CN101616122B - 无线发送装置、无线接收装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

将多个副载波(31)分配给数据信道(33)，并将其数量少于所述多个副载波(31)的数量的副载波(32)分配给控制信道(34)，将控制信道(34)分配到用于发送数据信道(33)的频带的中心频率(fc)。在无线接收装置侧，以此方式使得与接收信号相乘的局部信号的频率公用，并提高了在控制信道和数据信道间进行切换的速度。

Description

无线发送装置、无线接收装置及其方法
本申请是以下专利申请的分案申请：
申请号：03800935.8
申请日：2003年4月15日
发明名称：无线发送装置、无线接收装置及其方法
相关申请的交叉参考
本说明书基于2002年4月17日提交的日本专利申请No.2002-114870，其全部内容合并于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种在数字无线通信系统中使用的无线发送装置、无线接收装置及其方法。
背景技术
在采用多载波通信方式的典型数字无线通信系统中，已经提出了一种方法，其中，在使用用于发送语音数据及/或图像数据的数据信道和用于控制对方的通信台或通信状态的控制信道进行通信时，为最小化移动台的功耗，在将少量副载波分配给控制信道的同时，将多个副载波分配给数据信道(特开2001-274767号公报、特开2001-285927号公报)。
在此方法中，接收装置为能够接收由少量副载波构成的窄带控制信道，以较低的抽样率对控制信道进行A/D变换，在该控制信道接收后，提高用于接收信号的A/D变换的抽样率，以准备由多个副载波构成的宽带数据信道的接收。
然而，如图1所示，在现有的接收装置中，由于包括多个副载波2的数据信道的中心频率和控制信道6的中心频率不同，如图2所示，为了从接收控制信道6切换到接收数据信道4，必须改变局部信号的频率以对控制信道6的副载波进行下变频。
这里，局部信号是指用于发送方设置在发送频带的中心频率，与D/A变换后的发送信号相乘，并将该发送信号进行上变频的信号。在接收方，通过将经由天线接收的信号与局部信号相乘，将接收信号进行下变频。
因此，当控制信道6的中心频率与数据信道4的副载波群的中心频率不同时，在接收到控制信道6之后，必须将局部信号的频率改变为数据信道4的中心频率，以便接收数据信道4。而在改变局部信号的频率期间直到产生该局部信号的PLL(Phase Locked Loop，锁相环)电路变得稳定，难以从控制信道6切换到接收数据信道4进行接收，从而妨碍了控制信道6与数据信道4间切换的高速化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在无线接收装置侧能够在控制信道和数据信道之间进行高速切换的无线发送装置、无线接收装置及其方法。
为了实现上述目的，根据本发明，将多个副载波分配给数据信道，并将少于所述多个副载波的副载波分配给控制信道，同时，对用于发送所述数据信道的频带的中心频率分配所述控制信道，在无线接收装置侧，将与接收信号相乘的局部信号的频率进行共享化。由此，可以加速控制信道和数据信道之间的切换。
本发明的无线发送装置，发送具有多个第一副载波和多个第二副载波的多载波信号，它包括：分配部件，将数据信道分配给所述第一副载波，并将控制信道分配给数量少于所述第一副载波的所述第二副载波，所述控制信道与所述数据信道共用中心频率；变频部件，将所述多载波信号乘以载波信号上变频到发送频带；以及发送部件，发送上变频后的多载波信号。
本发明的发送方法用于具有多个第一副载波和多个第二副载波的多载波信号，它包括：分配步骤，将数据信道分配给所述第一副载波，并将控制信道分配给数量少于所述第一副载波的所述第二副载波，所述控制信道与所述数据信道共用中心频率；变频步骤，将所述多载波信号乘以载波信号上变频到发送频带；以及发送步骤，发送上变频后的多载波信号。
根据本发明的一个方面的发送装置包括：配置单元，将数据信道信号配置到包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波，并将控制信道信号配置到包含于第3频带的多个副载波，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；发送单元，将所配置的所述数据信道信号和所配置的所述控制信道信号进行频分复用并发送。
