CN102356683A - 通信设备、控制通信设备的方法和通信系统 - Google Patents

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Abstract

为了实现通过广播的更高效的数据传送，通信设备接收已从发送设备广播至多个通信设备的数据，以及利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对该数据的应答信号。

Description

通信设备、控制通信设备的方法和通信系统
技术领域
本发明涉及用于通过广播发送数据的技术。
背景技术
已知在将数据从发送站发送至多个接收站时，采用如下的广播通信是有效的：利用单个包将数据一次发送至多个接收站。当进行广播通信时，存在如下的情况，其中，通知数据接收状态的应答信号从各接收站发送至发送站。应答信号包括在已正常接收到数据的情况下所发送的肯定应答(Ack)信号、和在不能接收到数据的情况下所发送的否定应答(Nack)信号。然而，在广播通信中使用应答信号的情况下，存在通信根据应答信号的使用方法而变得低效的可能性。
因而，美国专利申请2006/0291410公开了如下的技术，其中，如果已从其它接收站检测到Nack信号，则接收站避免发出接收应答，并且仅代表接收站发送Ack信号，从而提高接收应答的效率。
然而，在现有技术的该例子中，出现了以下的问题：如果中继站或发送站接收与特定数据相关的Nack信号失败，则发送站不能再发送该数据。另一问题在于，在仅代表站发送Ack信号的配置中，要求代表站检测其它终端的Ack信号，接收应答存在很大的冗余度，并且系统效率低。又一问题是在如FDMA(频分多址)系统那样的、依赖于频率分割的通信中，频带变窄，并且作为结果，系统易受多路径衰减影响。
发明内容
本发明提供针对上述问题的解决方法，并且提高了通过广播传送数据的效率。
根据本发明的一个方面，一种通信设备，包括：接收部件，用于接收已从发送设备向多个通信设备广播的数据；以及发送部件，用于利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对所述接收部件接收到的数据的应答信号。
根据本发明的另一方面，一种通信设备，包括：发送部件，用于将数据广播至多个通信方；以及接收部件，用于从所述多个通信方接收表示所述数据的接收状态的应答信号，其中，所述接收部件接收利用彼此正交的多个载波中的、针对各个通信方而不同的载波所发送的所述应答信号。
根据本发明的另一方面，一种控制通信设备的方法，包括以下步骤：接收步骤，用于接收已从发送设备向多个通信设备广播的数据；以及发送步骤，用于利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对所述数据的应答信号。
根据本发明的另一方面，一种控制通信设备的方法，包括以下步骤：广播步骤，用于利用多个载波将数据广播至多个通信方；以及接收步骤，用于从所述多个通信方接收表示所述数据的接收状态的应答信号，其中，在所述接收步骤中接收利用彼此正交的多个载波中的、针对各个通信方而不同的载波所发送的所述应答信号。
根据本发明的另一方面，一种通信系统，包括发送设备和接收设备，其中，所述发送设备包括用于将数据广播至多个接收设备的第一发送部件；以及所述接收设备包括：接收部件，用于接收由所述第一发送部件发送的数据；以及第二发送部件，用于利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对所述接收部件接收到的数据的应答信号。
根据本发明，可以更高效地实现利用广播的数据传送。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的构成无线通信系统的无线电站的配置的图；
图2是示出无线电站配备的发送器和接收器的结构的例子的图；
图3A和3B是示意性示出来自各无线电站的应答信号的频率之间的关系的图；
图4是示出根据本发明第二实施例的无线电站所配备的发送器和接收器的结构的例子的图；
图5是示出根据本发明第三实施例的解调器的内部结构的图；
图6A和6B是例示当使用如图5所示的解调器时来自合成器的输出的图；以及
图7是示出根据本发明第四实施例的解调器的内部结构的图。
具体实施方式
将以利用采用多个副载波的OFDM(正交频分复用)的无线通信系统为例说明根据本发明的无线通信系统的第一实施例。为简化说明，将说明无线电站101发送数据、并且无线电站102～106接收数据的结构。然而，各无线电站均能够发送和接收数据的配置也是允许的。
