CN101107801A - 无线通信装置和无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

公开了无线通信装置，即使在传播路径环境较差且接收信号的接收质量较低时，也能够抑制接收端的无线通信装置中的纠错能力的降低。该装置包括：Turbo编码单元(111)，对发送数据进行纠错编码；调制单元(113)，对已进行纠错编码的发送数据进行调制而生成调制信号；调制分集处理单元(120)，由所述调制信号生成调制分集所调制的信号；S/P单元(133)，由所述调制信号和所述调制分集所调制的信号的其中一方，生成发送信号；以及决定单元(112)，基于被无线发送的所述发送信号的传播路径环境，决定在S/P单元(133)中，由所述调制信号或所述调制分集所调制的信号的哪一方生成发送信号。

Description

无线通信装置和无线通信方法
技术领域
本发明涉及对发送数据进行调制分集的调制的无线通信装置和无线通信方法。
背景技术
近年来，使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式的多载波通信装置作为能够实现高速无线传输的装置备受关注，因为它有良好的对多路径和衰落的抗性而能够进行高质量的通信。另外还提出了通过适用被称为使用调制分集技术的调制/解调，或者简单地被称为调制分集(modulaion diversity)的技术，使通信质量进一步提高的方法(例如参照非专利文献1)。
非专利文献1：3GPP TSG RAN WG1#31 R1-030156“Modulationdiversity for OFDM”
发明内容
本发明需要解决的问题
然而，对进行了Turbo编码等纠错编码处理后的发送数据进行调制分集处理(有时记载为“Mod Div”)的以往的无线通信系统中，有如下问题，即，在传播路径环境较差并接收信号的接收质量、例如接收SNR(Signal-to-NoiseRatio)较低时，有可能因为在发送端的无线通信装置中对发送数据进行调制分集调制处理，反而使接收端的无线通信装置中的纠错能力降低。
因此，本发明的目的是提供发送端的无线通信装置和无线通信方法，即使在传播路径环境较差且接收信号的接收质量较低时，也能够抑制接收端的无线通信装置中的纠错能力的降低。
解决问题的方案
本发明的无线通信装置所采用的结构包括：编码单元，对发送数据进行纠错编码；调制单元，以规定的方式对已进行纠错编码的发送数据进行调制并生成调制信号；调制分集处理单元，由所生成的调制信号生成调制分集所调制的信号；发送单元，由所述调制信号和所述调制分集所调制的信号的其中一方，生成发送信号，并无线发送所生成的发送信号；以及决定单元，基于已被无线发送的所述发送信号的传播路径环境，决定在所述发送单元中，由所述调制信号或所述调制分集所调制的信号的哪一方生成所述发送信号。
本发明的有益效果
根据本发明，基于被无线发送的发送信号的传播路径环境，决定由调制信号，还是由调制分集所调制的信号生成该发送信号。因此，即使在传播路径环境较差且接收信号(已被无线发送的发送信号)的接收质量较低时，也能够抑制在接收端无线通信装置的纠错能力的降低。
另外，根据本发明，基于已被无线发送的发送信号的传播路径环境，而决定对发送数据进行调制而生成调制信号时的调制方式，以及由调制信号还是由调制分集所调制的信号生成发送信号。因此，能够选择最适合于当前的传播路径环境的调制方式而使发送信号的传输速度最快，同时能够有效地抑制接收端的无线通信装置中的纠错能力的降低。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的无线通信装置的主要结构的方框图。
图2是表示本发明的一个实施方式的无线通信方法中的一系列信号处理的流程图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式中的决定单元的动作的图。
图4是用于说明本发明的一个实施方式的应用例的图。
图5是用于说明本发明的一个实施方式的应用例的图。
图6是用于说明使用调制分集技术的调制/解调的概要的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的一个实施方式。
首先，使用图6简单地说明使用调制分集技术的调制/解调。在图6所示的例子中，以QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)对发送数据进行调制。如图6的上段所示，发送端的无线通信装置首先将已被映射到IQ平面上的码元的相位旋转规定角度。接着，发送端的无线通信装置使用用于I路和Q路的各自的均匀或随机交织器，对I路分量和Q路分量进行交织。由此，如图6的中段所示，进行了快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform：IFFT)后的信号成为交织以前的码元的I路分量和Q路分量被分配到不同的副载波上的信号。在图6的中段的情况，I路分量被分配给副载波B，Q路分量被分配给副载波A。
