CN1462519A

CN1462519A - 多载波通信方法和多载波通信装置

Info

Publication number: CN1462519A
Application number: CN02801614A
Authority: CN
Inventors: 须增淳; 平松胜彦; 三好宪一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-12-17
Also published as: US20030144033A1; EP1300971A1; JP2002344415A; KR20030021255A; WO2002093805A1

Abstract

SFTD编码部分(10)产生至少两个发射信号，其中调整了构成时间序列的发射数据数字符号的相位和频率排列顺序。每一个信号被串行/并行变换部分(11、12)变换成并行信号，随后被IDFT部分(13、14)与并行/串行变换部分(15、16)变换成OFDM信号以便发射。因此，通过使用多载波变换方法，可以在频率方向上对传统上只能在时间轴方向上编码的内容编码。可以在减少处理延迟的同时，获得与STTD发射分集方法相同的分集效果。

Description

多载波通信方法和多载波通信装置

技术领域

本发明涉及一种多载波通信方法和多载波通信装置。

背景技术

一般而言，多路径衰减对移动无线通信环境的影响很大。在超宽频带(ultra broad frequency bands)发射中，频率选择性衰落(selective fading)的效果进一步增加，并成为降低系统性能的因素。

作为防止衰落导致的性能降低的方法，考虑了分集的使用。传统上，最初使用的是接收分集，其处理在接收端执行。近来使用了发射分集，其中发射端执行分集发射，从而可以在减少移动终端负载的同时，用简化的操作获得分集效果。

一种传统发射分集是STTD(Space Time coding based Transmit antennaDiversity，基于时空编码的发射天线分集)，其中使用多个天线使发射信号同时发射，并对其进行最大比组合(maximal-ratio combining)，以获得分集增益(例如，“Performance of OFDM-CDMA systems with Transmit Diversity of ForwardLink Transmission”(“具有前向链接发射的发射分集的OFDM-CDMA系统的性能”)，Incheol JEONG and Masao NAKAGAWA，Technical Report of IEICE)。STTD发射分集方案按时序改变发射信号，以便对来自多个天线的信号编码并发射。

图1是说明传统STTD方案中的发射分集的示意图。

图中，从天线1，在时间t₀发射信号S₀，并在时间t₁发射信号S₁；同时从天线2，在时间t₀发射信号-S₁ ^*，并在时间t₁发射信号S₀ ^*。这些信号在接收端相加，并乘以转移函数h₀或h₁，从而在时机t₀获得接收信号r₀，在时机t₁获得接收信号r₁。换句话说，获得如下述公式(1)和(2)所表达的接收信号r₀和r₁。另外，公式中“^*”表示复共轭。

t₀∶r₀＝h₀S₀-h₁S₁ ^* …(1)

t₁∶r₁＝h₀S₁+h₁S₀ ^* …(2)

由于信号S₀和S₁共存于公式(1)和(2)中，故不能抽取信号S₀和S₁。因此，将r₀与h₀ ^*的乘积和h₁与r₁ ^*的乘积相加得到公式(3)，其中接收信号S₀r表示为S₀乘以常数(h₀ ^*h₀和h₁h₁ ^*)。

S₀r＝h₀ ^*r₀+h₁r₁ ^*

＝h₀ ^*h₀S₀-h₀ ^*h₁S₁ ^*+h₀ ^*h₁S₁ ^*+h₁h₁ ^*S₀

＝h₀ ^*h₀S₀+h₁h₁ ^*S₀ …(3)

相似地，将r₀ ^*与-h₁的乘积和h₀ ^*与r₁的乘积相加得到公式(4)，其中接收信号S₁r表示为S₁乘以常数(h₁h₁ ^*和h₀ ^*h₀)。

S₁r＝-h₁r₀ ^*+h₀ ^*r₁

＝-h₁h₀ ^*S₀ ^*+h₁h₁ ^*S₁+h₀ ^*h₀S₁+h₀ ^*h₁S₀ ^*

＝h₁h₁ ^*S₁+h₀ ^*h₀S₁ …(4)

预先在接收端通过信道估计(channel estimating)测量并确定转移函数h₀和h₁，由此获得最大比组合的结果。由STTD发射分集组合的信号等同于在接收端执行最大比组合的信号。此外，尽管上述例子图解了使用两个信号，S₀和S₁的情形，使用两个或更多信号的情形获得相同的结果。

