CN101785223A - Ofdm发送装置和ofdm接收装置及交织方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种OFDM发送装置和OFDM接收装置及交织方法。为了比以前进一步简化OFDM处理中的交织处理，OFDM发送装置对发送数据进行OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)处理后发送该数据，该OFDM发送装置具备交织部，其在为了载波调制而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于使用规定的随机数生成手法而生成的随机数，对发送数据进行随机化。

Description

OFDM发送装置和OFDM接收装置及交织方法
技术领域
本发明涉及一种OFDM发送装置和OFDM接收装置及交织(interleave)方法。
本申请对2007年7月30日申请的JP特愿2007-197380号主张优先权，这里援引其内容。
背景技术
在专利文献1中，公开了一种数字调制装置/解调装置及其方法，设正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)为调制手段，利用交织处理来减轻衰落(fading)等引起的通信特性的恶化。
该数字调制解调装置由如下器件构成：映射器(mapper：マツパ)，对沿时间方向排列的输入数据进行分组化，基于该分组，选择由多个符号构成的序列，同时，向该序列映射分组；串并行变换器，并行配置映射器输出的沿时间方向串行排列的序列；交织器，基于规定的调换规则，对串并行变换器输出的并行配置的序列的符号的顺序进行交织；逆离散傅立叶变换器，将交织器输出的被交织、并行配置的序列变换为调制复用的信号；和并串行变换器，将逆离散傅立叶变换器输出的被调制复用、并行配置的信号变换为沿时间方向排列的信号。
上述交织器执行向频率方向、时间方向和空间方向的交织处理。
因此，上述现有技术执行频率方向、时间方向和空间方向各自的交织。但是，在上述现有技术中，这些频率方向的交织处理、时间方向的交织处理和空间方向的交织处理是单独的交织处理。因此，上述现有技术必需各个交织处理专用的程序。所以上述现有技术中交织处理变复杂。
专利文献1：JP特开2006-295756号公报
发明内容
本发明鉴于上述情况做出，其目的在于比以前进一步简化OFDM处理中的交织处理。
为了实现上述目的，本发明例如具有以下方面。
第1方面是一种OFDM发送装置，对发送数据进行OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)处理后发送该数据，其中，具备交织部，该交织部在为了载波调制而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于使用规定的随机数生成手法而生成的随机数，对发送数据进行随机化。
第2方面是上述第1方面中，所述随机数生成手法是混合同余法(mixedcongruential method)。
第3方面是上述第1或第2方面中，所述交织部基于对应于所述载波调制中的调制等级和符号数而确定的信息，进行所述发送数据的随机化。
第4方面是一种OFDM接收装置，具备与上述第1～第3中任一方面所述的OFDM发送装置的交织部对应的去交织部，并接收所述OFDM发送装置的发送信号。
第5方面是上述第1～第3中任一方面中，所述随机数生成手法的输入参数包含符号数。
另外，第6方面是一种OFDM接收装置，具备与上述第1～第3中任一方面的交织部对应的去交织部，并接收所述OFDM发送装置的发送信号。
并且，第7方面是交织方法。这是对发送数据进行OFDM(0rthogonalFrequency Division Multiplexing)处理后发送该数据的情况下的发送数据的交织方法，其中，在为了载波调制而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于使用规定的随机数生成手法而生成的随机数，对发送数据进行随机化。
