CN101233708A - 多载波发送装置、多载波接收装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
公开能够改善数据码元的差错率特性，从而提高接收质量的多载波发送装置。在该装置中，置换位置决定单元(141)基于由调度器(110)通知的置换数，决定将在多个数据码元中的哪些数据码元置换为第二导频。这里，应满足(置换后的RF)≥(置换前的RF－1)的约束条件。置换单元(142)基于从置换位置决定单元(141)输出的置换位置，将在复制信号中包含的数据码元的一部分置换为第二导频码元，并将所得到的置换信号输出到IFFT单元(105)。
Description
技术领域
本发明涉及用于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)等的通信系统中的多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法。
背景技术
近年来，电子邮件、文件文档、图像以及声音等各种各样的信息成为传输的对象，从而增大因特网业务量。而且，在移动通信中对高速分组传输技术的需求也随之提高。但是，在移动通信中进行高速传输时，不能忽视因多路径而产生的延迟波的影响，而且频率选择性衰落导致传输特性的恶化。
作为应对频率选择性衰落的技术之一，以OFDM方式为代表的多载波通信备受瞩目。多载波通信是使用传输速度被抑制到不发生频率选择性衰落的程度的多个副载波来传输数据，由此进行高速传输的技术。尤其是OFDM方式，由于数据被配置的多个副载波的频率互相正交，所以在多载波通信中频率利用效率最高，而且能够以比较简单的硬件结构而实现。因此，OFDM方式作为第四代的蜂窝式移动通信中所采用的通信方法而备受瞩目，并且正在对它进行各种各样的研究。
另外，在OFDM方式中，作为进一步的接收差错对策，已存在被称为“复制OFDM”(或者，“码元重复OFDM”)的技术，该技术将相同数据的数据码元复制(repetition)为多个码元之后再发送(例如，参照非专利文献1)。该复制OFDM在接收装置中，能通过进行最大比合成(MRC)和等增益合成(EGC)等的相干合成而得到分集增益，从而能够提高接收质量。尤其对位于小区边界附近等的传输路径环境较差的移动终端有效。
非专利文献1：″Performance Comparison between Repetition OFDM and2-D MC-CDMA for 4G Cellular Downlink Communication″，9th InternationalOFDM-Workshop，Dresden，Germany，September 2004.
发明内容
发明要解决的问题
然而，在复制OFDM中，由于只对数据码元进行复制，所以复制的效果只涉及到数据码元。也就是说，存在如下问题：由于在使用导频码元进行的信道估计中不出现复制的效果，所以如果因衰落等的影响而发生信道估计误差的话，数据码元的差错率特性也会随之降低，从而使接收质量恶化。
因此，本发明的目的为提供能够改善数据码元的差错率特性，从而提高接收质量的多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法。
解决问题的方案
本发明的第一个方案的多载波发送装置采用的结构包括：复制单元，对数据码元进行复制而生成复制码元；置换单元，将所述复制码元的一部分置换为导频码元；以及发送单元，将其一部分被置换为导频码元的复制码元发送。
本发明的第二个的多载波发送装置采用的结构，在上述的结构中，所述复制单元对多个数据的数据码元分别进行复制而生成多个数据的复制码元；所述置换单元在所述多个数据的复制码元中，对一部分的数据的复制码元进行所述置换。
发明效果
根据本发明，能够改善数据码元的差错率特性，从而提高接收质量。
附图说明
图1是表示实施方式1的多载波发送装置的主要结构的方框图；
图2是表示实施方式1的MCS表的一个例子的图；
图3是表示实施方式1的第二导频置换单元内部的主要结构的方框图；
图4是表示实施方式1的发送帧的具体例子的图；
图5是表示实施方式1的置换位置图案的具体例子的图；
图6是表示实施方式1的置换为第二导频的置换处理的步骤的流程图；
图7是具体表示发送帧通过实施方式1的置换为第二导频的置换处理而如何变化的图；
图8是表示实施方式1的分配控制信息的帧格式的一个例子的图；
图9是表示实施方式1的多载波接收装置的主要结构的方框图；
图10是用于说明实施方式1的置换位置的决定方法的其它的变化(variation)的图；
图11是表示实施方式2的第二导频置换单元内部的主要结构的方框图；
图12是表示实施方式2的置换为第二导频的置换处理的步骤的流程图；
图13是具体表示实施方式2的发送帧的图；
图14是具体表示发送帧通过实施方式2的置换为第二导频的置换处理而如何变化的图；
图15是表示实施方式2的分配控制信息的帧格式的一个例子的图；
图16是表示实施方式2的多载波接收装置的主要结构的方框图；
图17是用于说明实施方式2的置换位置的决定方法的其它的变化的图；
图18是表示实施方式3的第二导频置换单元内部的主要结构的方框图；
