CN103493454A - 用于使用低阶调制器来实施高阶调制方案的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种处理设备包括：多个调制器，该多个调制器根据第一调制方案执行调制；组合器，被配置用于组合来自该多个调制器的输出；以及信号处理器，被配置用于接收比特流并且将比特流转换成用于多个调制器的多个输入信号，从而组合器根据第二调制方案生成调制输出。该多个调制器可以是低阶调制器，并且调制输出的调制方案可以例如包括旋转正交相移键控（QPSK）、脉冲幅度调制（PAM）、高阶正交幅度调制（QAM）和多分辨率高阶正交幅度调制（M-QAM）。

Description

用于使用低阶调制器来实施高阶调制方案的方法和装置

技术领域

示例实施例总体涉及实施信号调制方案。

背景技术

无线通信网络为在被通信网络覆盖的地理区域内行进的移动台提供无线覆盖。无线通信网络包括用于经由无线下行链路连接向移动台发送数据的基站（BS）。移动台可以经由无线上行链路连接向BS发送数据。BS和移动台二者在发送数据之前调制数据。存在许多不同类型的调制方案，例如包括二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、正交幅度调制（QAM）和脉冲幅度调制（PAM）。这些调制方案中的每个调制方案是某些发送类型所需要的。另外，这些方案中的每个方案的实施可能需要在实施方案的基站或者移动台内的不同硬件配置。

发明内容

示例实施例涉及一种用于使用低阶调制来实施调制方案的装置和方法。

根据一个实施例，一种处理设备包括：多个调制器，该多个调制器各自根据相同第一调制方案执行调制；组合器，被配置用于组合来自多个调制器的输出并且基于多个调制器的组合的输出产生调制输出；以及信号处理器。信号处理器被配置用于接收比特流，将比特流转换成用于多个调制器的多个输入信号，以及以组合器根据第二调制方案生成调制输出的方式向多个调制器提供多个输入信号。

根据一个实施例，第一调制方案是相移键控（QPSK）方案，并且第二方案是旋转QPSK方案。多个调制器包括至少第一和第二调制器。信号处理器被配置用于向第一调制器的Q支路提供来自多个输入信号之中的第一输入信号并且向第一调制器的I支路提供固定信号，使得第一调制器生成第一输出，信号处理器被配置用于向第二调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第二输入信号并且向第二调制器的Q支路提供固定信号，从而第二调制器生成第二输出，并且组合器被配置用于通过组合第一输出和第二输出来生成调制输出。

根据一个实施例，第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且第二方案是脉冲幅度调制（PAM）方案。多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。信号处理器被配置用于向第一调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第一输入信号并且向第一调制器的Q支路提供固定信号，使得第一调制器生成第一输出，信号处理器被配置用于向第二调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第二输入信号并且向第二调制器的Q支路提供固定信号，使得第二调制器生成第二输出，并且组合器被配置用于通过组合第一和第二输出来生成调制输出。

根据一个实施例，第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且第二方案是脉冲幅度调制（QAM）方案。多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。信号处理器被配置用于向第一调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第一输入信号并且向第一调制器的Q支路提供来自多个输入信号之中的第二输入信号，使得第一调制器生成第一输出，信号处理器被配置用于向第二调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第三输入信号并且向第二调制器的Q支路提供来自多个输入信号之中的第四输入信号，使得第二调制器生成第二输出，并且组合器被配置用于通过组合第一输出和第二输出来生成调制输出。

根据一个实施例，一种调制比特流的方法包括：将比特流转换成多个输入信号；向多个调制器提供多个输入信号，多个调制器中的每个调制器根据相同的第一调制方案执行调制，从多个调制器生成输出，并且组合来自多个调制器的输出以生成调制信号。多个输入信号被以输出的组合根据第二调制方案生成调制信号的方式向多个调制器提供。

根据一个实施例，第一调制方案是相移键控（QPSK）方案，并且第二方案是旋转QPSK方案。多个调制器包括至少第一调制器和第二调制器。生成步骤包括：通过向第一调制器的Q支路提供来自多个输入信号之中的第一输入信号并且向第一调制器的I支路提供固定信号来从第一调制器生成第一输出，并且通过向第二调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第二输入信号并且向第二调制器的Q支路提供固定信号来从第二调制器生成第二输出。

根据一个实施例，第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且第二方案是脉冲幅度调制（PAM）方案。

多个调制器包括至少第一和第二调制器。生成步骤包括：通过向第一调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第一输入信号并且向第一调制器的Q支路提供固定信号来从第一调制器生成第一输出，并且通过向第二调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第二输入信号并且向第二调制器的Q支路提供固定信号来从第二调制器生成第二输出。

根据一个实施例，第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且第二方案是正交幅度调制（QAM）方案。多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。生成步骤包括：通过向第一调制器的Q支路提供来自多个输入信号之中的第一输入信号并且向第一调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第二输入信号来从第一调制器生成第一输出，并且通过向第二调制器的I支路提供来自多个输入信号之中的第三输入信号并且向第二调制器的Q支路提供来自多个输入信号之中的第四输入信号来从第二调制器生成第二输出。

附图说明

本发明的示例实施例将从以下提供的具体描述和附图中变得更完全被理解，在附图中，相似要素由相似标号代表，这些附图是仅通过示例而给出的、因此未限制本发明的范围，并且在附图中：