另一方面，接收端的无线通信装置，首先，通过进行快速傅立叶变换(FFT)而提取重叠在副载波的I路分量和Q路分量。接着，通过进行解交织，将I路和Q路恢复到原来的排列。然后，基于原来的I路和Q路的星座(图？)进行解映射处理，从而获得接收数据。
这里，假设副载波A的线路状态良好，副载波B的线路状态较差，则如图6的下段所示，成为靠近Q路的星座。由此，因为能够在星座图上的信号点之间保留较远的距离，所以在进行解映射时，能够均匀且正确地复原分组内的比特。这样，使用调制分集技术的调制/解调，即使在各个副载波因多路径衰落而产生衰落变动时，也能够获得与在副载波方向将接收SNR(Signal-to-Noise Ratio)分散而进行校正时相同的效果。其结果，调制码元受到如同在AWGN(Additive White Gaussian Noise)通信线路上被传输一样的变动，因此能够获得分集增益。
图1是表示本发明的一个实施方式的无线通信装置100的主要结构的方框图。无线通信装置100是用于将由调制分集所调制的信号构成的发送信号无线发送的无线通信装置，它包括：Turbo编码单元111、决定单元112、调制单元113、切换单元114、调制分集处理单元120、S/P单元133、IFFT单元134、无线发送单元135和天线136。另外，调制分集处理单元120包括：相位旋转单元121、IQ分离单元122、交织器123和IQ合成单元124。
Turbo编码单元111对从未图示的数据生成单元输入的发送数据进行Turbo编码处理，以实现由决定单元112基于当前的传播路径环境决定的规定的编码率，并将Turbo编码处理后的发送数据输入到调制单元113。
决定单元112被输入表示当前的传播路径环境的接收SNR，并基于该接收SNR的大小决定：对发送数据进行纠错编码处理时的编码率，对已被进行纠错编码处理后的发送数据进行调制时的调制方式，以及是否对调制信号进行调制分集处理。然后，决定单元112将所决定的编码率和调制方式分别通知给Turbo编码单元111和调制单元113，同时对切换单元114指示调制信号的输入目的地。另外，假设被输入到决定单元112的接收SNR为，由未图示的对方的无线通信装置测定，并从该对方的无线通信装置作为反馈信息发回的。因此，无线通信装置100包括未图示的无线接收单元，该无线接收单元通过天线136接收包含该反馈信息的无线信号。另外，决定单元112的动作将后述。
调制单元113以从决定单元112通知的、例如BPSK(Binariphase PhaseShift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)或16QAM(QuadratureAmplitude Modulation)等调制方式，对从Turbo编码单元111输入的发送数据进行调制，从而生成将该发送数据映射到IQ平面上的调制信号。然后，调制单元113将所生成的调制信号输入到切换单元114。
切换单元114基于来自决定单元112的指示，将从调制单元113输入的调制信号输入到调制分集处理单元120或S/P单元133的其中之一。
在调制分集处理单元120中，相位旋转单元121如图6的上段所示，将从切换单元114输入的调制信号的码元的相位旋转规定角度。相位旋转后的码元由IQ分离单元122分离为I路分量和Q路分量，I路分量或Q路分量的其中一方被发送到交织器123，同时另一方被发送到IQ合成单元124。由交织器123以预先决定的交织图案交织后的I路分量或Q路分量，被发送到IQ合成单元124。然后，IQ合成单元124通过合成I路分量和Q路分量，而恢复成星座图。通过进行该一系列的调制分集处理，调制分集处理单元120生成调制分集所调制的信号。然后，调制分集处理单元120将所生成的调制分集所调制的信号输入到S/P单元133。
S/P单元133将从切换单元114输入的调制信号，或者从调制分集处理单元120输入的调制分集所调制的信号，从串行信号转换成并行信号，并将该并行信号输入到IFFT单元134。
IFFT单元134对从S/P单元133输入的并行信号进行公知的IFFT处理而生成OFDM信号，并将所生成的OFDM信号输入到无线发送单元135。另外，如图6的中段所示，IFFT单元134在生成OFDM信号时，将I路和Q路分别分配到不同的副载波上。
无线发送单元135在从IFFT单元134输入的OFDM信号中插入保护区间，并进行变频处理和放大处理后，将进行该一系列无线发送处理后的OFDM信号通过天线136向未图示的对方的无线通信装置无线发送。
因此，在本实施方式中，作为本发明的发明特定事项的“发送单元”的结构包括S/P单元133、IFFT单元134和无线发送单元135。
