CN102859887A

CN102859887A - 无线通信系统中的用户装置以及方法

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Publication number: CN102859887A
Application number: CN2011800217959A
Authority: CN
Inventors: 铃木秀俊; 梅田大将; 冈田隆
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: US9130623B2; WO2011136374A1; JP2011238994A; US20130051212A1; EP2566060A1; CN102859887B; EP2566060A4; JP5091979B2

Abstract

用户装置具有：变换部（13），其将频域中的发送对象信号变换成时域的信号；正交调制部（17～20），其对时域的信号进行正交调制；抵消信号生成部（13（2）～20（2）），其将具有与发送对象信号关于发送频带的中心对称的频率成分的图像信号变换成时域的信号，并进行正交变换，从而生成泄漏图像抵消信号；调整部（25、26、27），其监视正交调制部的输出信号中的所述图像信号的频率成分，调整泄漏图像抵消信号的振幅以及相位以抵消频率成分；以及合成部（20（3）），其将正交调制部的输出信号与泄漏图像抵消信号合成，并将合成后的信号提供给功率放大部。

Description

无线通信系统中的用户装置以及方法

技术领域

公开的发明涉及无线通信系统中的用户装置以及方法。

背景技术

在便携电话等的移动通信系统中，从提高宽频带化和对多路径（Multi-path）环境的适应性等的观点来看，正交频分复用（OFDM）方式和单载波频分复用接入（SC－FDMA）方式被广泛使用。例如，在长期演进（LTE）方式的移动通信系统中，在下行链路中使用OFDM方式，在上行链路中使用SC－FDMA方式（关于此点，例如参照非专利文献1）。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：3GPP TS36.211V8．9.0（2009－12）、Section5（上りリンク）、Section6（下りリンク）

发明内容

发明要解决的问题

但是，使用这些技术的话，担心如下所示的问题。这些方式通过对要发送的帧（Frame）进行快速傅里叶变换（FFT）或者离散傅里叶变换（DFT），从而变换成频率信号，并将该频率信号映射（Mapping）到要发送的子载波（sub-carrier），对映射后的信号进行快速傅里叶逆变换（IFFT），从而再变换成时域，生成发送信号。所需的子载波的数量根据要发送的数据量而不同，在数据量少的情况下分配较少数量的子载波，在数据量多的情况下分配较多数量的子载波。如此生成的子载波经过正交调制以及功率放大的处理后被无线发送。

但是，正交调制器涉及I成分以及Q成分，有时具有某种不匹配性（IQ不匹配）。例如，考虑I信号以及Q信号间的相位差偏离90度的情况、在I信号以及Q信号间振幅产生差分的情况等。具有此种IQ不匹配的正交调制器的输出信号不仅包含作为发送所需的子载波的发送对象成分，也包含发送不需要的泄漏图像（Image Leakage）信号。泄漏图像信号的频率是关于发送频带的中心而与发送对象信号对称的频率。此外，有时从正交调制器的本地信号振荡器泄漏的载波信号有时会混入到正交调制器的输出信号中。当不仅包含发送对象信号，也包含泄漏图像信号和载波信号这样的不需要的信号的信号被输入到功率放大器（PA：PowerAmplifier）时，功率放大器的输出信号中除了包含发送对象信号、泄漏图像信号及/或载波信号之外，也包含这些信号的互调失真（IM：Inter-Modulation）成分。这会对其他系统产生较大的干扰。

公开的发明的问题在于，在发送对象信号的正交调制处理所引起的图像信号混入到功率放大前的发送信号中的情况下，很难产生功率放大后的发送信号中的互调失真。

用于解决问题的手段

公开的发明的一个方式的用户装置是一种无线通信系统中的用户装置，其具有：

变换部，其将频域中的发送对象信号变换成时域的信号；

正交调制部，其对所述时域的信号进行正交调制；

抵消信号生成部，其导出具有与所述发送对象信号关于发送频带的中心对称的频率成分的图像信号，将该图像信号变换成时域的信号，对该时域的信号进行正交变换，从而生成泄漏图像抵消信号；