图1示出根据一个实施例的无线通信网络的部分。

图2示出根据一个示例实施例的可以在BS或者移动台中使用的基带处理器系统的示例结构。

图3示出用于实施正交相移键控（QPSK）调制方案的数字信号处理器（DSP）单元和专用集成电路（ASIC）单元的示例操作。

图4示出用于实施二进制相移键控（BPSK）调制方案的DSP单元和ASIC单元的示例操作。

图5示出根据一个示例实施例的用于实施旋转QPSK方案的DSP单元和ASIC单元的示例配置。

图6示出使用图5中所示配置来实施旋转QPSK方案的方法。

图7A和图7B示出根据一个示例实施例的用于实施4-脉冲幅度调制（PAM）和8-PAM方案的DSP单元和ASIC单元的示例配置。

图8示出使用图7中所示配置来实施PAM方案的方法。

图9示出根据一个示例实施例的用于实施16-QAM方案的DSP单元和ASIC单元的示例配置。

图10示出根据一个示例实施例的实施QAM方案的方法。

图11示出用于说明与图9中所示输出信号Tx对应的16-QAM星座的矢量表示。

图12示出根据一个示例实施例的用于说明多分辨率QAM方案的星座。

图13示出根据一个示例实施例的用于实施64-QAM方案的DSP和ASIC单元220的示例配置。

图14是用于说明用于实施高阶QAM方案的系统的图。

具体实施方式

现在将参照附图更完全描述本发明的各种示例实施例，在附图中示出本发明的一些示例实施例。

这里公开本发明的具体示意性实施例。然而，这里公开的特定结构和功能细节仅为代表以便描述本发明的示例实施例。然而，本发明可以用许多备选形式来体现而不应解释为仅限于这里阐述的实施例。

因而，尽管本发明的示例实施例能够有各种修改和备选形式，但是在附图中通过示例并且这里将具体描述其实施例。然而应当理解，并非旨在使本发明的示例实施例限于公开的特定形式，但是相反，本发明的示例实施例将覆盖落入本发明的范围内的所有修改、等效和备选。贯穿附图的描述，相似标号指代相似要素。如这里所用，术语“和/或”包括关联列举项目中的一个或者多个项目的任何项目和所有组合。

将理解，当一个单元被称为“连接”或者“耦合”到另一单元时，它可以直接连接或者耦合到另一单元，或者居间单元可以存在。对照而言，在一个单元称为“直接连接”或者“直接耦合”到另一单元时，无居间单元存在。应当以相似方式解释用来描述在单元之间的关系的其它字眼（例如“在……之间”比对“直接在……之间”、“相邻”比对“直接相邻”等）。

这里所用术语仅为了描述具体实施例而未旨在于限制本发明的示例实施例。如这里所用，除非上下文另有明示，单数形式“一个”和“该”旨在于也包括复数形式。还将理解，术语“包括”和/或“包含”在这里使用时指定存在陈述的特征、整体、步骤、操作、单元和/或部件、但是未排除存在或者添加一个或者多个其它特征、整体、步骤、操作、单元、部件和/或其组合。

也应当注意，在一些备选实施例中，指出的功能/动作可以不按图中指出的顺序出现。例如事实上根据涉及到的功能/动作可以基本上并行执行或者可以有时按相反顺序执行接连示出的两幅图。

如这里所用，术语移动台可以被视为与终端、接入终端（AT）、移动单元、移动站、移动用户、用户设备（UE）、订户、用户、远程站、接入终端、接收器等同义并且可以下文偶尔称为终端、接入终端（AT）、移动单元、移动站、移动用户、用户设备（UE）、订户、用户、远程站、接入终端、接收器等并且可以描述无线通信网络中的无线资源的远程用户。术语基站（BS）可以视为与基站收发信台（BTS）、节点B、扩展节点（eNB）、毫微微小区、接入点等同义和/或称为基站收发信台（BTS）、节点B、扩展节点（eNB）、毫微微小区、接入点等并且可以描述如下设备，该设备为在网络与一个或者多个用户之间的数据和/或语音连通提供无线电基带功能。

这里讨论示例实施例为实施于适当计算环境中。虽然非必需，但是将在一个或者多个计算机处理器或者CPU执行的计算机可执行指令、比如程序模块或者功能过程的一般上下文中描述示例实施例。一般而言，程序模块或者功能过程包括执行特定任务或者实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。

可以在现有通信网络中使用现有硬件来实施这里讨论的程序模块和功能过程。例如可以在现有网元或者控制节点（例如图1中所示BS或者移动台）使用现有硬件来实施这里讨论的程序模块和功能过程。这样的现有硬件可以包括一个或者多个数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、计算机等。

在以下描述中，除非另有指明，将参照一个或者多个处理器执行的操作的动作和符号表示（例如以流程图的形式）描述示例实施例。这样，将理解有时称为计算机执行的这样的动作和操作包括处理器对电信号的操纵，这些电信号以结构化形式代表数据。这一操纵对数据变换或者在计算机的存储器系统中的位置维持它，这以本领域技术人员适当理解的方式重新配置或者另外变更计算机的操作。

图1示出无线通信网络100的部分。无线通信网络100可以例如遵循通用移动电信系统（UMTS）、宽带码分多址（W-CDMA）或者长期演进（LTE）协议。无线通信网络100可以包括移动台110和基站（BS）120。BS120可以在与BS120关联的小区或者地理区域内为移动台100提供覆盖。因而，BS120和移动台110均能向彼此和从彼此无线地发送和接收数据。在以无线电信号的形式在空中发送之前首先调制将从移动台110或者BS120发送的数据。为了执行这一调制，BS120和移动台110二者可以包括基带处理器系统。

图2示出根据一个示例实施例的可以在BS或者移动台中使用的基带处理器系统200的示例结构。参照图2，基带处理器系统200可以包括数字信号处理（DSP）单元210、专用集成电路（ASIC）单元220和存储器单元230。

