CN102047625A - 接收装置以及自适应调制方法 - Google Patents

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Abstract

减少由从不同于发送装置的装置间歇性地到来的信号引起的通信信号的解调错误。移动站(12)包括：AGC部(24)，对于通过至少一个基于OFDMA的子信道从基站发送的通信信号的接收功率，根据采用子信道中的任一个与该通信信号一起接收的信号的最大接收功率进行控制；接收功率差检测部(30)，检测从基站发送的信号的最大接收功率与从不同于基站的装置到来的信号的最大接收功率的接收功率差；以及调制方式决定部(38)，基于由AGC部(24)控制了接收功率的通信信号的信号质量和由接收功率差检测部(30)检测的接收功率差，决定从基站发送的新通信信号的调制方式，请求基站使用决定的调制方式发送新通信信号。

Description

接收装置以及自适应调制方法
技术领域
本发明涉及接收装置以及自适应调制方法，特别涉及使用正交频分多址接入方式的无线通信技术。
背景技术
在近年来的无线通信系统中，采用根据不断变化的传送路径环境切换无线信号的调制方式的自适应调制(Adaptive Modulation)方式。
例如，在采用OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access：正交频分多址接入)方式的下一代PHS(Next Generation PersonalHandy-phone System，下一代个人手持电话系统)中规定，移动站基于表示接收的通信信号的信号质量的SINR(Signal to Interference and NoiseRatio：信号与干扰噪声比)来决定调制方式，将包含决定的调制方式(MCS：Moduration and Coding Scheme，调制与编码方案)的调制方式请求(MR：MCR Regquest)发送给基站(参照非专利文献1)。
在该无线通信系统中，通常基于由AGC(Automatic Gain Control：自动增益控制)控制了接收功率后的信号质量，决定从发送装置向接收装置发送的通信信号的调制方式。
非专利文献1：“ARIB STD-T95‘OFDMA/TDMA TDD BroadbandWireless Access System(Next Generation PHS)ARIB STANDARD’1.0版”，平成19年12月12日，社团法人电波产业会
在如上述下一代PHS那样基于自适应调制方式并采用OFDMA方式的无线通信系统的接收装置中，无法对每个子信道进行AGC，因此根据采用接收频带内的任一个子信道与通信信号一起接收的信号的最大接收功率，控制通信信号的接收功率。
因此，在具有比从发送装置发送的信号的最大接收功率(例如控制信号的接收功率)更强的功率的强输入信号间歇性地来到接收装置后，为该强输入信号的接收功率所牵制，动态范围(可输入到接收电路的接收功率的范围)的下限(噪声功率)暂时上升，在解调使用了动态范围的下限上升前的调制方式的通信信号时有时会发生错误。
发明内容
本发明鉴于上述以往的问题而作，其目的是在采用自适应调制方式以及OFDMA方式的无线通信系统中，提供一种能够减少由从不同于发送装置的装置间歇性地到来的信号引起的通信信号的解调错误的接收装置以及自适应调制方法。
为了解决上述问题，本发明涉及的接收装置包括：接收功率控制单元，对于通过至少一个基于正交频分多址接入方式的子信道从发送装置发送的通信信号的接收功率，根据采用所述子信道的任一个与该通信信号一起接收的信号的最大接收功率进行控制；以及调制方式决定单元，基于由所述接收功率控制单元控制了接收功率的所述通信信号的信号质量，决定从所述发送装置发送的新通信信号的调制方式，该接收装置请求所述发送装置使用由所述调制方式决定单元决定的调制方式发送所述新通信信号，该接收装置还包括接收功率差检测单元，检测从所述发送装置发送的信号的最大接收功率与从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率的接收功率差；所述调制方式决定单元还基于由所述接收功率差检测单元检测的接收功率差，决定所述新通信信号的调制方式。
