非均匀星座的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体设及设计用于信号传输的非均匀星座的方法、设备和系统。更具体地 说，本发明设及用于设计与均匀星座相比使性能（例如，关于容量和信噪比（SNR)增益的性 能)最大化的非均匀星座和用于设计高阶非均匀星座的方法、设备和系统。
【背景技术】
[0002] 在数字调制方案中，通过对具有特定频率的载波的幅度和/或相位进行调制来发 送数据符号。例如，数据符号通常表示M比特的数据段，导致N=2?个可能的符号。N个可能的 符号的集可被映射到N个各个固定的复数(被称为星座点）的集，并可W按照星座图的形式 被表示在复数平面上。为了发送给定符号，复数载波乘W与符号相应的星座点的值，从而将 载波的幅度和相位调制了与星座点的幅度和相位分别相应的量。
[0003] 在各种调制方案中使用各种星座设计，其中，各种调制方案包括N-正交幅度调制 (QAM)和N-相移键控（SPK)，其中，在QAM中，星座包括N个等间距的星座点的方点阵，在PSK 中，星座包括N个等间距的星座点的圆点阵。各种其它星座设计也是已知的。
[0004] 为了测量给定星座的性能或在不同星座之间测量性能，可使用各种度量标准。
[0005] 例如，容量是可通过通信信道可靠地传输的最大信息率的指标。由香农推导的公 知公式给出信道的最大理论容量。编码调制(CM)容量是在没有任何编码约束的情况下使用 固定的非均匀星座可达到的最大容量。比特交织编码调制容量是使用特定二进制前向纠错 (FEC)方案和固定的非均匀星座可达到的最大容量。
[0006] 另外，当比较两种系统时，达到相同比特误差率(BER)所需要的信噪比（SNR)的差 可被称为SNR增益。
[0007] 与均匀星座相比，非均匀星座是星座点不是等间距的星座。使用非均匀星座的一 个优点在于对于例如低于特定值的SNR值，性能可被提高。例如，与同等的均匀星座相比，通 过使用非均匀星座可提高BICM容量。使用非均匀星座还可达到比同等的均匀星座更高的 SNR增益。
[000引星座可由例如指定星座点之间的间距的一个或更多个参数来表征。由于均匀星座 的星座点是等间距的，因此表征均匀星座的参数的数量通常等于1。例如，对于QAM类型星 座，由（恒定）点阵间距来表征星座。对于PSK类型星座，由（恒定的）每个星座点与原点的距 离来表征星座。另一方面，由于在非均匀星座中的星座点之间的间距是不同的，因此，表征 非均匀星座所需要的参数的数量相对多。随着星座的阶（即，星座点的数量)的增加，参数的 数量也增加。
[0009] 设计非均匀星座的一个问题在于寻找最优星座所需要捜索的参数数量相对高。运 个问题在较高阶的星座的情况下更严重。在高阶星座（例如，包括超过1024个星座点的星 座)的情况下，遍历所有参数的穷举捜索可能难W实施。
[0010] 因此，想要一种用于设计非均匀星座的技术，具体地说，一种用于设计使性能（例 如，容量和SNR性能）最优化的非均匀星座。还想要一种用于使用具有相对低的复杂度和相 对高的计算效率的算法来设计非均匀星座的技术。
【发明内容】
[00川技术问题
[0012]本发明的特定示例性实施例的目的在于处理、解决和/或缓解与本领域相关的问 题和/或缺点中的至少一部分、至少一个，例如，上述问题和/或缺点中的至少一个。本发明 的特定示例性实施例的目的在于提供本领域的至少一个优点，例如，下述的优点中的至少 一个。
[OOU]技术方案
[0014] 在独立权利要求中限定本发明。在从属权利要求中限定有利特征。
[0015] 根据本发明的一方面，提供了一种用于产生非均匀星座的方法。所述方法包括执 行第一处理的步骤，第一处理包括W下步骤:获得由一个或更多个参数值限定的第一星座； 使用第二处理基于第一星座产生第二星座。第二处理包括W下步骤:获得候选星座集，其 中，候选星座集包括第一星座和一个或更多个修改的星座，其中，每个修改的星座是通过修 改限定第一星座的参数值而获得的；根据预定性能指标确定每个候选星座的性能;将具有 最佳性能的候选星座选为第二星座。第一处理还包括W下步骤:确定第一星座和第二星座 之间的差；如果第二星座与第一星座之间的差超过阔值量，则通过将在第一处理的当前迭 代中产生的第二星座用作下一迭代中的第一星座来重复第一处理。