图19是表示实施方式3的置换为第二导频的置换处理的步骤的流程图；
图20是具体表示发送帧通过实施方式3的置换为第二导频的置换处理而如何变化的图；
图21是表示实施方式3的分配控制信息的帧格式的一个例子的图；
图22是用于说明各个实施方式的变化的图；
图23是用于说明各个实施方式的变化的图；
图24是用于说明各个实施方式的变化的图；
图25是用于说明各个实施方式的变化的图；
图26是用于说明各个实施方式的变化的图；以及
图27是用于说明各个实施方式的变化的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，这里以将本发明适用于OFDM-FDD(Frequency Division Duplex)方式的通信系统的情况为例，进行说明。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的多载波发送装置的主要结构的方框图。
本实施方式的多载波发送装置包括：编码单元101、调制单元102、复制单元103、第二导频置换单元104、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)单元105、GI(Guard Interval)插入单元106、RF(Radio Frequency)发送单元107、发送天线108、CQI(Channel Quality Indicator)提取单元109以及调度器110。
本实施方式的多载波发送装置的各个部分进行以下动作。
编码单元101基于由调度器110指示的编码率，对语音、文本文档、影像等的发送数据进行编码，并将编码信号输出到调制单元102。另外，编码单元101也对由调度器110输出的后述的分配控制信息进行编码，并输出到调制单元102。
调制单元102对从编码单元101输出的编码信号，以由调度器110指示的调制阶数对每个副载波进行调制，并将得到的调制信号输出到复制单元103。复制单元103基于由调度器110指示的码元重复数(复制数(repetition factor))，对调制信号中的数据码元进行复制而生成复制码元，并将包含该复制码元的复制信号输出到第二导频置换单元104。
第二导频置换单元104基于来自调度器110的指示，将在复制信号中包含的复制码元(数据码元)的一部分置换为第二导频码元，并将置换后的信号输出到IFFT单元105。关于该第二导频置换单元104的内部结构以及置换为第二导频的置换方法，将在后面详述。
IFFT单元105通过对从第二导频置换单元104输出的置换信号进行快速傅利叶逆变换(IFFT)，来以多个互相正交的副载波复用发送数据，并将复用信号输出到GI插入单元106。GI插入单元106为了降低因延迟波产生的码间干扰(ISI：Inter Symbol Interference)，将保护间隔(GI)插入复用信号。RF发送单元107将插入保护间隔后的基带的信号变频为高频，然后通过发送天线108发送到多载波接收装置。
另一方面，CQI提取单元109从在接收处理单元(未图示)得到的接收数据中提取从各个多载波接收装置报告的CQI(线路质量信息)，并输出到调度器110。
调度器110基于从CQI提取单元109输出的CQI，参照MCS表等并进行副载波分配等的频率调度，并将表示该结果的分配控制信息输出到编码单元101、调制单元102、复制单元103以及第二导频置换单元104。分配控制信息中包含子信道的ID信息和与该ID对应的子信道的MCS(Modulation Coding Scheme)以及置换图案信息等。这里，子信道是将单一的或多个副载波汇总的频带，而且是频率调度和自适应控制等的控制单位。另外，MCS信息中包含调制阶数、纠错码的编码率、复制数RF(Repetition Factor)以及置换为第二导频的置换数(后述)等。
图2是表示在调度器110所使用的MCS表的一个例子的图。另外，虽然在该例子的MCS表中假设调制方式为QPSK、编码率为1/3，但是也可以设定除此之外的调制方式(16QAM和64QAM)以及编码率(1/2和3/4)。
MCS比特与各个CQI对应地被设定在MCS表中，而且与各个MCS比特对应的MCS信息，也就是调制阶数、编码率R、复制数RF以及置换为第二导频的置换数也被预先设定在MCS表中。在从复制单元103输出的复制信号中，除了数据码元之外，原来包含导频码元(特称为“第一导频码元”)。第二导频置换单元104通过将数据码元的一部分置换为第二导频码元，对复制信号新追加第二导频码元。一般而言，导频码元(有时简称为“导频”)是在多载波发送装置和多载波接收装置的双方已知的码元，而且被用于传输路径特性的估计(信道估计)和同步等。而且，本发明的第一导频码元是对多个多载波接收装置共同使用的导频码元(共同导频)，而本发明的第二导频码元是各个多载波接收装置用于信道估计(线路变动补偿)的导频。
调度器110基于图2的MCS表决定第二导频置换单元104将数据码元的几处置换为第二导频码元，也就是置换为第二导频码元的置换数(以下简称为“置换数”)，并对第二导频置换单元104进行指示。