根据本发明的另一个方面的接收装置包括：接收单元，接收使用包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波发送而来的数据信道信号，并接收使用包含于第3频带的多个副载波发送而来的控制信道信号，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；解调单元，解调所述数据信道信号或所述控制信道信号。
根据本发明的再一个方面的发送方法包括：配置步骤，将数据信道信号配置到包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波，并将控制信道信号配置到包含于第3频带的多个副载波，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；发送步骤，将所配置的所述数据信道信号和所配置的所述控制信道信号进行频分复用并发送。
根据本发明的再另一个方面的接收方法包括：接收步骤，接收使用包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波发送而来的数据信道信号，并接收使用包含于第3频带的多个副载波发送而来的控制信道信号，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；解调步骤，解调所述数据信道信号或所述控制信道信号。
附图说明
图1是示出了用来说明现有操作的信号波形的图。
图2是用来说明现有操作的示意图。
图3是示出了根据本发明实施例1的无线发送装置的结构的方框图。
图4是示出了根据实施例1的发送信号的信号波形的图。
图5是示出了根据本发明实施例1的无线接收装置的结构的方框图。
图6是用来说明本发明实施例1的操作的示意图。
图7是示出了根据本发明实施例2的无线发送装置的结构的方框图。
图8A是用来说明本发明实施例2的操作的示意图。
图8B是用来说明本发明实施例2的操作的示意图。
图9是示出了根据本发明实施例2的无线接收装置的结构的方框图。
图10是示出了用来说明其他实施例的信号波形的图。
图11A是示出了用来说明其他实施例的信号波形的图。
图11B是示出了用来说明其他实施例的信号波形的图。
图12是示出了用来说明其他实施例的信号波形的图。
图13是示出了用来说明其他实施例的信号波形的图。
具体实施方式
以下，参考附图详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
图3是示出了根据本发明实施例1的无线发送装置10的结构的方框图。在图3中，无线发送装置10设置在基站装置或移动台装置中，并用来将控制信道信号以及数据信道信号进行多路复用并发送。在此实施例中，对在中心频率为5GHz的频带中使用100MHz的带宽发送信号的情况进行说明。
在无线发送装置10中，控制信道使用1MHz的带宽，而数据信道使用在100MHz的带宽中不作为控制信道使用的99MHz的带宽。
控制信道信号在扩频部11中进行扩频，并在调制部12以预定的调制方式进行调制，然后将其提供给复用部14。同时，数据信道信号在调制部13中进行调制，然后将其提供给复用部14。
复用部14为了将控制信道信号映射到调制后的控制信道信号和数据信道信号的发送频带的中心频率，对控制信道信号及数据信道信号进行多路复用。
串并(S/P)变换部15对复用部14的输出进行串并变换，然后在IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，反向快速傅立叶变换)部16对其进行反向快速傅立叶变换。反向快速傅立叶变换的结果，带宽为100MHz。
IFFT部16的输出在数字模拟(D/A)变换部17中变换为模拟信号，然后在乘法部18将其与局部信号(载波信号)相乘。将局部信号的频率设置在用于发送的频带的中心频率(5GHz)，所以在乘法部18中通过与局部信号相乘而获得的信号被上变频到发送频带(5GHz±50MHz)。经过放大器(AMP)19的放大后，该信号由天线21进行发送。
这样，如图4所示，在无线发送装置10中产生的多载波信号则为：构成控制信道34的副载波32的数量少于构成数据信道33的副载波31的数量，且控制信道34位于数据信道33的发送频带(FFT范围)的中心频率fc上的状态。
