CN1386351A

CN1386351A - 通信终端装置、基站装置和通信方法

Info

Publication number: CN1386351A
Application number: CN01802159A
Authority: CN
Inventors: 三好宪一; 平松胜彦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2002-12-18
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JP3588040B2; JP2002044168A; EP1213888A1; WO2002009377A1; EP1213888B1; EP1213888A4; US20050002358A1; KR20020032620A; AU2001272766A1; US6788737B1; CN100414940C; US7050488B2

Abstract

PL解调部203对接收信号中的导频信号进行解调。SIR检测部205检测解调过的导频信号的接收质量。fd检测部206用解调过的导频信号来检测多普勒频率。请求调制方式决定部207使用导频信号的接收质量和检测出的多普勒频率来决定向基站装置请求的调制方式。命令生成部208生成与决定的调制方式对应的命令。自适应解调部204使用请求调制方式决定部207决定的与调制方式对应的解调方式来进行对接收信号的解调处理。由此,在衰落环境下也可以良好地保证接收质量。

Description

通信终端装置、基站装置和通信方法

技术领域

本发明涉及数字移动通信系统中使用的自适应调制系统。

背景技术

近年来，在数字移动通信系统中，提出了HDR(High Data Rate；高数据速率)等自适应调制系统。以下，参照图1来说明使用现有的HDR的通信。图1表示在使用了HDR的通信中采用的下行线路的时隙格式的模式图。

首先，通信终端装置对接收信号中的导频(PL1和PL2)部进行解调并检测SIR。然后，通信终端装置根据检测出的SIR，来判断是否是数据部的接收质量能够满足期望质量的调制方式，决定对基站装置请求的调制方式。

下面，参照图2来说明调制方式的决定方法的具体例。图2表示使用现有的HDR的通信中的调制方式的决定方法的模式图。在图2中，在导频部的SIR比阈值1低的情况下，即使通信终端装置接收采用了16QAM或64QAM的数据，数据部的接收质量也不满足期望的BER(10^-3)。因此，通信终端装置选择QPSK作为对基站装置请求的调制方式。

在导频部的SIR在阈值1和阈值2之间的情况下，即使通信终端装置接收采用了16QAM的数据，数据部的接收质量也可以满足期望的BER。因此，通信终端装置选择16QAM作为对基站装置请求的调制方式。而且，在导频部的SIR比阈值2高的情况下，即使通信终端装置接收采用了64QAM的数据，数据部的接收质量也可以满足期望的BER。因此，通信终端装置选择64QAM作为对基站装置请求的调制方式。以上是调制方式的决定方法的具体例。

然后，通信终端装置向基站装置通知决定的调制方式。

另一方面，基站装置根据由各通信终端装置通知的调制方式来进行排序，对于通过排序决定的通信终端装置，发送采用了由该通信终端装置通知的调制方式的数据。

但是，在移动通信系统中，因通信终端装置进行移动而产生衰落。在衰落环境下，即使导频部(导频信号)的接收质量没有变化，由于衰落的多普勒频率(fd)，也会发生使数据部(接收数据)的接收质量恶化的现象。因此，导频部的接收质量和数据部的接收质量极大地不同。

具体地说，从图1可知，由于导频部在时隙中所占的时间短，所以即使在衰落环境下，通信终端装置中的导频部的接收质量也良好。但是，由于数据部在时隙中所占的时间长，所以在衰落环境下，在通信终端装置接收的数据部中产生衰落造成的相位旋转。因此，通信终端装置中的数据部的接收质量恶化。因此，在衰落环境下，通信终端装置中的导频部的接收质量和数据部的接收质量极大地不同(即，数据部的接收质量低于导频部的接收质量)。

其结果，如果通信终端装置根据导频部测定的接收质量来决定对基站装置请求的调制方式，那么通信终端装置中的数据部的接收质量未满足期望的质量。

如上所述，在现有的自适应调制系统中，在衰落环境下，存在通信终端装置中的接收数据的质量低于期望质量，难以进行高效率及高质量的数据通信的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信终端装置，在衰落环境中也可良好地保证接收质量。

