CN101080892A - 正交频分复用通信装置和正交频分复用通信方法 - Google Patents

Abstract

公开一种OFDM通信装置，可对发送数据设定最合适的重复数，从而能够改善差错率特性，提高通信质量。在该装置中，重复数决定单元(153)基于从质量信息提取单元(152)输出的质量信息，决定必要的重复数。系统位重复数决定单元(154)基于从重复数决定单元(153)通知的重复数，对系统位决定最合适的重复数。奇偶校验位重复数决定单元(155)也是一样。重复单元(103－1、103－2)根据来自系统位重复数决定单元(154)以及奇偶校验位重复数决定单元(155)的指示，重复各比特。

Description

正交频分复用通信装置和正交频分复用通信方法

技术领域

本发明涉及使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：正交频分复用)方式进行通信的OFDM通信装置和OFDM通信方法。

背景技术

近年来，在移动通信中，除了声音以外图像或数据等各种各样的信息正在成为传输的对象。伴随于此，进一步提高了对可靠性高且高速的传输的必要性。但是，在移动通信中进行高速传输时，不能忽视因多径而产生的延迟波的影响，以及因频率选择性衰落而使传输特性劣化。

作为一种频率选择性衰落对策技术，以OFDM方式为代表的多载波通信正受到重视。多载波通信为，通过使用传输速度被抑制在不发生频率选择性衰落程度的多个副载波来传送数据，从而进行高速传输的技术。特别是OFDM方式，因为被配置了数据的多个副载波的频率相互正交，所以是多载波通信中频率利用效率最高的，而且，可通过相对简单的硬件结构来实现。因此，作为第4代移动通信所采用的通信方式的候补的OFDM方式备受瞩目，并且正在对它进行各种各样的研究。

此外，在ODFM方式中，作为进一步的接收差错对策，已存在将相同的数据码元复制(Repetition)成多个码元，并映射到多个副载波后，即，在频率轴方向上配置多个相同的数据后进行发送的技术(例如，参照非专利文献1)。在应用了该技术的OFDM通信装置中，在重复数(复制的个数)为RF(RepetitionFactor)时，各个发送码元被复制到RF个，将这些码元配置到频率轴上后发送。该RF可定义为相当于CDMA方式中的扩展率的参数。

非专利文献1前田、新、岸山和佐和桥共著「下りリンクブロ一ドバンドチヤネルにぉける OFCDMとOFDMの特性比較」信学技報RCS2002-162、2002年8月

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述OFDM通信装置中，还存在对通信性能进行改善的余地。理由是，在上述OFDM通信装置，在1帧中的所有的码元中RF是固定的。例如，图1中所示的是从上述OFDM通信装置发送的信号的帧格式的一例，由图可知，对所有的数据码元S1～S6以重复数RF＝4进行重复，并将其配置到副载波方向(频率轴方向)。如下所示，该重复方法导致性能降低。

例如，当对发送数据进行基于特播编码的纠错编码时，出现如图2所示的颇有意思的特性。该图是表示使系统位以及奇偶校验位的各自的重复数分别改变时的差错率特性的模拟结果的图。这里，横轴为奇偶校验位的比特数和系统位的比特数之间的比(P/S比)。

由图可知，使系统位以及奇偶校验位的各自的重复数分别改变时的差错率特性的曲线上存在最小点。然而，如上述OFDM通信装置那样，当系统位、奇偶校验位都固定为相同的重复数时(图中的P/S比＝4/4的点)，因差错率特性表示出从最小点偏离的特性，所以作为结果，通信性能下降。另一方面可知，如能将P/S比设为3/5，则呈现出接近于最小点的差错率特性。因此可知，通过实施表示出接近于上述的最小点的差错率特性的重复方法，从而表示出更加出色的差错率特性，提高OFDM通信装置的通信性能。

再有，关于如上述那样对系统位以及奇偶校验位的重复数进行设定，从而改善差错率特性的理由，一般认为是因为在纠错码中系统位的似然(likelihood)的影响大于奇偶校验位。因此，通过使系统位的质量优于奇偶校验位的质量来改善差错率特性。

因此，本发明的目的是提供OFDM通信装置和OFDM通信方法，该OFDM通信装置和OFDM通信方法可设定对发送数据最合适的重复数，从而能够改善差错率特性，提高通信质量。

解决问题的方案

本发明的ODFM通信装置采用以下结构，包括：设定单元，基于发送数据的种类，设定该发送数据的重复数；以及发送单元，以上述重复数对上述发送数据进行重复后发送。

而且，在上述结构中，上述发送数据包含被纠错编码的、且对纠错能力贡献大的数据和对纠错能力贡献小的数据，上述设定单元将上述对纠错能力贡献大的数据的重复数设定得大于上述对纠错能力贡献小的数据的重复数。