本发明涉及的接收装置不仅基于控制了接收功率的通信信号的信号质量，还基于从发送装置发送的信号的最大接收功率与从不同于发送装置的装置到来的信号的最大接收功率的接收功率差，决定从发送装置发送的新通信信号的调制方式。因此，根据本发明，能够减少由从不同于发送装置的装置间歇性地到来的信号引起的通信信号的解调错误。
另外，在本发明的一个方式中，还包括周期检测单元，检测从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率超过从所述发送装置发送的信号的最大接收功率的周期；所述调制方式决定单元还基于由所述周期检测单元检测的周期，决定所述新通信信号的调制方式。
根据该方式，能够减少由从不同于发送装置的装置周期性地到来的强输入信号引起的通信信号的解调错误。
另外，在本发明的一个方式中，所述调制方式决定单元采用与由所述周期检测单元检测的周期对应的定时(timing)，决定基于由所述接收功率差检测单元检测的接收功率差的所述新通信信号的调制方式。
根据该方式，采用与从不同于发送装置的装置周期性地到来的强输入信号的到来周期对应的定时改变通信信号的调制方式，因此能够在抑制吞吐量的降低的同时，减少由该强输入信号引起的通信信号的解调错误。
另外，在本发明的一个方式中，所述周期检测单元，检测从邻近于所述发送装置的邻近发送装置发送的控制信号的接收功率超过从所述发送装置发送的控制信号的接收功率的周期；所述接收功率差检测单元检测从所述发送装置发送的控制信号的接收功率与从所述邻近发送装置发送的控制信号的接收功率的接收功率差。
根据该方式，能够很好地减少由从邻近发送装置周期性地发送的控制信号引起的通信信号的解调错误。
另外，在本发明的一个方式中，还包括频度检测单元，检测从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率超过从所述发送装置发送的信号的最大接收功率的频度；所述调制方式决定单元还基于由所述频度检测单元检测的频度，决定所述新通信信号的调制方式。
根据该方式，能够减少由从不同于发送装置的装置间歇性地到来的强输入信号引起的通信信号的解调错误。
另外，在本发明的一个方式中，所述调制方式决定单元基于由所述频度检测单元检测的频度是否在规定值以上，来决定所述新通信信号的调制方式。
根据该方式，能够很好地减少由从不同于发送装置的装置以一定程度以上的频度到来的强输入信号引起的通信信号的解调错误。
另外，在本发明的一个方式中，还包括估计吞吐量比较单元，以按照由所述频度检测单元检测的频度、从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率超过从所述发送装置发送的信号的最大接收功率这一条件为基础，对使用不基于所述接收功率差决定的调制方式时的估计吞吐量与使用基于所述接收功率差决定的调制方式时的估计吞吐量进行比较；所述调制方式决定单元基于所述估计吞吐量比较单元的比较结果，决定所述新通信信号的调制方式。
根据该方式，能够基于从不同于发送装置的装置到来的强输入信号的到来频度，判断是否需要改变调制方式以提高吞吐量。
另外，本发明涉及的自适应调制方法的特征在于包括：对于通过至少一个基于正交频分多址接入方式的子信道从发送装置发送的通信信号的接收功率，根据采用所述子信道的任一个与该通信信号一起接收的信号的最大接收功率进行控制的步骤；检测从所述发送装置发送的信号的最大接收功率与从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率的接收功率差的步骤；基于控制了接收功率的所述通信信号的信号质量和所述检测的接收功率差，决定从所述发送装置发送的新通信信号的调制方式的步骤；以及使所述发送装置使用由所述决定的调制方式发送所述新通信信号的步骤。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的移动通信系统的整体结构图。
图2是本发明的实施方式涉及的移动站的功能模块图。
图3是表示各调制方式的所需SINR(所需SINR表)的一例的图。
图4是说明由从邻近基站发送的控制信号引起的动态范围的变动的图。
图5是说明预测动态范围的变动的调制方式的决定方法的图。