图1是示出根据第一实施例的构成无线通信系统的无线电站的配置的图。
无线电站(发送站)101利用OFDM技术广播数据，并且无线电站(接收站)102～106接收已从无线电站101广播的数据。此外，用作接收站的无线电站102～106中的各无线电站被配置为基于从无线电站101发送的数据的数据接收状态来发送Ack信号。应当注意，无线电站102～106中的各无线电站还被配置为能够接收从其它无线电站发送来的Ack信号。
无线电站的内部结构
图2是示出无线电站所配备的发送器和接收器的结构的例子的图。尽管下文说明了在用作接收站的无线电站102～106中的各无线电站中所设置的发送器和接收器的结构，但无线电站101的发送器和接收器也可以采用类似的结构。
将沿着自接收器3a接收已从无线电站101广播的OFDM信号至发送器3b发送Ack的信号流来说明无线电站102～106中的各无线电站的功能。
无线电站的接收器3a具有用于在接收器内捕捉到来的无线电波作为电信号的接收天线301。将由此从接收天线301输入的电信号经由用于仅提取规定的RF(射频)带的RF带通滤波器302，输入至用于放大电信号的低噪声放大器303。然后通过降频转换器304将信号从RF带频率转换为IF(中频)带。降频转换器304利用第一本地频率振荡器305。
将由此降频转换至IF带的信号经由IF带通滤波器306输入至用于自动增益控制的可变增益放大器307。下文将说明通过可变增益放大器307进行的自动增益控制。
然后，通过解调器IC 308将来自可变增益放大器307的输出信号分割为基带信号的同相相位(I)成分和正交相位(Q)成分。解调器IC 308利用第二本地频率振荡器309。将I成分和Q成分信号经由各自的基带低通滤波器310和AD转换器311输入至以数字IC形式构建的解调信号处理单元312。
解调信号处理单元312内的OFDM解调器3120基于已输入的I成分和Q成分信号来解调数据。频率同步器3121是当OFDM解调器3120接收到信号时、通过将本地频率与该信号同步或通过应用校正运算来进行频率同步的功能单元。类似地，时钟同步器3122是用于通过使基准时钟(未示出)与接收到的信号同步或通过对接收到的信号应用校正来进行时钟同步的功能单元。解调信号处理单元312还包括用于控制可变增益放大器307的增益的增益控制器3123、以及用于将表示同步的状态的同步信息(频率同步信息和时钟同步信息)存储在解调信号处理单元312中的同步信息存储单元3124。
在进行包通信的通常的OFDM无线电站中，接收站利用从发送站发送来的OFDM信号中所包括的前同步码(preamble)和导频(pilot)来进行频率同步和时钟同步。在第一实施例中，例如，用作接收站的各无线电站102～106基于已从无线电站101广播的OFDM信号中所包括的前同步码和导频使频率和时钟同步，并且对包括在该OFDM信号中的数据进行解调。
应当注意，以频率同步器3121在解调信号处理单元312内进行调整的方式绘出图2。然而，也可以通过调整本地频率振荡器305或309的频率来进行频率同步。此外，尽管在图中时钟同步器3122也在解调信号处理单元312内进行调整，也可以通过调整未示出的时钟生成器来调整时钟同步。
无线电站的发送器3b具有调制信号生成单元313，在调制信号生成单元313中，频率调整单元3132和时钟调整单元3133是基于存储在同步信息存储单元3124中的同步信息、针对接收器3a接收到的OFDM信号进行频率同步和时钟同步的功能单元。接收应答生成单元3131利用通过频率调整单元3132和时钟调整单元3133调整后的频率和时钟来生成应答信号(Ack)。
此外，用于通过OFDM信号发送数据的OFDM调制器3130也可以包括在调制信号生成单元313中。在此情况下，调制信号生成单元313可能输出在该站是接收站的情况下发送的Ack信号、以及在该站是发送站的情况下发送的OFDM信号。换言之，在该配置的情况下，该无线电站能够实现广播通信发送站、中继站和接收站的角色。
应当注意，以频率调整单元3132在调制信号生成单元313内进行调整的方式绘出图2。然而，也可以调整本地频率振荡器305b或309b的频率。此外，本地频率振荡器305b和本地频率振荡器309b可以与本地频率振荡器305和本地频率振荡器309相同。此外，尽管在图中时钟调整单元3133也在调制信号生成单元313内进行调整，但也可以调整时钟生成器(未示出)。
将来自接收应答生成单元3131或OFDM调制器3130的作为I成分和Q成分输出的信号经由DA转换器314输入至调制器IC316。通过升频转换器319将已由调制器IC 316转换为IF带调制信号的应答信号进一步频率转换至RF带，并且经由发送天线322输出转换后的信号。
