[发明专利]用于生成APSK信号的设备和方法

说明书

本发明涉及一种发射器通信设备(101)，用于经由通信信道与接收器通信设备(131)通信。该发射器通信设备(101)包括处理单元(105)和通信接口(103)。该处理单元(105)用于生成调制符号流并将调制符号映射至数字信号星座以生成调制信号，其中，数字信号星座包括在各自具有预定半径的至少两个同心圆上均匀分布的多个数字信号点，其中，每个圆具有相同数量的数字信号点且每个圆上的数字信号点相对于其他圆上的数字信号点具有相同的相位。通信接口(103)用于经由通信信道将调制信号发送至接收器通信设备(131)。

技术领域

一般地，本发明涉及无线通信领域。更具体地，本发明涉及一种发射器通信设备和一种接收器通信设备以及用于生成调制信号的相应方法。

背景技术

在单载波通信系统中，唯一的频率子载波的物理特性(例如幅度或相位)被调制以在发射器和接收器之间传输信息。这与多载波系统相反，在多载波系统中可并行调制多个频率子载波。现今，单载波通信系统被广泛应用于高速率点对点无线通信链路和光纤通信。

频率子载波的调制一般为相位调制和幅度调制，或者等效为在相位和幅度的复数表示的实域和虚域中的调制。一个调制方案的可能值的数量通常是有限的，以便于解码。因此，当给定带宽占用的通信链路的速率增加时，所谓的相位和幅度的星座中离散点的数量需要显著增加。常见的星座源于方形正交幅度调制(quadrature amplitude modulations,QAM)，因其实用标记特性和解码简单性而组成实际系统中使用的星座家族的绝大多数。图8示出了在实际系统中使用的一种典型星座。示出的星座包含4096个点，其中，该星座中的每个元素唯一地表示单个log24096＝12比特序列。

当例如在高速率点对点无线通信链路中使用高密度星座时，存在一些技术问题。上述方形QAM星座对相位噪声非常敏感，与加性高斯白噪声相比，相位噪声不是简单地在接收信号上加一个小误差，而实际上是旋转该接收信号。这种旋转意味着靠近星座中心的点受相位噪声的影响要比远离中心的点小得多。由于这种影响，星座点的密度实际上应该根据星座点与星座中心的距离而改变——这是在方形QAM星座的设计中不支持的一个特征。

QAM星座的峰均比(peak-to-average power ratio,PAPR)随着星座的点数增加而大幅增加，这反过来要求发射器中的功率放大器具有非常宽的动态范围以适应在靠近中心的星座点和最外部的星座点传输的信号。由于采用这种密集星座的高速率链路还以极高的功率传输，因此支持高功率要求和高动态范围的放大器的成本显著增加。

在实际通信系统中，通过使用更好的振荡器，直至相位噪声不是系统中误差的主要来源，或者对QAM星座的外点携带的信息比特采用更高级的保护，可在一定程度上避免或补偿QAM星座中的相位噪声的问题。这两种解决方案可同时使用，事实上在应用时，相关领域的大多数技术人员都会考虑这两种解决方案。

针对带宽占用的监管限制下的峰均比(PAPR)的问题，现有技术中对于单载波系统没有一个令人满意的现有解决方案，且大多数工作都回归到使用具有所需动态范围的更昂贵的功率放大器。

在一些应用和标准中，特别是数字视频广播-卫星-第二代(digital videobroadcasting–satellite–second generation，DVB-S2)中使用了不规则的幅度和相移键控(amplitude and phase shift keying，APSK)星座。如专利US7123663B2所示，这些解决方案通常使用格雷标记以支持比特交织编码调制(bit-interleaved coded modulation,BICM)应用。另外，由于这种星座被限制到32个星座点，所以其密度不够高。因此在这种情况下，相位噪声的影响有限，但是通过该解决方案可实现的吞吐量也有限。实际上，这也导致不能使用更先进的调制和编码策略(modulation and coding schemes，MCS)。