图6是表示本发明的实施方式涉及的自适应调制顺序的一例的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的一个实施方式。
图1是本发明的一个实施方式涉及的移动通信系统10的整体结构图。如该图所示，移动通信系统10包括多个移动站12(此处仅表示移动站12-1～12-3)和基站14(此处仅表示一个)而构成。
基站14采用OFDMA方式以及TDMA/TDD(Time Division MultipleAccess/Time Division Duplex：时分多址接入/时分双向通信)方式，使用至少一个无线信道与各移动站12进行通信，该无线信道包括基于TDMA的时隙中的任一个与基于OFDMA的子信道中的任一个的组合。
移动通信系统10采用根据传送路径环境切换无线信号的调制方式的自适应调制方式。在本自适应调制方式中，与基站14通信的移动站12不仅基于从基站14发送的通信信号的接收信号质量(例如利用AGC控制了接收功率后的SINR)，还基于从基站14发送的信号的最大接收功率(此处设为控制信号的接收功率)与从不同于基站14的装置到来的信号的最大接收功率(此处设为从邻近于基站14的其他基站周期性地发送的控制信号的接收功率)的接收功率差，决定从基站14发送的新通信信号的调制方式。因此，移动站12能够减少由从不同于通信中的基站14的装置间歇性地到来的信号引起的通信信号的解调错误。
以下，说明移动站12为了实现上述处理而具备的结构。
图2是移动站12的功能模块图。如该图所示，移动站12包括天线20、无线通信部22、AGC部24、解调部26、解码部28、接收功率差检测部30、强输入信号特性检测部32、存储部34、SINR运算部36、调制方式决定部38、物理帧形成部40以及调制部42而构成。其中，解码部28、接收功率差检测部30、强输入信号特性检测部32、SINR运算部36、调制方式决定部38、物理帧形成部40以及调制部42例如由CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)或DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)构成。
天线20接收包含从基站14发送的信号(控制信号、通信信号等)的无线信号，将接收的无线信号输出到无线通信部22。另外，天线22将从无线通信部22提供的无线信号对基站14发送。无线信号的发送与接收按照无线通信部22的指示进行分时切换。
无线通信部22包括低噪声放大器、功率放大器、本地振荡器、混频器以及滤波器。无线通信部22使用低噪声放大器放大从天线20输入的无线信号，下变频为中频信号后输出到AGC部24。另外，无线通信部22将从调制部42输入的调制信号上变频为无线信号，使用功率放大器放大至发送输出电平后提供给天线20。
AGC部24是根据从无线通信部22输入的信号的最大接收功率控制该信号的接收功率的可变增益放大器。具体而言，AGC部24为了使从无线通信部22输入的信号的最大接收功率达到动态范围的上限，在接收频带的整个频带上放大或衰减该信号的接收功率。
在移动通信系统10中，在该接收频带上规定基于OFDMA的多个子信道，因此，通过至少一个这些子信道从基站14发送的通信信号的接收功率根据采用接收频带内的任一个子信道接收的信号的最大接收功率受到控制。
解调部26包括A/D转换器、串并转换器、FFT(Fast Fourier Transform：快速傅立叶变换)计算部以及并串转换器而构成。解调部26对从AGC部24输入的进行了接收功率控制后的信号实施GI(Guard Interval：保护间隔)的除去、A/D转换、串并转换、离散傅立叶变换、并串转换等，取得连续的复码元(symbol)串。以此方式取得的复码元串被输出到解码部28。另外，将利用离散傅立叶变换得到的各子载波的复码元按照子信道进行区分，将区分后的各子信道的复码元提供给接收功率差检测部30以及SINR运算部36。
解码部28从由解调部26输入的复码元串中解码出与码元的调制方式相对应的接收数据，并将解码后的接收数据输出给未图示的上层。
接收功率差检测部30基于从解调部26输入的各子信道的复码元，检测出从基站14发送的控制信号的接收功率(从基站14发送的信号的最大接收功率)与从邻近于基站14的其他基站(以下称作“邻近基站”)以规定间隔周期性地发送的控制信号的接收功率(从不同于基站14的装置到来的信号的最大接收功率)的接收功率差。此处，设在从基站14发送的控制信号的接收功率超过从邻近基站发送的控制信号的接收功率的情况下，接收功率差为正。检测的接收功率差存储到存储部34中。