存储器单元230可以是例如包括SRAM型存储器设备的任何已知类型的存储器设备。

DSP单元210例如包括能够处理信号的处理器。例如DSP单元210包括用于对输入比特流执行串行到并行转换和格雷（Gray）码转换的必需硬件。DSP单元210能够例如基于在程序中包括的可执行指令对信号执行处理操作。用于控制DSP单元210的程序例如存储于存储器单元230中。DSP单元210例如经由总线240连接到ASIC单元220和存储器单元230。DSP单元210能够例如使用总线240向和/或从ASIC单元220和存储器单元230发送和/或接收数据和控制信号。如以下将更具体讨论的那样，DSP单元210能够向ASIC单元220发送控制信号以控制ASIC单元220的操作。例如DSP单元210能够控制ASIC单元220内的调制器的输入。DSP单元210也能够控制ASIC220内的调制器的输出的幅度。DSP单元210的示例结构在“3G UMTS Wireless System Physical Layer:BasebandProcessing Hardware Implementation Perspective,”IEEECommunications Magazine,September2006,pp,52～58中进行了讨论，在此通过整体引用而将其并入。

ASIC单元220包括用于调制输入比特流的硬件。ASIC单元220包括一个或者多个调制器。调制器可以例如是正交相移键控（QPSK）调制器。调制器中的每个调制器能够接收输入信号并且输出调制信号。调制器能够以不同幅度输出调制信号。调制器中的每个调制器输出调制信号的幅度可以由DSP单元210控制。

ASIC单元220能够分别通过Rx输入接口224和Tx输出接口222接收和发送信号，例如调制信号。ASIC单元220能够组合多个信号以从Tx输出接口222输出组合信号。例如ASIC单元220中的QPSK调制器中的每个QPSK调制器可以生成单独调制输出，并且可以向Tx输出接口222馈送这些单独调制信号中的每个单独调制信号，从而该单独输出在Tx输出接口222被组合并且作为组合调制输出从Tx输出接口222被输出。DSP单元210能够控制ASIC单元以组合调制输出并且输出组合的调制信号。ASIC单元220的示例在“AnEight-user UMTS Channel Unit Processor for3GPP Base StationApplications,”IEEE J.Solid-State Circuits,vol.39,No.9,Sept.2004中进行了讨论，在此通过整体引用而将其并入。

根据一个示例实施例，基带处理器系统200能够实施多个类型的调制方案而无需ASIC发送器硬件（Tx ASIC）的任何重新设计。例如，如以下将更具体讨论的那样，根据示例实施例，基带处理器系统200能够实施旋转QPSK方案、脉冲幅度调制（PAM）方案和正交幅度调制（QAM）方案。PAM方案包括但不限于4-PAM方案。QAM方案包括但不限于16-QAM和包括64-QAM的高阶调制（HOM）方案。如以下将更具体讨论的那样，通过提供DSP单元210的适当编程，可以例如使用ASIC单元220中的仅一个或者多个QPSK调制器来实施以上讨论的所有方案。因此，根据一个示例实施例，现有基带处理器系统可以使用低阶调制器来实施包括HOM方案的调制方案扩展集合，因此无需新硬件。

现在以下将参照图3-图14更具体讨论DSP单元210和ASIC单元220的能力。

实施QPSK调制

图3示出用于实施QPSK调制方案的DSP单元210和ASIC单元220的示例操作。如图3中所示，DSP单元210能够实施串行到并行（S/P）转换功能310和格雷码转换功能320。S/P转换功能310接收比特流bi形式的数据并且基于比特流bi以第一比特流b0和第二比特流b1的形式产生并行数据。数据bi可以是在从移动台发送的情况下的上行链路数据或者在从BS发送的情况下的下行链路数据。格雷码转换功能320接收第一比特流b0和第二比特流b1、将这些比特流转换成格雷码并且输出信号I和Q作为格雷码转换的比特流b0和b1。比特流I和Q对应于QPSK调制器330的同相（I）和正交（Q）支路输入。图3中的表312示出在格雷码转换之前与值0-3对应的比特流b0和b1，并且表322示出在格雷码转换之后与值0-3对应的比特流I和Q。如图3中的表322所示，在格雷码转换之后，仅一个比特在值0-3的相邻两比特表示之间的时间改变。

向在ASIC单元220中包括的QPSK调制器330提供格雷码转换的比特流。如以上说明的那样，比特流I和Q对应于QPSK调制器330的同相（I）和正交（Q）支路输入。QPSK调制器330对I和Q比特流执行QPSK调制。输出信号Tx可以表达为Tx=A(i+jQ)，其中A是输出信号Tx的幅度，并且j²=-1。

QPSK调制器340示出与输出信号Tx对应的星座，其中假设设置幅度A为1。

实施BPSK调制

图4示出用于实施BPSK调制方案的DSP单元210和ASIC单元220的示例配置。

例如，如图4中所示，DSP单元210向包括在ASIC单元220中的QPSK调制器410的Q支路提供所有比特流bi。DSP单元210向QPSK调制器410的I支路输入维持固定逻辑值0。QPSK调制器通过产生如下输出来做出响应，该输出有效地是BPSK输出。也就是说，与图420所示全QPSK星座对照，如以上描述的受到固定输入的QPSK调制器输出的符号将被限制到如图430所示的BPSK星座。

实施旋转QPSK调制

图5示出根据一个示例实施例的用于实施旋转QPSK方案的DSP单元210和ASIC单元220的示例配置。

例如，如图5中所示，可以通过使用在ASIC单元220中包括的第一QPSK调制器510和第二QPSK调制器520来实施QPSK调制。另外，如图5中所示，DSP单元210可以对输入比特流bi执行串行到并行S/P转换功能570以创建并行比特流b0和b1。另外，DSP单元210可以在向ASIC单元220的第一QPSK调制器510和第二QPSK调制器520提供经转换的比特流之前对并行比特流b0和bi执行格雷码功能580。图6示出使用图5中所示配置来实施旋转QPSK方案的方法。