调整部，其监视所述正交调制部的输出信号中的所述图像信号的频率成分，调整所述泄漏图像抵消信号的振幅以及相位以抵消该频率成分；以及

合成部，其将所述正交调制部的输出信号与所述泄漏图像抵消信号合成，并将合成后的信号提供给功率放大部。

发明效果

根据公开的发明，在发送对象信号的正交调制处理所引起的图像信号混入到功率放大前的发送信号中的情况下，能够不容易产生功率放大后的发送信号中的互调失真。

附图说明

图1是用户装置的概略图。

图2A是示出功率放大器的输入信号的图。

图2B是示出功率放大器的输出信号的图。

图3是示出一个实施例的用户装置的图。

图4是用于削减泄漏图像信号的方法例子的图。

图5是示出也监视合成后的输出的第1变形例的图。

图6是示出也削减泄漏载波信号的第2变形例的图。

具体实施方式

（A）公开的发明的一个实施方式的用户装置是一种无线通信系统中的用户装置，其具有：

变换部（13），其将频域中的发送对象信号变换成时域的信号；

正交调制部（17、18、19、20），其对所述时域的信号进行正交调制；

抵消信号生成部（13（2）、18（2）、19（2）、20（2）），其导出具有关于发送频带的中心（fc）与所述发送对象信号（fs）对称的频率成分（fi）的图像信号，将该图像信号变换成时域的信号，对该时域的信号进行正交变换，从而生成泄漏图像抵消信号；

调整部（25、26、27），其监视所述正交调制部的输出信号中的所述图像信号的频率成分，调整所述泄漏图像抵消信号的振幅以及相位以抵消该频率成分；

以及合成部（20（3）），其将所述正交调制部的输出信号与所述泄漏图像抵消信号合成，将合成后的信号给与功率放大部。

（B）所述变换部可以具有：

傅里叶变换部（11），其对表示要发送的信号的数据帧进行离散傅里叶变换或者快速傅里叶变换；

映射部（12），其通过将傅里叶变换后的信号映射到从无线基站通知的频率资源，从而生成所述频域中的发送对象信号；以及

快速傅里叶逆变换部（13），其通过对映射后的信号进行快速傅里叶逆变换，从而生成所述时域的信号。

（C）所述调整部可以除了监视所述正交调制部的输出信号（20）中的所述图像信号的频率成分之外，也监视所述合成部（20（3））的输出信号中的所述图像信号的频率成分，并调整所述泄漏图像抵消信号的振幅以及相位以抵消双方的频率成分。

（D）所述调整部可以也监视泄漏到所述正交调制部的输出信号中的载波信号的频率成分，并生成具有为了抵消该泄漏的载波信号而调整后的振幅以及相位的泄漏载波抵消信号（28、29、30），

所述合成部（20（3））将所述正交调制部的输出信号、所述泄漏图像抵消信号以及所述泄漏载波抵消信号合成，并将合成后的信号给与功率放大部。

根据以下观点说明实施例。

1.泄漏图像信号

2.泄漏图像信号的削减

3.动作例

4.第1变形例

5.第2变形例

6.摘要

实施例1

（1.泄漏图像信号）

以下，参照附图说明移动通信终端中的泄漏图像信号的削减方法。另外，在可能的情况下，对于相同部分标注相同标号，并省略重复说明。首先，对于在SC-FDMA方式中的普通的移动通信用终端中产生泄漏图像（Image leakage）信号的情况进行说明。

图1是移动通信用终端的示意图。公开的发明不限于移动通信终端，也可以用于适合的任意用户装置。用户装置可以是移动终端，也可以是固定终端。具体而言，用户装置是便携电话、信息终端、个人数字助理（PDA）、便携式个人电脑等，但也不限于这些。

在图1中，1表示基带信号生成器（BB），2表示正交调制器，3表示用于处理无线信号的无线（RF）电路，4表示收发天线，5表示正交解调器。

在基带信号生成器（BB）1中，11表示DFT运算器，12表示将子载波配置于频域的子载波映射部，13表示将映射后的子载波变换为时域的IFFT运算器，14表示用于附加循环前缀（CP：Cyclic Prefix）或者保护间隔的CP附加部。15表示用于将数字信号变换成模拟信号的D/A变换器。