另外，第二导频码元既可以是分别独立地分配到各个多载波接收装置的已知码元，也可以是各个多载波接收装置公用的已知码元。另外，在第二导频码元是各个多载波接收装置公用的已知码元的情况下，第二导频码元既可以是与第一导频码元相同的已知码元，也可以是与第一导频码元不同的已知码元。
另外，如图2所示，置换数是以复制数越少置换数也越少的方式被设定的。这是为了防止发生以下情况：在即使复制数少时也进行许多置换的设定中，复制码元由于置换而超出必要地丢失，因此不能充分得到由复制产生的分集增益。
例如在FDD系统的情况下，调度器110基于由各个多载波接收装置报告的CQI选择某一个MCS信息，并通过用于确定该MCS信息的MCS比特，将所选择的MCS信息输出到编码单元101、调制单元102、复制单元103和第二导频置换单元104等。另外，在TDD系统的情况下，调度器110本身决定该发送装置进行接收的多载波接收装置的MCS信息，并输出到编码单元101、调制单元102、复制单元103和第二导频置换单元104等。
图3是表示第二导频置换单元104内部的主要结构的方框图。
置换位置决定单元141基于由调度器110通知的置换数，决定将在多个数据码元中的哪些数据码元置换为第二导频。具体而言，在本实施方式中，由于在发送帧中复制码元被配置到由时间轴和频率轴构成的二维平面上，所以置换位置决定单元141决定对位于该二维平面上的哪些位置的数据码元进行置换，也就是决定置换位置。
另外，置换位置决定单元141，选择在相同数据的数据码元(将某一数据码元复制而生成的、表示相同数据的复制码元的一组)中，不进行两处以上的置换的位置作为置换位置。也就是说，选择满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件的置换位置。这是为了防止置换为第二导频的置换只集中于一部分数据而得不到分集增益的情况。
置换单元142基于从置换位置决定单元141输出的置换位置，将在复制信号中包含的数据码元的一部分置换为第二导频码元，并将所得到的置换信号输出到IFFT单元105。
图4是表示从本实施方式的多载波发送装置发送的发送帧的具体例子的图。这里，以由9个OFDM码元即72个码元(导频码元：8个、数据码元：64个)构成一个帧，而且作为MCS信息选择了RF＝4、置换数＝8的情况为例进行说明，所述OFDM码元的每一个都由8个副载波构成。另外，在各个实施方式中，作为发送帧的例子使用该例子而进行说明。
图4A表示进行置换为第二导频的置换之前的发送帧。斜线所示的数据码元表示由置换位置决定单元141决定的置换位置。另外，位于左端一列的码元的“P”表示第一导频码元。这里，表示在数据#3、数据#4、数据#7、数据#8、数据#11、数据#12、数据#15和数据#16各自的4个复制码元中，图中所示的数据码元为置换位置的例子。另一方面，图4B表示进行了置换为第二导频的置换之后的发送帧。在图4A中斜线所示的数据码元，在图4B中被置换为第二导频。
另外，这里表示了为了提高信道估计精度，在一个帧的OFDM码元中无偏重而均匀地设定了置换位置的例子。
接着，对上述的置换为第二导频的置换处理进行更详细的说明。
置换位置决定单元141在内部存储器中预先存储着满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的上述的约束条件，而且对应于各种各样的置换数的多个置换位置图案。另外，这里为了能够基于接收特性的变动而切换置换位置图案，准备了多个置换位置图案。图5是表示在置换数为8的情况下与该置换数对应的置换位置图案的三个具体例子的图(PP(Pilot Pattern)1、PP2和PP3)。斜线所示的位置为置换位置。置换位置决定单元141在从这样的多个置换位置图案中最终选择一个图案，并通知给置换单元142。另外，在置换位置决定单元的内部存储器中所存储的置换位置图案都是满足上述的约束条件的图案。
图6是表示上述的置换为第二导频的置换处理的步骤的流程图。
置换位置决定单元141从调度器110取得置换数(ST1010)，并判定该置换数是否大于0(ST1020)。在判定为置换数大于0时，从所有的图案中以逐个循环(all round)的检索提取与该置换数对应的置换位置图案(这里，假设置换位置图案的总数为Nrp个)(ST1030)，进而，在所提取的Nrp个图案中，最终选择一个图案(ST1040)。该选择一个图案的方法，既可以从图案号1开始以升序选择，也可以从图案号Nrp开始以降序选择。另外，也可以基于均匀随机数(uniformrandom numbers)从1至Nrp的范围内选择图案号。由于置换位置图案的决定意味着实质上决定了置换位置，所以置换单元142基于该置换位置将复制码元的一部分置换为第二导频(ST1050)。另外，用于识别使用了哪一置换位置图案的信息，作为分配控制信息被通知给多载波接收装置。
图7是具体表示发送帧通过上述的置换为第二导频的置换处理而被处理的状态的图。图7A是置换前的发送帧，图7B是各个置换位置图案，而图7C是置换后的发送帧。
图8是表示从本实施方式的多载波发送装置发送的分配控制信息的帧格式的一个例子的图。