强输入信号特性检测部32基于由接收功率差检测部30检测的接收功率差，检测从邻近基站以规定间隔周期性地发送的控制信号的接收功率超过从基站14发送的控制信号的接收功率的周期，即由接收功率差检测部30检测的接收功率差为负的周期。检测的周期存储到存储部34中。
存储部34例如由半导体存储器元件构成，存储由接收功率差检测部30检测的接收功率差、由强输入信号特性检测部32检测的周期、图3所示的各调制方式的所需SINR(所需SINR表)等。此外，存储部34中存储的接收功率差及周期分别更新为由接收功率差检测部30及强输入信号特性检测部32依次检测的信息。
SINR运算部36基于从解调部26输入的各子信道的复码元，计算通过至少一个子信道从基站14发送的通信信号的SINR(信号质量之一)。
调制方式决定部38基于由SINR运算部36计算的通信信号的SINR、存储部34中存储的接收功率差、周期以及所需SINR表，决定从基站14发送的新通信信号的调制方式。
此处，具体说明由调制方式决定部38执行的调制方式的决定方法。
图4是表示由从邻近基站以规定间隔周期性地发送的控制信号(记作其他小区CCH(Common Channel，公用信道))引起的动态范围的变动的图，该图(a)表示邻近基站的控制信号到来之前的动态范围，该图(b)表示邻近基站的控制信号已到来的情况的动态范围。
如图4(a)所示，在具有比从基站14发送的控制信号(记作本小区CCH)的接收功率更强的功率的控制信号从邻近基站到来之前，由AGC部24进行接收功率控制以使基站14的控制信号(本小区CCH)的接收功率成为动态范围的上限。此处，由于从基站14发送的通信信号(记作EXCH(Extra Channel，额外信道))的SINR高于64QAM的所需SINR(设低于256QAM的所需SINR)，所以调制方式决定部38将向基站14请求的新通信信号的调制方式(MCS)决定为64QAM。
此处，如图4(b)所示，在具有比从基站14发送的控制信号(本小区CCH)的接收功率更强的功率的控制信号从邻近基站到来后，由AGC部24进行接收功率控制以使从邻近基站到来的控制信号(其他小区CCH)的接收功率成为动态范围的上限。据此，与图4(a)所示的下限相比，动态范围的下限上升了两控制信号间的接收功率差α(其他小区CCH的接收功率-本小区CCH的接收功率)。但是，在此情况下，从基站14发送的通信信号(EXCH)的SINR变得小于64QAM的所需SINR，因此在解调以64QAM调制的通信信号(EXCH)时会发生错误。
对此，在本实施方式中，如图5所示，预测由从邻近基站到来的控制信号(其他小区CCH)造成的动态范围的变动(下限的上升)，在动态范围的下限上追加大小为上述接收功率差α的噪声功率，由此将向基站14请求的新通信信号的调制方式(MCS)决定为16QAM。
即，调制方式决定部38在存储部34中存储的接收功率差周期性地为负的情况下(在从邻近基站周期性地发送的控制信号的接收功率超过从基站14发送的控制信号的接收功率的情况下)，作为预测SINR运算出在由SINR运算部36计算的通信信号(EXCH)的SINR上加上存储部34中存储的接收功率差(-α)的值，使用该预测SINR从所需SINR表中选出可适用的最佳调制方式。例如在图5所示的情况下，通信信号(EXCH)的预测SINR高于16QAM的所需SINR(设低于64QAM的所需SINR)，因此调制方式决定部38将向基站14请求的新通信信号的调制方式(MCS)决定为16QAM。据此，能够减少由从邻近基站周期性地发送的控制信号引起的通信信号的解调错误。
此外，调制方式决定部38也可以基于存储部34中存储的周期，估计从邻近基站发送的控制信号的接收功率超过从基站14发送的控制信号的接收功率的定时，根据估计的定时通过使用图5说明的上述方法进行调制方式的决定。即，调制方式决定部38估计邻近基站的控制信号到来的定时，将基于预测了动态范围下限的上升的预测SINR的调制方式与估计的定时结合使用，以进行调制方式的决定。这样，使用与由SINR运算部36得到的实际SINR相比所需SINR较低的调制方式的期间被最小化，因此能够在抑制吞吐量的降低的同时，减少由从邻近基站周期性地发送的控制信号引起的通信信号的解调错误。
