线相交于约17dB处。这暗示仅在解码器的工作点大于17dB时才有可能以此角度获得性能增益(考虑关于编码速率R的校正因数-10logR的添加)。

在PSK和A-PSK调制的情况下，还使用欧几里德距离1D(d_min1D)、乘积距离2D(d_∏)和关于映射的量值来确定最佳角度。

然而，这些不同量测值取决于在信号空间中的格局的几何形状。明确地说，在PSK格局的情况下，对几何原点的某一数目个约束是归因于所有点都位于一个且同一个圆上的事实。

因此，在第一阶段81期间，仅使用第一量值(被称作平均汉明距离且表示为d_H，moy)来确定角度范围。

此外，只要涉及到PSK和A-PSK调制，第二阶段82就还基于分析距离d_∏(先前已描述)的特性，所述分析给出关于在衰落信道的情况下解映射的低错误率性能的信息。

此外，在此阶段82中，仅保留证实d_min1D(α)≥d_min1D(α₁)的角度，其中α₁为对应于最接近d_∏的峰值的角度。

与QAM调制不同，从8PSK和16APSK的几何形状的观点来看，使d_min1D最大化的角度不具有特定的特性。

确实，在M≥8的MPSK格局的情况下，使d_min1D最大化的角度(以45°为模的7.9°和37.1°，如图9中所展示)不对应于经投影符号的均匀分布(如图10中所展示，图10展示相对于轴I，旋转角度α＝7.9°的情况下的8PSK格局实例，此角度对应于投影点在I或Q上的d_min1D的最大化。

举例来说，对于8PSK调制，不存在导致经投影符号的均匀分布的旋转角度。此情况对于APSK调制也成立，APSK调制的点位于多个同心圆上。

此外，对于QAM调制来说，对称性考虑因素使得能够将角度调查缩小到区间[0.45°]。对于MPSK(M≥8)和APSK来说，所述对称性考虑因素并不总是有效。对于多个45°角度来说，可观察到乘积距离d_∏和最小一维距离d_min1D的图案的重复或对称，但对于关于映射的量值来说，此情况一般不成立。

在下文更详细地描述对QAM、PSK和APSK调制的不同应用实例。

3应用实例

在64-QAM调制(图7)的情况下，第一阶段81允许保留以下角度范围：α＜11.3°，在区间[0°-45°]中。

为了对称，可将对角度的搜索限于区间[0°，45°]。因此，如果在此区间中的角度α解决问题，那么其可由以下7个角度中的任一者代替：

π-α、π+α、

和2π-α。

第二阶段82允许选择对应于距离的角度值。所选的角度属于范围[7.1°-7.9°]、[8.3°-9.2°]或[9.7°-11.0°]。

允许考虑较广范围的擦除率(通常在0与15％之间)和较广范围的编码效率的折衷角度值的选择对应于在区间[8.3°-9.2°]中的d_min1D峰值，即，α在8.6°与8.7°之间。

在16-QAM调制的情况下，两个角度值确定阶段的结果如下：

阶段1：α≤18.5°

阶段2：

允许考虑较广范围的擦除率(通常在0与15％之间)和较广范围的编码效率的折衷角度的最终选择对应于在区间[14.1°-17.1°]中的d_∏峰值，即，α＝16,8°。在16-QAM的情况下，未曾考虑距离d_min1D，这是因为其影响仅使其自身感受到极低的错误率。

在256-QAM调制的情况下，两个角度值确定阶段的结果如下：

阶段1：α≤5.1°或α≥42.6°

阶段2：

表示对不同擦除率与编码效率的良好折衷的最终值对应于在区间[4.2°-4.3°]中的d_∏和d_min1D的局部峰值，即，α＝4.2°。

在QPSK或4-QAM调制的情况下，第一阶段不适用。确实，一个分量上的两个邻近点之间的不同位的平均数在区间[0°-45°]中是不变的。第二角度范围确定阶段的结果如下：