下面，使用图2说明本实施方式中的无线通信装置100的主要动作，即，在本发明的无线通信方法中的一系列的信号处理流程。
首先，在步骤ST210，决定单元112基于所输入的接收SNR的大小，决定：在Turbo编码单元111对发送数据进行Turbo编码处理时的编码率，在调制单元113对Turbo编码处理后的发送数据进行调制时的调制方式，以及是否在调制分集处理单元120对调制信号进行调制分集处理。这里，在本实施方式中，假设决定单元112做出基于下面的“表1”的决定。然后，在步骤ST210，决定单元112将所决定的规定的编码率通知给Turbo编码单元111，并将所决定的调制方式通知给调制单元113，并且，在决定“对调制信号进行Mod Div”时，指示切换单元114以使调制信号的输入目的地为调制分集处理单元120，另一方面，在决定“不对调制信号进行Mod Div”时，指示切换单元114以使调制信号的输入目的地为S/P单元133。
(表1)
    接收SNR     调制方式    是否需要Mod Div
    -10～-2dB     BPSK    进行Mod Div
    -2～2dB QPSK    不进行Mod Div
    2～6dB    进行Mod Div
    6～10dB 16QAM    不进行Mod Div
    10～15dB    进行Mod Div
接着，在步骤ST220，Turbo编码单元111以在步骤ST210由决定单元112决定的规定的编码率，对发送数据进行Turbo编码处理。
接着，在步骤ST230，调制单元113对以在步骤ST210由决定单元112决定的调制方式被进行Turbo编码处理后的发送数据进行调制，而生成调制信号。
接着，在步骤ST240，基于在步骤ST210的决定单元112的指示，对调制信号进行Mod Div时，切换单元114将调制信号输入到调制分集处理单元120，另一方面，不对调制信号进行Mod Div时，将调制信号输入到S/P单元133。因此，在步骤ST210，决定单元112决定对调制信号进行Mod Div时，在步骤ST240之后执行步骤ST260，另一方面，在步骤ST210，决定单元112决定不对调制信号进行Mod Div时，在步骤ST240之后执行步骤ST250。
接着，在步骤ST250，S/P单元133和IFFT单元134由调制信号生成发送信号。
另一方面，在步骤ST260，调制分集处理单元120由调制信号生成调制分集所调制的信号。
接着，在步骤ST270，S/P单元133和IFFT单元134由调制分集所调制的信号生成发送信号。
接着，在步骤ST280，无线发送单元135将由调制信号和调制分集所调制的信号的其中一方生成的发送信号，向未图示的对方的无线通信装置无线发送。
图3是用于说明决定单元112的动作的图。在本实施方式中，如图3所示，在所输入的接收SNR为-10dB以上、低于-2dB时，决定单元112通知调制单元113以使其以BPSK对以规定的编码率进行Turbo编码处理后的发送数据进行调制而生成调制信号，并且，通知切换单元114以使其将所生成的调制信号输入到调制分集处理单元120。因此，在本实施方式中，在接收SNR较低时，在调制单元113以BPSK对发送数据进行调制，并且，在S/P单元133等的发送单元中，总是由调制分集处理后的调制信号生成发送信号。
另外，在本实施方式中，如图3所示，在所输入的接收SNR为-2dB以上、低于2dB时，决定单元112通知调制单元113以使其以QPSK对进行Turbo编码处理后的发送数据进行调制而生成调制信号，并且，通知切换单元114以使其将所生成的调制信号输入到S/P单元133。
另外，在本实施方式中，如图3所示，在所输入的接收SNR为2dB以上、低于6dB时，决定单元112通知调制单元113以使其以QPSK对进行过Turbo编码处理的发送数据进行调制而生成调制信号，并且，通知切换单元114以使其将所生成的调制信号输入到调制分集处理单元120。
另外，在本实施方式中，如图3所示，在所输入的接收SNR为6dB以上、低于10dB时，决定单元112通知调制单元113以使其以16QAM对进行过Turbo编码处理的发送数据进行调制而生成调制信号，并且，通知切换单元114以使其将所生成的调制信号输入到S/P单元133。
另外，在本实施方式中，如图3所示，在所输入的接收SNR为10dB以上时，决定单元112通知调制单元113以使其以16QAM对进行过Turbo编码处理的发送数据进行调制而生成调制信号，并且，通知切换单元114以使其将所生成的调制信号输入到调制分集处理单元120。
这样，根据本实施方式，决定单元112基于所输入的接收SNR的大小，分别决定在生成调制信号时的调制方式，以及生成发送信号时是否需要进行调制分集处理，因此，能够选择最适合于当前的传播路径环境的调制方式而提高发送信号的传输速度，并且，通过进行调制分集处理，能够有效地防止在对方的无线通信装置中的纠错能力的降低。
