用于设计和使用多维星座的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案交叉申请
[0002] 本发明要求2013年6月17日递交的发明名称为"用于设计和使用多维星座的系统 和方'法（SystemandMethodforDesigningandUsin邑Multidimensional Constellations)的第13/919,918号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内 容W引入的方式明确地并入本文本中。
技术领域
[0003] 本发明大体上设及数字通信，具体而言，设及一种用于设计和使用多维星座的系 统和方法。
【背景技术】
[0004] 码分多址(codedivisionmultipleaccess,CDMA)是一种数据符号呈正交和/或 近似正交码序列分布的多址技术。传统CDMA编码是一种两步骤过程，其中在应用扩频序列 之前，二进制码被映射至正交幅度调制（qua化atureampl;Uudemodulation，QAM)符号。虽 然传统CDMA编码可W提供相对较高的编码速率，但需要实现更高编码速率的新技术/机制， W满足下一代无线网络日益增长的需求。低密度扩频（lowdensityspreading,LDS)是一 种用于复用不同数据层的CDMA形式。LDS在层特定的时间或频率非零位置上重复使用同一 符号。作为示例，在LDS-正交频分复用（o;rthogonalfrequen巧divisionmultiplexing， OFDM)中，星座点在LDS块的非零频率音调上重复。稀疏码多址（sparsecodemultiple access,SCMA)是LDS的一种推广，其中多维码本用于将数据分布在音调上而不一定需要重 复符号。
【发明内容】
[0005] 本发明的示例实施例提供一种用于设计和使用多维星座的系统和方法。
[0006] 根据本发明的示例实施例，提供了一种用于生成多个码本中的码本的方法。所述 方法包括:设计设备向基线多维星座应用一体旋转W产生多维母星座，其中选择所述一体 旋转W优化所述多维母星座的距离函数，W及所述设计设备向所述多维母星座应用一组运 算W产生一组星座点。所述方法还包括所述设计设备将所述一组星座点存储为所述多个码 本中的所述码本。
[0007] 根据本发明的另一示例实施例，提供了一种用于传输数据的方法。所述方法包括： 传输设备确定多个码本，其中每个码本通过W下方式生成：向基线多维星座应用一体旋转 W产生多维母星座并向所述多维母星座应用一组运算W产生所述码本，其中选择所述一体 旋转W优化所述多维母星座的距离函数。所述方法还包括:传输设备通过从第一码本选择 第一码字来对与第一数据层相关联的第一数据进行编码，其中所述第一码本被专口分配给 所述第一数据层，W及所述传输设备通过从第二码本选择第二码字并将所述第二码本专口 分配给所述第二数据层来对与第二数据层相关联的第二数据进行编码。所述方法还包括所 述传输设备传输所述第一码字和所述第二码字。
[000引根据本发明的另一示例实施例，提供了一种用于接收数据的方法。所述方法包括： 接收设备确定多个码本，其中每个码本通过W下方式生成：向基线多维星座应用一体旋转 W产生多维母星座并向所述多维母星座应用一组运算W产生所述码本，其中选择所述一体 旋转W优化所述多维母星座的距离函数。所述方法还包括:所述接收设备接收包括多个码 字的输出码字，其中每个码字属于所述多个码本中的不同码本，其中所述多个码本中的每 个码本与多个数据层中的不同数据层相关联，W及所述接收设备识别所述输出码字内的多 个码字中的第一码字，所述第一码字属于所述多个码本中的专口分配给所述多个数据层中 的第一数据层的第一码本。所述方法还包括所述接收设备解码所述第一码字W产生第一数 据。
[0009] 根据本发明的另一示例实施例，提供了一种设计设备。所述设计设备包括处理器。 所述处理器向基线多维星座应用一体旋转W产生多维母星座，其中选择所述一体旋转W优 化所述多维母星座的距离函数，并向所述多维母星座应用一组运算W产生一组星座点，并 将该组星座点存储为多个码本中的码本W供在通信系统中使用，其中所述码本被分配给多 个数据层中的一个数据层。
[0010] 根据本发明的另一示例实施例，提供了一种传输设备。所述传输设备包括处理器， W及可操作地禪合至所述处理器的发射器。所述处理器确定多个码本，其中每个码本通过 W下方式生成：向基线多维星座应用一体旋转W产生多维母星座，其中选择所述一体旋转 W优化所述多维母星座的距离函数，并向所述多维母星座应用一组运算W产生所述码本。 所述处理器通过从第一码本选择第一码字来对与第一数据层相关联的第一数据进行编码， 其中所述第一码本被专口分配给所述第一数据层，并通过从第二码本选择第二码字并将所 述第二码本专口分配给所述第二数据层来对与第二数据层相关联的第二数据进行编码。所 述发射器传输所述第一码字和所述第二码字。