该目的如下实现：根据已知参照信号的接收质量和多普勒频率，来决定适合信息信号的调制方式。

附图说明

图1表示在采用HDR的通信中使用的下行线路的时隙格式的模式图；

图2表示采用现有的HDR的通信中的调制方式的决定方法的模式图；

图3表示本发明实施例1的基站装置的结构方框图；

图4表示上述实施例1的通信终端装置的结构方框图；

图5表示上述实施例1的通信终端装置中的fd检测部的结构方框图；

图6表示上述实施例1的通信终端装置中的fd检测部的fd检测方法的模式图；

图7表示上述实施例1的通信终端装置中的请求调制方式决定部中的调制方式的决定方法示例的模式图；

图8表示本发明实施例2的基站装置的结构方框图；以及

图9表示上述实施例2的通信终端装置的结构方框图。

具体实施方式

以下，用附图来说明本发明的实施例。

(实施例1)

在本实施例中，说明通信终端装置根据检测出的多普勒频率来决定调制方式的情况。图3表示本发明实施例1的基站装置的结构方框图。图3所示的基站装置使用例如图1所示的时隙格式，向通信终端装置进行发送。

在图3中，接收RF部102对通过天线101接收的信号(接收信号)进行变频等规定的无线接收处理。命令解调部103通过对无线接收处理过的接收信号进行解调处理，来对从通信终端装置发送的命令进行解调。自适应调制部104使用根据命令解调部103解调过的命令决定的调制方式，来对发送数据进行自适应调制。发送RF部105通过将进行了规定的调制的导频信号(导频信号1‘PL1’和导频信号2‘PL2’)、和进行了自适应调制的发送数据进行时间复用来生成发送信号，对生成的发送信号进行变频等规定的无线发送处理，通过天线101来发送无线发送处理过的发送信号。

图4表示本发明实施例1的通信终端装置的结构方框图。在图4中，接收RF部202对通过天线201接收的信号(接收信号)进行变频等规定的无线接收处理。

自适应解调部204使用无线接收处理过的接收信号来进行数据部的解调。PL解调部203使用无线接收处理过的接收信号来进行导频信号的解调。SIR检测部205使用由PL解调部203解调过的导频信号来检测接收质量(例如SIR等)。fd检测部206使用由PL解调部203解调过的导频信号来检测fd(多普勒频率)。

请求调制方式决定部207使用SIR检测部205检测出的导频信号的接收质量、和fd检测部206检测出的fd，来决定向基站装置请求的调制方式(例如，QPSK、16QAM、64QAM等)。再有，有关调制方式的决定方法将后述。

命令生成部208生成与请求调制方式决定部207决定的调制方式对应的命令。调制部209对命令生成部208生成的命令进行调制。发送RF部210对调制部209调制过的命令进行变频等规定的无线发送处理，通过天线201来发送无线发送处理过的命令。

图5表示本发明实施例1的通信终端装置中的fd检测部206的结构方框图。在图5中，在由图4的PL解调部203解调过的导频信号中，‘PL1’被输出到PL1信道估计部301，‘PL2’被输出到PL2信道估计部302。

PL1信道估计部301进行已解调的‘PL1’的信道估计。PL2信道估计部302进行已解调的‘PL2’的信道估计。

角度差检测部303使用来自PL1信道估计部301的信道估计结果和来自PL2信道估计部302的信道估计结果，来计算两信道估计结果之间的角度差θ。

在fd计算部304中，输入表示图1所示的时隙帧中的‘PL1’和‘PL2’的时间差的信息(以下称为‘时间差信息’)。该fd计算部304使用时间差信息和来自角度差检测部303的角度差θ，来检测多普勒频率。

下面，说明具有上述结构的通信终端装置和基站装置的工作情况。首先，在图3所示的基站装置中，如图1所示，通过将进行了规定的调制的导频信号(‘PL1’和‘PL2’)和进行了自适应调制的发送数据进行时间复用，来生成发送信号。另外，有关进行了自适应调制的发送数据的细节将后述。在生成的发送信号进行了规定的无线发送处理后，经天线101来发送。