另外，对于本发明的一个实施方式中的无线通信装置100，可以进行如下的应用或变形。
在本发明的一个实施方式中，举例说明了在Turbo编码单元111对发送数据进行Turbo编码处理的情况，但本发明不限于此，例如，无线通信装置100也可对发送数据进行其它的纠错编码处理，例如卷积编码处理。
另外，在本发明的一个实施方式中，举例说明了被输入到决定单元112的接收SNR是由未图示的对方的无线通信装置测定，并作为反馈信息发回的情况。但本发明不限于此，例如，被输入到决定单元112的接收SNR，还可以由无线通信装置100基于所接收的导频信号来测定。此时，因为对方的无线通信装置无需向无线通信装置100发回反馈信息，所以能够削减用于生成反馈信息的信号处理量，并且能够发送通信数据以取代反馈信息，因此，能够提高传输速度。
另外，在本发明的一个实施方式中，举例说明了由决定单元112基于所输入的接收SNR的大小，决定在调制单元113中的调制方式的情况，但本发明不限于此，例如，在Turbo编码单元111中的编码率和在调制单元113中的调制方式可以被预先固定。此时，不再需要从决定单元112送往Turbo编码单元111和调制单元113的通知，因此能够削减无线通信装置100中的内部业务量。
还有，在本发明中，也可以设定为例如在Turbo编码单元111中的多个编码率对应于调制单元113中的一个调制方式。具体来说，如图4所示，也可按照被输入到决定单元112的接收SNR低的顺序，依序分配BPSK、QPSK和16QAM作为调制方式，并且在各个调制方式中，依序对应三个编码率R＝1/3、R＝1/2和R＝3/4。此时，决定单元112基于所输入的接收SNR的大小，决定在调制单元113中对发送数据进行调制时的调制方式和在Turbo编码单元111中对发送数据进行纠错编码处理时的编码率，并基于所决定的调制方式和编码率，决定在S/P单元133等中，由调制信号或调制分集所调制的信号的哪一方生成发送信号。
再者，在本实施方式中，说明了由决定单元112以2dB和10dB作为所输入的接收SNR的阈值，而决定在QPSK和16QAM中是否需要进行调制分集处理的情况。但本发明不限于此，例如也可以由决定单元112作为反馈信息除接收SNR之外还获得接收功率的变动信息，并基于该接收功率的变动信息而监视接收功率的变动，在接收功率的变动变大时，使QPSK或16QAM中的阈值提高，即，使其大于2dB或10dB，另一方面，在该接收功率的变动变小时，使QPSK或16QAM中的阈值降低，即，使其小于2dB或10dB。具体而言，如图5所示，由决定单元112基于反馈信息监视每个副载波的接收功率，在副载波间的接收功率的相差变小时(图5上段)，将QPSK中的阈值从2dB降到1dB，相反地，在副载波间的接收功率的相差变大时(图5下段)，将QPSK中的阈值从2dB提高到4dB。
另外，在本实施方式中，说明了对于被输入到决定单元112的接收SNR，以2dB和10dB作为在决定是否需要进行调制分集处理时的阈值的情况，但本发明不限于此，还可以基于传播路径环境和无线通信系统中的所需接收质量等，灵活地设定对于该接收SNR的阈值。
以上说明了本发明的一个实施方式。
本发明的无线通信装置和无线通信方法不限于上述的实施方式，还能够进行种种变更而实施。
本发明的无线通信装置可装载于采用OFDM方式等的移动通信系统中的通信终端装置和基站装置，由此能够提供具有与上述同样的作用效果的通信终端装置、基站装置和移动通信系统。
另外，这里，举例说明了以硬件构成本发明的情况，但本发明也可通过软件来实现。例如，以编程语言描述本发明的无线通信方法的演算法，将该程序存储于存储器，并通过信息处理方法来实行，从而能够实现与本发明的无线通信装置相同的功能。
另外，用于上述各个实施方式的说明中的各功能块通常被作为集成电路的LSI来实现。这些块既可以被单独地集成为一个芯片，也可以一部分或全部被集成为一个芯片。
虽然此处称为LSI，但根据集成程度，可以被称为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。也可以使用在LSI制造后可编程的FPGA(Field ProgrammableGate Array)，或者可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。
再者，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术的出现，如果能够出现替代LSI集成电路化的新技术，当然可利用新技术进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。
本说明书是根据2005年1月21日申请的日本专利申请第2005-014771号。其内容全部包含于此。
工业实用性
