专利名称：利用最大速率和互信息优化jcma星座的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及通信系统和方法，更具体但非排除性地，涉及用于多路接入通信的方法和系统。
背景技术：
无线通信接口在移动和固定装置中的激增使频谱变得不足。有效使用所分配的通信带宽是无线通信系统继续可行的关键问题。 频分多址接入(FDMA)是一种允许多个发射器接入公共无线信道的广泛使用的方法。其示例为多个移动用户访问相同基站的移动电话。具体地，FDMA近年来应用于通用移动通讯系统(UMTS)标准的长期演进技术(LTE)扩展中的上行链路。联合星座多路接入(JointConstellation Multiple Access, JCMA)的用途为人们所熟知。美国专利申请20090135926被视为代表最相关的现有技术。美国专利申请20090135926通过引用并入本文。下列文献被视为代表进一步相关的现有技术J. G. Proakis, Digital Communication, McGraw Hill, 3rd edition, 1995.T. M. Cover and J. Thomas. Elements of Information Theory.John Wiley andSons Inc. , second edition, 2006.A. Goldsmith, Wireless Communications, Cambridge University Press,2006.C. Johnson, Radio Access Networks for UMTS, Wiley, 2008.G. R. Tsouri and D. Wulich，"Securing OFDM over WirelessTime-Varying Channels using Sub-Carrier Over-Loading with Joint SignalConstellations'Eurasip Journal on Wireless Communications&Networking, 2009.在传统的FDMA方法中，将总频谱划分成子带。接收器为每个发射器分配子带，且每个发射器具有对所分配的子带的专门用途。这将所分配的总带宽转换为连接发射器和接收器的一组正交信道。JCMA提出根据叠加调制(SM)方案耦合N多个发射器。这使得将它们的多个子带联合成为原子带N倍的单个子带。较大的带宽允许以原速率N倍的速率进行发送。然而，每个所发送的符号的能量也会减少N倍，导致在接收器上解码时比特误码率(BER)增加。通过在发送之前应用信源编码并通过同步发射器以构成对接收器上的噪声具有鲁棒性的叠加星座(constellation)而使BER的增加减少。应用编码会导致吞吐量下降。如果由编码导致的吞吐量下降小于由带宽扩展导致的传输率增加，则具有同步SM的吞吐量会大于传统FDMA的吞吐量。
如上所述，JCMA基于同步叠加调制(SM)和编码，以增加实际FDMA系统的频谱效率。众所周知SM实现了最大聚集容量。然而，在SM提供的增容与在获得准确同步和其操作所需的功率控制过程中所涉及的复杂度相比并不明显的前提下，很大程度上避免SM。因此，公认需要且非常有利的是具有一种通信系统，特别是一种优选通过优化用于SNR的星座的抗扰性而具有增加容量的JCMA通信系统。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种用于计算JCMA通信系统用JCMA星座的方法，其中所述方法包括使用最大速率和互信息标准的步骤。根据本发明的另一方面，提供了一种用于计算JCMA星座的方法，包括根据下式来计算最大互信息
权利要求
1.一种用于计算JCMA通信系统用的JCMA星座的方法，其中，所述方法包括使用最大速率和互信息标准的步骤。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括根据下式来计算最大互信息
3.根据权利要求I所述的方法，还包括根据下式来计算所述最大速率和互信息
4.根据权利要求I所述的方法，还包括从多个JCMA星座中选择所述JCMA星座，其中对所选择的JCMA星座，S的值最大，其中S以下式给出
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，利用所述最大速率和互信息标准计算的所述星座提供至少以下之一 最优频谱效率； 最优比特率；以及 最优发射功率。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤 使用所述最大速率和互信息标准，计算多个JCMA星座，其中，每个星座对于包括至少以下两者的组合是最优的 i.参与所述JCMA星座的发射器的数量； ii.所述JCMA星座的接收器上的信噪比(SNR)值；以及 iii.至少一个调制方案。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤 将所述多个JCMA星座分配给接收器和发射器中的至少一个。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤 在所述JCMA星座的接收器上执行以下步骤 i.选择多个发射器以形成用于联合发送JCMA星座的一组发射器； ii.测量所述一组发射器的组合SNR值； iii.根据至少以下两者从所述多个JCMA星座中选择JCMA星座所述一组发射器中发射器的数量N、所述SNR值以及至少一个调制方案；并且 iv.将所选择的星座通知给所述一组发射器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，选择一个JCMA星座的步骤包括利用所述接收器上的所述最大速率和互信息标准计算所述JCMA星座。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，选择一个JCMA星座的步骤包括以下步骤 使用所述最大速率和互信息标准，离线计算多个所述JCMA星座， 将所述多个JCMA星座分配给接收器和发射器中的至少一个；并且在所述接收器和所述发射器中的至少一个中，根据至少以下两者从所述多个JCMA星座中选择JCMA星座 一组发射器中发射器的数量N ； 所述SNR值；以及 至少一个调制方案。
11.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤 从所述接收器接收星座； 从所述接收器接收导频信号； 在所述一组发射器中的发射器上，根据所述导频信号计算发射功率P和星座旋转角0中的至少一个；并且 利用所述P和所述9向所述接收器发送至少一个JCMA星座组元。
12.根据权利要求I至11中任一项所述的方法，其中，所述接收器是基站、接入点、卫星及卫星地面站中的至少一个。
13.—种通信系统，使用权利要求I至12中任一项所述的方法。
14.一种通信系统中的接收器，所述通信系统使用权利要求I至12中任一项所述的方法。
15.根据权利要求14所述的接收器，其中，所述接收器是基站、接入点、卫星及卫星地面站中的至少一个。
16.一种通信系统中的发射器，所述通信系统使用权利要求I至12中任一项所述的方法。
17.一种用于通信的方法，包括以下步骤 将导频信号从接收器发送至一组发射器； 通过至少一个所述接收器接收所述导频信号； 根据所述导频信号计算所述发射器中的功率电平和旋转角；并且 利用所计算出的功率电平和旋转角将数据信号从所述发射器发送至所述接收器；其中，所述导频信号以根据所述一组发射器中发射器的数量在所述接收器上计算的功率电平发送。
18.—种通信系统中的接收器，所述通信系统使用权利要求17所述的方法。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述接收器是基站、接入点、卫星及卫星地面站中的至少一个。
20.一种非暂态计算机可读介质，包括根据权利要求I至12中任一项所述的利用最大速率和互信息标准计算的JCMA星座。
全文摘要
一种用于计算JCMA通信系统用的JCMA星座的方法和系统，其中，所述方法包括使用最大速率和互信息标准来选择对于发射器的数量N、SNR和发射器使用的调制方案的最优JCMA星座的步骤。
文档编号H04J1/00GK102754368SQ201080060635
公开日2012年10月24日 申请日期2010年11月4日 优先权日2009年11月5日
发明者吉尔·拉斐尔·楚尔里, 多夫·乌里奇, 罗恩·达博拉 申请人:斯格奈科斯特无线有限公司