例如，当上述纠错编码是特播编码时，上述对纠错能力贡献能力大的数据为系统位，上述对纠错能力贡献小的数据为奇偶校验位。

发明的效果

根据本发明，可对发送数据设定最合适的重复数，从而能够改善差错率特性，提高通信质量。

附图说明

图1是表示发送信号的帧格式的一例的图；

图2是表示在使系统位以及奇偶校验位的各自的重复数分别改变时的差错率特性的模拟结果的图；

图3是表示从实施方式1的OFDM通信装置发送的信号的格式的一例的图；

图4是表示实施方式1的OFDM通信装置的主要结构的方框图；

图5是表示基于实施方式2的重复方法的发送信号的格式的图；以及

图6是表示基于实施方式3的重复方法的发送信号的格式的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图3是表示从本发明的实施方式1的OFDM通信装置发送的信号的格式的一例的图。

差错率特性呈现出如图2所示的特性时，如上述说明，通过将P/S比设为3/5，能够改善差错率特性。因此，在本实施方式中，将系统位的重复数设定为5，将奇偶校验位的重复数设定为3。以下，对生成该格式的发送信号的OFDM通信装置的结构进行说明。

图4是表示生成上述格式的发送信号的OFDM通信装置，即，本实施方式的OFDM通信装置的主要结构的方框图。再有，这里，以采用特播编码作为纠错编码，以及采用BPSK(Binary Phase Shift Keying)作为调制方式的情况为例进行说明。

本实施方式的OFDM通信装置大致由发送处理系统和接收处理系统构成。发送处理系统包括纠错编码单元101、调制单元102、重复单元103、映射单元104、OFDM发送单元105以及发送RF(Radio Frequency)单元106；接收处理系统包括接收RF单元151、质量信息提取单元152、重复数决定单元153、系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155。另外，发送处理系统和接收处理系统共用天线107。

首先，说明上述的OFDM通信装置的发送处理系统。

纠错编码单元101对发送数据的信息位，实施基于特播编码的纠错编码，并将所生成的系统位S以及奇偶校验位P分别输出到调制单元102-1、102-2。

调制单元102-1对从纠错编码单元101输出的系统位S，实施基于BPSK方式的调制处理，并将调制后的系统位S输出到重复单元103-1。同样，调制单元102-2对从纠错编码单元101输出的奇偶校验位P，实施基于BPSK方式的调制处理，并将调制后的奇偶校验位P输出到重复单元103-2。

重复单元103-1根据系统位重复数决定单元154的指示，对系统位S仅重复规定的数，并输出到映射单元104。具体而言，重复单元103-1对从调制单元102-1输出的调制后的系统位S的复制仅生成由系统位重复数决定单元154指示的重复数，并将其输出到映射单元104。同样，重复单元103-2根据奇偶校验位重复数决定单元155的指示，对奇偶校验位P仅重复规定的数，并输出到映射单元104。

映射单元104将从重复单元103-1、103-2输出的各复制码元映射(叠加)到多个副载波上，并输出到OFDM发送单元105。该多个副载波被配置在时间轴方向以及频率轴方向的二维方向上。

OFDM发送单元105对被映射到各副载波的发送码元，实施快速傅里叶逆变换(IFFT)、附加保护区间等OFDM发送处理，并输出到发送RF单元106。

发送RF单元106对从OFDM发送单元105输出的信号，实施D/A变换、上变频等规定的无线处理，并通过天线107将其无线发送。

接下来，说明本实施方式的OFDM通信装置的接收处理系统。再有，这里说明的接收处理，并不是一般的接收处理，即，以获得接收数据为目的的处理，而是用于决定在上述的发送处理的重复中所使用的重复数的处理。省略有关本实施方式的OFDM通信装置的一般的接收处理的结构以及结构的说明。

接收RF单元151对经由天线107接收的信号，实施下变频、A/D变换等规定的无线处理，将所获得的基带信号输出到质量信息提取单元152。

质量信息提取单元152从接收RF单元151输出的基带信号中提取质量信息，并通知重复数决定单元153。这里，质量信息为在通信对方的OFDM通信装置中所观测的、与SIR(Signal-to-Interference Ratio)、CIR(Carrier toInterference Ratio)、RSSI(Received Signal Strength Indicator)等接收质量有关的信息，即与传播路径环境有关的信息。

