CN101064710A - 基于多载波调制系统的通信装置 - Google Patents

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CN101064710A CNA2006101322633A CN200610132263A CN101064710A CN 101064710 A CN101064710 A CN 101064710A CN A2006101322633 A CNA2006101322633 A CN A2006101322633A CN 200610132263 A CN200610132263 A CN 200610132263A CN 101064710 A CN101064710 A CN 101064710A
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Abstract

本发明提供一种基于多载波调制系统的通信装置。该基于多载波调制系统的通信装置可包括在移动站或基站中，用于利用简单的结构，在公用相同频带的所述移动站与基站之间进行同时的发送和接收。一种基于多载波调制系统的通信装置，用于通过使用分别利用数据调制的多个副载波进行同时通信，所述基于多载波调制系统的通信装置包括发送单元，所述发送单元可操作以通过利用数据对多个副载波中的一个副载波进行调制来利用所述多个副载波发送数据，并且可操作以在未利用所述数据进行调制情况下使用其他副载波作为接收频带。

Description

基于多载波调制系统的通信装置
技术领域
本发明涉及基于多载波调制系统的通信装置，用于利用多个副载波进行双向通信，更具体地涉及基于多载波调制系统的通信装置，用于通过避免来自其他通信装置(例如，基站或移动站)的干扰或者防止工作站的发送信号扩散到该站的接收侧，来实现同时发送和接收。
背景技术
常规的移动通信基本上使用与用于与固定站进行通信的相同的通信系统，在常规的移动通信中，利用移动站(诸如便携式电话等)进行的各种移动通信近年来已投入实际应用之中。
例如，图1示出了用于在多个移动站与固定站之间的发送和接收的频域和时域中没有问题的应用示例。图1(a)示出了其中移动站能够利用所有频带通过单向发送实现与其他移动站和固定站进行数据通信的示例。在横轴f上绘制出频率，而各副载波的功率在纵轴Pow上。图1(b)示出了使发送定时移位以在各移动站或固定站中的时域内消除其交叠的示例。横轴t表示时间，纵轴Pow表示各副载波的功率。
总之，图1(b)示出了以下情况：如果从多个移动站和固定站同时发送数据，则无法进行数据接收，这是因为发送数据彼此混合，因此某移动站以作为发送定时的定时A发送数据，并且其他移动站或固定站通过检测到某移动站以发送定时A发送了数据，将发送定时进行移位，从而以其他定时B发送数据。
图2示出了采用关于图1所述的频域在多个移动站和固定站之间的发送和接收的时域内存在问题的应用示例。省略图2(a)的说明，因为其他移动站的应用示例与图1(a)的相同。图2(b)示出了以下示例：其中其他移动站或固定站不能检测到从某移动站以发送定时A发送的载波，并以与发送定时A相同的发送定时B发送数据，由此发送定时B与定时A匹配。因此，某移动站不能从其他移动站或固定站接收到重要数据。
此外，JP-A 2001-285236提出一种用于多载波调制系统的发送电路，其用于消除由来自如上述图2中的其他移动站或固定站的发送造成的干扰。
针对图3对JP-A 2001-285236中所述的发送电路进行说明。
在图3中，将输入信号s101输入到16QAM(正交幅度调制)调制电路101并且由此得到调制信号s102。之后将该调制信号s102输入到串-并转换电路102，由此输出副载波调制信号s103。空信号生成电路103输出针对Ich和Qch都为0值的空信号s104。将针对各副载波划分的副载波调制信号s103和空信号s104输入到IFFT(快速傅里叶逆变换)电路104，由此可通过OFDM(正交频分复用)调制，输出OFDM信号s105。在此，为了在比IF级(stage)更高的电路级中消除发送波谱的回波(returning)，将空信号输入到与发送频带的两端边缘相对应的IFFT点以及与为公用而设置的其他系统的频带相对应的点。