参照图6，在步骤S610中，向具有固定于0的I支路输入的第一调制器的Q支路输入提供输入信号。在步骤S620中，从第一调制器生成第一输出。

例如，如图5中所示，DSP单元210将经格雷码转换的比特流b0输出到第一QPSK调制器510的Q支路输入（在图5中标注为Q0），同时针对第一QPSK调制器510将对应I支路输入配置为例如固定于0V（在图5中标注为I0）。另外，第一调制器510生成第一输出信号Out0。第一输出信号Out0可以被定义为Out0=A×j×Q0，其中A是第一调制器510输出的信号的幅度并且j²=-1。第一输出信号Out0可以取构造BPSK星座515的值。

回顾图6，在步骤S630中，向具有固定于0的Q支路输入的第二调制器的I支路输入提供输入信号。在步骤S640中，从第二调制器生成第二输出。尽管步骤S610-S640被示出为被串行执行，但是将理解步骤S610-S620可以与步骤S630-S640并行执行。

例如，如图5中所示，DSP单元210输出格雷码转换的比特流b1并且将它导向第二QPSK调制器520的I支路输入（在图5中标注为I1），同时针对第二QPSK调制器520将对应Q支路输入配置为例如固定于0V（在图5中标注为Q1）。另外，第二调制器520生成第二输出信号Out1。第二输出信号Out1可以被定义为Out1=B×I1，其中B是第二QPSK调制器520输出的信号的幅度。第二输出信号Out1可以取构造BPSK星座525的值。

回顾图6，在步骤S650中，基于第一和第二输出生成调制信号。

例如，如图5中所示，可以使用加法器530来组合第一和第二输出信号Out0和Out1以生成调制信号Tx。加法器530可以例如是ASIC单元220的输出接口222。调制信号Tx可以被定义为Tx=B(I1+j×(A/B)×Q0)。调制信号Tx的可能值对应于具有4个点的QPSK星座。可以旋转这些星座点。例如可以根据下式将星座点（A，B）旋转θ度以创建旋转星座点（X，Y）：

$\left(\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\Θ}& \sin \mathrm{\Θ}\\ -\sin \mathrm{\Θ}& \cos \mathrm{\Θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}A\\ B\end{array}\right),---\left(1\right)$

其中θ被定义为π/4–α并且α=arctan(A/B)。

通过将与调制信号Tx对应的星座点旋转角度θ，可以创建旋转QPSK星座。星座540是旋转角度θ的QPSK星座的示例。另外，通过用DSP软件编程调整角度θ，可以获得最优调制分集以减少或者最小化误码率（BER）。例如，在这一方面有用的研究结果已经在“Proposed Text of Coding-Rotated-Modulation OFDM system for theIEEE802.16m Amendment”,IEEE C802.16m-09/0414和“Signal SpaceDiversity:A Power-and Bandwidth-Efficient Diversity Technique forthe Rayleigh Fading Channel”,IEEE TRANS ON INFOR THEORY,VOL.44,NO.4,JULY1998中得以报导，在此通过整体引用将二者并入。如以上文章在理论上研究的那样，可以通过旋转信号星座来实现调制分集，并且调制分集可以用来提高QPSK调制在衰落信道上的性能。利用多维旋转QAM或者（相移键控）PSK星座，可以实现很高的分集阶数，并且这导致在衰落信道上的几乎高斯性能。这一多维调制方案实质上是未编码的，并且支持以分集换取系统复杂性而不以功率或者带宽为代价。如以上描述的那样，DSP210和ASIC220能够实施旋转调制方案。

实施PAM

图7A示出根据一个示例实施例的用于实施PAM方案的DSP单元210和ASIC220的示例配置。

例如，如图7A中所示，可以通过使用包括在ASIC单元220中的第一调制器710和第二QPSK调制器720来实施4-PAM方案。图8示出使用图7中所示配置来实施PAM方案的方法。另外，如图7A中所示，DSP单元210可以对输入比特流bi执行S/P转换功能770以创建并行比特流b0和b1。另外，DSP单元210可以在向ASIC单元220的第一QPSK调制器710和第二QPSK调制器720提供经转换的比特流之前对并行比特流b0和b1执行格雷码功能780。

参照图8，在步骤S810中，向具有固定于0的Q支路输入的第一调制器的I支路输入提供输入信号。在步骤S820中，从第一调制器生成第一输出。

例如，如图7A中所示，DSP单元210向第一QPSK调制器710的I支路输入（在图7A中标注为I0）输出比特流b0，同时针对第一QPSK调制器710将对应Q支路输入配置为例如固定于0V（在图7A中标注为Q0）。另外，第一调制器710生成第一输出信号Out0。第一输出信号Out0可以被定义为Out0=2A×I0，其中2A是第一QPSK调制器710作为输出而提供的信号的幅度，j²=-1，并且A是用于第一调制器710和第二QPSK调制器720的功率水平缩放因子。因子A可以例如等于0.4472。第一输出信号Out0可以取值2A或者-2A以构造BPSK星座715。

回顾图8，在步骤S830中，向具有固定于0的Q支路输入的第二调制器的I支路输入提供输入信号。在步骤S840中，第二输出从第二调制器生成。虽然步骤S810-S840被示出为被串行执行，但是将理解步骤S810-S820可以与步骤S830-S840并行执行。