阶段2：

允许考虑较广范围的擦除率和较广范围的编码效率的折衷角度的最终选择对应于d_∏的值与d_min1D的值之间的折衷，即α＝29,0°。明确地说，当接收器处使用迭代解调过程时，此值给出更明显的增益。

明确地说，本发明也可应用于M≥8的MPSK调制以及APSK。

在这些情况下，对于使用葛雷映射的格局来说，对称性考虑因素使得能够将角度调查缩小到区间[0°-90°](对于8PSK调制)、区间[0°-45°](对于16APSK调制)以及区间[0°-180°](对于32APSK调制)。

举例来说，对于8PSK调制来说，无法研究相对于最大限制角度[0-45°]的角度，这是因为格局点映射是以如下方式来建立的：格局的两个邻近点在投影之后其间的不同位的平均数(即，平均汉明距离d_H，moy)相对于区间[0°-45°]与相对于区间[45°-90°]是不同的，如图9中所展示。

现在将考虑8PSK调制的情况(如图11中所展示)。为此实例选择的格局对应于标准DVB-S2(版本2的卫星传输标准)中所采用的格局。

根据此应用实例，使用第一阶段81来选择使平均汉明距离d_H，moy为低(即，低于2)的角度范围，即在区间[0°-90°]中α≥45°。

出于对称性考虑因素，对角度的搜索可限于区间[0°-90°]。如果在此区间中的角度α解决问题，那么其可由以下3个角度中的任一者代替：

α+π或

为了保证在衰落信道和擦除信道上的良好的低错误率行为，应仅保留对应于足够高的距离d_∏的值和d_min1D的值的那些角度。在实践中，可接受的距离值取决于信道上的擦除率(擦除率越高，相对于距离d_∏会更偏好距离d_min1D。)

然而，与QAM调制的情况不同，由于与在8PSK调制的情况下将所有点都定位在一个且同一个圆上有关的几何形状约束，均匀分布于轴上的情形不存在，且d_min1D和d_∏的峰值区不重合(如图9中所展示)。

使用第二阶段82来选择对应于距离d_min1D(α)≥d_min1D(α₁)的角度值，其中α₁为对应于最接近于d_∏的峰值的角度，即α₁＝49,9°。

由于距离d_min1D与d_∏相对于角度

(且因此，在区间[45°-90°]中，相对于角度

)的对称特性，获得两个角度范围：49.9°≤α≤58.5°和76.5°≤α≤85.1°。

相对于不具有擦除的衰落信道上和具有擦除的衰落信道上的传输，且对于较广范围的擦除率导致良好性能的折衷角度值的选择对应于较低的d_H，min值，即在范围[49.9°-58.5°]内的α≥52.9°或在范围[76.5°-85.1°]内的α≤82.1°。

对于在具有15％擦除的衰落信道上的传输(如图12中所展示)，找出使解映射器输出错误率减到最小的角度值：

-对于范围[49.9°-58.5°]，约d_min1D的峰值(52.9°)与所述范围的上限(即，数值上为α≈55.7°)之间的约一半；

-根据对称性，范围[76.5°-85.1°]中的结果为α≈79.3°。

在不具有擦除的瑞利信道上传输的情况下(如图13中所展示)，针对相同旋转角度模拟解映射器展示了所选角度也在此类型的信道上产生良好的性能，且证明选择此值作为折衷角度是合理的。

如果所考虑的格局不同于对应于标准DVB-S2中所采用的格局(图11中所展示)的格局，且尤其是如果原始相移或如果映射不同(要知道，映射的改变可被看作原始相移，45°的倍数)，那么角度范围的数值不同于先前所获得的角度范围数值。