如上所述，IFFT电路104对应于多载波调制装置。将OFDM信号s105输入到并-串转换电路105。在此，还输入控制信号s106以控制并-串转换电路105的读取顺序，所述控制信号s106是设置用来控制并-串转换电路105的读取顺序的保护间隔添加(guard interval addition)控制电路130的输出信号。因此，将通过重复IFFT电路104的输出信号的一部分而读出的保护间隔与OFDM信号相加，以生成OFDM码元并由此将其输出作为发送信号s107。
但是，上述JP-A 2001-285236仅使特定副载波为空，但没有考虑在信号发送的同时接收所需信号。因此，上述JP-A 2001-285236仍然包括以下问题：要通过副载波接收的接收信号(其中使要发送的其自身副载波的旁瓣分量为空)受到抑制。
发明内容
为了解决上述问题已提出本发明，因此本发明的目的是提供一种要安装到移动站或基站内的基于多载波调制系统的通信装置，用于利用公用相同频带的移动站和基站、利用简单结构来同时发送和接收信号。
根据本发明的第一实施例，为了实现上述目的，使用一种基于多载波调制系统的通信装置，其用于利用通过利用数据对各个副载波进行调制而获得的多个副载波来同时通信，其中，该基于多载波调制系统的通信装置还包括发送单元，所述发送单元用于通过利用数据对多个副载波中的一部分副载波进行调制然后在未利用数据进行调制的情况下使用其他副载波作为接收频带，来利用所述多个副载波发送数据。
根据本发明的第二实施例，一种基于多载波调制系统的通信装置，该基于多载波调制系统的通信装置用于利用多个副载波(其中利用数据对各个副载波进行了调制)与远端通信装置进行同时通信，其中该通信装置包括发送单元，当所述通信装置位于远离所述远端通信装置的区域内时，所述发送单元利用数据对多个所述副载波进行调制并随后发送经调制的副载波，并且当所述移动通信装置位于靠近所述远端通信装置的区域内时，所述发送单元将来自所述远端通信装置的数据设置到接收频带，并且通过利用数据对多个副载波中的一部分进行调制并且不利用数据对其他副载波进行调制以利用所述多个副载波发送该数据。
根据本发明的第三实施例，将一种基于多载波调制系统的通信装置用作发送单元，所述基于多载波调制系统的通信装置进一步设置有：添加单元，其除了多个副载波以外还发送附加的保护频带；和去除单元，用于去除添加到接收信号的保护频带。
根据本发明的第四实施例，将一种基于多载波调制系统的通信装置用作发送单元，所述基于多载波调制系统的通信装置进一步设置有有源滤波器，所述有源滤波器用于将通带动态地改变成仅使多个副载波通过，以发送数据。
根据本发明的第五实施例，使用一种基于多载波调制系统的通信装置，该基于多载波调制系统的通信装置用于对除了利用数据进行调制的副载波以外的副载波进行空调制(null-modulation)。
根据本发明的第六实施例，使用一种基于多载波调制系统的通信装置，该基于多载波调制系统的通信装置用于根据接收的控制信息选择并设置多个副载波中的一部分副载波和其他副载波。
根据本发明的第七实施例，使用一种基于多载波调制系统的通信装置，其中该基于多载波调制系统的通信装置包括：插入单元，用于插入针对实数和虚数都为0值的空信号；串-并转换装置，用于对包括所述空信号的发送数据进行串-并转换并随后输出并行发送数据；副载波调制装置，用于对各个并行发送数据执行副载波调制；多载波调制装置，用于对从多个副载波调制装置输入的副载波调制信号执行多载波调制并随后输出多载波调制信号；和添加装置，用于将保护间隔添加到所述多载波调制信号，并且所述插入单元基于来自外部的频率分配用控制信息，确定要插入的空信号数量和插入位置，并随后将空信号插入到所述发送数据。
根据本发明的第八实施例，使用一种基于多载波调制系统的通信装置，其中该基于多载波调制系统的通信装置包括：插入单元，用于将针对实数和虚数都为0值的空信号插入到发送数据；串-并转换装置，用于对包括所述空信号的发送数据执行串-并转换并随后输出并行发送数据；副载波调制装置，用于对各个并行发送数据执行副载波调制；多载波调制装置，用于对从多个副载波调制装置输入的副载波调制信号执行多载波调制并随后输出多载波调制信号；添加装置，用于将保护间隔添加到所述多载波调制信号；以及量额(size)改变装置，用于基于来自外部的关于频率分配的控制信息，改变要用于多载波调制装置的调制的处理量额。
附图说明
图1是在多个移动站与固定站之间的发送和接收中的频域和时域中没有问题的情况的应用示例；