根据上述方面，由于具备交织部，其在为了载波调制而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于使用规定的随机数生成手法而生成的随机数，对发送数据进行随机化，所以与以前那样在串行/并行变换发送数据之后进行交织处理的情况相比，可简化交织处理。
通常在现有OFDM处理中的交织处理中，在串行/并行变换发送数据之后，实施比特交织处理，以及/或者在对上述串行/并行变换后实施了载波调制的信号进行分层合成之后，实施时间交织处理和频率交织处理。但是，这些比特交织处理、时间交织处理和频率交织处理是单独的交织处理，必需各个交织处理专用的程序。
但是，根据上述方面，在为了载波调制而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于随机数，对发送数据进行随机化。因此，可利用交织部来一起执行与上述现有各种交织处理同等的交织处理。由此，可实现涉及交织处理的程序简化及交织处理所需的存储器资源等资源的节约。
附图说明
图1是表示由根据一实施方式的基站A和移动终端B构成的无线通信系统的示意构成图。
图2是根据一实施方式的基站A的框图。
图3是表示根据一实施方式的基站A中的交织处理的流程图。
图4是表示根据一实施方式的基站A的调制等级表格的图。
图5是表示根据一实施方式的基站A的基于伪随机数的交织处理的比特串调换方法的图。
符号说明
A...基站
B...便携终端
1...OFDM信号发送部
1a...CRC码附加部
1b...纠错码附加部
1c...交织部
1d...串行/并行变换部
1e...副载波调制部
1f...逆傅立叶变换部
1g...保护间隔插入部
1h...无线信号发送部
2...OFDM信号接收部
2a...无线信号接收部
2b...保护间隔去除部
2c...傅立叶变换部
2d...副载波解调部
2e...并行/串行变换部
2f...去交织部
2g...纠错部
2h...CRC运算部
3...控制部
具体实施方式
下面，参照附图来说明最佳实施方式。但是，本发明不限于以下各实施例，例如也可适当组合这些实施例的构成要素彼此。本实施方式涉及与利用OFDM方式的移动终端通信的基站。
图1是表示由根据本实施方式的基站A和移动终端B构成的无线通信系统的示意构成图。如图1所示，该无线通信系统构成由基站A和移动终端B构成。
基站A通过与移动终端B发送接收调制方式为正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式的通信信号，从而进行线路交换通信或数据包通信。所谓正交频分复用(OFDM)方式是使用频率不同的多个副载波进行通信的多载波通信的一种。在正交频分复用方式的副载波调制方式中，使用数字幅度调制或/和数字相位调制。
移动终端B通过与基站A发送接收上述OFDM方式的通信信号，进行线路交换通信或数据包通信。
下面，参照图2所示的功能框图，说明上述基站A的主要部分功能构成。
该基站A具备OFDM信号发送部1、OFDM信号接收部2和控制部3。OFDM信号发送部1由CRC码附加部1a、纠错码附加部1b、交织部1c、串行/并行变换部1d、副载波调制部1e、逆傅立叶变换部1f、保护间隔插入部1g、和无线信号发送部1h构成。OFDM信号接收部2由无线信号接收部2a、保护间隔去除部2b、傅立叶变换部2c、副载波解调部2d、并行/串行变换部2e、去交织部2f、纠错部2g、和CRC运算部2h构成。
CRC码附加部1a基于控制部3的指示，向从控制部3输入的发送数据(控制信号或数据信号)附加作为冗余信息的错误检测用CRC码，将发送数据输出到纠错码附加部1b。
纠错码附加部1b基于控制部3的指示，向从CRC码附加部1a输入的发送数据的比特串附加卷积码等纠错码，并将该比特串输出到交织部1c。
交织部1c基于从控制部3输入的调制等级和总符号数，按照规定的规则，对从纠错码附加部1b输入的比特串调换顺序，并将该比特串输出到串行/并行变换部1d。
串行/并行变换部1d在控制部3的控制下，按每个副载波，以比特为单位，对从交织部1c输入的比特串进行分割，并输出到各副载波调制部1e。
设置与副载波数目相同的副载波调制部1e。副载波调制部1e基于副载波对按每个副载波分割的比特串进行数字调制，将调制信号输出到逆傅立叶变换部1f。各副载波调制部1e基于控制部3指示的调制方式，例如BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM等进行数字调制。