举例来说，如果相对于图11中的格局，原始相移φ低于45°，那么先前所获得的角度值α变成

现在将考虑16-APSK调制的情况，其格局展示于图14中，且对应于标准DVB-S2中所采用的格局。

将半径R1与R2的比率取作γ。在格局DVB-S2的情况下，此参数(其值可改变)取决于所选择的编码速率。

针对所述标准中所采用的γ的两个极值(2.57和3.15)来计算关于映射和关于格局中的两个点之间的最小欧几里德距离的不同距离测量值将产生图15和图16中的曲线。

对于γ＝3.15的情况来说，使用第一阶段81来选择使平均汉明距离d_H，moy为低(即，低于1.4)的角度范围，即，以下范围：2.7°≤α≤15.0°。

出于对称性考虑因素，对角度的搜索可限于区间[0°-45°]。如果在此区间中的角度α解决问题，那么其可由以下7个角度中的任一者代替：

π-α、π+α、

2π-α。

使用第二阶段82来选择对应于距离d_min1D(α)≥d_min1D(α₁)的角度值，其中α₁为对应于最接近d_∏的峰值的角度，即6.0°≤α≤12.5°。

针对不具有擦除的衰落信道上和具有擦除的衰落信道上的传输且针对较广范围的擦除率导致良好性能的折衷角度值的选择对应于低d_H，min值，即在范围[6.0°-12.5°]中的α≤10.3°。

对于在具有15％擦除(如图17中所展示)和不具有擦除(如图18中所展示)的衰落信道上的传输来说，使解映射器输出错误率减到最小的角度值为α≈10.3°。

对于γ＝2.57的情况，使用第一阶段81来选择使平均汉明距离d_H，moy为低(即，低于1.4)的角度范围，即，以下范围：1.4°≤α≤15.0°。

使用第二阶段82来选择对应于距离d_min1D(α)≥d_min1D(α₁)的角度值，其中α₁为对应于最接近d_∏的峰值的角度，即6.0°≤α≤11.9°。

针对不具有擦除的衰落信道上和具有擦除的衰落信道上的传输且针对较广范围的擦除率导致良好性能的折衷角度值的选择对应于低d_H，min值，即在范围[6.0°-11.9°]中的α≤9.9°。

对于在具有15％擦除和不具有擦除的衰落信道上的传输来说，使解映射器输出错误率减到最小的角度值为α≈9.9°。

所处理的圆的比率γ的两个值对应于在标准DVB-S2的情况下γ的两个极值。

对于中间值来说，曲线类似于图15和图16中的曲线，中间角度值是在所处理的两个极端情况之间。

因此，有可能通过采用所选择的两个范围的交点(即，6.0°≤α≤11.9°)来提出对于所述标准的所有γ值都有效的共用角度范围。

同样，在9.9°与10.3°之间的任何角度值都适合用作所有情况的折衷角度。

现在将考虑32-APSK调制的情况，其格局展示于图19中，且对应于标准DVB-S2中所采用的格局。

γ₁取为＝R2/R1，且γ₂取为＝R3/R1，所述参数的值可改变，且在格局DVB-S2的情况下取决于所选择的编码速率。

针对γ₁＝2.84和γ₂＝5.27的特定情况来计算关于映射和关于格局中两个点之间的最小欧几里德距离的不同距离测量值将产生图20中的曲线。

对于γ₁＝2.84和γ₂＝5.27的这些值来说，使用第一阶段81来选择使平均汉明距离d_H，moy为低(即，低于1.8)的以下角度范围：10.0°≤α≤13.2°、90.8°≤α≤95.2°和100.0°≤α≤103.2°。

出于对称性考虑因素，对角度的搜索可限于区间[0°-180°]。如果此区间中的角度α解决问题，那么其可由π+α代替。

使用第二阶段82来选择对应于距离d_min1D(α)≥d_min1D(α₁)的角度值，其中α₁＝95.0°为所选择的所有角度范围(即，91.7°≤α≤95.0)中对应于d_∏的最高峰值的角度。

针对不具有擦除的衰落信道上和具有擦除的衰落信道上的传输且针对较广范围的擦除率导致良好性能的折衷角度值的选择对应于低d_H，min值，即在范围[91.7°-95.0°]中的α≤94.4°。

