使用非均匀星座的编码和调制设备的制造方法_3

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AM的第二位。进一步要 注意的是,如果位标签根据通常应用(例如,在DVB系统中)的二进制反射的格雷映射,那 么仅仅可以将N2-QAM分解成两个N-PAM。
[0080] 以上实例可以扩展为更高阶N2-QAM,N>2。然后,底层N-ΡΑΜ为一个部件描述第一、 第三、第五位标签等,而为其他部件描述第二、第四、第六位标签等。
[0081] 所有星座优选地完成功率限制,sp,
[0082] 其中,E[.]是期望算子,Xl是这组所有星座符号的特定符号。
[0083] 优化了N2_NUC,作为一个实施方式,N2是16、64、256、1024(lk)。这表示优化这些 星座,以允许规定的FEC编码速率具有最小BER/FER。对这些星座的限制在于,应该能够分 成2个单独的一维PAM星座,允许在传输器上具有低复杂度映射并且在接收器上去映射。
[0084] 作为一个实例,在此处描述的Μ= 64NUC产生以下值(表格的实例可以产生这三 个数,然后,在开头具有1 (功率限制造成规范化),以此类推):
[0085] 2.2794 4.6229 7.5291。
[0086] 这表示正星座值是:
[0087] 1 2. 2794 4.6229 7. 5291
[0088](由于功率规范化,所以1是冗余,这在端部应用)。因此,符号向
[0089]量描述 了底层 1-dim. 8-PAMNUC:
[0090] (1.6405 1.0073 0.2179 0.4967 -1.6405 -1.0073 -0.2179 -0.4967),
[0091]
[0092] 其中,这些值已经规范化为单位平均功率。
[0093] 如前所述,第一条目(1. 6405)对应于位标签000,下一个条目(1. 0073)对应于 001,以此类推。然后,由对称性获得2-dim. 64-NUC,其中,NUC的同相和正交相位部件基于 8-PAMNUC〇
[0094]图 5 描述了 8-PAMNUC(图 5A)和 64-QAMNUC(图 5B)。在整数 ((000 - 0, 001 - 1,010 - 2等)中规定位标签。
[0095] 下面,更详细地解释根据优化的自由度创建2-dim.NUC。
[0096] 由于NUC的性能取决于优化NUC的SNR值,所以根据(FEC)编码速率,优选地执行 彻底的选择,以实现最佳性能。如果已知信道特征,那么FEC会聚所需要的SNR值可由模拟 确定。然后,为最佳性能选择为这个SNR值优化的NUC。如果在接收器上的SNR低于这个 SNR解码阈值,那么星座并非最佳。然而,由于对于成功解码,容量无论如何都太低,所以这 并非缺点。另一方面,如果在接收器上的SNR明显高于解码阈值,那么即使NUC对于这个 SNR范围次佳,充分量的容量也可用于成功解码。因此,NUC需要在FEC的瀑布区域(即,用 于(准)无误差解码的解码阈值)上为SNR值优化。由于瀑布区域的SNR值取决于FEC的 编码速率,所以为每个编码速率选择一个不同的NUC。
[0097] 用于(准)无误差解码的SNR值也取决于接收器的信道特征。例如,在AWGN信道 内的DVB-T2LDPC码的无误差解码所需要的SNR是0. 8dB,而在RayleighP1多径信道内需 要2. 5dB。因此,每个编码速率的所选的NUC在所有信道环境内并非最佳,并且在广播环境 中,需要适合于在网络中的所有(或大部分)用户的权衡。在具有返回信道的点对点网络 中,可根据在接收器内的测量的信道特征,选择最佳NUC。
[0098] 在下文中,提供关于非均匀QAM星座的定义的更多解释。使用非均匀QAM星座,调 制每个输入单元字(yaq...ynU)(即,提供给调制器),以在规范化之前,提供星座点Zq,其 中,m对应于每个QAM符号m=log2(M)的位数。应注意的是,在此处用于离散时间或子载波 索引的参数q对应于参数k,如在上文中所使用的。在以下表格中,提供相关输入位y。...^liq 的每个组合的实数和虚数部件Re(zq)和Im(zq)的精确值,用于取决于NUC位置向 的各种星座尺寸,这限定了非均匀星座的星座点位置。NUC位置向量u的长度
限定。
[0099] 在一个实例中,由NUC位置向量(Ul...3) = (2, 5, 6)以及输入单元字(yQ,q. · ·yniliq) =(100111)限定的 64-QAMNUC的相应星座点zq是Re(zq) =-U2=-5 和Im(zq) =4= 2。在图6中显示了这个NUC位置向量的整个星座,在相应的星座点上标记示例性输入单元 字。
[0100] 非均匀星座的所产生的星座映射(也称为标签)在二进制反射格雷映射(标签) 之后,即,相邻的星座点在仅仅一位中不同。星座点Zq的功率规范化,以便规范化的星座 点fq的期望值等于1,即,E(|fq|2) = 1。例如,均匀的16-QAM星座的规范化星座值fq由
[0101] 以下表格限定了星座位置向量(在功率规范化之前)以及到星座点的数据单元字 的位标签。
[0102] 16QAM的实数部分的星座映射
[0104] 16QAM的虚数部分的星座映射
[0105]
[0106] 64QAM的实数部分的星座映射
[0109] 64QAM的虚数部分的星座映射
[0110]
[0111] 256QAM的实数部分的星座映射
[0113] 256QAM的虚数部分的星座映射
[0115] 1024QAM的实数部分的星座映射
[0118] 1024QAM的虚数部分的星座映射
[0120] 4096QAM的实数部分的星座映射

