CN1274214A

CN1274214A - 发送接收装置及调制方法估计方法

Info

Publication number: CN1274214A
Application number: CN00108165A
Authority: CN
Inventors: 须藤浩章
Original assignee: 松下电器产业株式会社
Current assignee: OPTICAL WIRELESS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2000-11-22
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2000324081A; EP1052821A3; EP1052821B1; JP3779092B2; KR20010007063A; DE60018325D1; KR100341189B1; CN1144404C; DE60018325T2; US6879626B1; EP1052821A2

Abstract

调制方式估计器108在选择性地使用的2个调制方式中,将调制多值数少的调制方式的振幅值作为基准振幅值,由接收信号的振幅值和该基准振幅值之间的差分的大小来估计接收信号使用的调制方式,第一判定器109根据第一调制方式来判定接收符号,而第二判定器110根据第二调制方式来判定接收符号,选择器111根据调制方式估计器108估计出的调制方式,选择并输出第一判定器109或第二判定器110中的某一个输出。

Description

发送接收装置及调制方式估计方法

本发明涉及发送接收装置及调制方式估计方法，特别涉及在使用多个载波的移动通信中、自适应地变化调制方式的发送接收装置及调制方式估计方法。

作为自适应地变化调制方式的现有发送接收装置，例如可以举出特开平9-186635号公报中公开的装置、以及特开平10-247955号公报中公开的装置等。

以下，使用图1，说明现有发送接收装置的概况。图1是现有发送接收装置的概略结构要部方框图。这里，假设切换使用两种调制方式，并且假设调制方式的切换根据由接收信号估计出的线路品质信息来进行。

在图1中，选择器11切换发送数据、和用于向通信对方台通知自己台使用的调制方式的信息(以下，称为调制方式信息)，并且选择性地输出到调制器12。

调制器12根据后述的线路品质估计器18估计出的接收信号的线路品质来决定调制方式，通过该调制方式对发送数据及调制方式信息进行调制处理。即，越是在线路品质好的情况下，调制器12越使用调制多值数更多的调制方式进行调制处理。

IFFT处理器13对调制处理过的发送数据及调制方式信息进行逆付立叶变换处理。发送处理器14对逆付立叶变换处理过的发送数据及调制方式信息进行发送处理，输出发送信号。

接收处理器15对接收到的信号进行接收处理。FFT处理器16对接收处理后的接收信号进行付立叶变换处理。解调器17对付立叶变换处理后的接收信号进行解调处理。

线路品质估计器18由解调处理后的接收信号来估计线路品质。选择器19将解调处理后的接收信号区分为数据和调制方式信息，将数据输出到第一判定器20及第二判定器21，而将调制方式信息输出到选择器22。

第一判定器20以接收信号是通过第一调制方式调制过的信号为前提，进行与第一调制方式对应的判定。此外，第二判定器21以接收信号是通过第二调制方式调制过的信号为前提，进行与第二调制方式对应的判定。选择器22根据调制方式信息，选择第一判定器20或第二判定器21中某一个的输出，作为解调信号而输出。

这样，自适应地变化调制方式的现有发送接收装置将调制方式信息和发送数据一起发送到通信对方台。因此，接收台能够知道根据哪种调制方式进行判定好，所以即使发送时的调制方式自适应地变化，也能够正确地得到解调信号。

然而，在现有发送接收装置中，除需要发送发送数据以外，还需要发送调制方式信息，所以传输效率恶化。

本发明的目的在于提供一种发送接收装置及调制方式估计方法，能够在调制方式自适应地变化的多载波无线通信中提高传输效率。

为了实现上述目的，在本发明中，在选择性地使用的多个调制方式中，将调制多值数最少的调制方式的振幅值作为基准值，由接收信号的振幅值和该基准振幅值之间的差分的大小，对该接收信号自主地判定发送时使用的调制方式，从而无需传输调制方式信息。

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是现有发送接收装置的概略结构要部方框图；

图2是本发明实施例1的发送接收装置的概略结构要部方框图；

图3是本发明实施例1的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图；

图4是QPSK及16QAM中I-Q平面上的符号点的示意图；

图5是接收信号的振幅值和基准振幅值之差能取的值的概率分布示例图；

图6是本发明实施例2的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图；

图7是本发明实施例3的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图；

图8是本发明实施例4的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图；

图9是本发明实施例5的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图；以及

图10是本发明实施例6的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。在下述实施例中，在任一情况下，都假设切换使用两种调制方式，并且假设调制方式的切换根据由接收信号估计出的线路品质信息来进行。

(实施例1)