对于在具有15％擦除和不具有擦除的衰落信道上的传输来说，使解映射器输出错误率减到最小的角度值为α≈94.4°。

应注意，对于不同的γ₁值和γ₂值，曲线的斜率不同于图20中的曲线的斜率，但使用本发明方法的阶段81和82来获得折衷角度值。

现在陈述本发明的实施例实例，对于64-QAM调制来说，在所述实施例实例中，阶段81和82分别将基于距离d_∏和d_min1D的准则用于阶段81，且接着将与平均汉明距离d_H，moy和/或汉明距离d_H，min有关的准则用于阶段82。

使用第一阶段81来选择证实的角度，且更明确地说，具有最高d_min1D值的角度。

因此获得属于以下范围的角度：

[7.1°-7.9°]、[8.3°-9.2°]、[9.7°-11.0°]、[11.6°-13.6°]、[14.5°-15.8°]、[16.1°-17.7°]、[19.2°-21.5°]、[22.1°-23.1°]，[23.4°-25.2°]、[28.0°-29.6°]、[29.9°-30.7°]、

[31.2°-33.1°]、[34.3°-35.4°]、[35.7°-36.5°]、[37.2°-38.4°]、[38.9°-39.6°]、[40.0°-40.5°]、[40.7°-41.5°]。

出于对称性考虑因素，对角度的搜索可限于区间[0°-45°]。因此，如果在此区间中的角度α解决问题，那么其可由以下7个角度中的任一者代替：

π-α、π+α、

和2π-α。

使用第二阶段82以通过应用与平均汉明距离d_H，moy和/或汉明距离d_H，min有关的准则来在区间[0°-45°]中选择角度范围α＜11.3°。

所选择的角度属于范围[7.1°-7.9°]、[8.3°-9.2°]或[9.7°-11.0°]。清楚地，在应用准则的次序相反的情形下，所得角度范围仍相同。

这些应用实例是作为说明而给出的且不具有限制性。

所确定的角度值允许将旋转应用于调制格局，借此优化其性能。

在一些传输情形中，角度值可为可变的，尤其依传输信道而改变。

举例来说，在传输质量改变的情况下(例如，在检测到信道变弱或改进后)，可重新计算角度值，以便适应调制优化。

接着，在步骤41处，将延迟应用于经旋转的格局。此延迟的作用是以如下方式使一个且同一个格局点的两个分量I和Q分离：这些分量不受同一衰减因素影响或不被同时擦除。

在影响两个连续传输的信号的衰减不相关(所谓的“非相关平坦衰落”传输信道)的情况下，分量I与分量Q之间的符号定时延迟是足够的。

所述延迟可应用于所述两个分量中的一者或另一者。

在衰减是相关的传输信道(所谓的“相关平坦衰落”传输信道)的情况下，延迟必须至少与信道上的相关长度一样长，以便确保影响一个且同一个符号的分量I和分量Q的衰减被解相关。

延迟也可由交错代替，延迟是简化形式的交错。

4 对接收器的描述

现在将关于图5来描述一种接收器，其适用于接收通过本发明的传输方法传输的信号。

明确地说，相对于常规BICM接收器(已关于图3来描述)，此种接收器包含用于应用反向延迟51(或反向交错，如果在发射时已应用交错的话)的模块，所述延迟是根据本发明的传输方法在传输之前应用的。

将格局的解映射21应用于所接收到的经旋转格局。

还可实施迭代循环31来改进性能。

Claims (14)

1.一种用于传输信号的方法，所述信号表示源信号且既定用于在传输信道上传输，所述方法包含以下步骤：

将错误校正码应用于所述源信号，且传递中间数字信号；

使所述中间数字信号的位交错，且传递经交错信号；

将位到信号映射应用于所述经交错信号，传递表示所述源信号的所述信号以供传输，且实施包含分量I和Q的调制格局；

对所述分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错；

所述方法的特征在于其包含以下步骤：

在所述应用交错的步骤之前，将旋转应用于所述调制格局，且传递经旋转格局的投影的映射，其被称作经投影映射，所述旋转是根据某一角度来实施的，所述角度的值是根据以下两个阶段来界定的：