本实施方式的多载波发送装置，在开始向多载波接收装置的数据通信之前，将分配频带和MCS信息等的分配控制信息发送到多载波接收装置。如该图所示，该分配控制信息的帧格式中，在开头配置UE-ID(User EquipmentIDentification)，继而配置分配子信道ID、与该ID对应的MCS以及置换为第二导频的置换图案信息。另外，这里将分配子信道数记述为M。
接着，对与上述的多载波发送装置对应的、本实施方式的多载波接收装置进行详细说明。图9是表示本实施方式的多载波接收装置的主要结构的方框图。
本实施方式的多载波接收装置包括：接收天线151、RF接收单元152、GI除去单元153、FFT单元154、导频码元分离单元155、均衡单元156、解调单元157、解码单元158以及传输路径估计单元159。
本实施方式的多载波接收装置的各个部分进行以下动作。
RF接收单元152通过接收天线151接收从本实施方式的多载波发送装置发送的信号，并变频为基带信号。GI除去单元153从接收基带信号中除去保护间隔部分。FFT单元154将除去了保护间隔的接收信号变换为频域的数据。
导频码元分离单元155基于从解码单元158输出的分配控制信息，从频域的信号中分离数据码元和导频码元，并将数据码元输出到均衡单元156，而将导频码元输出到传输路径估计单元159。该导频码元是由上述的第一导频码元和第二导频码元构成的。
更详细地，导频码元分离单元155在内部存储器中存储着与本实施方式的多载波发送装置所使用的多个置换位置图案相同的多个置换位置图案。另外，本实施方式的多载波发送装置实际使用过的置换位置图案的识别信息也作为分配控制信息由发送装置通知给本实施方式的多载波接收装置。导频码元分离单元1 55将被配置在规定位置的第一导频码元分离，并输出到传输路径估计单元159。另外，基于被通知的置换位置图案信息，在所存储的多个置换位置图案中确定实际被使用的置换位置图案，由此掌握置换为第二导频的置换位置，从而从频域的信号中分离第二导频，并输出到传输路径估计单元159。
传输路径估计单元159使用从导频码元分离单元155输出的第一导频码元和第二导频码元来估计传输路径响应，并将估计出的传输路径响应估计信息输出到均衡单元156。另外，传输路径估计单元159还具有估计传输路径质量(例如，SIR)的功能，以便生成报告给发送装置的CQI信息。
均衡单元156基于从传输路径估计单元159输出的传输路径估计信息，对接收数据码元进行通过均衡处理的校正。
解调单元157以与从解码单元158输出的分配控制信息所包含的调制阶数对应的解调方式，对从均衡单元156输出的接收数据信号进行解调处理。
解码单元158对解调后的接收信号进行与在分配控制信息中包含的编码率对应的纠错解码，从而得到接收数据和由多载波发送装置通知的分配控制信息，也就是分配子信道ID、与该ID对应的MCS信息以及置换图案。解码后所得到的分配控制信息被输出到导频码元分离单元155和解调单元157。
通过采用上述的结构，本实施方式的多载波接收装置能够接收从本实施方式的多载波发送装置发送的分配控制信息，并以与该分配控制信息对应的接收方法进行数据信号的接收处理。
如上所述，根据本实施方式，在将数据码元复制后再发送的复制发送中，发送装置发送将复制后的数据码元的一部分置换为导频码元的数据信号。由此，在接收装置中使用通过置换新追加的导频码元进行信道估计而提高信道估计精度，同时由于只置换数据码元的一部分，所以能通过剩余的数据码元得到由复制产生的分集增益。也就是说，能够改善数据码元的差错率特性，从而提高接收质量。
另外，根据本实施方式，例如像复用并发送对于多个用户的多个数据时那样，在将多个数据的数据码元分别复制并发送的情况下，在所复制的多个数据的数据码元中，对一部分数据的数据码元而不是所有的数据，进行置换为导频码元的上述的置换。这是因为要提高复用了多个数据的信号的接收质量时，并不需要对于所有的数据嵌入导频码元，而对一个帧的复用信号嵌入所需的导频码元即可。因此，能够基于传输路径环境，与复用数(用户数)无关地设定对一个帧的复用信号的导频码元的嵌入数，也就是置换为导频码元的置换数。
另外，根据本实施方式，对于由相同数据生成的复制码元，不在两处以上进行置换为导频码元的置换。即使在这样的情况下，如果从由多个数据构成的发送帧来看，也能够确保规定数目的导频码元，从而提高信道估计精度。另外，如果满足上述的条件，则能够抑制发生以下情况：由于超出必要地将数据码元置换为导频码元而使数据码元的实质的复制数降低，从而导致数据码元的差错率特性通过置换而恶化。
另外，虽然在本实施方式中以多载波发送装置预先存储满足约束条件的多个置换位置图案的情况为例进行了说明，但是置换位置的决定方法还有其它的变化，也可以是如下所示的方法。
图10是用于说明置换位置的决定方法的其它的变化的图。
这里，如图10A所示，各个复制码元被附加索引号(在图中为附加到各个数据码元的右下角的小写数字1至4)，以使在由相同的数据生成的复制码元之间也能够相互识别。
如图10B所示，置换位置决定单元141通过指定数据号和索引号的双方，也就是通过指定索引号并且不在相同的数据号中指定两个以上的置换，能够唯一地决定置换位置。