在正交调制器2以及正交解调器5中，16表示用于删除高次谐波的低通滤波器（LPF），17表示用于生成发送频率的本地信号振荡器，18表示用于生成IQ信号的相位差的相位变换器，19表示用于将BB信号与本地信号振荡器的信号合成后进行频率变换的混频器，20表示用于对IQ信号进行合波而生成发送信号的合波电路。

在无线（RF）电路3中，21表示将所生成的发送信号放大到想要的发送功率的信号放大器（PA），22表示用于在发送/接收中共同使用收发天线的收发共用器或者双工器（DUP），23表示对接收信号进行放大的低噪声放大器（LNA）。24表示用于将模拟信号变换成数字信号的A／D变换器。

另外，有时移动通信终端的结构上也包含隔离器或者天线开关等，但是，为了简化说明而省略。

移动通信终端希望进行发送的声音或者数据信息等在基带信号生成器（BB）1中被分割为数据帧（Data Frame），通过DPT运算器11进行离散傅里叶变换。由此，生成频谱。在本发明中，虽然假定了使用DFT运算的SC－FDMA方式，但是，这并不是必须的，例如，也可以使用OFDM方式，该OFDM方式使用FFT运算。使该频谱之一作为子载波，按照来自基站（eNB）的指示，通过子载波映射部12配置为可使用的频率。可使用的频率具体而言是从基站通知的资源块（RB：Resource Block）的频率。该信号在IFFT运算器13中变换为时间波形，由CP附加部14插入预定的保护时间，生成要发送的码元。包含该码元的信号通过D／A变换器15被变换成模拟信号。变换后的信号在正交调制器2中成为I信号以及Q信号，通过LPF16去除高次谐波。I信号被混频器19与本地信号振荡器17的信号（载波频率信号）进行合成，Q信号被混频器19与通过相位变换器18使本地信号振荡器17的信号偏移了90度后的信号进行合成，并被频率变换成发送频率。I信号以及Q信号通过合波电路20合成，通过功率放大器（PA）21放大到所期望的功率电平，经由双工器（DUP）22从收发天线4发送。

图2A示意性地示出功率放大器（PA）21的输入信号。图2B示意性地示出功率放大器（PA）21的输出信号。以基于数据量的宽度将发送对象的信号（发送对象信号）配置于如图2A所示的发送频带内的任意场所。在图示的例子中，虽然在发送频带的高频侧配置有发送对象信号，但是这也不是必须的。泄漏图像（Image Leakage）信号产生于相位变换器18的相位偏离90度的情况或者在I信号和Q信号中振幅产生差等的情况。泄漏图像信号出现在使发送对象信号通过载波频率（fc）折返的位置（fi）。当将这种发送对象信号与泄漏图像信号输入到功率放大器（PA）21时，功率放大器（PA）21的输出信号会包含如图2B所示的互调失真成分。在图示的例子中，由于发送对象信号的频率fs以及泄漏图像信号的频率fi，导致在2fi－fs以及2fs－fi的频率位置产生三次的互调失真（IM3）。同样，在3fi－2fs以及3fs－2fi的频率位置产生五次的互调失真成分，还产生七次或者其他高次的互调失真成分（为了图示的简明化，五次以上的互调失真成分未图示）。多数情况下，在发送频带外产生互调失真成分IM3、IM5、IM7...，然而根据情况也会在其他系统的频带中产生，担心会给其他系统带来深刻的干扰。在发送频带内产生互调失真成分时，除了泄漏图像信号的干扰之外，还会增加本系统中的干扰，因此，担心会使本系统中的吞吐量劣化。

（2.泄漏图像信号的削减）

图3示出削减泄漏图像信号的本实施例的移动通信终端。移动通信终端在图1的说明中出现的要素的基础上，还具有：IFFT运算部13（2）、CP附加部14（2）、数字模拟（D／A）变换器15（2）、低通滤波器（LPF）16（2）、相位变换器18（2）、混频器19（2）、合波电路20（2）、图像检测部25、图像控制部26、相位/振幅控制部27以及合波电路20（3）。