物理帧形成部40将从未图示的上层输入的发送数据存储到与通信信号(例如EXCH)对应的物理帧中，并将该物理帧输出给调制部42。另外，物理帧形成部40将包含由调制方式决定部38决定的调制方式(MCS)的调制方式请求(MR)指定到与规定的上行通信信号(例如ANCH(AnchorChannel，锚信道))对应的物理帧的MR字段中，并将该物理帧输出给调制部42。
调制部42包括串并转换器、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform：快速傅立叶反变换)计算部、并串转换器以及D/A转换器而构成。调制部42对从物理帧形成部40输入的物理帧进行与由调制方式决定部38决定的调制方式对应的码元映射(振幅与相位的分配)，得到复码元串。并且，调制部42对得到的复码元串的各载波成分实施串并转换、离散傅立反叶变换、并串转换、D/A转换等，取得基带OFDM信号。以此方式取得的基带OFDM信号在附加GI后被输出到无线通信部22。
此处，基于图6说明在移动站12与基站14之间执行的自适应调制顺序的一例。此处，设具有比基站14的控制信号更强的功率的邻近基站的控制信号间歇性地来到移动站12。
如该图所示，基站14对移动站12发送控制信号及通信信号后(S100)，移动站12控制与该控制信号及通信信号一起接收的无线信号的接收信号的功率，使得该信号的最大接收功率(从邻近基站到来的控制信号的接收功率)为动态范围的上限(S102)。
接着，移动站12基于进行了接收功率控制后的接收信号，检测基站14的控制信号的接收功率与邻近基站的控制信号的接收功率的接收功率差(S104)。另外，移动站12基于进行了接收功率控制后的接收信号计算通信信号的SINR，作为预测SINR计算出在该SINR上加上在S104中检测的接收功率差(负的值)后的值(S106)。并且，移动站12使用该预测SINR从所需SINR表中选出可适用的最佳调制方式，决定为向基站14通知的调制方式(MCS)(S108)。以此方式决定的调制方式存储到调制方式请求(MR)中并发送给基站14(S110)。
接收了来自移动站12的调制方式请求的基站14使用调制方式请求中规定的调制方式或所需SINR比该调制方式更低的调制方式，调制存储了以移动站12为目的地的发送数据的物理帧，将包含调制后的物理帧和表示该物理帧的调制所使用的调制方式的调制方式识别符(MI：MCRIndicator)的通信信号发送给移动站12(S112)。
通过以上说明的实施方式，移动站12不仅基于从基站14发送的通信信号的SINR，还基于从基站14发送的控制信号的接收功率与从基站14的邻近基站周期性地发送的控制信号的接收功率的接收功率差，决定从基站14发送的新通信信号的调制方式。因此，能够减少由从邻近基站周期性地发送的控制信号引起的通信信号的解调错误。
此外，本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在以上说明中，设置了从基站14发送的信号的最大接收功率是控制信号的接收功率这一前提，但从基站14发送的信号的最大接收功率也可以是控制信号以外的信号(例如通信信号)的接收功率。
另外，在上述实施方式中，作为具有超过从基站14发送的信号的最大接收功率的较强功率的强输入信号，例示了从邻近基站周期性地发送的控制信号，但强输入信号也可以是从邻近基站以外的装置周期性地或非周期性地到来的其他信号。
在此情况下，强输入信号特性检测部32可以检测从不同于基站14的装置到来的信号的最大接收功率超过从基站14发送的信号的最大接收功率的频度，调制方式决定部38可以进一步基于由强输入信号特性检测部32检测的频度来决定新通信信号的调制方式。
例如，调制方式决定部38可以基于由强输入信号特性检测部32检测的频度是否在规定值以上，来决定新通信信号的调制方式。这样，能够很好地减少由从不同于基站14的装置以一定程度以上的频度到来的强输入信号引起的通信信号的解调错误。
另外，调制方式决定部38还可以以强输入信号按照由强输入信号特性检测部32检测的频度依次到来这一条件为基础，对使用不基于由接收功率差检测部30检测的接收功率差决定的调制方式时的估计吞吐量与使用基于该接收功率差决定的调制方式时的估计吞吐量进行比较，基于该比较结果，判断是否需要改变调制方式以提高吞吐量。