本实施例的发送接收装置在通信对方台选择性地使用调制多值数不同的两种调制方式(这里，例如是QPSK和16QAM)的情况下，无需来自通信对方台的调制方式信息，而是根据接收信号的振幅值来自主地判定发送时的调制方式。

以下，使用图2至图5，说明本实施例的发送接收装置。图2是本发明实施例1的发送接收装置的概略结构要部方框图。图3是本发明实施例1的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。图4是QPSK及16QAM中I-Q平面上的符号点的示意图。图5是接收信号的振幅值和基准振幅值之差能取的值的概率分布示例图。

在图2中，调制器101根据后述的线路品质估计器107估计出的接收信号的线路品质来决定调制方式，通过该调制方式对发送数据进行调制处理。这里，越是在线路品质好的情况下，越使用调制多值数多的调制方式进行调制处理，从而提高传输效率。

IFFT处理器102对调制处理过的发送数据进行逆付立叶变换处理。发送处理器103对逆付立叶变换过的发送数据进行发送处理，输出发送信号。

接收处理器104对接收到的信号进行接收处理。FFT处理器105对接收处理后的接收信号进行付立叶变换处理。解调器17对付立叶变换处理后的接收信号进行解调处理。

线路品质估计器107由解调处理后的接收信号来估计线路品质。由解调处理后的接收信号来估计线路品质的方法已经提出多种，这里省略其详细说明。

调制方式估计器108由解调处理后的接收信号来估计发送时使用的调制方式。细节将后述。

第一判定器109以接收信号是通过第一调制方式调制过的信号为前提，进行与第一调制方式对应的判定。第二判定器110以接收信号是通过第二调制方式调制过的信号为前提，进行与第二调制方式对应的判定。选择器111根据调制方式估计器108估计出的调制方式，选择第一判定器109或第二判定器110中某一个的输出，作为解调信号而输出。

这里，例如假设使用QPSK和16QAM两种调制方式，第一调制方式是QPSK，而第二调制方式是16QAM，则在判断为QPSK的情况下，选择第一判定器109的输出，而在判断为16QAM的情况下，选择第二判定器110的输出。

接着，使用图3来说明调制方式估计器108的结构。

在图3中，绝对值检测器201检测解调处理后的接收信号的振幅值的绝对值。减法器202从检测出的绝对值中减去基准振幅值，求接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分。绝对值检测器203检测振幅值的差分的绝对值。

平均器204在所有副载波范围内对绝对值检测器203输出的振幅值的差分的绝对值进行平均。进而通过在多个符号范围内、或多个帧范围内进行平均，能够进一步提高精度。

减法器205从平均过的振幅值的差分的绝对值中减去预先保持的阈值。判定器206通过判定减法器205求出的值的正负，来判定平均过的振幅值的差分的绝对值比阈值大还是小。此外，判定器206将该判定结果作为调制方式信息，输出到选择器111。

接着，说明具有上述结构的发送接收装置的操作。

发送数据通过调制器101进行调制处理，通过IFFT处理器102进行逆付立叶变换处理，通过发送处理器103进行发送处理并发送。

接收信号通过接收处理器104进行接收处理，通过FFT处理器105进行付立叶变换处理，通过解调器106进行解调处理。

使用解调处理后的接收信号，通过线路品质估计器107来估计线路品质。估计出的线路品质被传递到调制器101。

此外，使用解调处理后的接收信号，通过调制方式估计器108来估计调制方式。以下，说明调制方式估计器108估计调制方式的操作。

图4示出不存在噪声的情况下QPSK及16QAM中I-Q平面上的符号点。

这里，通过在发送台端可能使用的调制方式中，将调制多值数最少的调制方式的振幅值(即，这里是QPSK的振幅值)作为基准振幅值，求接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分，能够估计发送台的调制方式。即，能够如下判断：如果该差分小，则该接收信号是用QPSK调制的概率高，而该差分越接近图中的r的长度，则用16QAM调制的概率越高。

该概率分布的一例示于图5。由该图可知，在接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分的绝对值是0的情况下，使用QPSK的概率最高，而在差分的绝对值是r的情况下，使用16QAM的概率最高。

此外，如图5所示，随着接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分的绝对值从0起增大，是QPSK的概率降低，而是16QAM的概率提高。

因此，通过在0和r之间设置规定的阈值，判定接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分的绝对值比该阈值大还是小，能够估计使用的是哪种调制方式。

因此，通过绝对值检测器201来检测接收信号的振幅值的绝对值。接着，通过减法器202来计算接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分。接着，通过绝对值检测器203来检测差分的绝对值。

