CN1159872C - 通信终端设备 - Google Patents

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Abstract

扩展部件(101和102)分别扩展每个传输信号和已知信号。S/P转换器(104)分解信号，在该信号上对每个码片将扩展传输信号和已知信号多路复用。IFFT部件(105)频分复用码片数据串。FFT部件(107)对接收信号执行傅里叶变换并提取每个副载波信号。P/S转换器(109)将多个并行信号转换为单个串行信号。解扩部件(110和111)分别利用预定扩展码和已知信号扩展码解扩转换成串行信号的接收信号。残余相位误差检测部件(113)利用已知信号和接收已知信号检测残余相位误差。相位补偿部件(112)补偿每个接收信号。

Description

通信终端设备
技术领域
本发明涉及一种通信设备，特别涉及一种在移动通信中将CDMA(CodeDivision Multiple Access，码分多址)系统和OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分多路复用)系统合并实现无线通信的通信设备。
背景技术
由于扩展码之间的干扰，在基于CDMA系统的通信中的误码率特性在多径环境中恶化。另一方面，一种熟知的抗码间干扰的通信系统是使用保护时间间隔的OFDM通信。因此，一种基于OFDM-CDMA系统的无线通信目前是下一代无线通信系统关注的焦点，所说的OFDM-CDMA系统实现具有多个载波的基于CDMA的通信并利用分配到其各自的码片(chip)的副载波进行传输然后进行频分多路复用。
在基于OFDM-CDMA的通信中，通过将一个扩展信号分配给一个副载波，利用互不相关的扩展码来扩展多个信号。如果这些扩展码彼此完全正交，则无论信号多路复用的程度如何，都可以在接收时通过解扩处理完全地删除除必要信号之外的其它信号。
以下，利用图1说明一种传统的基于OFDM-CDMA的通信设备。图1是表示传统的基于OFDM-CDMA的通信设备的结构方框图。
在如图1所示的传输系统中，每个扩展部件11通过将他们各自的扩展码1到n乘以传输信号1到n来实现扩展处理。在这里，假设他们的扩展因数为k。
加法部件12将进行扩展处理的传输信号相加。串行/并行(在下文中称为“S/P”)转换器13将串行信号转换为多个并行信号。此S/P转换器13将由扩展信号如此扩展并相加的传输信号分开或者通过扩展信号(码片)，即从第1到第k码片，来分解(break down)扩展的传输信号1到n。
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，反向快速傅里叶变换)处理部件14对多个并行信号执行反傅里叶变换处理。该IFFT处理部件14分配一个副载波给一个码片数据信号串并执行频分多路复用。
即，副载波的数目相应于扩展因数，而在本例中，该值为“k”。假设传输信号1到n的第一码片处于副载波1中而传输信号1到n的第k码片处于副载波k中。那就是说，将码片数据串进行频分多路复用。图2表示该方式。天线15发送/接收无线信号。
在接收系统中，准相干检测部件16对来自天线15的接收信号执行准相干检测处理。简言之，在从频偏(frequency offset)校正部件17进行了频偏校正的本地信号的控制下，准相干检测部件16执行准相干检测处理，这将在稍后描述。用这种方式，执行频偏校正。
频偏校正部件17利用准相干检测处理之后的信号来检测频偏并基于这个频偏创建本地信号。简言之，频偏校正部件17将进行了频偏校正的本地信号输出到准相干检测部件16。
FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)处理部件18对进行了准相干检测处理的接收信号执行傅里叶变换处理并提取每个副载波信号(码片数据信号串-)。与副载波一一对应地提供传输路径补偿部件19，并且该传输路径补偿部件19对其各自的副载波接收信号执行诸如相位补偿之类的补偿处理。