通过如上所述将控制信道34配置于数据信道33的中心频率fc上，可以在如下所述的接收装置中在进行下变频时，使用公共的局部频率。
图5是示出了设置在移动台装置或基站装置中的无线接收装置40的结构的方框图。在图5中，经天线41从无线发送装置10接收的发送信号在放大器42放大后，被提供到乘法部43。乘法部43通过将放大器42提供的信号与被设置于5GHz，即信号的中心频率的局部信号相乘来进行混频处理。于是，输入到乘法部43的信号被下变频。
信道选择部46通过控制带通滤波器44与接收信号的控制信道34对应，使1MHz的频带通过从而仅允许接收信号的控制信道34通过。这样，信道选择部46对应于控制信道34的带宽对模拟数字(A/D)变换部45进行控制，使其以1Msps的抽样率进行抽样。
另外，信道选择部46通过控制带通滤波器44与接收信号的数据信道33对应使100MHz的频带通过，从而仅允许包含在接收信号中的数据信道33通过。这样，信道选择部46对应于数据信道33的带宽对模拟数字(A/D)变换部45进行控制，使其以100Msps的抽样率进行抽样。
在选择数据信道33时，通过将开关部47切换到第一切换输出端口侧，将数据信道33的信号提供给FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)部48。提供给FFT部48的数据信道33的信号经过快速傅立叶变换后，被提供给并串(P/S)变换部49，在被变换成串行信号后，在解调部51进行解调。
另一方面，在选择控制信道34时，通过将开关部47切换到第二切换输出端口侧，将控制信道34的信号提供给解调部50，在解调部50解调的控制信道34的信号在解扩部52进行解扩。
由此，无线接收装置40(图5)接收由无线发送装置10(图3)发送的多载波信号，并且位于其发送频带(数据信道33)的中心频率fc的控制信道34及数据信道33通过公共的局部频率进行下变频。
如上所述，通过如图6所示使用公共的局部频率对控制信道34及数据信道33进行下变频，在切换接收控制信道34和接收数据信道33时不必改变局部频率。由于不必改变局部频率，所以可以相应地提高从控制信道34切换到接收数据信道33的速度。而且，通过改变一个模拟数字变换部45的抽样率来对应控制信道34及数据信道33，与对应于控制信道34和数据信道33分别设置模拟数字变换部的情况相比，更能简化电路结构。
另外，由于无线发送装置10对控制信道34的信号进行扩频，然后发送，所以即使使用与相邻的无线发送装置的相同的频率，接收机也可以取出发送给装置自己的信号。
此外，虽然DC(直流)偏移会对发送频带的中心频率产生影响，在此实施例中，通过对位于该中心频率的控制信道34进行扩频，可以消除该DC偏移的影响，并能够相应地在无线接收装置40中对控制信道34的数据进行高质量的接收。
而且，在无线发送装置10及无线接收装置40中，若仅将一个副载波32用作控制信道34，可以在无线接收装置40中不用考虑副载波间的相互干扰，而进行滤波器的设计，从而简化了滤波器的电路结构。
(实施例2)
图7是示出了根据本发明实施例2的无线发送装置60的结构的方框图。在图7中，在基站装置或移动台装置中设置无线发送装置60，并且将用于通知表示分组传输中的调制和编码方式的信息(以下称为MCS(Modulation andCoding Schemes，调制和编码方式)信息)的信号(MCS信号)作为控制信道与分组数据进行复用，然后发送。在此实施例中，将说明在中心频率为5GHz的频带中使用100MHz的带宽发送信号的情况。
在无线发送装置60中，MCS信号使用1MHz的带宽，而分组数据则使用在100MHz的带宽中不作为传输MCS信号使用的99MHz的带宽。
MCS信号在扩频部61中进行扩频，并在调制部63中以预定调制方式进行调制，然后将其提供给复用部65。同时，数据信道信号在编码部62进行编码，然后将其作为分组数据提供给调制部64。分组数据在调制部64调制后被提供给复用部65。
复用部65对MCS信号及分组数据进行多路复用，以使对于调制后的MCS信号和分组数据，将MCS信号映射到发送频带的中心频率上。
复用部65的输出在串并(S/P)变换部66进行串并变换后，在IFFT部67进行反向快速傅立叶变换。反向快速傅立叶变换的结果带宽变为100MHz。