[0016] 此外，在第一处理的第一迭代中使用的第一星座可包括均匀星座。
[0017] 此外，第一星座和第二星座可包括受到一个或更多个几何限制的星座。
[0018] 此外，第一星座和第二星座包括四个象限，几何限制可包括星座关于四个象限对 称的限制。
[0019] 此外，其中，几何限制包括W下限制：星座点被沿第一线和第二线布置，第一线与 第二线垂直，第一线的数量与第二线的数量相同，沿每条第一线布置相同数量的星座点，沿 每条第二线布置相同数量的星座点。
[0020] 此外，至少一个参数值可包括固定值。
[0021] 此外，第一处理还可包括W下步骤：如果第二星座与第一星座之间的差不超过阔 值量，则将第二星座输出为第=星座。
[0022] 此外，修改限定第一星座的参数值的步骤可包括:将一个或更多个参数值修改至 少特定步长。
[0023] 此外，修改限定第一星座的参数值的步骤可包括:将所述一个或更多个参数值改 变所述步长的整数倍。此外，第一处理还可包括W下步骤:如果第二星座与第一星座之间的 差不超过阔值量，则确定所述步长是否小于阔值步长，并且如果所述步长小于阔值步长，贝U 将第二星座输出为第=星座;如果所述步长大于或等于阔值步长，则减小所述步长，并且通 过将第二星座用作第一星座来重复第一处理。
[0024] 此外，参数值包括两个或更多个参数值，修改限定第一星座的参数值的步骤可包 括:修改参数值的子集，同时使其它参数值保持固定，所述方法可包括将第一处理的步骤重 复一次或更多次，使得所述参数值的不同子集在第一处理的每次迭代中被修改，其中，在迭 代中输出的第=星座在下一次迭代中被用作第一星座。
[0025] 此外，在第一处理的迭代中的候选星座集中被修改的星座可不包括在先前迭代中 的候选星座集的星座。
[0026] 此外，所述预定性能指标可包括使用特定候选星座并使用被限定的传输系统而实 现的性能，其中，被限定的传输系统由一个或更多个系统参数值的集来限定。
[0027] 此外，所述预定性能指标可包括两个或更多个分量性能指标的加权和，其中，每个 分量性能指标包括使用特定候选星座并使用各个被限定的传输系统而实现的性能，其中， 每个被限定的传输系统由一个或更多个系统参数值的各个集限定。
[0028] 此外，当确定特定候选星座的性能时，如果任何分量性能指标会低于特定阔值，贝U 从候选星座的集中排除候选星座。
[0029] 此外，与每个被定义的传输系统的特定参数相关联的参数值可包括落入特定范围 内的值。
[0030] 此外，系统参数值可包括指示信道类型的值。
[0031 ] 此外，系统参数值可包括SNR值。
[0032] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于产生非均匀星座的方法。所述方法执行 第S处理，第S处理包括W下步骤:获得第S星座，将SNR值确定为肥R低于阔值的最低SNR， 其中，BER是使用第S星座并使用特定被定义的传输系统达到的BER，根据预定性能指标在 确定的SNR值的情况下获得在被定义的传输系统内具有最佳性能的第四星座;通过将第四 星座用作第S星座来重复第S处理，直到确定的SNR值最小，其中，定义特定的被定义的传 输系统的系统参数值包括作为SNR值的最小SNR值。
[0033] 此外，所述预定性能指标可包括信道容量。
[0034] 此外，可通过将第一星座的一个或更多个星座点移动至少特定步长来获得修改的 星座。
[0035] 此外，所述移动可包括沿径向移动步长的整数倍。
[0036] 此外，所述移动可包括沿第一正交方向和第二正交方向之一或者两者移动步长的 整数倍。
[0037] 根据本发明的另一方面，提供一种用于产生非均匀星座的方法。所述方法包括W 下步骤:执行第四处理，第四处理包括W下步骤:通过执行根据上述方面的方法来产生第= 星座，其中，所述预定性能指标包括使用特定候选星座并使用被定义的传输系统达到的性 能，其中，由一个或更多个系统参数值的集来定义被定义的传输系统;修改系统参数值;确 定修改的系统参数值是否满足预定条件；如果修改的系统参数值不满足预定条件，则通过 将第=星座用作第一星座来重复第四处理。