图2是在多个移动站与固定站之间的发送和接收中的频域和时域中存在问题的情况的应用示例；
图3是示出了多载波调制系统的现有发送电路结构的示例性框图；
图4是示出了本发明的通信系统的原理的示例性图；
图5是示出了本发明第一实施例的基于多载波调制系统的通信装置的结构示例；
图6是示出了接收命令的示例的示例性图；
图7是示出了BB(基带)解码和空控制单元的详细结构示例的示例性图；
图8是示出了有源滤波器和频带控制单元的详细结构示例的示例性图；
图9是示出了本发明第二实施例的基于多载波调制系统的通信装置的结构示例的示例性图；
图10是示出了本发明的IFFT/FFT(快速傅里叶逆变换/快速傅里叶变换)量额控制单元的详细结构示例的示例性图。
具体实施方式
本发明的通信装置能够通过引入上述结构，通过在多载波调制系统内同时执行发送和接收，在其本站和其他站内获得优质的接收特性，而由于发送所引起的副载波的旁瓣分量不会对到其本站或到其他站的所期望接收信号进行任何抑制。
参照附图对本发明的优选实施例进行说明。但是，优选实施例并不限定本发明的技术范围。
在本发明的优选实施例中，以下对基于多载波调制系统的通信装置进行说明。
图4示出了本发明的通信系统的原理。
图4(a)中的字母C表示在基于本发明的多载波调制系统的通信装置的频域内的发送用频带。图4(a)中的字母D表示接收频带。图4(b)中的字母A表示基于本发明的多载波调制系统的通信装置的时域中的发送定时。图4(b)中的字母B表示来自其他移动站或基站的发送定时。该通信装置的特征在于，可防止装置本身将发送信号扩散到接收单元，并且可在不考虑其他通信装置的发送定时的情况下实现发送，这是因为将频带分配给发送用副载波和接收用副载波。
下面，对采用本发明的通信系统的基于多载波调制系统的通信装置的详细结构示例进行说明。
图5示出了作为本发明第一实施例的基于多载波调制系统的通信装置的结构性示例。该通信装置大体上由发送单元1、公用单元2和接收单元3构成。发送单元1包括BB编码单元11、串-并(S/P)转换单元12、调制单元(MOD)13、IFFT 14、保护间隔添加单元(+GI)15、有源滤波器16、频率转换电路17、本机振荡器18和带通滤波器(BPF)19。
公用单元2包括空控制单元21、频带控制单元22、循环器23和天线24。
按照接收信号的传送顺序，接收单元3包括带通滤波器39、本机振荡器38、频率转换电路37、有源滤波器36、保护间隔去除单元(-GI)35、FFT 34、解调单元33、并-串(P/S)转换单元32和BB解码单元31。
以下对上述通信装置中的各单元的操作进行说明。
BB编码单元11利用来自空控制单元21的控制信号将空码元(nullsymbol)插入到以码元为单位的发送数据中，并将包括该空码元的发送数据输出到S/P转换单元12作为编码数据。该空码元表示由针对实数分量和虚数分量都具有0值的信号构成的空码元。S/P转换单元12将该编码数据通过并行转换后输出到各调制单元13。调制单元13对来自S/P转换单元12的各副载波的并行转换数据执行多级调制，并将副载波调制数据输出到IFFT 14。IFFT 14通过对该副载波调制数据进行逆傅立叶变换来输出经OFDM调制的OFDM信号。保护间隔添加单元15向有源滤波器16输出OFDM码元，该OFDM码元是通过将重复OFDM信号的一部分所得到的保护间隔添加到OFDM信号而生成的。有源滤波器16向频率转换电路17输出OFDM码元，其中利用来自频带控制单元22的控制信号切除OFDM码元的副载波引起的旁瓣。频率转换电路17利用本机振荡器18的本机振荡信号对有源滤波器16的输出进行上变频。带通滤波器19通过将来自频率转换电路17的输出滤波到预定频带后将其输出到循环器23。天线24将来自循环器23的输出信号作为电磁波发送出去。带通滤波器39将通过天线24和循环器23获得的接收信号输出到频率转换电路37，作为预定频带的接收信号。频率转换电路37通过利用来自本机振荡器38的本机振荡信号对接收信号进行下变频，来将该接收信号输出到有源滤波器36。有源滤波器36将OFDM码元输出到保护间隔去除单元35，在该OFDM码元中，利用来自频带控制单元22的控制信号将由接收频带的OFDM码元的副载波引起的旁瓣切除。保护间隔去除单元35通过去除OFDM码元的保护间隔，将输出提供给FFT 34。FFT 34通过对从中去除了保护间隔的OFDM码元进行傅立叶变换后，向解调单元33输出经频率转换的副载波调制码元。解调单元33对通过多级调制得到的副载波调制码元进行解调，并将该副载波调制码元输出到P/S转换单元32作为基带码元。通过串行转换后，P/S转换单元32向BB解码单元31输出来自多个解调单元33的经解调的并行基带码元。BB解码单元31利用来自空控制单元21的控制信号将所插入的空码元去除并输出接收数据。