例如，如图7A中所示，DSP单元210向第二QPSK调制器720的I支路输入（在图7A中标注为I0）输出比特流b1，同时针对第二QPSK调制器720将对应Q支路输入配置为例如固定于0V（在图7A中标注为Q1）。另外，第二QPSK调制器720生成第二输出信号Out1。第二输出信号Out1可以被定义为Out1=A×I1，其中A是用于第一和第二QPSK调制器710和720的功率水平缩放因子，并且第二QPSK调制器720输出的信号Out1的幅度等于功率水平缩放因子A。第二输出信号Out1可以取值A或者-A以构造BPSK星座725。在图7A中所示示例中，第一输出信号Out0的幅度可以是第二输出信号Out1的幅度的两倍。

回顾图8，在步骤S850中，基于第一和第二输出生成调制信号。

例如，如图7中所示，使用加法器730来组合第一QPSK调制器710和第二QPSK调制器720的第一输出信号Out0和第二输出信号Out1以生成调制信号Tx。加法器730可以例如是ASIC单元220的输出接口222。调制信号Tx可以被定义为Tx=A(2×I0×I1)。调制信号Tx取从星座740构造的值。如星座740所示，调制信号Tx取从4-PAM星座构造的值。

虽然已经具体参照4-PAM方案讨论以上关于图7A和图8举例说明的示例，DSP单元210和ASIC单元220能够使用QPSK调制器来实施例如包括8-PAM或者16-QAM的其它PAM方案。

例如，图7B示出用于实施8-PAM方案的DSP单元210和ASIC单元220的示例配置。图7B中所示配置与图7A中所示配置相似。然而，取代如图7A中所示执行S/P处理以生成两个并行比特流，DSP单元210可以对输入比特流bi执行S/P转换功能770’以创建三个并行比特流b0-b2。另外，DSP单元210可以在向ASIC单元220的第一、第二和第三QPSK调制器750、752和754提供经转换的比特流之前，对并行比特流b0-b2执行格雷码功能780’。

第一QPSK调制器750在I支路输入I0从DSP210接收格雷码转换的输入b0，同时对应Q支路输入Q0被DSP210配置为例如固定于0V。第一输出Out0可以由Out0=4A×I0定义。第二QPSK调制器752在I支路输入I1从DSP210接收经格雷码转换的输入b1，同时对应Q支路输入Q1被DSP210配置为例如固定于0V。第二输出Out1可以由Out1=2A×I1定义。第三QPSK调制器754在I支路输入I2从DSP210接收经格雷码转换的输入b2，同时对应Q支路输入Q2被DSP210配置为例如固定于0V。第三输出Out2可以由Out1=A×I2定义。第一至第三QPSK调制器750-752的第一至第三输出Out0-Out2被加法器730’组合以生成调制信号Tx。加法器730’可以例如是ASIC单元220的输出接口222。调制信号Tx可以被定义为Tx=A(4×I0+2×I1+I2)。如图7B中的星座740’所示，输出信号Tx可以取构造8-PAM星座的值。因而，DSP单元210和ASIC单元220能够使用不多于三个QPSK调制器来实施8-PAM方案。

在图7B中所示示例中，第一输出信号Out0的幅度可以是第二输出信号Out1的幅度的两倍，并且第二输出信号Out1的幅度可以是第三输出信号Out2的幅度的两倍

因此，根据一个示例实施例，可以使用ASIC单元中的QPSK调制器来实施高阶PAM方案。

实施QAM

图9示出根据一个示例实施例的用于实施16-QAM方案的DSP单元210和ASIC单元220的示例配置。

例如，如图9中所示，可以通过使用在ASIC单元220中包括的第一调制器910和第二QPSK调制器920来实施16-QAM方案。图10示出实施QAM方案的方法。现在将参照图9说明图10。

回到图10，在步骤S1010中，对输入信号执行S/P转换以生成多个比特流。在步骤S1020中，向第一和第二调制器提供来自多个比特流之中的比特流。

例如，如图9中所示，DSP单元210可以实施S/P转换功能930和格雷码转换功能940。S/P转换功能930对以比特流bi的形式接收的数据执行S/P转换并且基于比特流bi以第一至第四比特流b0-b3的形式产生并行数据。另外，格雷码转换功能940对第一至第四比特流b0-b3执行格雷码转换。格雷码转换功能940将经格雷码转换的比特流b0-b1输出到第一QPSK调制器910的I支路和Q支路输入（在图9中分别标注为I0和Q0），并且将经格雷码转换的比特流b2-b3输出到第二QPSK调制器920的I支路和Q支路输入（在图9中分别标注为I1和Q1）。

回到图10，在步骤S1030中，从第一QPSK调制器生成第一输出。在步骤S1040中，从第二QPSK调制器生成第二输出。虽然步骤S1030和S1040被示出为被串行执行，但是将理解可以并行执行步骤S1030和S1040。

例如，如图9中所示，第一QPSK调制器910生成第一输出Out0。第一输出Out0可以基于第一QPSK调制器910的I支路和Q支路输入I0和Q0，并且可以被定义为Out0=2A(I0+j×Q0)，其中A是用于第一QPSK调制器910和第二QPSK调制器920的功率水平缩放因子。因子A可以例如是0.3162。第一QPSK调制器910输出的信号的幅度是2A并且j²=-1。另外，第二QPSK调制器920生成第二输出Out1。第二输出Out1可以基于第二QPSK调制器920的I支路和Q支路输入I1和Q1，并且可以被定义为Out1=A(I1+j×Q1)，其中第一QPSK调制器910输出的信号的幅度是A并且j²=-1。在图9中所示示例中，第一输出信号Out0的幅度可以是第二输出信号Out1的幅度的两倍。