从基站装置发送的信号经天线201由图4所示的通信终端装置接收。在图4中，经天线201接收的信号(接收信号)通过接收RF部202进行规定的无线接收处理。无线处理后的接收信号中与数据部分(参照图1)对应的信号被输出到自适应解调部204，而无线接收处理后的接收信号中与导频信号对应的信号被输出到PL解调部203。

PL解调部203对来自接收RF部202的接收信号进行解调处理。由此，解调出导频信号1‘PL1’和导频信号2‘PL2’。解调出的‘PL1’和‘PL2’被输出到SIR检测部205和fd检测部206。

SIR检测部205使用由PL解调部203解调出的‘PL1’和‘PL2’来检测接收质量。检测出的接收质量被输出到请求调制方式决定部207。

fd检测部206使用由PL解调部203解调出的‘PL1’和‘PL2’来检测fd(多普勒频率)。下面除了参照图5以外，还参照图6来说明fd检测的具体例。图6是表示本发明实施例1的通信终端装置中的fd检测部206的fd检测方法的模式图。

参照图5，由PL解调部203解调出的‘PL1’被输入到PL1信道估计部301，而由PL解调部203解调出的‘PL2’被输入到PL2信道估计部302。

PL1信道估计部301进行解调后的‘PL1’的信道估计。PL2信道估计部302进行解调后的‘PL2’的信道估计。PL1信道估计部301和PL2信道估计部302的信道估计的结果被输出到角度差检测部303。

如图4所示，角度差检测部303计算‘PL1’的信道估计结果和‘PL2’的信道估计结果之间的角度差θ。算出的角度差θ被输出到fd检测部304。

fd检测部304使用由角度差检测部303算出的角度差θ和时间差信息来检测衰落变动，计算多普勒频率(fd)。算出的fd被输出到请求调制方式决定部207。

请求调制方式决定部207使用SIR检测部205检测出的导频信号的接收质量和fd检测部206检测出的fd，来决定对基站装置请求的调制方式。作为调制方式，本通信终端装置中的数据部的接收质量满足期望质量，并且决定最高速的调制方式。以下，还参照图7来进一步说明请求的调制方式的具体决定方法。

图7是表示本发明实施例1的通信终端装置中的请求调制方式决定部207的调制方式决定方法的示例的模式图。在图7中，表示在基站装置对发送数据例如分别使用QPSK方式、16QAM方式和64QAM方式时，例如分别在fd高的情况下和fd低的情况下，通信终端装置中的导频信号的接收质量(SIR)与接收数据的质量(差错率特性：BER)的关系。

从图7可知，在fd低的情况下和fd高的情况下，即使通信终端装置以相同的质量来接收导频信号，在接收数据的特性上也可以看到差别。即，在fd高情况下的接收数据的特性比fd低情况下的接收数据的特性差。于是，如果fd变化，那么即使导频信号的接收质量相同，接收数据的特性也极大地变化。

因此，在本实施例中，根据fd的大小来使用准备的阈值，决定调制方式。即，例如分别对于fd高的情况和fd低的情况来准备阈值1和阈值2。

在fd高的情况下，在导频信号的接收质量比阈值1(fd高)低时，选择QPSK调制方式，在导频信号的接收质量处于阈值1(fd高)和阈值2(fd高)之间时，选择16QAM调制方式，而在导频信号的接收质量比阈值2(fd高)时，选择64QAM调制方式。相反，在fd低的情况下，在导频信号的接收质量比阈值1(fd低)低时，选择QPSK调制方式，在导频信号的接收质量处于阈值1(fd低)和阈值2(fd低)之间时，选择16QAM调制方式，而在导频信号的接收质量比阈值2(fd低)高时，选择64QAM调制方式。