并行/串行(在下文称为“P/S”)转换器20将多个并行信号转换为单个串行信号。该P/S转换器20将副载波信号从一个码片重新整理到另一个码片并输出：第一码片信号，在该第一码片信号上，将扩展传输信号1到n在时间t1进行多路复用；第二码片信号，在第二码片上将扩展传输信号1到n在时间t2进行多路复用；...直到第k码片信号，在其上将扩展传输信号1到n在时间tk进行多路复用。
解扩部件21通过将他们各自的扩展码1到n乘以已经转换成单个串行信号的接收信号来执行解扩处理并仅仅提取利用那些码扩展了的信号。
可是，上面的基于OFDM-CDMA的通信设备具有如下所示的问题。简言之，如果上面的频偏校正部件17检测的频偏包含检测错误，则在FFT处理后的接收信号包含残余相位误差。
这导致FFT处理之后的接收信号含有相位旋转。例如，如图3所示，如果频偏包含检测错误Δf，则对应于第二传输信号1到n的第一码片到第k码片包含残余相位误差2πΔfT。对应于第三传输信号1到n的第一码片到第k码片包含残余相位误差2πΔf2T。这里，T是扩展处理之前的信号传输速率。
发明内容
因此，从那些包含残余相位误差的信号获得的接收信号具有被恶化的误码率特性。
本发明的目的是提供一种能够补偿残余相位误差的基于OFDM-CDMA的通信设备。
利用执行如下所示的处理的传输系统和接收系统来达到这个目的。即，首先，传输系统利用分配给已知信号的扩展码来对除每个传输信号以外所提供的已知信号执行扩展处理，并将每个扩展传输信号和扩展已知信号插入每个副载波。然后，接收系统利用以上述扩展码和上述已知信号解扩处理获得的接收已知信号来检测残余相位误差，并利用该检测残余相位误差对每个接收信号执行补偿处理。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于OFDM-CDMA的传输设备，包括：第一扩频器(101)，用于利用相互不同的扩展码对多个传输信号执行扩展处理；第二扩频器(102)，用于利用不同于所述扩展码的扩展码对至少一个已知信号执行扩展处理；和发送机，用于将由所述第一扩频器和所述第二扩频器扩展的所述传输信号和所述已知信号相加后，将所述传输信号和所述已知信号分解为各个码片，并利用多个载波进行频分多路复用，发送各个码片数据信号串。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于OFDM-CDMA的接收设备，包括：接收机，用于接收利用互不相同的扩展码扩展多个传输信号和至少一个已知信号，并利用多个载波接收频分多路复用的信号，通过对接收到的信号进行傅里叶变换处理来提取各个码片数据信号串后，再按每个码片输出各个码片信号；第一解扩器(110)，用于通过利用预定扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取所述传输信号；第二解扩器(111)，用于通过利用分配给所述已知信号的扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取包含在所述各个码片信号中的已知信号的接收已知信号；残余相位误差检测器，用于利用所述已知信号和由所述第二解扩器提出的所述接收已知信号来检测残余相位误差；和相位补偿器，用于利用所述残余相位误差对由所述第一解扩器提出的所述传输信号执行相位补偿。
根据本发明的又一个方面，提供了一种通信终端设备，装备有基于OFDM-CDMA的传输设备和基于OFDM-CDMA的接收设备，所述基于OFDM-CDMA的传输设备包括：第一扩频器，用于利用相互不同的扩展码对多个传输信号执行扩展处理；第二扩频器，用于利用不同于所述扩展码的扩展码对至少一个已知信号执行扩展处理；和发送机，用于将由所述第一扩频器和所述第二扩频器扩展的所述传输信号和所述已知信号相加后，将所述传输信号和所述已知信号分解为各个码片，并利用多个载波进行频分多路复用，发送各个码片数据信号串；所述基于OFDM-CDMA的接收设备包括：接收机，用于接收利用相互不同的扩展码扩展多个传输信号和至少一个已知信号并利用多个载波接收频分多路复用的信号，通过对接收到的信号进行傅里叶变换处理来提取各个码片数据信号串后，再按每个码片输出各个码片信号；第一解扩器，用于通过利用预定扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取所述传输信号；第二解扩器，用于通过利用分配给所述已知信号的扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取包含在所述各个码片信号中的已知信号的接收已知信号；残余相位误差检测器，用于利用所述已知信号和由所述第二解扩器提出的所述接收已知信号来检测残余相位误差；和相位补偿器，用于利用所述残余相位误差对由所述第一解扩器提出的所述传输信号执行相位补偿。