具体而言，将数据#3、#4、#7、#8、#11、#12、#15和#16设定为置换对象的数据，同时对数据#3指定索引号1，对数据#4指定索引号1，对数据#7指定索引号2，对数据#8指定索引号2，对数据#11指定索引号3，对数据#12指定索引号3，对数据#15指定索引号4，对数据#16指定索引号4，从而决定置换位置。由此，如图10C所示，能够进行满足约束条件的置换。
(实施方式2)
由于本发明的实施方式2的多载波发送装置具有与在实施方式1中所示的多载波发送装置相同的基本结构，所以省略其说明，以下对与实施方式1的第二导频置换单元104不同的结构的第二导频置换单元204进行说明。
图11是表示第二导频置换单元204内部的主要结构的方框图。另外，对与实施方式1所示的第二导频置换单元104相同的结构部分附加相同的标号，并省略其说明。
本实施方式的多载波发送装置在第二导频置换单元204中配备交织单元241，从而提高对频率选择性衰落等的容错性。
交织单元241在内部存储器中存储着多个规定的交织图案，并且使用其中一个图案进行复制信号的交织。该规定的交织图案与存储在置换位置决定单元141中的各个置换位置图案相对应，而且一个置换位置图案对应着多个交织图案。另外，这里为了能够基于接收变动的特性来切换交织图案，准备了多个交织图案。另外，该规定的交织图案是这样的交织图案：即使在交织之后以相对应的置换位置图案进行置换，也不在相同的数据的数据码元中发生两个以上的置换，而且满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件。换言之，它是不在由置换位置决定单元141决定的置换位置配置相同的复制码元的交织图案。由此，能够防止因过度进行置换而产生的差错率特性的恶化。
置换单元142基于从置换位置决定单元141输出的置换位置，在从交织单元241输出的交织后的发送帧所包含的数据码元中，将位于置换位置的数据码元置换为第二导频。
图12是表示上述的置换为第二导频的置换处理的步骤的流程图。另外，对与在实施方式1中所示的步骤(参照图6)相同的步骤附加相同的标号，并省略详细说明。
在ST1010至ST1040中，置换位置决定单元141选择与置换数对应的一个置换位置图案。交织单元241从预先存储的多个规定的交织图案中，提取与置换位置决定单元141所选择的置换位置图案对应的多个交织图案(ST2010)，从提取的多个交织图案中选择一个图案(ST2020)，并以该所选择的交织图案进行交织(ST2030)。置换单元142基于在ST1040中选择出的置换位置图案，将交织后的复制码元的一部分置换为第二导频(ST2040)。
图13是具体表示通过上述的多个规定的交织图案交织后的发送帧的图。
图13A是表示置换位置决定单元141所决定的置换位置的图。斜线所示的码元位置为置换位置。图13B表示通过上述的规定的交织图案(这里为三个图案)进行交织后的发送帧。如该图所示，不会在以斜线表示的置换位置配置相同数据的复制码元。例如，在为交织图案1的情况下，以斜线表示的置换位置的数据为数据#3、数据#4、数据#9、数据#10、数据#13、数据#14、数据#15和数据#16，相同的数据不会重复。也就是说，在相同数据的复制码元中，未进行两处以上的置换。
图14是具体表示发送帧通过上述的置换为第二导频的置换处理而被处理的过程的图。
图14A表示在进行置换为第二导频的置换处理之前的发送帧。斜线所示的数据码元表示置换位置决定单元141所决定的置换位置。图14B表示交织后发送帧。可见位于置换位置的数据与图14A不同。图14C表示在进行了置换为第二导频的置换之后的发送帧。在图14B中斜线所示的数据码元，在图14C中被置换为第二导频。
图15是表示从本实施方式的多载波发送装置发送的分配控制信息的帧格式的一个例子的图。
像这样，与实施方式1不同，在本实施方式需要在分配控制信息中也包括交织图案信息并通知给多载波接收装置。如图15所示，在该分配控制信息的帧格式中，在开头配置UE-ID，继而配置分配子信道ID、与该ID对应的MCS、交织图案信息以及置换为第二导频的置换图案信息。另外，这里将分配子信道数记述为M。
图16是表示与上述的多载波发送装置对应的本实施方式的多载波接收装置的主要结构的方框图。另外，对与实施方式1所示的多载波接收装置相同的结构部分附加相同的标号，并省略其说明。
与实施方式1的多载波接收装置的不同之处在于，在导频码元分离单元155和均衡单元156之间配备解交织单元251。解交织单元251参照从解调单元157输出的分配控制信息所包含的交织图案，并对从FFT单元154输出的接收帧的各个码元进行解交织。
像这样，根据本实施方式，在进行交织时也能够防止偏重于一部分数据的数据码元地进行置换为第二导频的置换，从而能够得到源于交织的容错性的改善，而且能通过剩余的数据码元得到源于复制的分集增益。
另外，虽然在本实施方式中以多载波发送装置预先存储对应于置换数且满足约束条件的置换位置图案和交织图案的情况为例进行了说明，但是作为置换位置的决定方法，也可以采用如下所示的其它的变化。
图17是用于说明置换位置的决定方法的其它的变化的图。
在该例子中，交织单元241基于满足与从置换位置决定单元141输出的置换位置图案对应的约束条件的规定的映射图案，对从复制单元103输出的发送数据信号配置各个复制码元。该规定的映射图案，在交织单元241的内部存储器中被预先存储多个图案。也就是说，在该例子中，不是选择满足约束条件的交织图案，而是基于满足约束条件的映射图案来对各个复制码元进行配置。基于映射图案改变了配置的发送数据信号被输出到置换单元142。