这里，上述阈值可如下设定。即，首先，分别对于fd高的情况和fd低的情况，求相对于导频信号的接收质量的接收数据(采用QPSK、16QAM或64QAM等时的接收数据)的特性。而且，分别对于fd高的情况和fd低的情况，将采用16QAM调制方式时的接收数据的特性满足期望质量所需的最低限度的导频信号的接收质量作为阈值1，将采用64QAM调制方式时的接收数据的特性满足期望质量所需的最低限度的导频信号的接收质量作为阈值2。

在本实施例中，分别根据fd低的情况和fd高的情况，说明了决定调制方式的情况，但本发明也可以应用于根据三种以上的fd来决定调制方式的情况。即使在这样的情况下，也可以按上述的方法来设定阈值。

于是，选择调制方式的情况相当于使用检测出的多普勒频率，来估计导频信号和接收数据之间的特性差，考虑该特性差来选择调制方式。以上是请求调制方式决定部207的调制方式的具体决定方法。

将以上那样决定的调制方式通知命令生成部208。命令生成部208生成与请求调制方式决定部207决定的调制方式对应的命令。命令生成部208生成的命令由调制部209进行调制，由发送RF部210进行规定的无线发送处理后，经天线201发送。有关自适应解调部204的工作情况将后述。

从通信终端装置发送的信号经天线101被图1所示的基站装置接收。在图1中，经天线101接收的信号(接收信号)由接收RF部102进行规定的无线接收处理。无线接收处理过的接收信号由命令解调部103进行解调。由此，将从通信终端装置发送的命令进行解调。解调过的命令被输出到自适应调制部104。

自适应调制部104使用根据来自命令解调部103的命令决定的调制方式，对向通信终端装置的发送数据进行自适应调制。自适应调制过的发送数据被输出到发送RF部105。以后，如上所述，发送RF部105通过将进行了规定的调制的导频信号和自适应调制过的发送数据进行时间复用，生成发送信号，将生成的发送信号进行规定的无线发送处理，并经天线101发送。

如上所述，从基站装置发送的信号经天线201由图2所示的通信终端装置接收。如上所述，在由接收RF部202进行了无线接收处理的接收信号中与数据部分(参照图1)对应的信号被输出到自适应解调部204，而无线接收处理过的接收信号中与导频信号对应的信号被输出到PL解调部203。有关PL解调部203中的工作情况与上述相同。

自适应解调部204对于接收RF部202进行过无线接收处理的接收信号，根据与图3所示的基站装置中的自适应调制部104使用的调制方式对应的解调方式来进行解调处理。由此获得接收数据。

于是，在本实施例中，使用导频信号来检测多普勒频率，使用检测出的多普勒频率和导频信号的接收质量，来估计衰落环境下的接收数据的接收质量，而且，根据估计出的接收数据的接收质量，来决定对基站装置请求的调制方式。即，使用检测出的多普勒频率，来估计导频信号和接收数据之间的特性差，考虑该特性差，来决定对基站装置请求的调制方式。

由此，由于即使在衰落环境下，也可以是最高速的调制方式，并且能够可靠地决定使通信终端装置中的接收数据的质量满足期望质量的调制方式，所以可以进行高质量并且高效率的数据通信。

在本实施例中，为了简化说明，举例说明了一个通信终端装置根据多普勒频率来决定调制方式，将决定的调制方式通知基站装置，基站装置将采用该通信终端装置通知的调制方式的发送数据发送到该通信终端装置的情况，但本发明也适用于向多个通信终端装置进行发送数据的发送的情况。

即，本发明还适用于如下情况，即多个通信终端装置相同地决定调制方式，将决定的调制方式通知基站装置，而基站装置根据从各通信终端装置通知的调制方式，决定从哪个通信终端装置起进行发送数据的发送(调度)，根据该调度向通信终端装置进行发送数据的发送。这种情况下，在基站装置对某个通信终端装置进行发送数据的发送时，不用说，对发送数据采用向该通信终端装置通知的调制方式。

在本实施例中，作为下行线路的时隙格式，说明了使用图1所示的格式的情况，但不言而喻，本发明不限于此，也可以采用图1所示格式以外的时隙格式。具体地说，可采用的时隙格式与将数据部(用于发送信息信号的部分)、导频部(用于发送已知参照信号的部分)进行时间复用所得的时隙格式相当。再有，只要能够检测fd，对于各导频部间的时间差、以及1时隙中的导频部的数目就没有特别的限定。