在各无线电站处的应答信号的发送
现在将说明将数据从发送站广播至接收站所经由的过程。
首先，用作发送站的无线电站101利用OFDM技术广播数据。应当注意，可以采用使用诸如TDMA(时分多址)技术等的其它技术来广播数据的配置。用作接收站的无线电站102～106各自从无线电站101独立接收信号。如果数据可以在这些无线电站各自的OFDM解调器3120中正常解码，则无线电站102～106中的各无线电站生成并发送应答信号(Ack)。
举例而言，无线电站102～106分别以预先存储在频率调整单元3132中的频率来发送应答信号(Ack)。应当注意，已分配至各无线电站并且存储在频率调整单元3132中的频率与其它接收站的频率不同，并且已设置的频率与OFDM信号的副载波中的任一副载波相对应。此外，基于对来自无线电站101的OFDM信号的接收时刻，无线电站102～106中的各无线电站在相同时刻发送应答信号。
通过采用这样的配置，可以在很短的时间段内从各接收站对已广播的数据进行应答。尤其是在像PAN那样的情况的、通信站的数量受限的情况下的广播通信中，可以实现高效的接收应答，并且提高通信效率。
在各无线电站处的应答信号的接收
在各无线电站利用其接收器3a接收来自其它无线电站(接收站)的应答信号的情况下，在天线301处接收到的来自这些无线电站中的各无线电站的应答信号的接收水平不同。结果，在同时接收到来自各无线电站(接收站)的应答信号的情况下，各无线电站的接收功率占总功率的比例针对各无线电站而不同。
图3A和3B是示意性地示出从无线电站101发送的信号的频率与在无线电站101～106处的应答信号的频率之间的关系的图。如图3A和3B所示，沿横轴绘出频率，并且沿纵轴绘出无线电波的接收强度。如图3A和3B所示，在作出接收应答的无线电站102～106以相同发送功率发送其应答信号的情况下，在无线电站处的应答信号的接收水平根据无线电站之间的距离和多路径的状态而不同。
例如，在图1中，假定无线电站101和102之间的距离是1m，并且无线电站101和104之间的距离是5m。如果接收水平与距离的平方成反比降低，则在无线电站101处从无线电站102接收到的信号的接收水平将是从无线电站104接收到的信号的接收水平的25倍。
在此情况下，用作发送站的无线电站101的增益控制器3123通常受到接收水平高的无线电站102和106的极大影响，并且增益控制器3123调整可变增益放大器307的接收增益。结果，通过无线电站101的接收器(应答接收部件)3a接收到的、来自无线电站104的应答信号的接收水平极低。然而，在用作发送站的无线电站101的AD转换器311中，需要解调无线电站104的应答信号。因而，最好采用如下配置：其中，以在无线电站101的增益控制器3123已自动调整增益以使得所有接收信号水平是AD转换器311的最大值时、能够判别出接收水平最低(最小)的无线电站104的信号的方式来设置分辨率。
如上所述，基于根据第一实施例的无线通信系统，用作发送站的发送设备使用多个副载波广播数据，并且利用具有与对每个接收站不同的多个互相正交的副载波中的任一副载波相对应的频率的载波接收应答信号，该应答信号从多个接收站发送来、并且表示数据接收的状态。此外，用作接收站的通信设备利用具有与其它接收站的副载波不同的多个互相正交的副载波中的任一副载波相对应的频率的载波来发送应答信号，该应答信号表示已从发送站广播的数据的接收状态。因而，可以在很短的时间段内发出与已从发送站广播的数据有关的来自多个无线电站的应答。
将针对如下的模式说明本发明的第二实施例，其中，基于过去从各无线电站发送的应答信号在其它无线电站处的接收水平来控制应答信号的发送水平。应当注意，系统的整体结构与第一实施例的结构相同，并且不需要再说明。
无线电站的内部结构
图4是示出在第二实施例中无线电站所配备的发送器和接收器的结构的例子的图。通过相同的附图标记表示与第一实施例的元件相同的元件。具体地，在接收器3a中另外设置存储单元3125，存储单元3125用于存储与接收应答的强度有关的信息。此外，在发送器3b中另外设置用于控制发送功率的发送功率调整单元3134。
强度信息存储单元3125存储表示这个特定的无线电站过去发送的应答信号在其它无线电站处的接收水平的信息。例如，无线电站102～106以相同的发送功率水平发送应答信号，并且无线电站101将对来自无线电站102～106的应答信号的接收功率水平存储在强度信息存储单元3125中。此外，无线电站101将与接收功率水平有关的信息发送至无线电站102～106，并且无线电站102～106中的各无线电站将此信息存储在其自身的强度信息存储单元3125中。通过采用这样的配置，在已知对来自无线电站102～106的应答信号的接收水平或者无线电站之间的衰减量的情况下，以下要说明的处理是可能的。