本发明的无线通信装置和无线通信方法具有，即使在传播路径环境较差且接收信号的接收质量较低时，也能够抑制接收端无线通信装置中的纠错能力的降低的效果，在使用多载波信号的高速无线通信系统等中极为有用。

Claims (9)

1.一种无线通信装置，包括：
编码单元，对发送数据进行纠错编码；
调制单元，以规定的方式对已进行纠错编码的发送数据进行调制而生成调制信号；
调制分集处理单元，由所生成的调制信号生成调制分集所调制的信号；
发送单元，由所述调制信号和所述调制分集所调制的信号的其中一方生成发送信号，并无线发送所生成的发送信号；以及
决定单元，基于被无线发送的所述发送信号的传播路径环境，决定在所述发送单元中由所述调制信号或所述调制分集所调制的信号的哪一方生成所述发送信号。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，
所述决定单元基于被无线发送的所述发送信号的传播路径环境，决定在所述调制单元中对所述发送数据进行调制时的调制方式，以及在所述发送单元中，由所述调制信号或所述调制分集所调制的信号的哪一方生成所述发送信号。
3.如权利要求2所述的无线通信装置，其中，
所述决定单元在对于所述发送信号的接收质量低于第一阈值时，决定在所述调制单元中，以BPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制分集所调制的信号生成所述发送信号。
4.如权利要求2所述的无线通信装置，其中，
所述决定单元：
在对于所述发送信号的接收质量低于第一阈值时，决定在所述调制单元中，以BPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制分集所调制的信号生成所述发送信号；在对于所述发送信号的接收质量为第一阈值以上且低于第二阈值时，决定在所述调制单元中，以QPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制信号生成所述发送信号；
在对于所述发送信号的接收质量为第二阈值以上、低于第三阈值时，决定在所述调制单元中，以QPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制分集所调制的信号生成所述发送信号。
5.如权利要求2所述的无线通信装置，其中，
所述决定单元：
在对于所述发送信号的接收质量低于第一阈值时，决定在所述调制单元中，以BPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制分集所调制的信号生成所述发送信号；在对于所述发送信号的接收质量为第一阈值以上、低于第二阈值时，决定在所述调制单元中，以QPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制信号生成所述发送信号；
在对于所述发送信号的接收质量为第二阈值以上、低于第三阈值时，决定在所述调制单元中，以QPSK对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制分集所调制的信号生成所述发送信号；
在对于所述发送信号的接收进行质量为第三阈值以上、低于第四阈值时，决定在所述调制单元中，以16QAM对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制信号生成所述发送信号；以及
在对于所述发送信号的接收质量为第四阈值以上时，决定在所述调制单元中，以16QAM对所述发送数据进行调制，并且在所述发送单元中，由所述调制分集所调制的信号生成所述发送信号。
6.如权利要求4所述的无线通信装置，其中，
还包括接收单元，接收无线信号，该无线信号包含由接收到被无线发送的所述发送信号的其它无线通信装置所测定的对于所述发送信号的接收质量和接收功率的变动信息，
所述决定单元基于所接收到的对于所述发送信号的接收功率的变动信息，监视所述接收功率的变动，并在所述接收功率的变动变大时，提高所述第二阈值，相反地，在所述接收功率的变动变小时，降低所述第二阈值。
7.一种通信终端装置，包括权利要求1所述的无线通信装置。
8.一种基站装置，包括权利要求1所述的无线通信装置。
9.一种无线通信方法，包括：
编码步骤，对发送数据进行纠错编码；
调制步骤，以规定的方式对已进行纠错编码的发送数据进行调制而生成调制信号；
调制分集处理步骤，由所生成的调制信号生成调制分集所调制的信号；
发送步骤，由所述调制信号和所述调制分集所调制的信号的其中一方，生成发送信号，并无线发送所生成的发送信号；以及
决定步骤，基于已被无线发送的所述发送信号的传播路径环境，决定在所述发送步骤中，由所述调制信号或所述调制分集所调制的信号的哪一方生成所述发送信号。
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