重复数决定单元153根据从质量信息提取单元152输出的质量信息，决定必要的重复数，即，使通信对方的OFDM通信装置中的接收质量满足规定电平以上的发送信号的重复数。该重复数被通知到系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155。

系统位重复数决定单元154根据从重复数决定单元153通知的重复数，以后述的方法，对发送数据的种类(这里为系统位)决定最合适的重复数，并将其指示给重复单元103-1。

奇偶校验位重复数决定单元155也一样，根据从重复数决定单元153通知的重复数，以后述的方法，对发送数据的种类(这里为奇偶校验位)决定最合适的重复数，并将其指示给重复单元103-2。

如上述，重复单元103-1以及重复单元103-2，根据系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155的指示，将各比特仅重复规定的数，并输出到映射单元104。

接下来，对上述的系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155中的各比特的重复数的决定方法，更加详细地说明。

系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155预先知道使差错率特性成为最好的P/S比。例如，差错率特性如图2所示时，最合适的P/S比为3/5。因此，如果重复数决定单元153将重复数通知给系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155，该重复数为使通信对方的OFDM通信装置的接收质量为规定电平以上的重复数，则系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155决定既满足该重复数又满足上述的P/S比的、系统位以及奇偶校验位的各自的重复数。直至从重复数决定单元153通知新的重复数为止，一直使用该重复数。

更具体地说，将从重复数决定单元153被通知的系统位以及奇偶校验位整体的重复数设为RF，系统位的重复数设为RFS，奇偶校验位的重复数设为RFP时，系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155求满足下面式(1)以及式(2)双方的RFS以及RFP。

RF＝(RFS+RFP)/2        …(1)

RFP/RFS＝3/5           …(2)

如果举出具体的例子，例如，在R＝1/2的特播码中，从重复数决定单元153通知的重复数为4时，系统位重复数决定单元154将系统位的重复数设为5，奇偶校验位重复数决定单元155将奇偶校验位的重复数设定为3。这样，系统位以及奇偶校验位的整体的重复数为4，且，系统位以及奇偶校验位的各自的重复数不同，P/S比为3/5。再有，图3中已示出的信号格式满足该具体例的条件。

再有，无法保证上述的式(1)以及式(2)的解，即，RFP以及RFS总是整数值。在该情况下，系统位重复数决定单元154以及奇偶校验位重复数决定单元155只要求出构成与最合适的P/S比最接近的比的重复数即可。

如上述说明，本实施方式的OFDM通信装置具有用于决定系统位的重复数的系统位重复数决定单元154，另外，除此之外，还具有用于决定奇偶校验位的重复数的奇偶校验位重复数决定单元155。因此，根据本实施方式，能够相互单独地设定系统位以及奇偶校验位的各自的重复数。

另外，根据发送信号的种类、属性，也能够改变实施了纠错编码后的发送信号的重复数。也就是说，在本实施方式中，因为使用特播码作为纠错编码，所以根据发送比特是相当于系统位，或是相当于奇偶校验位而使重复数不同，特别是，设定重复数，以使系统位的重复数大于奇偶校验位的重复数。由此，纠错编码后的发送信号的系统位与奇偶校验位相比，因其重复数增多，所以可提高纠错码的性能，即纠错能力。

另外，在以上结构中，系统位以及奇偶校验位的整体的重复数设为使通信对方的OFDM通信装置的接收质量为规定电平以上的重复数。如果增加系统位或奇偶校验位的重复数，则可以提高纠错能力，但是如果无限制地增加重复数，反而降低通信系统整体的传输速率。因此，在本实施方式中，将总的重复数固定，对在所限定的重复数中如何将重复数分配给系统位和奇偶校验位进行控制。

由此，即使改变系统位和奇偶校验位的重复数，在重复后的信号的比特数(纠错编码后的发送信号的传输速率)维持为规定值的状态下，也能够改善差错率特性、提高通信质量。

再有，在本实施方式中，以将整体的重复数固定为使通信对方的OFDM通信装置的接收质量为规定电平以上的值，并改变系统位以及奇偶校验位的各自的重复数的比例的情况为例进行说明。然而，不一定将整体的重复数固定为上述的值。例如，知道有关系统位以及奇偶校验位各自所需的最低限度的重复数时，使设定的重复数至少确保该重复数即可。

再有，在本实施方式中，虽然以采用特播编码作为纠错编码为例进行了说明，但是纠错编码的方式不限于此，也可为其他方式。在这种情况下，作为根据数据的种类而使重复数不同时的基准，例如，通过增加纠错编码后的信号的重复数，将更多的重复数分配给与其他数据相比、在进行纠错时的订正能力(纠错能力)较大的数据。即，考虑在进行纠错编码时的对纠错能力的贡献度，根据它而决定各数据的重复数即可。