检测出的差分的绝对值通过平均器204在所有副载波范围内(或者，在所有载波及多个符号范围内、或者在多个帧范围内)进行平均。这样，通过对算出的差分值在所有副载波范围内进行平均，根据差分值的平均值来估计调制方式，能够提高调制方式的估计精度。

接着，通过减法器205从平均过的差分的绝对值中减去规定的阈值(这里，是比0大、比r小的值)，求平均过的差分的绝对值和规定的阈值之差。

然后，通过判定器206判定算出的差的正负，来判定平均过的差分的绝对值比规定的阈值大还是小。由此，该判定结果成为估计出的调制方式信息。

再次使用图2进行操作说明。解调处理后的接收信号通过第一判定器109以用第一调制方式调制为前提来进行判定。此外，解调处理后的接收信号通过第二判定器110以用第二调制方式调制为前提来进行判定。

然后，根据从调制方式估计器108输出的调制方式信息，通过选择器111将第一判定器109的判定结果、或第二判定器110的判定结果中的某一个选择为解调信号。

这样，根据本实施例，在通信对方台自适应地变化调制方式的情况下，发送接收装置能够根据接收信号的振幅值来自主地判定接收信号的调制方式。由此，根据本实施例，发送台端无需与发送数据一起发送调制方式信息，所以能够提高传输效率。

上述调制方式估计中使用的接收信号的振幅值可以分别使用I分量、Q分量，也可以使用

此外，在本实施例中，是就选择性地使用QPSK和16QAM两种调制方式的情况进行描述的。然而，调制方式的数目不限于2，通过设置2个以上大小不同的阈值，能够估计3个以上的调制方式(例如，还有64QAM、256QAM等)。此外，在任一情况下，阈值的大小是任意的。

在本实施例中，目的是由接收信号的振幅值来自主地判定接收信号使用的调制方式。因此，只要能实现该目的，调制方式估计器的装置结构不限于图3所示的结构。

(实施例2)

本实施例的发送接收装置与实施例1的发送接收装置的不同点在于，为了判定调制方式而设置的阈值的大小根据线路品质可变。

在线路品质恶劣的情况下，在任一调制方式中，接收符号在I-Q平面上的位置都大大偏离没有噪声的接收符号的位置。因此，在本实施例中，通过使阈值根据线路品质可变，在线路品质恶劣的情况下，与线路品质良好的情况相比，将接收信号的振幅值和基准振幅值之间的差分更大的范围(更接近r的范围)判定为QPSK。

以下，使用图6，说明本实施例的发送接收装置。图6是本发明实施例2的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。对与实施例1同样的结构附以同一标号，并且省略其详细说明。

在图6中，调制方式估计器108保持2个阈值(假设为阈值A、阈值B)。选择器501根据线路品质信息，将2个阈值中的某一个输出到减法器205。

这里，假设阈值A＞阈值B，则在线路品质良好的情况下，阈值B(即，小的阈值)被输出到减法器205，而在线路品质恶劣的情况下，阈值A(即，大的阈值)被输出到减法器205。

这样，根据本实施例，根据线路品质来改变调制方式判定使用的阈值的大小，所以在线路品质恶劣的情况下，能够防止错误选择调制多值数多的调制方式。

这里，是就选择性地使用2个阈值的情况进行说明的。然而，本实施例不限于此，也可以使用3个以上的阈值来分阶段地切换。此外，在任一情况下，阈值的大小是任意的。

(实施例3)

本实施例的发送接收装置与实施例1的发送接收装置的不同点在于，只使用线路品质良好的副载波的振幅值来估计调制方式。

例如在发生频率选择性衰落等的状况下，在多个载波中，只有特定副载波的接收电平骤降，会发生线路品质恶化这一状态。因此，在本实施例中，不将线路品质低于规定的一定值的副载波用于调制方式的估计。

以下，使用图7，说明本实施例的发送接收装置。图7是本发明实施例3的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。对与实施例1同样的结构附以同一标号，并且省略其详细说明。

在图7中，减法器601从各副载波的接收电平中减去预先保持的阈值。判定器602，通过判定减法器601求出的值的正负，来判定各副载波的接收电平比阈值大还是小。开关603根据判定结果，只在副载波的接收电平超过阈值的情况下，将绝对值检测器203的输出输出到平均器204。

这样，根据本实施例，不将接收电平低于规定的一定值的副载波用于调制方式的估计，只将接收电平超过规定的一定值的副载波用于调制方式的估计。因此，根据本实施例，在只有特定副载波的接收电平骤降的状况下，能够提高调制方式的估计精度。