回顾图10，在步骤S1050中，基于第一和第二输出生成调制信号。

例如，如图9中所示，使用加法器950将第一和第二QPSK调制器910和920的第一和第二输出信号Out0和Out1相加以生成调制信号Tx。加法器950可以例如是ASIC单元220的输出接口222。调制信号Tx可以被定义为Tx=A((2×I0×I1)+j(2×Q0+Ql))。输出信号Tx可以取构造16-QAM星座的值。图11示出与图9中所示输出信号Tx对应的16-QAM星座。

参考图11，示出矢量QPSK1、QPSK2和16QAM以说明两个QPSK调制器如何可以用来产生输出信号Tx，该输出信号取构造16-QAM星座的值。矢量QPSK1对应于图9中所示的第一调制器910的第一输出Out0并且具有幅度R1。矢量QPSK1示出四个星座点中的如下星座点，该星座点可以代表从第一QPSK调制器910输出的第一输出信号Out1。在图11中所示示例中，矢量QPSK1指示点（2A，2A）。可以被矢量QPSK1达到的点是（+/-2A，+/-2A）。值2A单位对应于第一输出信号Out1的幅度，其如以上讨论的那样为2A。

矢量QPSK2对应于图9中所示的第二调制器920的第二输出Out1并且具有量值R2。矢量QPSK2示出四个星座点之一。在我们的示例中，矢量QPSK2是来自QPSK调制器920的第二输出信号（即Out2）与第一输出信号Out1之和。矢量QPSK2可以到达的点相对于点（2A，2A）为（+/-1A，+/-1A）。值1A单位对应第二输出信号Out2的幅度，其如以上讨论的那样为1A。

矢量QPSK1和QPSK2的组合由矢量16QAM代表。如图11中所示，通过组合分别具有幅度2A和幅度A的第一输出信号Out0和第二输出信号Out1，16-QAM星座上的每个点都可以被达到。因而，DSP单元210和ASIC220可以使用不多于2个QPSK调制器来实施16-QAM方案。

此外，根据一个示例实施例，DSP单元210和ASIC220可以实施多分辨率QAM方案。图12示出为了根据一个示例实施例的多分辨率QAM方案的以下讨论而举例的一个星座。

类似图11，图12示出与可以例如使用两个QPSK调制器来实施的16-QAM方案对应的星座。然而在图12中所示示例中，两个QPSK调制器的幅度并非必须设置为2A和A。图12中所示16-QAM星座可以由具有幅度为M的输出信号的第一QPSK调制器和具有幅度为N的输出信号的第二QPSK调制器生成。如图12中所示，可以基于为幅度M和N选择的值控制16-QAM星座中的星座点的间距。与图11的第一和第二矢量QPSK1和QPSK2的描述相似，在图12中，矢量R_QPSK1与具有幅度M的第一调制器的输出对应，并且矢量R_QPSK2与具有幅度N的第二调制器的输出对应。这允许生成具有多个间距类型或者分辨率的QAM星座。多分辨率QAM例如可以与用于多输入多输出（MIMO）UMTS地面无线电接入（UTRA）LTE系统的多媒体广播/多播服务（MBMS）一起使用。

与图12中所示星座关联的发送信号Tx可以由Tx=A((M×I0+N×I1)+j(M×Q0+N×Q1))定义，其中A是第一QPSK调制器和第二QPSK调制器的功率水平缩放因子，这些QPSK调制器如以上所言提供具有幅度M和N的相应输出信号。功率水平缩放因子A可以定义为 $A=1/\sqrt{{(M-N)}^2+{(M+N)}^2}.$

虽然图12中所示示例具体涉及多分辨率16QAM星座，但是搜索讨论区应当注意这仅为举例而非限制，并且可以实施其它多分辨率QAM方案。因此，根据一个示例实施例，无线网络100的系统运营商可以确定希望的星座间距或者分辨率，并且基于希望的星座间距或者分辨率向DSP单元210提供编程包括使ASIC单元220根据希望的分辨率设置多个QPSK调制器的幅度所需的指令。

另外，根据一个示例实施例，可以实施甚至更高阶QAM方案。例如图13示出用于实施64-QAM方案的DSP单元210和ASIC单元220的示例配置。

图13中所示配置与图9中所示配置相似。然而取代如图9中所示的执行S/P处理以生成四个并行比特流，DSP单元210实施生成六个并行比特流b0-b5的S/P功能1240。DSP单元210也可以实施格雷码转换功能1250以对比特流b0-b5执行格雷码转换。另外，取代如图9中所示利用两个QPSK调制器，在ASIC单元220中利用第一、第二和第三QPSK调制器1210、1220和1230。第一QPSK调制器1210在I支路输入I0和Q支路输入Q0处接收经格雷码转换的输入b0和b1并且生成第一输出Out0。第一输出Out0可以由Out0=4A(I0+jQ0)定义。第二QPSK调制器1220在I支路输入I1和Q支路输入Q1处接收经格雷码转换的输入b2和b3并且生成第二输出Out1。第二输出Out1可以由Out0=2A(I1+jQ1)定义。第三QPSK调制器1230在I支路输入I2和Q支路输入Q2处接收经格雷码转换的输入b4和b5并且生成第三输出Out2。第三输出Out0可以由Out0=A(I2+jQ2)定义。图13中所示示例中的值A是第一至第三QPSK调制器的功率水平缩放因子并且可以例如等于0.1543。第一至第三QPSK调制器1210-1230的第一至第三输出Out0-Out2由加法器1260组合以生成调制信号Tx。加法器1260可以例如是ASIC单元220的输出接口222。调制信号Tx可以被定义为Tx=A((4×I0+2×I1+I2)+j(4×Q0+2×Q1+Q2))。输出信号Tx从64-QAM星座取值。因而，DSP单元210和ASIC单元220能够使用不多于三个QPSK调制器来实施64-QAM方案。