(实施例2)

在本实施例中，说明基站装置使用接收信号来检测多普勒频率，根据检测出的多普勒频率、和通信终端装置通知的调制方式，来决定对通信终端装置的发送数据适合的调制方式的情况。

在上述实施例1中，通信终端装置检测fd。但是，所谓fd仅由通信终端装置的移动速度来决定，所以基站装置通过检测上行信号的fd，能够将其看成为下行信号的fd。这里，在本实施例中，不是通信终端装置而是基站装置进行fd的检测。

图8表示本发明实施例2的基站装置的结构方框图。对于图8中的与实施例1(图3)相同的结构，附以与图3中的结构相同的标号，并省略详细说明。

在图8中，fd检测部601使用接收RF部102无线接收处理过的接收信号来检测fd。fd检测部601也可以使用从通信终端装置发送的信号作为用于检测fd的接收信号。

校正部602使用命令解调部103解调后的命令来识别由通信终端装置通知的调制方式，而且使用识别出的调制方式和fd检测部601检测出的fd，来决定对通信终端装置的发送数据采用的调制方式。自适应调制部603使用校正部602决定的调制方式，对发送数据进行自适应调制。

图9表示本发明实施例2的通信终端装置的结构方框图。对于图9中的与实施例1(图4)相同的结构附以与图4结构相同的标号，并省略详细的说明。

在图9中，请求调制方式决定部701使用SIR检测部205检测出的导频信号的接收质量，来决定对基站装置请求的调制方式。

自适应解调部702除了使用与图8的自适应调制部603中使用的调制方式对应的解调方式进行解调处理以外，具有与实施例1(图4)中的自适应解调部204相同的结构。

下面，说明具有上述结构的通信终端装置和基站装置的工作情况。再有，省略本实施例的与实施例1相同的工作情况。首先，在图9所示的通信终端装置中，请求调制方式决定部701使用SIR检测部205检测出的导频信号的接收质量，来决定对基站装置请求的调制方式。作为调制方式，本通信终端装置中的数据部的接收质量满足期望质量，并且决定最高速的调制方式。如上所述，将决定的调制方式通知命令生成部208。

接着，在图8所示的基站装置中，由接收RF部102进行过无线接收处理的接收信号被输出到命令解调部103和fd检测部601。命令解调部103进行实施例1中说明过的处理，将从通信终端装置发送的命令进行解调。

fd检测部601使用无线接收处理过的接收信号来检测fd。作为具体的fd的检测方法，可以使用与实施例1中的fd检测部206相同的方法。将检测出的fd通知校正部602。

校正部602根据检测出的fd，对命令解调部103解调过的命令(即，由通信终端装置通知的调制方式)进行校正。具体地说，例如，在fd高的情况下，即使通信终端装置通知的调制方式为16QAM，也设定传输速率比16QAM慢1级的调制方式作为对该通信终端装置的发送数据采用的调制方式。根据fd的大小，与通信终端装置通知的调制方式相比，也可以设定慢两级以上的调制方式。将校正部602设定的调制方式通知自适应调制部603。

自适应调制部603使用校正部602设定的调制方式，进行对通信终端装置的发送数据的自适应调制。如实施例1中说明得那样，自适应调制后的发送数据被输出到发送RF部105。

然后，在图9所示的通信终端装置中，自适应解调部702对于由接收RF部202进行过无线接收处理的接收信号，根据与图8所示的基站装置中的自适应调制部603使用的调制方式对应的解调方式来进行解调处理。由此获得接收数据。

于是，在本实施例中，基站装置使用从通信终端装置发送的信号来检测多普勒频率，按照检测出的多普勒频率，仅根据导频信号的接收质量来变更由通信终端装置决定的调制方式(侯选)(传输速率更慢的调制方式)，将采用变更了调制方式的发送数据发送到通信终端装置。即，基站装置使用检测出的多普勒频率，估计通信终端装置的导频信号和接收数据之间的特性差，考虑该估计差来决定对通信终端装置的发送数据采用的调制方式。