IFFT部67的输出在数字模拟(D/A)变换部68变换为模拟信号，然后在乘法部69与局部信号(载波信号)相乘。由于将局部信号设置在用于发送的频带的中心频率(5GHz)上，所以与在乘法部69中的局部信号相乘而获得的信号被上变频到发送频带(5GHz±50MHz)。在放大器(AMP)70中放大后，经天线71发送该信号。
这样，如图8A所示，在无线发送装置60中产生的多载波信号，作为控制信道信号的MCS信号96配置在中心频率上的分组数据95，将跟随上述MCS信号96被发送。
如上所述，通过将MCS信号96配置于分组数据95的中心频率上，在如下所述的接收装置侧，在进行下变频时可以使用公共的局部频率。
图9是示出了设置在移动台装置或基站装置中的无线接收装置80的结构的方框图。在图9中，经天线81从无线发送装置60接收的发送信号，在放大器82中放大后，被提供给乘法部94。乘法部94对于放大器82提供的信号，通过与设置在中心频率的5GHz的局部信号相乘来进行混频处理。于是，输入到乘法部94的信号被下变频。
在一般状态下，信道选择部85通过控制带通滤波器83与接收信号的MCS信号96对应使1MHz的频带通过，从而只容许对接收信号的MCS信号96进行接收，并监视该MCS信号。因此，信道选择部85对模拟数字(A/D)变换部84进行控制对应于MCS信号96的带宽，使其以1Msps的抽样率对MCS信号96进行抽样。
于是，当接收到MCS信号96时，该MCS信号96经开关部86被提供给解调部88，MCS信号96在该处被解调后，在解扩部90进行解扩并将其提供给MCS解读部93。MCS信号96包含了有关在下一个时隙是否发送给无线接收装置80的分组数据的信息和有关其调制方式和编码率的信息。MCS解读部93通过解读包含在MCS信号96中的这些信息，对信道选择部85提供用于控制带通滤波器83的带宽以选择分组数据的信息和用于控制模拟数字变换部84的抽样率的信息。同时，对解调分组数据的解调部91提供指示从MCS信号96读取的解调方式的信息，并且也给纠错部92提供指示从MCS信号96读取的编码率的信息。由此，响应于到来的分组数据，带通滤波器83和模拟数字变换部84可以执行带通滤波及数字变换处理，并可以由解调部91指定的方式进行解调，在纠错部92通过控制由MCS信息所决定的编码率的同时进行纠错处理。
例如，在通过解读MCS信号96而预测到在下一个时隙接收分组数据时，通过控制带通滤波器83与分组数据95对应使100MHz的频带通过，从而能使包含在接收信号中的分组数据95通过。因而，信道选择部85对模拟数字(A/D)变换部84进行控制，使其与分组数据95的带宽相应以100Msps的抽样率对分组数据95进行抽样。
而且，开关部86通过根据在MCS解读部93解读的分组数据95的时间安排切换切换输出端口如果接收信号为分组数据95，将其提供给FFT部87。提供给FFT部87的分组数据95经过快速傅立叶变换后被提供给并串(P/S)变换部89，并被变换成串行信号，然后在解调部91进行解调。基于MCS解读部93从MCS信号96解读出的信息来确定该解调的解调方式。
而后，在纠错部92对在解调部91解调的分组数据95进行纠错。在该纠错过程中，基于MCS解读部93从MCS信号96中解读出的信息来控制编码率，从而最终取出分组数据。
这样，通过MCS解读部93解读包含在MCS信号96中的MCS信息，可根据在接收MCS信号96之后接收的时间安排及解调方式等，自适应接收分组数据95。
因此，在一般状态下，无线接收装置80只需在仅可接收窄带MCS信号96的状态下监测是否接收到MCS信号96，这可以相应地使模拟数字变换部84的抽样率降低，进而减少功耗。然而，图8B示出了在分组数据101之前发送的MCS信号102的带宽与分组数据101的带宽相同的情况。从图8B中可知，MCS信号102的带宽宽，则可以事先将无线接收装置的模拟数字变换部的抽样率降低相应的量。
再者，还可以通过将分组数据95的调制方式及编码方式包含在MCS信号96进行发送，可在即将发送MCS信号96之前将这些信息通知到无线接收装置80，从而可以相应地降低无线接收装置80的功耗。
其他实施例
上述实施例已经描述了如图4所示的数据信道33和控制信道34彼此接近的情况。但本发明不限于此。如图10所示，例如可以通过控制IFFT部16(图3)，在数据信道33和控制信道34之间设置保护频带111与112。如此一来，可加宽带通滤波器44(图5)的通过带宽，并使滤波器的电路规模缩小相应的量。