图14是用于说明用于实施高阶QAM方案的系统的图。

图14示出与可以通过组合如下QPSK调制器的输出来到达的星座点对应的第一至第三半径1310、1320和1330，这些QPSK调制器输出分别具有幅度4A、2A和A的信号。例如半径1310、1320和1330可以对应于图13中所示的第一至第三调制器1210-1230所输出的第一至第三输出信号Out0、Out1和Out2。因而，半径1310、1320和1330在组合时可以到达64-QAM星座的所有64个点。图14也示出具有值M×A的第四半径1340，其中M可以是例如包括8、16或者32的任何正整数。如图14中所示，仅使用具有适当设置的幅度的多个QPSK调制器，可以实施例如包括256-QAM或者1024-QAM的甚至更高阶方案。

一般2 ^2M  QAM HOM方案

如以上讨论的那样，使用在DSP单元210处的包括适当指令的程序，ASIC单元220可以使用QPSK调制器以实施包括HOM方案的多QAM方案，如64-QAM和256-QAM。在根据一个示例实施例的基带处理器系统200中包括的DSP单元210和ASIC单元220所生成的用于QAM调制方案的发送信号Tx的一般定义由以下等式（2）代表。

$\underset{m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{2}^m(I_{M-m-1}+{\mathrm{jQ}}_{M-m-1})---\left(2\right),$

其中M可以是等于用来实施QAM方案的QPSK调制器数目的正整数，并且m=0,1,2,3....(M-l)。

因此，根据一个示例实施例，包括一个或者多个低阶QPSK调制器的ASIC单元220可以用来实施包括旋转QPSK方案、PAM方案、高阶QAM方案和多分辨率QAM方案的多个类型的调制方案。另外，可以通过在DSP单元210提供适当编程，来提供这些方案中的每个方案，而无需改变ASIC单元220的硬件。另外，虽然根据以上一些示例实施例描述生成调制信号为通过组合调制器的输出来实现，但是将理解可以用来实现这一组合的操作不限于加法，并且可以包括其它操作，这些其它操作例如包括减法、乘法或者除法。另外，虽然根据以上一些示例实施例描述调制器的选择的输入为由DSP210配置以固定于0V，但是将理解固定值可以是任何如下值，该值防止接收固定信号的调制器的输入引起调制器的输出中的变化。

这样描述本发明，将清楚可以用许多方式变化本发明。这样的变化不会视为脱离本发明，并且所有这样的修改旨在于包含在本发明的范围内。

Claims (31)

1.一种处理设备，包括：

多个调制器，所述多个调制器各自根据相同的第一调制方案执行调制；

组合器，被配置用于组合来自所述多个调制器的输出并且基于所述多个调制器的经组合的输出产生调制输出；以及

信号处理器，被配置用于接收比特流，将所述比特流转换成用于所述多个调制器的多个输入信号，以及以所述组合器根据第二调制方案生成所述调制输出的方式向所述多个调制器提供所述多个输入信号。

2.根据权利要求1所述的处理设备，其中：

所述第一调制方案是相移键控（QPSK）方案，并且所述第二方案是旋转QPSK方案，并且

所述多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。

3.根据权利要求2所述的处理设备，其中：

所述信号处理器被配置用于向所述第一调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第一输入信号并且向所述第一调制器的I支路提供固定信号，使得所述第一调制器生成第一输出，

所述信号处理器被配置用于向所述第二调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第二输入信号并且向所述第二调制器的Q支路提供固定信号，使得所述第二调制器生成第二输出，并且

所述组合器被配置用于通过组合所述第一输出和所述第二输出来生成所述调制输出。

4.根据权利要求2所述的处理设备，其中所述信号处理器被配置用于向所述第一调制器和所述第二调制器提供第一输入信号和第二输入信号，并且控制所述第一调制器和所述第二调制器以分别生成具有第一幅度和第二幅度的所述第一输出和所述第二输出，所述第一幅度和所述第二幅度被选择用于为旋转的星座（X，Y）提供希望的旋转量。

5.根据权利要求4所述的处理设备，其中所述旋转的星座（X，Y）被定义为：

$\left(\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\Θ}& \sin \mathrm{\Θ}\\ -\sin \mathrm{\Θ}& \cos \mathrm{\Θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}A\\ B\end{array}\right),$

其中A是所述第一幅度，B是所述第二幅度，Θ=π/4–α并且α=arctan(A/B)。

6.根据权利要求2所述的处理设备，其中所述信号处理器被配置使得被提供给所述第一调制器的固定信号防止所述第一调制器的I支路引起所述第一调制器的输出中的变化，并且被提供给所述第二调制器的固定信号防止所述第二调制器的Q支路引起所述第二调制器的输出中的变化。

7.根据权利要求1所述的处理设备，其中：

所述第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且所述第二方案是脉冲幅度调制（PAM）方案，并且

所述多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。

8.根据权利要求7所述的处理设备，其中：

所述信号处理器被配置用于向所述第一调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第一输入信号并且向所述第一调制器的Q支路提供固定信号，使得所述第一调制器生成第一输出，

所述信号处理器被配置用于向所述第二调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第二输入信号并且向所述第二调制器的Q支路提供固定信号，使得所述第二调制器生成第二输出，并且