[0011] 根据本发明的另一示例实施例，提供了一种接收设备。所述接收设备包括处理器， W及可操作地禪合至所述处理器的接收器。所述处理器确定多个码本，其中每个码本通过 W下方式生成：向基线多维星座应用一体旋转同时保持所述基线多维星座的最小欧几里得 距离W产生多维母星座，并向所述多维母星座应用一组运算W产生所述码本。所述处理器 识别输出码字内的多个码字中的第一码字，其中所述第一码字属于所述多个码本中的专口 分配给多个数据层中的第一数据层的第一码本，并解码所述第一码字W产生第一数据，其 中：所述输出码字包括多个码字，每个码字属于所述多个码本中的不同码本，W及所述多个 码本中的每个码本与所述多个数据层中的不同数据层相关联。所述接收器接收所述输出码 字。
[0012] -实施例的一个优点在于提供了一种设计用作码本的多维星座的系统方法。所述 系统方法可W应用于任何多维星座，包括格型星座。
[0013] -实施例的另一优点在于，可W进行优化W使多样化增益最大化。此外，可W使乘 积距离最大化而不失去欧几里得距离，运对于分布式音调尤其有用，例如在稀疏码多址 (SCMA)码字中。
【附图说明】
[0014] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
[0015] 图Ia示出根据本文中所描述的示例实施例的示例通信系统；
[0016] 图化示出根据本文中所描述的示例实施例的用于编码数据的示例SCMA编码器；
[0017] 图2示出根据本文中所描述的示例实施例的用于编码数据的示例SCMA复用方案；
[0018] 图3a示出根据本文中所描述的示例实施例的用于生成码本的示例技术；
[0019] 图3b示出根据本文中所描述的示例实施例的用于生成多维复母星座的技术的示 例高级视图；
[0020] 图3c示出根据本文中所描述的示例实施例的用于使用多个实星座生成多维复母 星座的技术的不例局级视图；
[0021] 图3d示出根据本文中所描述的示例实施例的用于从多维复母星座中生成码本的 技术的示例高级视图；
[0022] 图4示出根据本文中所描述的示例实施例的生成多维复星座的操作的示例流程 图；
[0023] 图5示出根据本文中所描述的示例实施例的生成多维复星座的示例技术；
[0024] 图6a示出根据本文中所描述的示例实施例的当设备利用重整生成多维复星座时 在设备中发生的操作的示例流程图；
[0025] 图化示出根据本文中所描述的示例实施例的利用重整生成的示例多维复星座的 示例图；
[0026] 图7示出根据本文中所描述的示例实施例的利用高维度重整生成的示例多维复星 座的不例图；
[0027] 图8a示出根据本文中所描述的示例实施例的使用使非零投影最小化的旋转生成 的示例多维复星座的示例图；
[002引图8b示出根据本文中所描述的示例实施例的示例8点复星座（8pointcomplex constellation,T6QAM)；
[0029] 图8c示出根据本文中所描述的示例实施例的示例4点复星座（4pointcomplex constellation,T4QAM)；
[0030] 图9a示出根据本文中所描述的示例实施例的当传输设备向接收设备传输信息时 在传输设备中发生的操作的示例流程图；
[0031] 图9b示出根据本文中所描述的示例实施例的当设备设计一个或多个码本时在设 备中发生的操作的示例流程图；
[0032] 图9c示出根据本文中所描述的示例实施例的当设备使用重整设计一个或多个码 本时在设备中发生的操作的示例流程图；
[0033] 图10示出根据本文中所描述的示例实施例的当设备从传输设备接收信息时在设 备中发生的操作的示例流程图；
[0034] 图Ila示出根据本文中所描述的示例实施例的示例第一设备；
[0035] 图Ilb示出根据本文中所描述的示例实施例的示例码本确定单元的详细视图；W 及
[0036] 图12示出根据本文中所描述的示例实施例的示例第二设备。
【具体实施方式】
[0037]W下详细论述当前实例实施例的操作和其结构。但应了解，本发明提供的许多适 用发明概念可实施在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构W 及用于操作本发明的具体方式，而不应限制本发明的范围。
[0038]本发明的一个实施例设及设计和使用多维星座。作为示例，设计设备向基线多维 星座应用一体旋转W产生多维母星座，其中选择一体旋转W优化多维母星座的距离函数， 并向多维母星座应用一组运算W产生一组星座点，并将该组星座点存储为多个码中本的码 本W供在通信系统中使用，其中码本被分配给多个数据层中的一个数据层。
[0039]作为另一示例，传输设备确定多个码本，其中每个码本通过W下方式生成：向基线 多维星座应用一体旋转W产生多维母星座并向多维母星座应用一组运算W产生码本，其中 选择一体旋