根据本发明的再一个方面，提供了一种传输方法，包括：第一扩展步骤，用于利用相互不同的扩展码对多个传输信号执行扩展处理；第二扩展步骤，用于利用不同于所述扩展码的扩展码对至少一个已知信号执行扩展处理；以及发送步骤，用于将由所述第一扩频步骤和所述第二扩频步骤扩展的所述传输信号和所述已知信号相加后，将所述传输信号和所述已知信号分解为各个码片，并利用多个载波进行频分多路复用，发送各个码片数据信号串。
根据本发明的再一个方面，提供了一种接收方法，包括：接收步骤，用于接收利用互不相同的扩展码扩展多个传输信号和至少一个已知信号并利用多个载波接收频分多路复用的信号，通过对接收到的信号进行傅里叶变换处理来提取各个码片数据信号串后，再按每个码片输出各个码片信号；第一解扩步骤，用于通过利用预定扩展码对所述接收步骤输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取所述传输信号；第二解扩步骤，用于通过利用分配给所述已知信号的扩展码对所述接收步骤输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取包含在所述各个码片信号中的已知信号的接收已知信号；残余相位误差检测步骤，用于利用所述已知信号和由所述第二解扩步骤提出的所述接收已知信号来检测残余相位误差；和相位补偿步骤，用于利用所述残余相位误差对由所述第一解扩步骤提出的所述传输信号执行相位补偿。
附图说明
下面，从随后的说明书并结合附图的理解考虑中，将更完全地公开本发明以上和其他的目的与特征，附图中通过示例来说明一个例子，其中：
图1是表示传统的基于OFDM-CDMA通信设备的结构方框图；
图2是表示传统的基于OFDM-CDMA的通信设备的副载波布局例子的示意图；
图3是表示包含在传统的基于OFDM-CDMA的通信设备的接收信号中的多个相位旋转的示意图；
图4是表示按照本发明的实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的结构方框图；
图5是表示按照上述实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的副载波布局例子的示意图；
图6是表示按照上述实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的残余相位误差检测部件的结构方框图；
图7是表示按照上述实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的相位补偿部件的结构方框图；
图8是表示按照本发明实施例2的基于OFDM-CDMA的通信设备的结构方框图。
具体实施方式
现在参考附图，在下文中详细地说明本发明的实施例。
                   (实施例1)
图4是表示按照本发明实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的结构方框图。在表示在图4中的传输系统中，每个扩展部件101通过把他们各自的扩展码1到n乘以传输信号1到n来执行扩展处理。扩展部件102通过将已知信号的扩展码乘以已知信号来执行扩展处理。在这里，假设他们的扩展因数为k。
加法部件103把由每个扩展部件进行了扩展处理的传输信号和已知信号进行多路复用。S/P转换器104由扩展信号将多路复用且扩展的传输信号与已知信号分开，并用扩展信号分解(break down)扩展的传输信号1到n和已知信号。简言之，S/P转换器104将传输信号1到n和已知信号分解(break down)为第1码片到第k码片。