在本实施例中，目的是不将线路品质低于规定的一定值的副载波用于调制方式的估计。因此，只要能实现该目的，调制方式估计器的装置结构不限于图7所示的结构。此外，怎样取舍选择副载波的基准也是任意的。

(实施例4)

本实施例的发送接收装置与实施例3的发送接收装置的不同点在于，使用于判定各副载波的接收电平大小的阈值的大小根据线路品质可变。

在线路品质恶劣、所有副载波的接收电平一样骤降的情况下，有时所有副载波的接收电平低于规定的阈值。在这种情况下，如果如实施例3所示使用固定的阈值进行副载波的取舍选择，则会发生不能进行调制方式的估计的情况。因此，在本实施例中，使接收电平的判定使用的阈值的大小根据线路品质可变。

以下，使用图8，说明本实施例的发送接收装置。图8是本发明实施例4的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。对与实施例3同样的结构附以同一标号，并且省略其详细说明。

在图8中，调制方式估计器108保持2个阈值(假设为阈值A、阈值B)。选择器701根据线路品质信息，将2个阈值中的某一个输出到减法器601。

这里，如果假设阈值C＞阈值D，则在线路品质良好的情况下，阈值D(即，小的阈值)被输出到减法器601，而在线路品质恶劣的情况下，阈值C(即，大的阈值)被输出到减法器601。

这样，根据本实施例，根据线路品质来改变用于判定各副载波的接收电平是否足够大的阈值的大小，所以即使在线路品质恶劣的情况下，也能够正确地选定调制方式的估计使用的副载波。

(实施例5)

本实施例的发送接收装置与实施例1的发送接收装置的不同点在于，在线路品质特别恶劣的情况下，不管调制方式的估计结果，在可能使用的调制方式中选择调制多值数最少的调制方式。

在线路品质特别恶劣的情况下，错误估计调制方式的可能性变高。此外，如果错误选择调制多值数比实际使用的调制方式多的调制方式，则传输效率降低。因此，在本实施例中，在线路品质特别恶劣的情况下，不管调制方式的估计结果，在可能使用的调制方式中选择调制多值数最少的调制方式。

以下，使用图9，说明本实施例的发送接收装置。图9是本发明实施例5的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。对与实施例1同样的结构附以同一标号，并且省略其详细说明。

在图9中，选择器801根据线路品质来切换输出。即，选择器801在线路品质特别恶劣的情况下，输出预先保持的固定值，而不是判定器206输出的判定结果。这里，假设该固定值是指表示可能使用的多个调制方式中调制多值数最少的调制方式(即，线路品质最恶劣的情况下使用的调制方式)的调制方式信息。

这样，根据本实施例，在线路品质特别恶劣的情况下，不管调制方式估计的结果，在可能使用的调制方式中选择调制多值数最少的调制方式。因此，根据本实施例，在线路品质特别恶劣的情况下，能够防止错误选择调制多值数比实际使用的调制方式多的调制方式而使得传输效率降低。

在本实施例中，目的是在线路品质特别恶劣的情况下，在可能使用的调制方式中可靠地选择调制多值数最少的调制方式。因此，只要能实现该目的，调制方式估计器的结构不限于图9所示的结构。此外，在什么样的情况下判断为线路品质特别恶劣是任意的。

(实施例6)

本实施例的发送接收装置与实施例1的发送接收装置的不同点在于，能够使用相位信息来估计调制方式，还能够适用于振幅上未叠加信息的调制方式。

在实施例1至实施例5中，能够使用的调制方式中的至少1个是在振幅上叠加信息的调制方式(例如，16QAM)。即，在实施例1至实施例5中，不能适用于可能使用的调制方式都是在振幅上未叠加信息的调制方式(例如，BPSK、QPSK、8PSK等)的情况。因此，在本实施例中，不仅使用接收信号的振幅值、还使用相位信息来估计调制方式。

以下，使用图10，说明本实施例的发送接收装置。图10是本发明实施例6的发送接收装置的调制方式估计器的概略结构要部方框图。对与实施例1同样的结构附以同一标号，并且省略其详细说明。此外，这里假设可能使用的调制方式是BPSK和QPSK。

在图10中，相位信息生成器901生成解调处理后的接收信号的相位信息。减法器902从相位信息所示的相位值中减去基准相位值，求接收信号的相位值和基准相位值之间的差分。绝对值检测器903检测相位值的差分的绝对值。

平均器904对绝对值检测器903输出的相位值的差分的绝对值在所有副载波范围内进行平均。进而通过在多个符号范围内或多个帧范围内进行平均，还能够进一步提高精度。

减法器905从平均过的相位值的差分的绝对值中减去预先保持的阈值。判定器906通过判定减法器905求出的值的正负，来判定平均过的相位值的差分的绝对值比阈值大还是小。此外，判定器906将该判定结果输出到逻辑“与”运算器907。