[0123] 4096QAM的虚数部分的星座映射
[0124]
[0126] 在实施方式中,所公开的编码和调制设备的调制器将所述单元字调制成非均匀星 座的星座值,其中,所述调制器配置为根据星座的星座点的总数Μ和编码速率,使用来自组Α星座的非均勾星座,这组星座包括由长度ν=sqrt(M)/2-1的星座位置向量u限定的一个 或多个以下星座。
[0127] 提出了在组A内包括的以下非均匀星座:
[0128] A)组A的M-QAM非均匀星座



[0139] 在下文中,描述Q-NUC优化,S卩,从单个象限中获得的二维星座的优化。N2_QAM的 上述优化需要优化sqrt(M) /2-1自由度。由于二维QAM星座的优化具有2*M自由度(每个 星座点的实数和虚数部分),所以优化明显更耗时。由于16-QAM情况的最佳2D星座相对于 星座的不同象限对称,所以可以应用以下简化,以描述这些星座:仅仅描述星座的星座点的 总数的第一象限(例如,星座的第一象限),将表格项目的数量从2*M减少为M/2。从第一 象限中可以获得剩余象限,造成所谓的QQAM星座。然而,应确保保持星座点的位标签的性 能。例如,如果第一象限是格雷映射,提供属于相邻星座点的位标签的1的汉明距离,那么 必须为QQAM星座的剩余象限确保相同内容。
[0140] 为了独特地限定16-QQAM,仅仅需要8个实值,对应于表示第一象限的星座点的 4个复值。根据QQAM方法,优化了16-QQAM、32-QQAM、64QQAM、128-QQAM、256-QQAM以及 1024-QQAM,明显胜过N2-QAM星座。所提出的QQAM优化方法可以用于任何信道条件,例如, AWGN信道以及衰落信道。
[0141] 对于其他系统,例如,根据DVB-S2或Sx标准的卫星通信系统,优化了Μ= 8星座 点的向左。这些星座不能仅仅由星座点的象限描述。确切地说,明确描述全部9个复值。
[0142] 在实施方式中,所公开的编码和调制设备的调制器将所述单元字调制成非均匀星 座的星座值,其中,所述调制器配置为根据星座的星座点的总数Μ和编码速率,使用来自组 C或组D星座的非均匀星座,这组星座包括一个或多个以下星座,其中,所述星座点由星座 位置矢量wQ...bi限定,b=Μ/4,其中,
[0143] 第一象限的星座点xQ...bi限定为xQ...bwQ...b1;
[0144]第二象限的星座点义1)...21)1限定为1 1)...21)1=(301^^。...1)1);
[0145] 第三象限的星座点 X2b-3b1 限走为X2b-3b1 --conj(wa..b》;并且
[0146] 第四象限的星座点 X3b...4b1 限走为X 3b...4b1 -_W 0. ..b1,
[0147] 其中,conj是复共辄。
[0148] 提出了在组C内包括的以下非均匀星座(i=srqt(-l)在虚数单元内):
[0149]C)组C的M-QAM非均匀星座
[0150]Cl) 16-QQAMNUC





(y。,. . .,ym1),以在规范化之前,提供星座点Zq,其中,m对应于每个QAM符号m=log2(M)的 位数。在上面显示的表格中,提供用于输入位y。..(对应于小数值)的所有组合的复杂星 座点x〇..M1的向量,用于取决于QQAM位置向量《。.^1的各种星座尺寸,这限定非均匀星座 的第一象限的星座点位置。QQAM位置向量w的长度b由b=M/4限定。QQAM位置向量限 定星座的第一象限,即,具有小数值〇(7。..."1=〇〇〇〇,用于16-〇〇41的实例)到13-1( 7。..."1= 0011,用于16-QQAM的实例)的星座点,而如下获得剩余的星座点:
[0164]x〇..b!=wa..b !(第一象限)
[0165]xb...2b!=conj(w〇...b !)(第二象限)
[0166]x2b...3b!=-conj(wa..b !)(第三象限)
[0167]x3b.
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