例如，假定在其它无线电站处对过去从各无线电站发送的应答信号的接收水平如图3A和3B所示。在此情况下，以使在无线电站101处具有最低接收水平的无线电站104以最大功率进行发送的方式执行控制。另一方面，无线电站102、103、105和106各自基于已存储在其自身的强度信息存储单元3125中的信息，降低其发送功率。优选地，无线电站102～106以使对来自各无线电站的应答信号的接收水平相同的方式执行对应答信号的发送功率控制(发送水平调整)。
通过采用这样的配置，在无线电站101的接收部中，对来自各无线电站的接收信号的接收水平之间的差异变小，并且便于对接收信号的解调。这意味着在无线电站101再发送数据的情况下，获得各无线电站的正确的接收应答。
类似地，在例如无线电站102是中继站的情况下，各无线电站将以使在无线电站102处对各无线电站的接收应答成为相同水平的方式，调整对接收应答的发送水平。以此方式，即使在无线电站102中继应答信号的情况下，也获得各无线电站的正确的接收应答。
可以采用如下的配置，其中，基于已存储在强度信息存储单元3125中的信息来估计多路径衰减等的影响。例如，采用如下的配置是方便的，其中，在尽管接收水平事实上足够高、但接收质量已劣化的情况下，假定存在多路径衰减，并且在无线电站之间互换发送应答信号的频率。换言之，通过调整各无线电站处的接收质量，可以选择不容易受到多路径衰减影响的组合。
如上所述，基于根据第二实施例的无线通信系统，获得如下的效果：发送站可以更容易地解调来自接收站的应答信号。
将针对如下的模式说明本发明的第三实施例，其中，可以通过改变发送站的接收部的结构，便于对来自接收站的应答信号的解调。应当注意，系统的整体结构与第一实施例的结构相同，并且不需要再说明。
无线电站的接收部的结构
图5是示出数字IC的解调器312的内部结构的图。在OFDM解调器3120与I成分信号用的AD转换器311I之间插入用于无线电站102～106的接收应答的窄带带通滤波器5012～5016和合成器505。类似地，在OFDM解调器3120与Q成分信号用的AD转换器311Q之间插入用于无线电站102～106的接收应答的窄带带通滤波器5022～5026和合成器506。
此外，在窄带带通滤波器5012～5016和合成器505之间、以及在窄带带通滤波器5022～5026和合成器506之间，分别插入无线电站用的接收应答增益调整器5032～5036和5042～5046。仅在从各无线电站接收到接收应答时使用这些窄带带通滤波器、合成器和增益调整器。
图6A和6B是例示当使用如图5所示的解调器312时来自合成器的输出的图。如图6A和6B所示，可以通过使用各窄带带通滤波器和合成器消除来自各无线电站(接收站)的应答信号中的带外噪声。该结果是对接收灵敏度的相对改善。
如上所述，基于根据第三实施例的无线通信系统，获得如下的效果：发送站可以更容易地解调来自接收站的应答信号。
将针对如下的模式说明本发明的第四实施例，其中，可以通过改变发送站的接收部的结构，以减少的计算量容易地解调来自接收站的应答信号。应当注意，系统的整体结构与第一实施例的结构相同，并且不需要再说明。
无线电站的接收部的结构
图7是示出数字IC的解调器312的内部结构的图。这里，配置是OFDM解调器3120和接收应答解调器70彼此分开。此外，接收应答解调器70包括分别与无线电站102～106相对应的解调单元702～706，从而独立地解调来自各无线电站的应答信号。
在接收器结构方面，根据解调操作中有效位的数量，存在通过对多个不同大小的信号独立操作、使整体计算量减少更多的情况。因此，在第四实施例中，通过独立地计算来自各无线电站的接收应答，来减少计算量。
其它实施例
还可以利用读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法实现本发明的方面，其中，利用系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的步骤。为此，例如，通过网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)将该程序提供给计算机。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