进而，在本实施方式中，以将发送比特连续配置到副载波方向的情况(图3)为例进行了说明，但也可将各比特分开来进行配置，该发送比特为对相同的数据进行重复后而得到的。例如，重复后的发送信号也可通过交织器。

再有，在本实施方式中，以下述情况为例进行了说明，即，直至从重复数决定单元153通知新的重复数为止，一直使用所设定的各重复数，也就是说，在某个期间的各OFDM码元中，各重复数是一定的，但是，例如也可分别改变各OFDM码元的重复数。

再有，在本实施方式中，以系统位重复数决定单元154和奇偶校验位重复数决定单元155相互独立地进行动作的情况为例进行了说明，但是，例如也可进行如下的动作。也就是说，系统位重复数决定单元154先决定重复数的影响较大的系统位的重复数，并将该重复数通知给奇偶校验位重复数决定单元155，奇偶校验位重复数决定单元155可从总的重复数中减去系统位的重复数，由此设定剩下的奇偶校验位的重复数。

(实施方式2)

在实施方式1中，以奇偶校验位是1种类为例进行了说明。在本实施方式中，说明在奇偶校验位存在有多个种类的情况下适用本发明的情况。

再有，本实施方式的OFDM通信装置的结构与实施方式1示出的OFDM通信装置的结构基本相同，从而省略其说明。

图5是表示基于本实施方式的重复方法的发送信号的格式的图。再有，在这里，以奇偶校验位存在P和R两种类的情况为例进行说明。

如图所示，在重复数RF为4的条件下，系统位重复数决定单元154将系统位的重复数设定为5时，P以及R的重复后的信号能够使用的副载波数为7。该值为不能被2整除的数值，所以奇偶校验位重复数决定单元155不能就这样分配给P以及R相同的重复数。因此，在本实施方式中，对各OFDM码元分别交替地改变P以及R的重复数来进行设定。也就是说，在某个OFDM码元中P＝3，R＝4时，在下一个OFDM码元中设定P＝4，R＝3。

由此，对2个OFDM码元中的P以及R的重复数进行平均后，平均值都为3.5。因此，P以及R的重复数能够保持相同。

再有，在本实施方式中，以奇偶校验位是P和R两种类的情况为例进行了说明，但是即使是在奇偶校验位存在3种类以上的情况下，基本动作也是相同的。例如，奇偶校验位存在3种类，在作为奇偶校验位的重复能够使用的副载波数不能被3整除时，设定3种类的重复数，对各OFDM码元分别使用3种类的重复数，作为结果是均等使用即可。此时，对3OFDM码元或该数目之上的OFDM码元中的重复数的平均值进行控制，使其成为期望的值。

而且，在本实施方式中，以将重复数设定多个的数据是奇偶校验位的情况为例进行了说明，但是将重复数设定多个的数据也可为奇偶校验位以外的数据。

(实施方式3)

在实施方式1中，以调制方式是BPSK的情况为例进行了说明。在本实施方式中，对采用了的调制阶数为2以上的情况，即，采用码元由2比特以上构成的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature AmplitudeModulation)、64QAM等调制方式时的情况下适用本发明进行说明，。

再有，本实施方式的OFDM通信装置的结构与实施方式1示出的OFDM通信装置的结构基本相同，所以省略其说明。

图6是表示基于本实施方式的重复方法的发送信号的格式的图。

本实施方式的OFDM通信装置还配置有比特交织器，在OFDM信号的被二维配置的各个调制信号中，进行仅使系统位或奇偶校验位被配置的比特交织。

具体而言，如图6所示，对由2比特所构成的码元，进行使该码元中所包含的所有的比特的属性成为相同的比特配置。换言之，对各比特进行配置，以使在一个OFDM码元中不混杂不同属性的比特。由此，能够总是对实施了调制后的信号进行重复，并且可分别进行系统位的重复数的控制和奇偶校验位的重复数的控制，所以能够简化结构，缩小电路规模。

在QPSK调制信号中，发送Ich和Qch的2比特时，进行控制以使Ich和Qch中的系统位和奇偶校验位不混合在一起。由此，因为在调制后的QPSK码元中可对重复数进行控制，所以与在调制前的比特中对重复数进行控制相比，能够简化电路规模。也就是说，将每1码元可发送的比特数设定为M时，能够将重复电路的规模设定为1/M。