例如，图17A表示从置换位置决定单元141输出的置换位置图案。图17B和图17C表示在预先存储在交织单元241的内部存储器中的多个映射图案中的两个图案。交织单元241在满足与从置换位置决定单元141输出的置换位置图案对应的约束条件的多个映射图案中选择一个图案，并基于图17B和图17C的映射图案与被复制的数据码元号的对应，配置各个复制码元。图17D和图17E表示将图17A所示的置换位置图案的数据码元置换为第二导频之后的数据帧。在图17B和图17C中所示的字母A至P与各个副载波对应，通过使它们与各个复制码元的数据号相联系，能够表示所映射的副载波。这里，表示了如图所示地对从字母的A开始依序表示的副载波，进行升序的复制号的数据的映射的例子。另外，该字母和复制号的数据的对应是通过任意的方法而被决定的。
(实施方式3)
本发明的实施方式3的多载波发送装置基于预先在发送装置和接收装置之间决定的交织图案对复制信号进行交织之后，再决定置换为第二导频的置换位置。也就是说，由于不基于置换位置改变交织图案，所以不需要像实施方式2那样将交织图案另外通知给多载波接收装置。
也就是说，本实施方式的多载波发送装置相当于实施方式2所示的多载波发送装置的变化。因此，以下只对一部分动作与实施方式2所示的第二导频置换单元204不同的第二导频置换单元204a进行说明。
图18是表示第二导频置换单元204a内部的主要结构的方框图。另外，对与实施方式2所示的第二导频置换单元204相同的结构部分附加相同的标号，并省略其说明。
交织单元341不考虑像在实施方式1和2中说明过的约束条件，以预先在发送装置和接收装置之间决定的规定的交织图案对复制信号进行交织。
置换位置决定单元342基于从交织单元341输出的交织图案和由调度器110指示的置换数，求对交织后的信号满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件的置换位置。
置换单元142基于由置换位置决定单元342求得的置换位置，将在交织后的发送帧内的复制码元置换为第二导频。
图19是表示上述的置换为第二导频的置换处理的步骤的流程图。另外，对与在实施方式1中所示的步骤(参照图6)相同的步骤附加相同的标号，并省略详细说明。
在ST1020中判定为置换数大于0时，交织单元341以规定的交织图案进行交织(ST3010)。然后，决定满足置换数且满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的上述的约束条件的置换位置(ST3020)，并在该置换位置进行置换为第二导频的置换(ST1050)。另外，通过例如在实施方式1所示的方法即预先存储规定的置换位置图案并利用该图案，能够求得置换位置。
图20是具体表示发送帧通过上述的置换为第二导频的置换处理而被处理的过程的图。
图20A表示以规定的交织图案交织后的、置换为第二导频的置换之前的发送帧。图20B是以斜线表示由置换决定单元141决定的置换位置的图。图20C表示在进行置换为第二导频的置换之后的发送帧。
图21是表示从本实施方式的多载波发送装置发送的分配控制信息的帧格式的一个例子的图。
本实施方式与实施方式1不同，并不是唯一地决定第二导频的位置，所以需要将记述了相当于置换数的置换位置的所在位置的置换信息而不将置换图案，通知给多载波接收装置。如图21所示，在该分配控制信息的帧格式中，在开头配置UE-ID，继而配置分配子信道ID、与该ID对应的MCS以及关于第二导频的置换位置的置换信息。另外，这里将分配子信道数记述为M。在图21所示的与各个子信道ID对应的MCS信息中置换为第二导频的置换数为0的情况下，对与其对应的置换信息部分进行嵌入所有都由0构成的信息等的处理。
如上所述，根据本实施方式，在进行交织时也能够防止偏重于一部分数据的数据码元地进行置换为第二导频的置换，从而能够得到源于交织的容错性的改善，而且能源于剩余的数据码元得到源于复制的分集增益。而且，由于不基于置换位置而改变交织图案，所以不需要将交织图案通知给多载波接收装置，从而能够削减信令(signaling)量。
以上说明了本发明的各个实施方式。
本发明的多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法并不限于上述的各个实施方式，可以施加各种各样的变更而实施。
例如，在使用特播码等进行纠错编码时，也可以比由系统位生成的复制码元优先地对由奇偶校验位生成的复制码元进行置换为第二导频码元的置换。由此，与在由系统位生成的复制码元中进行置换为第二导频的置换时相比，能够改善差错率特性。
具体而言，除了(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件之外，还追加对由奇偶校验位生成的复制码元优先进行置换的约束条件。而且，在实施方式1和3的情况下，在置换位置决定单元141和342中，导出满足上述的约束条件的导频置换位置，而在实施方式2的情况下，在交织单元241中，以满足上述的约束条件的交织图案对发送帧进行交织。