空控制单元21根据频带共用控制命令发出用于指定插入和去除空码元的部分的命令，而频带控制单元22根据频带共用控制命令发出用于指定发送用副载波和接收用副载波的命令。参照图6对这种命令的接收示例进行说明。首先，命令接收单元41将来自通过天线40接收的接收信号的频带共用控制信号输出到编码器42。频带共用控制信号是发送频率fa和fb中以及接收频率fc和fd中的源信息(宏命令)。编码器42输出频带共用控制信号作为频带共用控制命令的码信息。该频带共用控制命令是用于指定发送用副载波编号#0至#15以及接收用副载波编号#16至#31的编码信息(具体命令(concrete command))。
图7示出了BB编码、BB解码和空控制单元的详细的结构性示例。例如，在图7中，发送数据由八个码元构成，一个码元对应于一个副载波，并且将这最多八个副载波设置作为发送/接收频带。
BB编码1内的空白码元插入电路111插入八个码元的发送数据，还基于来自控制单元21内的空白码元位置生成单元212的空白码元位置信息，在发送数据编号0至3的码元之后插入四个码元的连续空码元，随后输出该编码数据。空白码元位置生成单元212利用通过解码器211对频带共用控制命令进行解码获得的信息，生成表示空码元插入位置和空码元去除位置的控制信号，之后将该控制信号提供给空白码元插入电路111和空白码元去除电路311。BB解码单元31内的空白码元去除电路311去除接收数据的码元编号0至3和码元编号4至7之间的空码元并输出该解码数据。
图8示出了有源滤波器和频带控制单元的详细的结构性示例。
在此，作为要输入到有源滤波器16的输入信号，八个副载波的全频带通常用于发送。此外，在非通常的情况中，例如，当移动站进入某区域以利用八个副载波实现发送和接收时，假设四个副载波用于发送，并且其余四个副载波用于接收，以实现同时发送和接收。在通常情况中，移动站例如利用全频带与其他移动站进行通信。在非通常的情况中，假设移动站靠近基站，从而将与其他移动站的发送模式从利用全频带发送改变到利用全频带的半频带发送，并且同时始终利用剩余的半个频带从基站接收信号。
在发送用的四个副载波中使用到有源滤波器16(发送端)的输入信号，并且其他四个副载波表示由发送用副载波引起的旁瓣或噪声。在该输入信号中，任何副载波具有不同的振幅，并且表示旁瓣或噪声的右侧四个副载波的振幅比发送用的左侧四个副载波的振幅要小。通过有源滤波器16(发送端)去除表示该旁瓣或噪声的右侧四个副载波。
有源滤波器16(发送端)通过延迟线161、多个分接头(tap)162和加法器163对输入信号的波形(在此，八个副载波)进行均衡并将输出信号限定性地输出到必要的副载波(在此，左侧的四个副载波为必要的副载波)。分接头162由来自频带控制单元22的加权系数生成单元222的多个加权系数控制。
当通过延迟线362、多个分接头361和加法器363使用全频带时，有源滤波器36(接收端)对输入信号的波形(在此，八个副载波)进行均衡，并将输出信号限定性地输出到必要的副载波。此外，加权系数生成单元222读取存储在表中的发送和接收用的加权系数值，并基于由解码器221对频带共用控制命令进行解码所得到的值，控制对应的分接头162和361。
也可以考虑除了上述示例以外的另一个示例。也就是，通过共用时间而不是以上示例中所述的频带中的公用发送和接收，来执行发送和接收。
在该情况中，执行控制以将分接头162和361设定为相同的值，使得有源滤波器16和36不通过波形均衡来限定频带。
图9示出了作为本发明第二实施例的基于多载波调制系统的通信装置的结构的示例。在该结构示例中，将相同的标号指定给相同的结构部分。由于在这些部分中操作处理是相似的，因此省略相似的操作处理，并且仅对不同的结构部分进行说明。
在作为本发明第二实施例的通信装置的结构示例中，另外设置有IFFT/FFT量额控制单元25，在作为第一实施例的通信装置的结构示例中没有设置该单元。
该IFFT/FFT量额控制单元25能够通过接收频带共用控制命令，改变IFFT 14和FFT 34的样本量额。例如，将256的样本量额改变到半数的样本量额(128的样本量额)，反之亦然。