这样，根据本实施方式，在1码元中系统校验和奇偶校验位不混杂在一起。因此，使系统位和奇偶校验位之间的重复数不同时，仅改变调制后码元的重复数即可，所以能够简化结构，缩小电路规模。

以上，说明了本发明的各实施方式。

本发明的OFDM通信装置和OFDM通信方法，并不限定于上述各实施方式，也可以进行各种改变后实施。例如，可以对各实施方式进行适当组合后实施。

本发明的OFDM通信装置可搭载于移动通信系统中的通信终端装置以及基站装置，从而能够提供与上述有同样的作用效果的通信终端装置、基站装置以及移动通信系统。

而且，有时基站可表示为Node B、移动台可表示为UE、副载波可表示为音调(Tone)。

再有，在这里，以本发明通过硬件构成的情况为例进行了说明，但是本发明也可以通过软件来实现。例如，本发明的OFDM通信方法的处理的演算法通过编程语言进行记述，将该程序存储在存储器，并通过信息处理单元运行它，由此能够实现与本发明的OFDM通信装置同样的功能。

再有，上述各实施方式的说明中的各功能块可实现为一般作为集成电路的LSI。这些块既可是每个块分别集成到一个芯片，或者可以是部分或所有块集成到一个芯片。

并且，虽然此处称为LSI，但根据集成程度，可以称为IC、系统LSI、超大LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。

另外，实现集成电路化的方法不仅限于LSI，也可使用专用电路或通用处理器来实现。在LSI制造后可利用可编程的FPGA(Field Programmable GateArray)，或者可以使用可重构LSI内部的电路单元的连接或设定的可重构处理器。

再有，随着半导体的技术进步或随之派生的其他技术的出现，如果能够出现替代LSI集成回路化的新技术，当然可利用该技术进行功能块的集成化。并且存在着适用生物技术的可能性。

本说明书基于2004年12月28日申请的日本专利申请2004-379653，其内容全部包含于此。

工业实用性

本发明的OFDM通信装置和OFDM通信方法可适用于移动通信系统中的通信终端装置、基站装置等用途。

Claims (12)

1、一种OFDM通信装置，包括：

设定单元，根据发送数据的种类设定该发送数据的重复数；以及

发送单元，将上述发送数据以上述重复数进行重复后发送。

2、如权利要求1所述的OFDM通信装置，其中，上述发送数据包含被纠错编码的、且对纠错能力贡献大的数据和对纠错能力贡献小的数据；上述设定单元将上述对纠错能力贡献大的数据的重复数设定为大于上述对纠错能力贡献小的数据的重复数。

3、如权利要求2所述的OFDM通信装置，其中，上述纠错编码为特播编码，上述对纠错能力贡献大的数据为系统位，上述对纠错能力贡献小的数据为奇偶校验位。

4、如权利要求3所述的OFDM通信装置，其中，上述设定单元基于使纠错能力为最大的上述系统位和奇偶效验位之间的比，设定使纠错能力为最大的上述系统位的重复数和上述奇偶效验位的重复数。

5、如权利要求1所述的OFDM通信装置，其中，上述设定单元设定各发送数据的重复数，以使全部发送数据的重复数的总和等于规定值。

6、如权利要求1所述的OFDM通信装置，其中，上述设定单元对特定的发送数据设定多个重复数，并在多个OFDM码元中均等地使用上述多个重复数。

7、如权利要求1所述的OFDM通信装置，该装置为将相同的数据进行重复后分配到多个副载波而发送的OFDM通信装置，其中，上述发送单元将所重复的发送数据分配到上述多个副载波而发送。

8、如权利要求7所述的OFDM通信装置，其中，上述发送单元对实施了多值调制的发送数据进行上述分配，以使在上述多个副载波中，上述对纠错能力贡献大的数据和上述对纠错能力贡献小的数据不混杂在一起。

9、一种OFDM通信装置，包括：

纠错编码单元，对发送数据实施纠错编码；

重复数决定单元，根据被实施了纠错编码的发送数据的种类决定该发送数据的重复数；

重复单元，将被实施了纠错编码的发送数据复制到上述重复数；

映射单元，将被复制到上述重复数的发送数据映射到多个副载波；以及

发送单元，发送被映射了发送数据的多个副载波。

10、一种具有如权利要求1所述的OFDM通信装置的通信终端装置。

11、一种具有如权利要求1所述的OFDM通信装置的基站装置。

12、一种OFDM通信方法，包括：

设定步骤，根据发送数据的种类设定该发送数据的重复数；以及

发送步骤，将上述发送数据以上述重复数进行重复后发送。

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