图22是具体表示发送帧通过上述的置换处理而被处理的过程的图。另外，假设在1至16的数据码元中，1至3为由系统位生成的复制码元，而4至16为由奇偶校验位生成的复制码元。
图22A表示交织后的发送帧。图22B以斜线表示满足上述的约束条件的置换位置。图22C表示置换为第二导频之后的发送帧。像这样，4、5、7、10、13、14、15和16的复制码元被置换为第二导频，由系统位生成的复制码元未被选择，而且在相同数据的复制码元中未发生两个以上的置换。
另外，在上述的各个实施方式中，能够在发送帧中区别由系统位生成的复制码元和由奇偶校验位生成的复制码元的情况下，在从由奇偶校验位生成的复制码元中一个一个地将码元置换为第二导频码元之后，还需要进行置换为第二导频码元的置换时，也可以将由奇偶校验位生成的复制码元而不是将由系统位生成的复制码元置换为第二导频。由此能够防止在解码上非常重要的系统位的差错率特性的恶化。
图23是具体表示发送帧通过上述的置换处理而被处理的过程的图。这里，假设在1至16的数据码元中，1至9为由系统位生成的复制码元，而10至16为由奇偶校验位生成的复制码元。
图23A表示以规定的交织图案进行交织后的发送帧。图23B以斜线表示满足上述的约束条件的置换位置。图23C表示置换为第二导频之后的发送帧。像这样，10、10、11、12、13、14、15和16的复制码元被置换为第二导频，由系统位生成的复制码元未被选择，而且能够满足上述的约束条件。
另外，在上述的各个实施方式中，也可以基于多载波接收装置的传输路径响应的延迟分布或多普勒频率，将置换为第二导频的置换位置或交织图案改变。由此，能够灵活地应对时间轴方向和频率轴方向的传输路径环境的变动。
图24是具体表示发送帧通过上述的置换处理而如何变化的图。
图24A表示的发送帧为，在多普勒频率较大且传输路径响应的时间变动较大的情形，通过来自多载波接收装置的CQI报告被报告的情况下，多载波发送装置为了满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件并跟踪时间变动，通过选择第二导频在时间轴方向较稠密地被配置的置换位置或交织图案，而进行置换为第二导频的置换。
另一方面，图24B表示的发送帧为，在延迟分布较大且传输路径响应的频率变动较大的情形，通过来自多载波接收装置的CQI报告被报告的情况下，多载波发送装置为了满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件并跟踪频率变动，通过选择第二导频在频率轴方向较稠密地被配置的置换位置或交织图案，而进行置换为第二导频的置换。
另外，在上述的各个实施方式中，也可以将在进行了置换为第二导频码元的置换的复制码元的剩余的复制码元(相同数据的数据码元)的发送功率设定得较大并发送。由此，能够抑制源于置换的复制数的减少所导致的差错率特性的恶化。
图25是具体表示哪些数据码元的发送功率随着上述的置换处理被设定得较大的图。
图25A是通过复制所生成的发送帧。斜线所示的数据码元表示置换为第二导频的置换位置。图25B表示置换为第二导频后的发送帧。图25B中的斜线所示的码元被设定为大于通常的发送功率，而被发送。
另外，在上述的各个实施方式中，也可以将邻接于第一导频的码元置换为第二导频。由此，由于第一导频与第二导频邻接而且在邻接导频之间受到类似的传输路径变动，所以多载波接收装置对分别使用各个导频而估计的信道估计值进行合成，由此能够提高信道估计精度。
图26是具体表示发送帧通过上述的置换处理而被处理的过程的图。
图26A中以斜线表示的码元表示置换为第二导频的置换位置。如该图所示，置换为第二导频的置换位置邻接于第一导频。图26B表示以满足约束条件的交织图案交织后的发送帧。图26C表示置换为第二导频之后的发送帧。
另外，在上述的各个实施方式中，导频置换位置与相同的复制码元相重叠的情况下，也可以不对某一方的复制码元进行置换而是减少一个导频置换位置，从而只置换其中的某些复制码元。由此，能够简化交织单元的设计和置换位置决定单元的结构。
图27是具体表示发送帧通过上述的置换处理而如何变化的图。
图27A表示以规定的交织图案交织后的发送帧。图27B表示存储在置换位置决定单元中的置换为第二导频的置换位置。在该例子中，如实施方式3所示，使用预先在发送端和接收端之间决定的置换位置，而不导出满足(置换后的RF)≥(置换前的RF-1)的约束条件的置换位置。图27C表示置换为第二导频后的发送帧。基于图27B的置换位置，由于置换数据#3、数据#4、数据#10、数据#13、数据#14、数据#15、数据#15和数据#16的复制码元，所以对数据#15的复制码元进行两次的置换。因此，不对从上边第二行、从左边第五列的数据#15的复制码元进行置换，而只对从上边第一行、从左边第三列的数据#15的复制码元进行置换。也就是说，在这样的情况下，置换数减少一个。
本发明的多载波发送装置和多载波接收装置可以安装在移动通信系统中的通信终端装置以及基站装置，由此能够提供具有与以上说明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。