由此，由于即使在衰落环境下，也可以是最高速的调制方式，并且能够可靠地决定通信终端装置中的接收数据的质量满足期望质量的调制方式，所以可以进行高质量并且高效率的数据通信。而且，由于在通信终端装置中不需要计算多普勒频率的电路，所以通信终端装置的电路结构简单。其结果，可以减少通信终端装置的消耗功率，并且可以使通信终端装置小型化。

在上述实施例1中，作为一例，说明了通信终端装置使用由基站装置对发送数据进行时间复用来发送的两个导频信号，来检测fd的情况，但即使通信终端装置不使用从基站装置发送的信号(导频信号以外的信号也可以)，也可以检测fd。例如，通信终端装置即使使用由基站装置对发送数据进行代码复用或时间复用来发送的导频信号(可以是一个，也可以是多个)，也可以检测fd。

同样，在上述实施例2中，说明了基站装置使用从通信终端装置发送的信号，来检测fd的情况，但与上述同样，基站装置即使使用由通信终端装置对发送数据等进行代码复用或时间复用来发送的信号，也可以检测fd。

从以上说明可知，根据本发明，根据已知参照信号的接收质量和多普勒频率来决定适合信息信号的调制方式，所以在衰落环境下也可以提供良好地保证接收质量的通信终端装置。

本说明书基于2000年7月26日申请的(日本)特愿2000-225171。其内容全部包含于此。

产业上的可利用性

本发明适用于数字移动通信系统。

Claims

1.一种通信终端装置，包括：接收质量检测部件，使用从基站装置发送的已知参照信号来检测接收质量；多普勒频率检测部件，用所述已知参照信号来检测多普勒频率；调制方式决定部件，使用检测出的接收质量和检测出的多普勒频率来决定适合信息信号的调制方式；以及发送部件，向基站装置请求由所述调制方式决定部件决定的调制方式。

2.一种通信终端装置，包括：接收质量检测部件，使用从基站装置发送的已知参照信号来检测接收质量；侯选决定部件，根据检测出的接收质量来决定适合信息信号的侯选调制方式；以及发送部件，向基站装置请求由所述决定部件决定的侯选调制方式。

3.如权利要求1所述的通信终端装置，其中，调制方式决定部件根据多普勒频率来设定作为接收质量的判定基准的阈值，根据SIR值和所述阈值的大小关系来决定调制方式。

4.如权利要求2所述的通信终端装置，其中，侯选决定部件根据多普勒频率来设定作为接收质量的判定基准的阈值，根据SIR值和所述阈值的大小关系来决定侯选的调制方式。

5.一种基站装置，包括：多普勒频率检测部件，使用从通信终端装置发送的信号，来检测多普勒频率；决定部件，使用检测出的多普勒频率和对通信终端装置请求的侯选的调制方式，来决定适合信息信号的调制方式；以及发送部件，向所述通信终端装置发送采用决定的调制方式的信息信号。

6.一种通信方法，其中，通信终端装置使用从基站装置发送的已知参照信号来检测接收质量，使用所述已知参照信号来检测多普勒频率，使用检测出的接收质量和检测出的多普勒频率来决定适合信息信号的调制方式，向所述基站装置请求已决定的侯选调制方式，

所述基站装置使用由所述通信终端装置请求的调制方式，向所述通信终端装置发送适合所述调制方式的信息信号。

7.一种通信方法，其中，通信终端装置使用从基站装置发送的已知参照信号来检测接收质量，使用检测出的接收质量来决定适合信息信号的侯选调制方式，向所述基站装置请求已决定的侯选调制方式，

所述基站装置使用从所述通信终端装置发送的信号来检测多普勒频率，使用检测出的多普勒频率和由所述通信终端装置请求的侯选调制方式来决定适合信息信号的调制方式，向所述通信终端装置发送采用已决定的调制方式的信息信号。