逆傅立叶变换部1f对从各副载波调制部1e输入的调制信号进行逆傅立叶变换，并进行正交复用，由此生成OFDM信号，并将该OFDM信号输出到保护间隔插入部1g。
保护间隔插入部1g将保护间隔插入从逆傅立叶变换部1f输入的OFDM信号中，并输出到无线信号发送部1h。
无线信号发送部1h利用D/A转换器，将从保护间隔插入部1g输入的OFDM信号从数字信号变换为模拟信号。无线信号发送部1h将变换为该模拟信号的OFDM信号从IF频带变换为RF频带。无线信号发送部1h利用功率放大器等，使变换为该RF频带的OFDM信号放大到规定的发送输出电平，经天线发送到移动终端B。
无线信号接收部2a将经天线从移动终端B接收到的OFDM信号从RF频带的信号变换为IF频带的信号。无线信号接收部2a利用低噪声放大器等，放大IF频带的OFDM信号。无线信号接收部2a利用A/D转换器将该放大后的OFDM信号从模拟信号变换为数字信号，并输出到保护间隔去除部2b。
保护间隔去除部2b从由无线信号接收部2a输入的OFDM信号中去除保护间隔，并输出到傅立叶变换部2c。
傅立叶变换部2c通过对从保护间隔去除部2b输入的OFDM信号进行傅立叶变换，得到每个副载波的调制信号，并将该调制信号输出到各副载波解调部2d。
设置与副载波数目相同的副载波解调部2d。副载波解调部2d在对调制信号进行相位补正/频率补正/功率补正的同时，通过基于副载波进行数字解调，将其变换为接收数据的数据串，并将该数据串输出到并行/串行变换部2e。
并行/串行变换部2e基于控制部3的指示，将从各副载波解调部2d输入的多个数据串合成为一个数据串，将该数据串输出到去交织部2f。
去交织部2f基于从控制部3输入的调制等级和总符号数，按照规定的规则，将在移动终端B利用交织调换顺序后的数据串恢复为原来的顺序，并将该数据串输出到纠错部2g。
纠错部2g在控制部3的控制下，对从去交织部2f输入的数据串进行基于软判定的纠错，并将该数据串输出到CRC运算部2h。
CRC运算部2h在控制部3的控制下，基于附加于数据串的错误检测用CRC码，进行CRC运算，并将数据串与CRC运算的结果一起输出到控制部3。
控制部3由内部存储器和接口电路等构成，其中，内部存储器由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、和RAM(RandomAccess Memory)构成；接口电路与OFDM信号发送部1和OFDM信号接收部2进行各种信号的输入输出。控制部3基于存储在ROM中的控制程序和OFDM信号接收部2接收的各种信号，控制基站A的整体动作。该控制部3在从CRC运算部2h输入的CRC运算结果为OK的情况下，基于由从CRC运算部2h输入的数据串构成的各种信号的指示，进行规定处理。控制部3在RC运算结果为NG的情况下，让OFDM信号发送部1发送再送请求。
下面，说明如此构成的基站A的交织处理。
图3是表示该基站A中的交织处理的流程图。
通常，在输出OFDM信号的现有OFDM发送装置中，以在OFDM信号的接收侧能基于纠错码来进行信号纠错等为目的。因此，在现有的OFDM发送装置中，使用将由于传输路径中产生的衰落而产生的信号突发错误设为随机错误的所谓交织的技术。该交织中存在对信号的频率交织数据的频率交织、对时间方向交织数据的时间交织等。在输出OFDM信号的现有OFDM发送装置中，将各个交织作为单独的处理分别处理。
在根据本实施方式的基站A中，可得到与通过简单的交织处理来执行多个不同交织处理时相同的效果。
首先，在基站A向移动终端B发送数据包数据等数据信号的情况下，控制部3向CRC码附加部1a输出数据信号的比特串。CRC码附加部1a向比特串附加CRC码，并将该比特串输出到纠错码附加部1b。纠错码附加部1b输入该比特串，附加纠错码，并将该比特串输出到交织部1c。
控制部3为了交织部1c中的交织处理，基于OFDM信号的副载波调制方式，确定调制等级n，同时，基于副信道数和1个副信道内的符号数，算出总符号数m(步骤S1)。
参照图4的表示调制等级表格的图来详细说明上述调制等级。如图4所示，对每个调制方式确定调制等级，将调制等级表格事先存储在控制部3的ROM中。在步骤S1中，控制部3基于该调制等级表格，确定对应于副信道调制方式的调制等级。之后，该调制等级变为每个符号的比特数。