在图10中示出了本发明的IFFT/FFT量额控制单元的详细结构示例。以下对图10的详细结构示例的操作进行说明。
切换信号生成单元252基于由解码器251对频带共用控制命令进行解码所得到的值，读取表中存储的IFFT的切换信号，之后通过控制线253将该切换信号输出到IFFT 14。同时，切换信号生成单元252还基于由解码器251对频带共用控制命令进行解码所得到的值，读取表中存储的FFT的切换信号，之后通过控制线254将该切换信号输出到FFT 34(FFT模块)。在IFFT 14中，根据IFFT的切换信号接通/切断开关142，并且IFFT模块141从接通(ON)状态下的开关142接收并行输入信号并输出OFDM信号。
FFT 34执行接收的串行信号的频率转换，并通过用于接收FFT的切换信号，将频率转换信号仅输出到接通的开关342。
以上已对基于本发明的多载波调制系统的通信装置进行了说明，但本发明也允许对装置进行除了上述以外的各种修改。

Claims (8)

1、一种基于多载波调制系统的通信装置，用于通过使用分别利用数据进行调制的多个副载波来进行同时通信，所述基于多载波调制系统的通信装置包括：
发送单元，可操作以通过利用数据对多个副载波中的一个副载波进行调制，来通过所述多个副载波发送数据，并且可操作以在未利用所述数据进行调制的情况下使用其他副载波作为接收频带。
2、根据权利要求1所述的基于多载波调制系统的通信装置，其中所述发送单元进一步包括：
添加单元，可操作以除了多个所述副载波以外还发送保护频带；以及
去除单元，可操作以去除添加到接收信号的保护频带。
3、根据权利要求1所述的基于多载波调制系统的通信装置，其中所述发送单元进一步包括：
有源滤波器，可操作以动态改变通带，以允许仅发送用于发送数据的所选的多个副载波。
4、根据权利要求1所述的基于多载波调制系统的通信装置，其中，
对除了利用数据进行调制的所述副载波以外的副载波进行空调制。
5、根据权利要求1所述的基于多载波调制系统的通信装置，其中，
基于所接收的控制信息选择多个副载波中的所述副载波或其他副载波中的两个。
6、一种通信装置，该通信装置包括：
插入单元，可操作以向发送数据中插入空信号，所述空信号是针对实数和虚数都为0的信号；
串-并转换单元，可操作以通过对包括所述空信号的所述发送数据进行串-并转换，来输出并行发送数据；
副载波调制单元，可操作以对所述各个并行发送数据执行副载波调制；
多载波调制单元，可操作以通过对从多个副载波调制单元输入的所述副载波调制信号进行多载波调制，来输出多载波调制信号；以及
添加单元，可操作以将保护间隔添加到所述多载波调制信号，
其中所述插入单元进一步可操作，以基于从外部装置接收的频率分配用控制信息，来确定要插入的空信号的数量以及插入位置，在所述插入位置处将所述空信号插入到所述发送数据。
7、一种基于多载波调制系统的通信装置，该基于多载波调制系统的通信装置包括：
插入单元，可操作以向发送数据中插入空信号，所述空信号是针对实数和虚数都为0的信号；
串-并转换单元，可操作以通过对包括所述空信号的所述发送数据进行串-并转换，来输出并行发送数据；
副载波调制单元，可操作以对所述各个并行发送数据执行副载波调制；
多载波调制单元，可操作以通过对从多个副载波调制单元输入的副载波调制信号执行多载波调制，来输出多载波调制信号；
添加单元，可操作以将保护间隔添加到所述多载波调制信号；和
量额改变单元，可操作以基于从外部装置接收的频率分配用控制信息，来对用于由所述多载波调制装置进行的调制的处理量额进行改变。
8、一种基于多载波调制系统的通信装置，用于通过使用利用数据进行调制的多个副载波来与远程通信装置进行同时通信，所述基于多载波调制系统的通信装置包括发送单元，所述发送单元可进行如下操作：
在所述远程通信装置远离所述通信装置时，所述发送单元利用数据来调制所述多个副载波，并将所述多个副载波发送到所述远程通信装置，并且
在所述远程通信装置靠近所述通信装置时，所述发送单元通过利用所述数据对所述多个所述副载波中的一部分进行调制并且不利用所述数据对其他副载波进行调制，来将所述副载波设置到用于从所述远程通信装置接收所述数据的频带，以发送数据。
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