另外，本发明不仅能够适用于移动站，还能广泛适用于采用自适应调制方式以及OFDMA方式的无线通信系统的接收装置。

Claims (8)

1.一种接收装置，其中，
包括：接收功率控制单元，对于通过至少一个基于正交频分多址接入方式的子信道从发送装置发送的通信信号的接收功率，根据采用所述子信道的任一个与该通信信号一起接收的信号的最大接收功率进行控制；以及
调制方式决定单元，基于由所述接收功率控制单元控制了接收功率的所述通信信号的信号质量，决定从所述发送装置发送的新通信信号的调制方式，
该接收装置请求所述发送装置使用由所述调制方式决定单元决定的调制方式发送所述新通信信号，
该接收装置还包括接收功率差检测单元，检测从所述发送装置发送的信号的最大接收功率与从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率的接收功率差；
所述调制方式决定单元还基于由所述接收功率差检测单元检测的接收功率差，决定所述新通信信号的调制方式。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于：
还包括周期检测单元，检测从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率超过从所述发送装置发送的信号的最大接收功率的周期；
所述调制方式决定单元还基于由所述周期检测单元检测的周期，决定所述新通信信号的调制方式。
3.根据权利要求2所述的接收装置，其特征在于：
所述调制方式决定单元采用与由所述周期检测单元检测的周期对应的定时，决定基于由所述接收功率差检测单元检测的接收功率差的所述新通信信号的调制方式。
4.根据权利要求2所述的接收装置，其特征在于：
所述周期检测单元，检测从邻近于所述发送装置的邻近发送装置发送的控制信号的接收功率超过从所述发送装置发送的控制信号的接收功率的周期；
所述接收功率差检测单元检测从所述发送装置发送的控制信号的接收功率与从所述邻近发送装置发送的控制信号的接收功率的接收功率差。
5.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于：
还包括频度检测单元，检测从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率超过从所述发送装置发送的信号的最大接收功率的频度；
所述调制方式决定单元还基于由所述频度检测单元检测的频度，决定所述新通信信号的调制方式。
6.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于：
所述调制方式决定单元基于由所述频度检测单元检测的频度是否在规定值以上，来决定所述新通信信号的调制方式。
7.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于：
还包括估计吞吐量比较单元，以按照由所述频度检测单元检测的频度、从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率超过从所述发送装置发送的信号的最大接收功率这一条件为基础，对使用不基于所述接收功率差决定的调制方式时的估计吞吐量与使用基于所述接收功率差决定的调制方式时的估计吞吐量进行比较；
所述调制方式决定单元基于所述估计吞吐量比较单元的比较结果，决定所述新通信信号的调制方式。
8.一种自适应调制方法，其特征在于包括：
对于通过至少一个基于正交频分多址接入方式的子信道从发送装置发送的通信信号的接收功率，根据采用所述子信道的任一个与该通信信号一起接收的信号的最大接收功率进行控制的步骤；
检测从所述发送装置发送的信号的最大接收功率与从不同于所述发送装置的装置到来的信号的最大接收功率的接收功率差的步骤；
基于控制了接收功率的所述通信信号的信号质量和所述检测的接收功率差，决定从所述发送装置发送的新通信信号的调制方式的步骤；以及
使所述发送装置使用由所述决定的调制方式发送所述新通信信号的步骤。
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