控制部3将总符号数m和调制等级n输出到交织部1c。交织部1c通过使用总符号数m和调制等级n作为下式(1)的混合同余法的公式参数，算出伪随机数。
a(i+1)＝a(i)×b+c    ...(1)
(i＝1，2，3...n-1)
交织部1c基于上述式(1)，使用事先确定的常数b和常数c，将a(1)代入a(i)，算出a(i+1)，即a(2)，作为伪随机数。接着，交织部1c通过将a(2)代入a(i)，算出a(3)，作为伪随机数。即，通过使用上述式(1)反复计算，可算出多个伪随机数。b可通过交织部1c确定的规定值求出，a(1)和c可通过以下的方法求出。
交织部1c算出满足条件m×n＜2^k且为最小整数的k(其中，‘2^k’表示‘2k’)。例如，在总符号数m为300且调制等级n为2的情况下，满足300×2＜2^k的最小整数的k为10。
交织部1c通过将k和调制等级n作为参数代入下式(2)，算出a(1)。交织部1c通过将总符号数m代入下式(3)，算出常数c。交织部1c对常数b确定规定值，对变量j设定0作为初始值(步骤S2)。该变量j在步骤S7的处理中使用。另外，上述a(1)为整数，下式(2)的d为0＜d＜k(例如d＝4)的规定值。
a(1)＝2^k÷2^d×n...(2)
c＝2m+j...(3)
交织部1c通过将步骤S2确定的a(1)、常数b和常数c代入上述式(1)，算出a(2)(步骤S3)。交织部1c执行步骤S4～步骤S4’的伪随机数算出用循环。执行该伪随机数算出用循环，直到每次将上述式(1)的i值加1后，i变为2^k为止。将m、n、a(i)、a(i+1)、b、c、k和d的值存储在存储器中，交织部1c基于存储在存储器中的这些值进行计算。
交织部1c作为步骤S4～步骤S4’的伪随机数算出用循环，首先执行以下的处理(4)(步骤S5)。
a(i)＝modulo(a(i)，2^k)...(4)
上述处理(4)是用2^k除以a(i)的伪随机数，将利用该除法算出的余数代入a(i)的处理。
交织部1c判定步骤S5算出的a(i)是否不足将总符号数m与调制等级n相乘后的值(步骤S6)。在步骤S6中判定为‘是’的情况下，交织部1c将a(i)的值作为伪随机数代入alpha(j)，对j的值加1(步骤S7)。j的初始值为0，每当反复步骤S4～步骤S4’的伪随机数算出用循环，都在步骤S7中将j的值每次加1，对alpha(0)、alpha(1)、alpha(2)...依次代入a(i)的值。将alpha(j)的值存储在存储器中。
交织部1c在步骤S7之后，基于a(i)的值，利用上式(1)，算出a(i+1)(步骤S8)。
交织部1c在步骤S6中判定为‘否’的情况下，不执行步骤S7，而执行步骤S8。
交织部1c基于步骤S7中代入alpha(i)的伪随机数，执行数据信号的比特串的交织。
参照图5来说明交织部1c执行的交织处理中的比特串的调换方法。
图5(a)是表示存储交织前的比特串的存储器区域的图。图5(b)是表示存储交织后的比特串的存储器区域的图。图5(a)的行方向是符号数m的比特串，另外，列方向是调制等级n的比特串。
图5(a)的各个栅格表示存储构成比特串的比特单位的数据的存储器的最小单位。x(0)、x(1)...x(mn-1)表示存储器区域的存储器地址。另外，图5(b)的y(0)、y(1)...y(mn-1)也表示存储器区域的存储器地址。
交织部1c在步骤S9～步骤S9’的交织用循环1中，首先将1作为初始值代入变量p中。交织部1c在步骤S10～步骤S10’的交织用循环2中，首先将1作为初始值代入变量q中。
交织部1c基于变量p和变量q的值，求出alpha(q×n-p)的伪随机数。交织部1c基于该伪随机数，将图5(a)的存储器地址x(alpha(q×n-p))的存储器区域中存储的数据存储在图5(b)的存储器地址y(q×n-p)的存储器区域中(步骤S11)。
交织部1c每执行1次步骤S9～步骤S9’的交织用循环1的循环处理，都将变量p的值加1，执行交织用循环1，直到变量p的值变为调制等级n为止。另外，交织部1c每执行1次步骤S10～步骤S10’的交织用循环2的循环处理，都将变量q的值加1，执行交织用循环2，直到变量q的值变为总符号数m为止。