与图1的移动通信终端的情况相同，希望发送的声音或者数据信息等在基带信号生成器（BB）1中被分割为数据帧（Data Frame），通过DPT运算器11进行离散傅里叶变换。由此，生成频谱。将该频谱之一作为子载波，按照来自基站（eNB）的指示，通过子载波映射部12配置为可使用的频率。可使用的频率具体而言是从基站通知的资源块（RB：Resource Block）的频率。在IFFT运算器13中将该信号变换为时间波形，通过CP附加部14插入预定的保护时间，生成要发送的码元。通过D／A变换器15将包含该码元的信号变换成模拟信号。在正交调制器2中变换后的信号变成I信号以及Q信号，通过LPF16去除高次谐波。通过混频器19将I信号与本地信号振荡器17的信号（载波频率信号）进行合成，通过混频器19将Q信号与通过相位调制器18使本地信号振荡器17的信号偏移90度后的信号进行合成，并频率变换成发送频率。通过合波电路20将I信号以及Q信号合成。通过合波电路20（3）将所合成的信号与后述的泄漏图像删除用信号合成，并输入到功率放大器（PA）21。之后，通过功率放大器（PA）21放大到功率电平，经由双工器（DUP）从收发天线发送。

在图3所示的例子中，子载波映射部12生成泄漏图像删除用子载波。泄漏图像删除用子载波的频率是与由子载波映射部12映射了发送对象信号后的频率关于发送频带中心对称的频率。泄漏图像删除用子载波与发送对象信号相同，在IFFT运算器13（2）中变换为时间波形，通过CP附加部14（2）插入预定的保护时间。在D/A变换器15（2）中将该信号变换成模拟信号，作为正交调制中的I信号以及Q信号，通过低通滤波器16（2）去除高次谐波。通过混频器19（2）将I信号与本地信号振荡器17的信号进行合成，通过混频器19（2）将Q信号与通过相位调制器18（2）使本地信号振荡器17的信号偏离90度后的信号进行合成，并频率变换成发送频率。通过合波电路20（2）将这些I信号以及Q信号合成，由此生成泄漏图像删除用信号。

在图像检测部25中监视通过合波电路20合成的发送信号。图像检测部在合波电路的输出信号中检测泄漏图像信号是何种程度的功率电平。从图像控制部26通知关于泄漏图像信号的信息（频率等）。图像控制部26从子载波映射部12取得关于泄漏图像信号的信息。将图像检测部25检测出的功率电平的信息发送到图像控制部26。图像控制部26根据来自图像检测部25的泄漏图像信号的信息，将控制信号发送到相位/振幅控制部27。根据该控制信号，调整从合波电路20（2）输出的泄漏图像删除用信号的振幅以及相位以抵消泄漏图像信号。即，调整为带来与泄漏图像信号的功率相同的功率的振幅以及成为反相的相位。合波电路20（3）将包含发送对象信号以及泄漏图像信号的信号与泄漏图像删除用信号合成。泄漏图像信号以及泄漏载波删除用信号相互抵消。因此，来自合波电路20（3）的输出信号变成充分抑制了泄漏图像信号后的信号。其结果，输入到功率放大器（PA）21的信号由于不包含或者几乎不包含泄漏图像信号，因此，实质上不存在放大后的信号会产生较大的互调失真成分的担心。

上述的发明原理可以适用于任何发送对象信号，也可以限定适用于通过某种基准挑选出来的信号。例如，也可以在映射到频域的子载波数量较少的情况下使用本发明的原理，在子载波数较多的情况下不使用本发明的原理。因为根据映射到频域的子载波数量的多少，产生互调失真成分的程度也不同。

在图3的例子中，子载波映射部12虽然生成泄漏图像删除用子载波，但是也可以使来自子载波映射部的输出信号分支，在发送频带中心使频率反转后输入到IFFT运算器13（2）。

在图3中，为了方便说明，分别区分记载了IFFT运算器13、CP附加部14、本地信号振荡器17等，但是，这些处理要素也可以归纳为1个。

（3.动作例）

图4示出用于削减泄漏图像信号的方法例子。本方法在如图3所示的移动通信终端（更一般而言，用户装置）中使用。在步骤S1中，通过DFT或者FFT将要发送的对象的发送对象信号变换为频域的信号。