IFFT处理部件105对多个并行信号执行反傅里叶变换处理。在这里，IFFT处理部件105分配一个副载波(载波)给一个码片数据信号串，并执行频分多路复用。也就是说，副载波的数目相应于扩展因数，而在本例中其为k。假设传输信号1到n的第一码片处于副载波1中而传输信号1到n的第k码片处于副载波k中。换言之，IFFT处理部件105将码片数据串进行频分多路复用。图5表示该方式。天线106发送/接收无线信号。
在接收系统中，FFT处理部件107对来自天线106的接收信号执行傅里叶变换处理并提取每个副载波信号(码片数据信号串)。在这里，发送到FFT处理部件107的接收信号还可以是按照上面的传统系统进行了频偏校正的信号。
与副载波一一对应地提供每个传输路径补偿部件108。每个传输路径补偿部件108执行诸如它们各自的副载波接收信号的相位补偿之类的补偿处理。
P/S转换器109将多个并行信号转换为单个串行信号。该P/S转换器109将副载波信号从一个码片重新整理到另一个码片并且输出：第一码片信号，在其上将扩展传输信号1到n和已知信号在时间t1进行多路复用；第二码片信号，在其上将扩展传输信号1到n和已知信号在时间t2多路复用；直到第k码片信号，在其上将扩展传输信号1到n和已知信号在时间tk上多路复用。
每个解扩部件110通过把他们各自的扩展码1到n乘以已经转换成单个串行信号的接收信号来执行解扩处理并仅仅提取被那些码扩展的信号。解扩部件111通过把已知信号扩展码乘以已经转换成单个串行信号的接收信号来执行解扩处理并仅仅提取由这个码扩展的已知信号。
残余相位误差检测部件113，利用与使用在传输系统中的已知信号一样的已知信号和来自解扩部件111的解扩信号(接收的已知信号)来检测残余相位误差。在这里，将利用图6来解释通过残余相位误差检测部件113检测残余相位误差的方法。图6是表示按照本发明实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的残余相位误差检测部件的结构方框图。
在这里，假设残余相位误差θ(nT)存在于解扩信号之中。在这种情况下，解扩信号RX(nT)表示在下列表示式中：
       RX(nT)＝TX(nT)exp(jθ(nT))             ……①
在此，TX(nT)是传输信号n(n＝1，2，3...)。
此外，如果残余相位误差θ(nT)存在，则解扩已知信号RXPi(nT)，即，来自解扩部件111的信号表示在下列表示式中。
       RXPi(nT)＝A(nT)Pi(nT)exp(jθ(nT))      ……(②
在此A(nT)是已知信号的接收幅度信息，Pi(nT)是已知信号。
在图6中，乘法部件301将已知信号Pi(nT)与表示在表示式②中的解扩已知信号RXPi(nT)相乘。用这种方式，由乘法部件301输出的信号表示在下列表示式中。在这里，假设|RXPi(nT)|＝1。
        A(nT)Pi(nT)exp(jθ(nT))Pi(nT)
        ＝A(nT)RXPi(nT)2exp(jθ(nT))
        ＝A(nT)exp(jθ(nT))                   ……③
然后，除法部件302将来自乘法部件301的信号，即，将使用来自包络产生部件303的接收幅度信息A(nT)的表示在表示式③中的信号进行归一(normalize)化。用这种方式检测表示在下列表示式中的来自除法部件302的残余相位误差。
       A(nT)exp(jθ(nT))/A(nT)＝exp(jθ(nT)) ……④
另外，共轭产生部件304产生来自除法部件302的信号即表示在表示式④中的信号的共轭复数数字。用这种方式，产生残余相位误差共轭复数数字exp(-jθ(nT))。这就是残余相位误差检测部件113如何检测残余相位误差的。
在图4中，残余相位误差检测部件113将检测残余相位误差的共轭复数数字输出到每个相位补偿部件112。每个相位补偿部件112利用上述残余相位误差的上述共轭复数数字补偿来自解扩部件110的解扩接收信号的残余相位误差。在这里，将利用图7来解释通过相位补偿部件112补偿残余相位误差的方法。图7是表示按照本发明的实施例1的基于OFDM-CDMA的通信设备的相位误差部件的结构方框图。
如图7所示，乘法部件401将残余相位误差的共轭复数数字exp(-jθ(nT))与进行了解扩处理的接收信号RX(nT)相乘。这使得乘法部件401产生一接收信号，该接收信号具有如下表示式所示的残余相位误差补偿：