第一阶段，确定至少一个角度值范围使得对于所述经投影映射中的每一点，每一I和Q分量上的所述经投影映射接近于葛雷映射；

第二阶段，基于以下两者的值，从所述范围选择至少一个值：所述经投影映射的两个点之间的最小乘积距离和/或所述两个点在所述分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离，所述最小欧几里得距离被称作最小欧几里德一维距离。

2.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，所述第一阶段使在所述经投影映射的一个分量上所述经投影映射的两个邻近点之间的不同位的平均数和/或位于所述最小欧几里德一维距离处的所述经投影映射的两个点之间的不同位的数目减到最小。

3.根据权利要求1到2中任一权利要求所述的传输信号的方法，其特征在于，所述第二阶段排除使所述最小欧几里德距离和/或所述乘积距离减到最小的至少一个角度。

4.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，所述角度的值还考虑属于由以下各项组成的群组的至少一个准则：

所使用的错误校正码；

所使用的调制；

传输信道；

所使用的位到信号映射；

编码速率；

所传输的信号帧的大小；

针对所使用的调制而选择的格局。

5.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，所述调制属于包含以下各项的群组：

QAM调制；

PSK调制；

APSK调制。

6.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为16QAM时，所述角度的所述值在14.1°与17.1°之间。

7.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为64QAM时，所述角度的所述值属于以下值范围中的一者：

[7.1°-7.9°]；

[8.3°-9.2°]；

[9.7°-11.0°]。

8.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为256QAM时，所述角度的所述值属于以下值范围中的一者：

[3.5°-3.7°]；

[3.9°-4.0°]；

[4.2°-4.3°]；

[4.5°-5.1°]；

[42.8°-43.2°]。

9.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为QPSK时，所述角度的所述值在26.5°与33.2°之间。

10.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为8PSK时，所述角度的所述值属于以下值范围中的一者：

[49.9°-58.5°]；

[76.5°-85.1°]。

11.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为16-APSK时，所述角度的所述值属于以下值范围中的一者：

[6.0°-12.5°]，对于γ＝3.15；

[6.0°-11.9°]，对于γ＝2.57，其中所述参数γ取决于所选择的编码速率。

12.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，当所使用的调制为32-APSK时，所述角度的所述值属于值范围[91.7°-95.0°]，其中参数γ1和γ2取决于所选择的编码速率，且分别等于2.84和5.27。

13.根据权利要求1所述的传输信号的方法，其特征在于，所述错误校正码属于包含以下各项的群组：

LDPC码；

并行级联码；

迭代解码码。

14.一种用于传输信号的装置，所述信号表示源信号且既定用于在传输信道上传输，所述装置包含：

用于将错误校正码应用于所述源信号且传递中间数字信号的构件；

用于使所述中间数字信号的位交错且传递经交错信号的构件；

用于将位到信号映射应用于所述经交错信号、传递表示所述源信号的所述信号以供传输且实施包含分量I和Q的调制格局的构件；

用于对所述分量I或Q中的一者相对于另一者应用交错的构件；

所述装置的特征在于其包含：

用于将旋转应用于所述调制格局且传递经投影映射的构件，所述旋转是根据某一角度来实施的，所述角度的值是根据以下两个构件来界定的：

第一构件，其确定至少一个角度值范围使得对于所述经投影映射中的每一点，每一I和Q分量上的所述经投影映射接近于葛雷映射；

第二构件，其基于以下两者的值，从所述范围选择至少一个值：所述经投影映射的两个点之间的最小乘积距离和/或所述两个点在所述分量I或Q中的一者或另一者上的两个投影之间的最小欧几里德距离，所述最小欧几里得距离被称作最小欧几里德一维距离。

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