而且，如图10所示，上述实施例已经描述了数据信道33和控制信道34之间的保护频带111和112的带宽相同的情况。但本发明不限于此。如图11A和11B所示，亦可使保护频带121(131)和122(132)的带宽不同。由此，在多小区环境中，当作为无线发送装置的多个基站同时发送数据信道33和控制信道34时，通过将作为无线接收装置的多个移动台的发送频带的中心频率fc按小区错开为中心频率fc1、中心频率fc2等，从而使小区之间使用不同频率的控制信道34(由FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)构成控制信道34)的同时，数据信道33和控制信道34可使用同一频率的局部信号。
在多小区环境中，例如通过控制IFFT部16来改变保护频带的宽度，使之能够在多小区环境中根据相邻小区的状态自适应改变控制信道34的配置，从而减少对控制信道34的干扰。这里，在无线发送装置10是移动台的情况下，该无线发送装置10从接收信号中测量有关相邻小区的信息，通过应用测量结果来改变保护频带的宽度，从而可以基于实际测量的信息对保护频率进行控制。
此外，上述实施例描述了仅将一个副载波32用作控制信道34的情况。但本发明不限于此。例如，如图12所示，亦可使用多个副载波32。由此，作为无线接收装置的每个移动台可仅提取和接收所需的控制信道。
再者，如图13所示，通过奈奎斯特滤波器141对控制信道34进行奈奎斯特滤波并发送，可最小化对其他副载波(数据信道的副载波31)的干扰，而在无线接收装置侧也可通过使用奈奎斯特滤波器，可以抑制码间干扰进行接收，从而改善了接收性能。
而且，通过使用表示存在呼叫的寻呼信道作为控制信道34，可以在无通话时降低无线接收装置侧的模拟数字变换部的抽样率，并可以相应地降低无线接收装置的功耗。
如上所述，根据本发明，通过将多个副载波分配给数据信道，并将少于所述多个副载波的副载波分配给控制信道，此外，对发送所述数据信道所使用的频带的中心频率分配控制信道，因而，可以使在无线接收装置侧，与接收信号相乘的局部信号的频率共享同一值。由此，可以加速控制信道和数据信道之间的切换。

Claims (8)

1.发送装置，包括：
配置单元，将数据信道信号配置到包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波，并将控制信道信号配置到包含于第3频带的多个副载波，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；
发送单元，将所配置的所述数据信道信号和所配置的所述控制信道信号进行频分复用并发送。
2.根据权利要求1所述的发送装置，所述第1频带和所述第2频带只被允许配置数据信道信号，所述第3频带只被允许配置控制信道信号。
3.具有权利要求1所述的发送装置的基站装置。
4.接收装置，包括：
接收单元，接收使用包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波发送而来的数据信道信号，并接收使用包含于第3频带的多个副载波发送而来的控制信道信号，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；
解调单元，解调所述数据信道信号或所述控制信道信号。
5.根据权利要求4所述的接收装置，所述第1频带和所述第2频带只被允许配置数据信道信号，所述第3频带只被允许配置控制信道信号。
6.具有权利要求4所述的接收装置的移动台装置。
7.发送方法，包括：
配置步骤，将数据信道信号配置到包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波，并将控制信道信号配置到包含于第3频带的多个副载波，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；
发送步骤，将所配置的所述数据信道信号和所配置的所述控制信道信号进行频分复用并发送。
8.接收方法，包括：
接收步骤，接收使用包含于可配置数据信道信号的第1频带或者第2频带的副载波发送而来的数据信道信号，并接收使用包含于第3频带的多个副载波发送而来的控制信道信号，所述第3频带的频率高于所述第1频带并低于所述第2频带，所述第1频带和所述第2频带的中心频率与所述第3频带的中心频率是共用的；
解调步骤，解调所述数据信道信号或所述控制信道信号。
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