所述组合器被配置用于通过组合所述第一输出和所述第二输出来生成所述调制输出。

9.根据权利要求7所述的处理设备，其中所述第一调制器和所述第二调制器被配置使得所述第一输出的幅度是所述第二输出的幅度的两倍。

10.根据权利要求7所述的处理设备，其中所述信号处理器被配置使得被提供给所述第一调制器的固定信号防止所述第一调制器的Q支路引起所述第一调制器的输出中的变化，并且被提供给所述第二调制器的固定信号防止所述第一调制器的所述Q支路引起所述第二调制器的输出中的变化。

11.根据权利要求1所述的处理设备，其中：

所述第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且所述第二方案是脉冲幅度调制（QAM）方案，并且

所述多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。

12.根据权利要求11所述的处理设备，其中：

所述信号处理器被配置用于向所述第一调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第一输入信号并且向所述第一调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第二输入信号，使得所述第一调制器生成第一输出，

所述信号处理器被配置用于向所述第二调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第三输入信号并且向所述第二调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第四输入信号，使得所述第二调制器生成第二输出，并且

所述组合器被配置用于通过组合所述第一输出和所述第二输出来生成所述调制输出。

13.根据权利要求11所述的处理设备，其中所述第一调制器和所述第二调制器被配置使得所述第一输出的幅度是所述第二输出的幅度的两倍。

14.根据权利要求11所述的处理设备，其中：

所述多个调制器包括第三调制器，

所述信号处理器被配置用于向所述第三调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第五输入信号并且向所述第三调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第六输入信号，使得所述第三调制器生成第三输出，并且

所述组合器被配置用于通过组合所述第一输出、所述第二输出和所述第三输出来生成所述调制输出。

15.根据权利要求14所述的处理设备，其中所述第一调制器、所述第二调制器和所述第三调制器被配置使得所述第一输出的幅度是所述第二输出的幅度的两倍，并且所述第二输出的幅度是所述第三输出的幅度的两倍。

16.一种调制比特流的方法，所述方法包括：

将所述比特流转换成多个输入信号，

向多个调制器提供所述多个输入信号，所述多个调制器中的每个调制器根据相同的第一调制方案执行调制，

从所述多个调制器生成输出，以及

组合来自所述多个调制器的所述输出以生成调制信号，所述多个输入信号被以所述输出的所述组合根据第二调制方案生成所述调制信号的方式向所述多个调制器提供。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且所述第二调制方案是旋转QPSK方案，并且

所述多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

所述生成步骤包括：

通过向所述第一调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第一输入信号并且向所述第一调制器的I支路提供固定信号，来从所述第一调制器生成第一输出，并且

通过向所述第二调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第二输入信号并且向所述第二调制器的Q支路提供固定信号，来从所述第二调制器生成第二输出。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一输出和所述第二输出分别具有第一幅度和第二幅度，所述第一幅度和所述第二幅度被选择用于为旋转的星座（X，Y）提供希望的旋转量。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述旋转的星座（X，Y）被定义为：

$\left(\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\Θ}& \sin \mathrm{\Θ}\\ -\sin \mathrm{\Θ}& \cos \mathrm{\Θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}A\\ B\end{array}\right),$

其中A是所述第一幅度，B是所述第二幅度，Θ=π/4–α并且α=arctan(A/B)。

21.根据权利要求17所述的方法，其中被提供给所述第一调制器的固定信号防止所述第一调制器的I支路引起所述第一调制器的输出中的变化，并且被提供给所述第二调制器的固定信号防止所述第二调制器的Q支路引起所述第二调制器的输出中的变化。

22.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且所述第二调制方案是脉冲幅度调制（PAM）方案，

所述多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。

23.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述生成步骤包括：

通过向所述第一调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第一输入信号并且向所述第一调制器的Q支路提供固定信号，来从所述第一调制器生成第一输出，并且

通过向所述第二调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第二输入信号并且向所述第二调制器的Q支路提供固定信号，来从所述第二调制器生成第二输出。

24.根据权利要求22所述的方法，其中第一输出的幅度是第二输出的幅度的两倍。

25.根据权利要求22所述的方法，其中被提供给所述第一调制器的固定信号防止所述第一调制器的Q支路引起所述第一调制器的输出中的变化，并且被提供给所述第二调制器的固定信号防止所述第二调制器的Q支路引起所述第二调制器的输出中的变化。

26.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述第一调制方案是正交相移键控（QPSK）方案，并且所述第二调制方案是正交幅度调制（QAM）方案，并且

所述多个调制器至少包括第一调制器和第二调制器。

27.根据权利要求26所述的方法，其中：

所述生成步骤包括：

通过向第一调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第一输入信号并且向所述第一调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第二输入信号，来从所述第一调制器生成第一输出，并且

通过向所述第二调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第三输入信号并且向所述第二调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第四输入信号，来从所述第二调制器生成第二输出。

28.根据权利要求26所述的方法，其中第一输出的幅度是第二输出的幅度的两倍。

29.根据权利要求26所述的方法，其中：

所述多个调制器包括第三调制器，并且

所述生成步骤还包括：

通过向第三调制器的Q支路提供来自所述多个输入信号之中的第五输入信号并且向所述第三调制器的I支路提供来自所述多个输入信号之中的第六输入信号，来从所述第三调制器生成第三输出。

30.根据权利要求29所述的处理设备，其中所述第一调制器、所述第二调制器和所述第三调制器被配置使得所述第一输出的幅度是所述第二输出的幅度的两倍并且所述第二输出的幅度是所述第三输出的幅度的两倍。

31.根据权利要求26所述的方法，还包括：

针对与所述调制信号对应的星座确定希望的间距；

基于所述希望的间距确定所述第一调制器和所述第二调制器的输出的幅度。

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