        RX(nT)
       ＝TX(nT)exp(jθ(nT))/xp(-jθ(nT))
       ＝TX(nT)                           ……⑤
即，相位补偿部件112输出准等效于传输系统中的传输信号的信号，作为具有残余相位误差的接收信号。这就是补偿部件112如何补偿残余相位误差的。
如上所述，按照该实施例，传输系统利用分配给已知信号的扩展码对除每个传输信号以外提供的这个已知信号执行解扩处理，并将该解扩已知信号和每个解扩传输信号插入每个副载波，同时，接收系统利用上述已知信号和通过利用每个扩展码解扩处理获得的接收信号来检测残余相位误差，并利用检测的残余相位误差来对利用每个扩展码解扩处理获得的接收信号执行补偿处理，从而使得提取具有最佳误码率特性的接收信号。因此，本实施例能够提供一种能够补偿残余相位误差的基于OFDM-CDMA的通信设备。
本实施例描述了传输系统使用一个已知参考信号的情况，但是本发明并不局限于此，它还适用于传输系统使用两个或者多个已知参考信号的情况。在这样的情况下，利用每个已知参考信号的接收系统对检测残余相位误差取平均，从而更进一步改善检测残余相位误差中的精确度。
                         (实施例2)
实施例2是实施例1的改良方案，其中的传输系统具有其信号电平比其他传输信号电平更高的已知信号，接收系统当接收上述已知信号时具有改良的信噪比，从而改良检测相位误差中的精确度并防止每个接收信号的误码率特性的恶化。利用图8解释按照该实施例的基于OFDM-CDMA的通信设备。
图8是表示按照本发明实施例2的基于OFDM-CDMA的通信设备的结构方框图。与实施例1(图4)中具有相同结构的部分标有相同的附图标记，同时，将省略对他们的解释。
在图8中，乘法部件501接收增益相关信息和已知信号作为输入，并通过将此已知信号乘以指示上述增益的因数而获得的信号输出到扩展部件102。这使得接收系统在接收上面的已知信号时具有改善的信噪比，这改良了残余相位误差检测部件113中的检测相位误差的精确度。与实施例1相比，这使得将有可能更进一步地抑制每个接收信号的误码率特性的恶化。
因此，利用在传输系统中含有信号电平比其他传输信号电平更高的已知信号，本实施例能够防止在接收系统中每个接收信号的误码率特性的恶化。
当使用两个或多个已知参考信号时，不言而喻，传输系统如上所述地增加每个已知参考信号的信号电平。这使得进一步改良检测残余相位误差中的精确度，使得在接收系统中防止每个接收信号的误码率特性恶化成为可能。
将具有数据的扩展已知信号进行多路复用还适用于直接扩展CDMA系统，但是当接收信号电平降低或者当码间干扰很大时，残余相位误差检测特性恶化仍然很大。
相反，当将对具有数据的扩展已知信号进行多路复用应用到OFDM-CDMA系统时，由于如下理由，即使当接收信号电平降低或者码间干扰很大时也是可以达到一个高精确度残余相位误差检测特性的：
①即使某个副载波的接收电平降低，仍然有接收电平没有降低的其他副载波，这使得获得频率分集效果。
②保护时间间隔防止了码间干扰的影响。
如上所述，按照本实施例，传输系统利用分配给已知信号的扩展码对除每个传输信号以外提供的这个已知信号执行解扩处理，并将每个进行了扩展处理的传输信号和进行了扩展处理的已知信号插入每个副载波，并且，接收系统检测利用上述扩展码和上述已知信号解扩处理获得的接收已知信号来检测残余相位误差，并利用检测的残余相位误差对每个接收信号执行补偿处理，从而提供能够补偿残余相位误差的基于OFDM-CDMA的通信设备。
本发明不局限于上述描述的实施例，不脱离本发明的范围的各种变化和修改是可能的。
本申请是基于在1999年7月13日提交的日本专利申请No.HEI 11-198943，其全部内容在此特别援引以作为参考。

Claims (6)

1.一种基于OFDM-CDMA的传输设备，包括：
第一扩频器，用于利用相互不同的扩展码对多个传输信号执行扩展处理；
第二扩频器，用于利用不同于所述扩展码的扩展码对至少一个已知信号执行扩展处理；和