逻辑“与”运算器907计算与判定器206输出的振幅有关的调制方式信息、和与判定器906输出的相位有关的调制方式信息之间的逻辑“与”。然后，逻辑“与”运算器907在判断为两信息都超过阈值的情况下选择调制多值数多的调制方式(这里是QPSK)，而在此以外的情况下则选择调制多值数少的调制方式(这里是BPSK)，将选择出的调制方式作为最终的调制方式信息，输出到选择器111。

这样，根据本实施例，不仅使用接收信号的振幅值、还使用相位值来估计调制方式，所以即使可能使用的调制方式都是在振幅上未叠加信息的调制方式，也能够估计接收信号的调制方式。

在本实施例中，目的是由接收信号的振幅值及相位值来自主地判定接收信号使用的调制方式。因此，这样能实现该目的，调制方式估计器的装置结构不限于图10所示的结构。

上述实施例1至实施例6可以适当组合来实施。此外，使用的调制方式在任一实施例中也不限于两种。

本发明也可以适用于单载波。然而在线路状态恶劣的情况下(例如多径环境下等)，在单载波中，所有信号的品质恶化，此外，也不能为了改善信号的品质而在副载波间进行平均。因此，在单载波中，调制方式的估计精度比多载波降低。

如上所述，根据本发明，无需来自通信对方台的调制方式信息，就能够自主地判定通信对方台可能使用的多个调制方式。因此，根据本发明，无需传输调制方式信息，所以能够提高传输效率。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

本说明书基于1999年5月12日申请的特愿平11-131346号。其内容包含于此。

Claims

1、一种发送接收装置，用于选择性地使用多个调制方式的多载波无线通信中，包括：接收器，接收用上述多个调制方式中的某一个调制方式调制过的信号；调制方式估计器，由上述多个调制方式中调制多值数最少的调制方式的振幅值和接收信号的振幅值之间的差分值的大小来估计上述一个调制方式；以及判定器，对解调处理后的接收信号进行与估计出的调制方式对应的判定。

2、如权利要求1所述的发送接收装置，其中，上述调制方式估计器计算上述差分值在所有副载波范围内的平均值，该平均值越大，则估计为使用了调制多值数越多的调制方式，将该估计结果传递到上述判定器。

3、如权利要求2所述的发送接收装置，其中，上述调制方式估计器只使用接收电平超过规定值的副载波的振幅值。

4、如权利要求2所述的发送接收装置，其中，上述调制方式估计器在线路品质低于规定值的情况下，不管上述平均值的大小，在上述多个调制方式中将调制多值数最少的调制方式作为估计结果，传递到上述判定器。

5、如权利要求1所述的发送接收装置，其中，上述调制方式估计器由下述差分值的大小来估计上述一个调制方式：上述多个调制方式中调制多值数最少的调制方式的振幅值和接收信号的振幅值之间的差分值的大小；以及上述多个调制方式中调制多值数最少的调制方式的相位值和接收信号的相位值之间的差分值的大小。

6、一种搭载发送接收装置的通信终端装置，其中，上述发送接收装置用于选择性地使用多个调制方式的多载波无线通信中，包括：接收器，接收用上述多个调制方式中的某一个调制方式调制过的信号；调制方式估计器，由上述多个调制方式中调制多值数最少的调制方式的振幅值和接收信号的振幅值之间的差分值的大小来估计上述一个调制方式；以及判定器，对解调处理后的接收信号进行与估计出的调制方式对应的判定。

7、一种基站装置，与权利要求6所述的通信终端装置进行无线通信。

8、一种搭载发送接收装置的基站装置，其中，上述发送接收装置用于选择性地使用多个调制方式的多载波无线通信中，包括：接收器，接收用上述多个调制方式中的某一个调制方式调制过的信号；调制方式估计器，由上述多个调制方式中调制多值数最少的调制方式的振幅值和接收信号的振幅值之间的差分值的大小来估计上述一个调制方式；以及判定器，对解调处理后的接收信号进行与估计出的调制方式对应的判定。

9、一种与权利要求8所述的基站装置进行无线通信的通信终端装置。

10、一种调制方式估计方法，用于选择性地使用多个调制方式的多载波无线通信中，接收用上述多个调制方式中的某一个调制方式调制过的信号；上述多个调制方式中调制多值数最少的调制方式的振幅值和接收信号的振幅值之间的差分值越大，则判断为上述一个调制方式是调制多值数越多的调制方式。