在步骤S2中，将频域的发送对象信号映射为从基站通知的频率，通过IFFT变换为时域的信号。对于时域的信号进行正交调制。

在步骤S3中，生成泄漏图像删除用子载波。泄漏图像删除用子载波具有与发送对象信号关于频带中心对称的频率成分。通过IFFT将泄漏图像删除用子载波变换为时域的信号。对于时域的信号进行正交调制，由此生成泄漏图像删除用信号。

为了方便说明，虽然在步骤S2之后进行步骤S3，但是这不是必须的，也可以同时进行步骤S2以及S3的处理的全部或者一部分。

在步骤S4中，将泄漏图像删除用信号的振幅以及相位调整为带来与泄漏图像信号相同的功率的振幅以及成为反相的相位。通过监视步骤S2的正交调制后的信号，从而确定泄漏图像信号的振幅以及相位。

在步骤S5中，将步骤S2的正交调制后的信号（包含发送对象信号以及泄漏图像信号）与泄漏图像删除用信号进行合成。泄漏图像信号以及泄漏图像删除用信号相互抵消，其结果，残留发送对象信号。通过功率放大器（PA）21将该发送对象信号放大。功率放大器（PA）21的输入实质上不包含泄漏图像信号，因此，功率放大器（PA）21的输出实质上不包含泄漏图像信号以及互调失真成分。

（4.第1变形例）

如上所述，功率放大器（PA）21的输入应该实质上不包含泄漏图像信号。但是，从进一步可靠地抑制泄漏图像信号的观点来看，考虑实际上对合波电路20（3）的输出进行监视。

图5为了确认实际上是否删除了泄漏图像信号，图像检测部25监视合波电路20（3）的输出。即，图像检测部25对于合波电路20（3）的输入以及输出两者监视泄漏图像信号。图像控制部26以及相位/振幅控制部27调整泄漏图像删除用信号的振幅以及相位，以抵消该泄漏图像信号。

另外，无需同时监视合波电路20（3）的输入以及输出两者。例如，可以在移动通信终端的动作开始时仅监视合波电路20（3）的输入，调整泄漏图像删除用信号的振幅以及相位，之后动作稳定后，仅监视合波电路20（3）的输出，调整泄漏图像删除用信号的振幅以及相位。进行这种切换相当于在动作开始时进行粗调，在动作稳定后进行微调。

（5.第2变形例）

由于正交调制器（17、18、19、20等），混入到发送信号中的不要波成分中不仅包含上述泄漏图像信号，也包含载波信号（来自本地信号振荡器17的泄漏信号）。

图6示出不仅抑制泄漏图像信号，也抑制载波信号用的变形例。使用图像DC检测部28以及图像DC控制部29代替图3以及图5的图像检测部25以及图像控制部26。并且，除了参照图3以及图5所说明的要素之外，还追加有DC用相位/振幅控制部30。图像DC检测部28除了检测泄漏图像信号的功率电平之外，还检测泄漏的载波信号（DC）的功率电平。图像DC控制部29生成用于调整泄漏图像删除用信号的振幅以及相位的控制信号，并发送到相位/振幅控制部27。并且，图像DC控制部29生成控制信号，发送到DC用相位/振幅控制部30，该控制信号用于调整从本地信号振荡器17分支的泄漏载波删除用信号的振幅/相位。泄漏载波删除用信号的振幅以及相位是与泄漏的载波信号相同的振幅以及反相的相位。DC用相位/振幅控制部30根据控制信号调整泄漏载波删除用信号的功率电平以及相位。然后，合波电路20（3）将来自合成电路20的输出信号、泄漏图像删除用信号以及泄漏载波删除用信号合成。泄漏图像信号与泄漏图像删除用信号相互抵消，泄漏的载波信号与泄漏载波删除用信号也互相抵消。其结果，合波电路20（3）的输出中仅残留发送对象信号。