另外，虽然这里以本发明的通信系统采用了OFDM方式的情况为例进行了说明，但是本发明也可以适用于OFDM方式以外的通信系统。
另外，虽然这里以本发明的通信系统采用了FDD方式的情况为例进行了说明，但是本发明也可以适用于TDD(Time Division Duplex)方式的通信系统。
另外，虽然在各个实施方式中示出了在发送帧中的复制码元的各种各样的配置例，但是复制码元的配置并不限于这些例子。
另外，虽然在各个实施方式中示出了各种各样的分配控制信息的帧格式的例子，但是本发明的分配控制信息的帧格式并不限于这些例子。
另外，虽然这里以由硬件构成本发明的情况为例进行了说明，但是本发明也可以由软件实现。例如，将本发明所涉及的多载波发送方法的算法使用编程语言记述，将该程序存储于存储器并由信息处理单元实行，由此能够实现与本发明所涉及的多载波发送装置同样的功能。
另外，在上述各个实施方式的说明中所使用的各功能块典型地通过集成电路的LSI来实现。这些既可以单独地实行单芯片化，也可以包含其中一部分或者是全部而实行单芯片化。
另外，每个功能块在此虽然称作LSI，但是根据集成度的不同，有时也称为IC、系统LSI、超级LSI(Super LSI)、或超大LSI(Ultra LSI)等。
另外，集成电路化的方法不只限于LSI，也可以使用专用电路或通用处理器来实现。也可以利用能够在LSI制造后编程的FPGA(Field ProgrammableGate Array)，或可以利用可对LSI内部的电路单元的连接或设定进行重新配置的可重配置处理器(Reconfigurable Processor)。
再者，如果由半导体技术的进步或者派生的其他技术，出现取代LSI的集成电路化的技术，当然也可以利用该技术来实现功能块的集成化。也有适用生物技术等的可能性。
本说明书基于2005年7月29日提交的日本专利申请特愿2005-222218号。其内容全部包含于此。
工业实用性
本发明的多载波发送装置、多载波接收装置、多载波发送方法以及多载波接收方法能够适用于移动通信系统中的通信终端装置和基站装置等的用途。
Claims (14)
1.一种多载波发送装置，包括：
复制单元，对数据码元进行复制而生成复制码元；
置换单元，将所述复制码元的一部分码元置换为导频码元；以及
发送单元，将其一部分被置换为导频码元的复制码元发送。
2.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，
所述复制单元对多个数据的数据码元分别进行复制而生成多个数据的复制码元；
所述置换单元在所述多个数据的复制码元中，对一部分的数据的复制码元进行所述置换。
3.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，还包括：
取得单元，取得被进行所述置换的码元的、基于复制数而被设定的码元数，
所述置换单元在所述复制码元中，对所取得的码元数的码元进行所述置换。
4.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，
所述置换单元进行所述置换，以使所述导频码元在由所述复制码元的时间轴和频率轴构成的二维平面上的配置中，被均匀且分散地配置。
5.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，
所述置换单元对相同数据的复制码元只进行一次所述置换。
6.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，还包括：
交织单元，对所述复制码元进行交织，所述置换单元对交织后的复制码元进行所述置换。
7.如权利要求6所述的多载波发送装置，其中，
所述置换单元具有在交织后的复制码元中，对相同数据的复制码元只进行一次所述置换的多个规定的置换图案。
8.如权利要求6所述的多载波发送装置，其中，
所述交织单元具有对相同数据的复制码元只进行一次所述置换的多个规定的交织图案。
9.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，
所述置换单元在所述复制码元中，对由奇偶校验位生成的复制码元，比由系统位生成的复制码元优先地进行所述置换。
10.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，
所述置换单元进行所述置换，以使所述导频码元在由所述复制码元的时间轴和频率轴构成的二维平面上的配置中，偏于时间轴方向或频率轴方向地被配置。
11.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，
将其一部分被置换为导频码元的复制码元的剩余的码元的发送功率，设定得比通常高。
12.一种通信终端装置，具有权利要求1所述的多载波发送装置。
13.一种基站装置，具有权利要求1所述的多载波发送装置。
14.一种多载波发送方法，包括以下步骤：
对数据码元进行复制而生成复制码元；
将所述复制码元的一部分码元置换为导频码元；以及
将其一部分被置换为导频码元的复制码元发送。
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