本申请要求2009年3月16日提交的日本专利申请2009-063235的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (17)

1.一种通信设备，包括：
接收部件，用于接收已从发送设备向多个通信设备广播的数据；以及
发送部件，用于利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对所述接收部件接收到的数据的应答信号。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述发送部件利用频率与所述其它通信设备的频率不同的载波，发送所述应答信号。
3.根据权利要求1或2所述的通信设备，其特征在于，还包括用于存储预先分配的频率的存储部件，
其中，所述发送部件利用具有所述存储部件所存储的频率的载波来发送所述应答信号。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的通信设备，其特征在于，所述发送部件基于所述接收部件接收到所述数据的时刻，发送针对所述数据的应答信号。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的通信设备，其特征在于，还包括调整部件，所述调整部件用于基于在解调所述接收部件接收到的数据时所使用的解调信息，调整对所述应答信号的调制。
6.根据权利要求5所述的通信设备，其特征在于，所述解调信息包括频率同步信息和时钟同步信息中的至少一个。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的通信设备，其特征在于，还包括功率调整部件，所述功率调整部件用于以使得来自所述多个通信设备的所述应答信号的接收功率水平在所述发送设备处具有预定值的方式，调整所述发送部件发送所述应答信号的发送功率水平。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的通信设备，其特征在于，所述发送部件利用具有基于来自所述多个通信设备的所述应答信号的接收质量所分配的频率的载波，发送所述应答信号。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的通信设备，其特征在于，所述发送部件在与所述多个通信设备相同的时刻发送所述应答信号。
10.一种通信设备，包括：
发送部件，用于将数据广播至多个通信方；以及
接收部件，用于从所述多个通信方接收表示所述数据的接收状态的应答信号，
其中，所述接收部件接收利用彼此正交的多个载波中的、针对各个通信方而不同的载波所发送的所述应答信号。
11.根据权利要求10所述的通信设备，其特征在于，所述接收部件利用具有与所述多个载波中的任一载波相对应的频率的载波，来接收所述应答信号。
12.根据权利要求10或11所述的通信设备，其特征在于，还包括调整部件，所述调整部件用于调整所述接收部件中的接收增益，以使得能够对来自所述多个通信方中的各个通信方的接收信号中、具有最小接收功率水平的接收信号进行解调。
13.根据权利要求10～12中的任一项所述的通信设备，其特征在于，所述接收部件具有多个包括窄带滤波器的接收部，所述窄带滤波器用于提取来自所述多个通信方中的各个通信方的所述应答信号。
14.一种控制通信设备的方法，包括以下步骤：
接收步骤，用于接收已从发送设备向多个通信设备广播的数据；以及
发送步骤，用于利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对所述数据的应答信号。
15.一种控制通信设备的方法，包括以下步骤：
广播步骤，用于利用多个载波将数据广播至多个通信方；以及
接收步骤，用于从所述多个通信方接收表示所述数据的接收状态的应答信号，
其中，在所述接收步骤中接收利用彼此正交的多个载波中的、针对各个通信方而不同的载波所发送的所述应答信号。
16.一种存储计算机程序的计算机可读存储介质，所述程序用于使计算机执行如权利要求14或15所述的控制方法。
17.一种通信系统，包括发送设备和接收设备，其中，所述发送设备包括用于将数据广播至多个接收设备的第一发送部件；以及
所述接收设备包括：
接收部件，用于接收由所述第一发送部件发送的数据；以及
第二发送部件，用于利用彼此正交的多个载波中的、与其它通信设备的载波不同的载波，发送针对所述接收部件接收到的数据的应答信号。
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