发送机，用于将由所述第一扩频器和所述第二扩频器扩展的所述传输信号和所述已知信号相加后，将所述传输信号和所述已知信号分解为各个码片，并利用多个载波进行频分多路复用，发送各个码片数据信号串。
2.根据权利要求1的基于OFDM-CDMA的传输设备，其中所述第二扩频器对信号电平比多个传输信号电平更高的已知信号执行扩展处理。
3.一种基于OFDM-CDMA的接收设备，包括：
接收机，用于接收利用互不相同的扩展码扩展多个传输信号和至少一个已知信号，并利用多个载波接收频分多路复用的信号，通过对接收到的信号进行傅里叶变换处理来提取各个码片数据信号串后，再按每个码片输出各个码片信号；
第一解扩器，用于通过利用预定扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取所述传输信号；
第二解扩器，用于通过利用分配给所述已知信号的扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取包含在所述各个码片信号中的已知信号的接收已知信号；
残余相位误差检测器，用于利用所述已知信号和由所述第二解扩器提出的所述接收已知信号来检测残余相位误差；和
相位补偿器，用于利用所述残余相位误差对由所述第一解扩器提出的所述传输信号执行相位补偿。
4.一种通信终端设备，装备有基于OFDM-CDMA的传输设备和基于OFDM-CDMA的接收设备，所述基于OFDM-CDMA的传输设备包括：
第一扩频器，用于利用相互不同的扩展码对多个传输信号执行扩展处理；
第二扩频器，用于利用不同于所述扩展码的扩展码对至少一个已知信号执行扩展处理；和
发送机，用于将由所述第一扩频器和所述第二扩频器扩展的所述传输信号和所述已知信号相加后，将所述传输信号和所述已知信号分解为各个码片，并利用多个载波进行频分多路复用，发送各个码片数据信号串；
所述基于OFDM-CDMA的接收设备包括：
接收机，用于接收利用相互不同的扩展码扩展多个传输信号和至少一个已知信号并利用多个载波接收频分多路复用的信号，通过对接收到的信号进行傅里叶变换处理来提取各个码片数据信号串后，再按每个码片输出各个码片信号；
第一解扩器，用于通过利用预定扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取所述传输信号；
第二解扩器，用于通过利用分配给所述已知信号的扩展码对所述接收机输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取包含在所述各个码片信号中的已知信号的接收已知信号；
残余相位误差检测器，用于利用所述已知信号和由所述第二解扩器提出的所述接收已知信号来检测残余相位误差；和
相位补偿器，用于利用所述残余相位误差对由所述第一解扩器提出的所述传输信号执行相位补偿。
5.一种传输方法，包括：
第一扩展步骤，用于利用相互不同的扩展码对多个传输信号执行扩展处理；
第二扩展步骤，用于利用不同于所述扩展码的扩展码对至少一个已知信号执行扩展处理；以及
发送步骤，用于将由所述第一扩频步骤和所述第二扩频步骤扩展的所述传输信号和所述已知信号相加后，将所述传输信号和所述已知信号分解为各个码片，并利用多个载波进行频分多路复用，发送各个码片数据信号串。
6.一种接收方法，包括：
接收步骤，用于接收利用互不相同的扩展码扩展多个传输信号和至少一个已知信号并利用多个载波接收频分多路复用的信号，通过对接收到的信号进行傅里叶变换处理来提取各个码片数据信号串后，再按每个码片输出各个码片信号；
第一解扩步骤，用于通过利用预定扩展码对所述接收步骤输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取所述传输信号；
第二解扩步骤，用于通过利用分配给所述已知信号的扩展码对所述接收步骤输出的所述各个码片信号执行解扩处理来仅提取包含在所述各个码片信号中的已知信号的接收已知信号；
残余相位误差检测步骤，用于利用所述已知信号和由所述第二解扩步骤提出的所述接收已知信号来检测残余相位误差；和
相位补偿步骤，用于利用所述残余相位误差对由所述第一解扩步骤提出的所述传输信号执行相位补偿。
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