（6.摘要）

根据公开的发明，通过DFT生成子载波后，在子载波映射部中进行子载波的配置，并且生成具有与所配置的该子载波关于频带中心对称的频率的泄漏图像删除用子载波，通过IFFT运算变换各子载波，并进行D/A变换以及正交调制，从而生成泄漏图像删除用信号。并且，观测正交调制输出信号，检测泄漏图像信号的功率，按照所检测出的泄漏图像信号的功率，调整泄漏图像删除用信号的功率。通过正交调制器的输出将相位调整为反相。通过正交调制器的输出部合成此种泄漏图像删除用信号，从而能够削减泄漏图像信号。其结果，与不安装本功能的情况相比，能够有效地降低由发送信号以及泄漏图像信号所引起的IM成分，并能够降低对其他系统的干扰。此外，由于能够将对其他系统的干扰量抑制到规定值以下，因此，能够以更高的发送功率进行发送，也能够扩大服务区域。

综上所述，虽然参照特定的实施例进行了说明，但是各实施例仅是单纯的例示，本领域技术人员能够理解各种各样的变形例、修正例、代替例、置换例等。例如，公开的发明也可以适用于动态地将频率资源分配给用户的适合的任意移动通信系统。例如，本发明也可以适用于LTE方式的系统、LTE-Advanced方式的系统、IMT-Advanced方式的系统、WiMAX、Wi－Fi方式的系统等。为了促进对说明的理解采用了具体的数值例子进行了说明，但是，只要没有特别限制，这些数值只不过是一个例子，也可使用适合的任意的值。实施例或者项目的区分在公开的发明中不是本质性的，可以根据需要组合2个以上的项目所记载的事项来使用，某个项目中所记载的事项也可以适用于另一个项目中所记载的事项（只要不矛盾）。为了方便说明，虽然使用功能性的框图说明了实施例的装置，但是，该装置也可通过硬件、软件或者二者的组合来实现。本发明不限于上述实施例，本发明中包含不超出本发明的宗旨的各种各样的变形例、修正例、代替例、置换例等。

本国际申请主张2010年4月30日申请的日本专利申请第2010－106000号的优先权，在本国际申请中引用其全部内容。

Claims

1.一种无线通信系统中的用户装置，其具有：

变换部，其将频域中的发送对象信号变换成时域的信号；

正交调制部，其对所述时域的信号进行正交调制；

2.根据权利要求1所述的用户装置，其中，

所述变换部具有：

傅里叶变换部，其对表示要发送的信号的数据帧进行离散傅里叶变换或者快速傅里叶变换；

映射部，其通过将傅里叶变换后的信号映射到从无线基站通知的频率资源，从而生成所述频域中的发送对象信号；以及

快速傅里叶逆变换部，其通过对映射后的信号进行快速傅里叶逆变换，从而生成所述时域的信号。

3.根据权利要求1所述的用户装置，其中，

所述调整部除了监视所述正交调制部的输出信号中的所述图像信号的频率成分之外，也监视所述合成部的输出信号中的所述图像信号的频率成分，并调整所述泄漏图像抵消信号的振幅以及相位以抵消双方的频率成分。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的用户装置，其中，

所述调整部也监视泄漏到所述正交调制部的输出信号中的载波信号的频率成分，并生成具有被调整为抵消了该泄漏的载波信号后的振幅以及相位的泄漏载波抵消信号，

所述合成部将所述正交调制部的输出信号、所述泄漏图像抵消信号以及所述泄漏载波抵消信号合成，并将合成后的信号提供给功率放大部。

5.一种无线通信系统中的用户装置的方法，该方法具有以下步骤：

将频域中的发送对象信号变换成时域的信号的步骤；

利用正交调制部对所述时域的信号进行正交调制的步骤；

导出具有与所述发送对象信号关于发送频带的中心对称的频率成分的图像信号，将该图像信号变换成时域的信号，对该时域的信号进行正交变换，从而生成泄漏图像抵消信号的步骤；

监视所述正交调制部的输出信号中的所述图像信号的频率成分，调整所述泄漏图像抵消信号的振幅以及相位以抵消该频率成分的调整部；以及

将所述正交调制部的输出信号与所述泄漏图像抵消信号合成，并将合成后的信号提供给功率放大部的步骤。