[发明专利]用于QAM星座图的整数扩展旋转矩阵及其在解码-再调制-转发协作通信策略中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过使用特别推得的扩展旋转矩阵来增加QAM通信的分集的系统、装置和方法。在协作中继方案(其中中继节点解码-重调制-转发(D-ReM-F)所传输的QAM信号)中应用这些扩展旋转矩阵实现了额外的信号空间分集以及来自所分配的用户的协作分集。 

背景技术

分集通常被用在无线通信系统中，以防止多路径衰落并改善系统性能。最近，对超宽频带技术的兴趣集中在多频带OFDM系统，该OFDM系统使用由多个独立频带所引起的高的分集。为实现具有高数据速率的完全分集，一个可以使用的技术是利用所传输信号的扩展旋转的编码调制，例如，用于4-QAM信号和旋转DFT扩展矩阵的MBOA PHY规范中所提出的双载波调制(DCM)。此外，文献中已经建议了许多来自网格编码技术的信号空间分集。 

虽然DCM方案可以为4-QAM(QPSK)信号实现分集2，但在最大化编码增益这个意义上来讲，尚没有建立其最优性。对于旋转的DFT矩阵而言，编码增益可能不被最大化，这是因为它们的设计目的是实现全分集。另外，它们的复合结构也增加了接收器的译码复杂性。 

对于4-QAM信号而言，用于设计整数旋转矩阵以实现分集3或4的方法仍然是悬而未决的问题。 

最近，用于无线网络的协作策略吸引了人们许多注意力，这是因为它们可以促进网络中的节点间的通信，而无需任何固定的基础结构。所谓的协作分集与用户分布式地共享他们的天线的能力和从不同版本的传输信号实现更多的分集增益的能力相关。 

图1示出典型的中继方案，其由源节点S、至少一个中继节点R和目的节点D组成。各种实际的方案已经被建议利用节点间协作的优点，这些方案通常被分为两类：放大转发(AF)和解码转发(DF)。在AF模式中，中继节点简单地缩放和转发从源所正确接收的信号波形。在DF模式中，在传输之前对来自源的正确接收的信号进行解调和解码。由于解码错误的可能性，在失败的循环冗余校验(CRC)的情况下，DF可以被切换到非协作模式。AF要求在中继节点处具有低的数字信号处理的实现复杂度，并且，它可以在所有源中继(S-R)信道的条件下运转。然而，AF同时也放大噪声功率。当S-R信道的质量良好且信号在中继节点处可以被正确地解码时，DF可以实现较高的增益以及给更复杂的方案提供空间，例如编码协作，其中在中继处对数据进行再编码，以获得不同组的奇偶校验位。 

最近，已经提出了几种混杂的或混合的方式，如放大-解码-转发或者解码-放大-转发，以更好地利用来自两种模式的增益。需要一种利用信号空间分集并将其应用到协作通信的方式，作为对现有这些建议的可能更好的替代方案。 

发明内容

本发明的系统、装置和方法提供整数2×2、3×3和4×4的扩展旋转矩阵，以实现QAM通信中的更多分集。也就是说，在第一优选方案中，从以下角度提供2×2、3×3和4×4集的旋转矩阵：在用于单个源-目标通信的一些独立信道中，使用这些之一来构建线性调制方案。由于在接收器处对传输信号的联合解码，这个线性调制方案实现较高阶的分集。 

将这个技术应用到由观察所激发的协作通信，其在无线局域网或个人网络中协同定位的设备具有同样的编码或解码过程，即，位交织编码调制，而且，可以通过组合″使用扩展旋转矩阵技术的再调制″和DF模式来实现符号级上的协作。因此，除了DF模式所提供的协作分集之外，信号空间分集被用来进一步改善总体系统性能。 

附图说明

图1示出典型的中继方案； 

图2示出将两个16-QAM符号扩展到非均匀256-QAM符号； 

图3示出将三个4-QAM符号扩展并旋转到非均匀64-QAM符号； 

图4示出将四个4-QAM符号扩展到非均匀256-QAM符号； 

图5示出发射器，其使用3×3扩展旋转矩阵，以在三个子信道上传输扩展并旋转的符号； 

图6示出现有DMF和本发明的D-ReM-F的性能； 

图7示出根据本发明的D-ReM-F方案的性能优点；和 

图8示出包括图5的发射器的系统。 

具体实施方式

本领域的普通技术人员可以理解，下面的描述是出于说明而不是出于限制的目的而提供的。技术人员可以理解在本发明的精神和权利要求的范围内有许多变更。当前的描述可能省略了已知函数和结构的不必要的细节，以使本发明易于理解。 

为了得到QAM符号的2×2旋转矩阵，基本的系统模型是