[003引此外，系统参数值可包括信噪比（SNR)值。
[0039] 此外，SNR值可被初始化为在预定阔值之上的值，修改系统参数值的步骤可包括减 小SNR值。
[0040] 此外，减小SNR值的步骤可包括将SNR值减小固定量。
[0041 ] 此外，预定条件可包括SNR值小于阔值SNR值的条件。
[0042] 此外，系统参数值可包括针对被定义的传输系统的莱斯衰落信道的莱斯因子，并 且SNR值可包括固定值。
[0043] 此外，其中，莱斯因子可被初始化为预定阔值之上的值，修改系统参数值的步骤可 包括减小莱斯因子。
[0044] 此外，减小莱斯因子的步骤可包括将莱斯因子减小固定值。
[0045] 此外，预定条件可包括莱斯因子小于阔值莱斯因子的条件。此外，阔值莱斯因子可 等于0。
[0046] 此外，在第一处理的第一迭代中使用的第一星座可包括在具有固定SNR参数值的 加性高斯白噪声(AWGN)信道中达到最佳性能的星座。
[0047] 此外，第四处理还可包括W下步骤:如果修改的系统参数值满足预定条件，则将第 =星座输出为第四星座。
[0048] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于产生非均匀星座的方法。所述方法包括 W下步骤:执行第一处理，第一处理包括W下步骤:获得第一星座;将比特误差率(BER)低于 阔值的信噪比（SNR)值确定为最低SNR，其中，肥R是使用第一星座并使用被定义的传输系统 达到的BER，其中，由一个或更多个系统参数值定义被定义的传输系统;根据预定性能指标 在确定的SNR值的情况下获得在被定义的传输系统内具有最佳性能的第二星座。
[0049] 此外，获得第二星座的步骤可包括从存储器检索预定星座。
[0050] 此外，获得第二星座的步骤可包括通过执行根据上述方法的方法来获得星座。
[0051] 此外，第一处理还可包括W下步骤:通过将第二星座用作第一星座来重复第一处 理。此外，第一处理可被重复特定次数。
[0化2] 此外，第一处理被重复直到确定的SNR值是最小的。
[0053] 此外，在第一处理的第一迭代中使用的第一星座可包括均匀星座。
[0054] 此外，其中，确定SNR值的步骤可包括执行被定义的传输系统的仿真。
[0055] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于获得非均匀星座的方法，所述方法包括 W下步骤:获得由一个或更多个参数定义的第一星座;通过修改第一星座的一个或更多个 参数的值来获得候选星座集;计算每个候选星座的容量;基于计算出的容量从候选星座集 选择最佳候选作为第二星座;确定第二星座与第一星座之差是否大于阔值量;如果第二星 座与第一星座之差大于阔值量，则通过使用第二星座用作第一星座来重复上述步骤。
[0056] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于发送数据的方法，所述方法包括W下步 骤:将数据映射到非均匀星座的一个或更多个星座点；根据数据被映射到的星座点来发送 信号。
[0057] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于接收数据的方法，所述方法包括W下步 骤:接收信号;确定与接收到的信号相应的非均匀星座的一个或更多个星座点;从与接收到 的信号相应的星座点对数据进行解映射。
[0058] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于发送数据的设备，所述设备包括：映射 器，用于将数据映射到非均匀星座的一个或更多个星座点;发送器，用于根据数据被映射到 的星座点来发送信号。
[0059] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于接收数据的设备，所述设备包括W下步 骤:接收器，用于接收信号；星座点确定单