该步骤S9～步骤S9’的交织用循环1和步骤S10～步骤S10’的交织用循环2是交织部1c反复执行步骤S11的处理用的循环处理。通过交织部1c反复执行步骤S11，将存储在图5(a)的存储器区域中的全部比特串数据存储在图5(b)的存储器区域中，并对数据信号的比特串顺序进行随机化。
如上所述，根据本实施方式，在串行/并行变换部1d进行比特串分割的前一阶段，交织部1c基于上述式(1)算出多个随机数。在本实施方式中，基于该随机数进行比特串的数据顺序的调换。因此，与以前在串行/并行变换发送数据之后进行交织处理的情况相比，本实施方式中可简化交织处理。
通常，在现有的OFDM调制的交织处理中，对串行/并行变换后的发送数据的比特串实施比特交织处理，以及/或者对上述串行/并行变换后实施了副载波调制的调制信号实施时间交织处理和频率交织处理。这些比特交织处理、时间交织处理和频率交织处理是单独的交织处理。由此必需各个交织处理专用的程序。
但是，在本实施方式中，在串行/并行变换的前一阶段中，交织部1c基于随机数对发送数据的比特串进行随机化。因此，可由交织部1c统一进行与上述各种交织处理同等的交织处理。并且，可实现涉及交织处理的程序简化及交织处理所需的存储器资源等的资源节约。
另外，在本实施方式中，作为算出随机数的方法，通过使用混合同余法，可进一步实现资源节约。
以上说明一个实施方式，但本发明不限于上述实施方式。例如，也可进行以下的变形。
(1)在上述实施方式中，虽然让基站执行上述交织处理，但不限于此。
例如，也可让可输出OFDM信号的PHS终端和便携电话机等移动终端来执行上述交织处理。
(2)在上述实施方式中，作为算出随机数的方法，使用混合同余法，但本发明不限于此。
例如，也可利用平方取中法(middle square method)和乘同余法(multiplicative congruential method)等来算出随机数。
并且，本实施方式的用途不限于便携电话或PHS等无线终端、以及它们的基站。
例如，也可将本实施方式适用于广播波的发送接收。由此，可得到能简化数字广播中的交织处理的效果。并且，也可将本实施方式适用于有线通信中的数据的发送接收。
产业上的可利用性
本发明提供一种比以前简化了的可执行OFDM处理中的交织处理的OFDM发送装置、OFDM接收装置和交织方法。

Claims (6)

1.一种OFDM发送装置，对发送数据进行OFDM处理后发送该数据，其中，
该OFDM发送装置具备交织部，该交织部在为了载波调制处理而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于使用规定的随机数生成手法而生成的随机数，对发送数据进行随机化。
2.根据权利要求1所述的OFDM发送装置，其特征在于：
所述随机数生成手法是混合同余法。
3.根据权利要求1所述的OFDM发送装置，其特征在于：
所述交织部基于对应于所述载波调制中的调制等级和符号数而确定的信息，进行所述发送数据的随机化。
4.一种OFDM接收装置，具备与权利要求1所述的OFDM发送装置的交织部对应的去交织部，接收所述OFDM发送装置的发送信号。
5.一种交织方法，是在对发送数据进行OFDM处理后发送该数据的情况下的发送数据的交织方法，其中，
在为了载波调制而进行串行/并行变换的前一阶段中，基于使用规定的随机数生成手法而生成的随机数，对发送数据进行随机化。
6.一种无线发送装置，具备：
纠错码附加部，其向发送数据附加纠错码，生成并输出比特串；
交织部，其从所述纠错码附加部输入所述比特串，基于根据调制等级和总符号数生成的随机数，变更所述比特串的顺序后输出；
串行/并行变换部，其从所述交织部输入所述比特串，按每个副载波以比特为单位进行分割后，输出分割比特；
副载波调制部，其从所述串行/并行变换部输入所述分割比特串，基于所述副载波，进行数字调制，生成并输出调制信号；
逆傅立叶变换部，其从所述副载波调制部输入所述调制信号，进行逆傅立叶变换，生成并输出发送信号；和
无线信号发送部，其从逆傅立叶变换部输入所述发送信号，进行D/A转换，生成并发送模拟信号。
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