STTD发射分集如上所述。

这样，在传统STTD发射分集中，改变组成发射数据的信道比特的时序或相位。然而，改变时序或相位导致延时。

发明内容

本发明的目的是提供一种多载波通信方法和多载波通信装置，能够减少处理延迟，并具有与STTD发射分集相同的效率。

上述目的通过使用多载波发射方案在频域对发射数据编码实现。

附图说明

图1是说明传统STTD方案中的发射分集的示意图；

图2是说明根据本发明第一个实施例的多载波发射装置的构造的方框图；

图3是说明根据本发明第一个实施例的多载波发射装置中的发射分集的示意图；以及

图4是说明根据本发明第二个实施例的多载波接收装置的构造的方框图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的优选实施例。

(第一个实施例)

图2是说明根据本发明第一个实施例的多载波发射装置的构造的方框图。

图中，本实施例的多载波发射装置具有SFTD(Space Frequency Codingbased Transmit antenna Diversity，基于空间频率编码的发射天线分集)编码部分10、串行/并行(S/P)变换部分11、串行/并行(S/P)变换部分12、IDFT(离散傅里叶逆变换)部分13、IDFT(离散傅里叶逆变换)部分14、并行/串行(P/S)变换部分15、并行/串行(P/S)变换部分16、发射天线17和发射天线18。

SFTD编码部分10调整(SFTD编码)按时间序列输入的发射数据数字符号S₀、S₁、……的相位和频率排列顺序，以输出到与两个天线相连的多个部分。在这里，部分10输出未调整的发射数据数字符号S₀、S₁、……和已调整的发射数据数字符号-S₁ ^*、S₀ ^*、……。未调整发射数据数字符号S₀、S₁、……在串行/并行变换部分11进行并行变换，输入到IDFT部分13。IDFT部分13对所输入的并行发射数据数字符号S₀、S₁、……执行频率变换并输出。并行/串行变换部分15对来自IDFT部分13的信号执行串行变换，从而向发射天线17输出OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)信号。

同时，所调整的发射数据数字符号-S₁ ^*、S₀ ^*、……在串行/并行变换部分12进行并行变换，被输入到IDFT部分14。IDFT部分14对所输入的并行发射数据数字符号-S₁ ^*、S₀ ^*、……执行频率变换并输出。并行/串行变换部分16对来自IDFT部分14的信号执行串行变换，从而向发射天线18输出OFDM(正交频分复用)信号。

这样，SFTD编码部分10调整按时间序列输入的发射数据数字符号S₀、S₁、……的相位和频率排列顺序，以提供给与两个天线相连的多个部分。串行/并行变换部分11和12对所提供的发射信号执行并行变换，IDFT部分13和14与并行/串行变换部分15和16产生OFDM信号，并且从发射天线17和18发射信号。

在本发明中，由于使用多载波方案以多个频带同时发射信号，因此对于在时间轴上交换发射信号组分的相位和频率排列顺序，与传统处理相比可以显著地减少处理延迟。同样地在使用多载波方案的SFTD发射分集中，如在STTD发射分集中，可以抽取所接收的数据，对其进行最大比率组合。

图3是说明本实施例的SFTD方案中的发射分集的示意图。

如图所示，从发射天线17，信号S₀以频率F₀发射，而信号S₁以频率F₁发射；同样从发射天线18，信号-S₁ ^*以频率F₀发射，而信号S₀ ^*以频率F₁发射。这些信号在接收端相加，并乘以转移函数H₀或H₁，从而在频率F₀的定时获得接收信号R₀，而在频率F₁的定时获得接收信号R₁。换句话说，获得如下述公式(5)和(6)所表达的接收信号r₀和r₁。另外，公式中“^*”表示复共轭。

f₀∶r₀＝h₀S₀+h₁(-S₁ ^*) …(5)

f₁∶r₁＝h₀S₁+h₁S₀ ^* …(6)

由于信号S₀和S₁共存于公式(5)和(6)中，故不能抽取信号S₀和S₁。因此，将r₀与h₀ ^*的乘积和h₁与r₁ ^*的乘积相加得到公式(7)，其中接收信号S₀r表示为S₀乘以常数(h₀ ^*h₀和h₁h₁ ^*)。

S₀r＝h₀ ^*r₀+h₁r₁ ^*

＝h₀ ^*h₀S₀-h₀ ^*h₁S₁ ^*+h₀ ^*h₁S₁ ^*+h₁h₁ ^*S₀

＝h₀ ^*h₀S₀+h₁h₁ ^*S₀ …(7)

相似地，将r₀ ^*与-h₁的乘积和h₀ ^*与r₁的乘积相加得到公式(8)，其中接收信号S₁r表示为S₁乘以常数(h₁h₁ ^*和h₀ ^*h₀)。

S₁r＝-h₁r₀ ^*+h₀ ^*r₁

＝-h₁h₀ ^*S₀ ^*+h₁h₁ ^*S₁+h₀ ^*h₀S₁+h₀ ^*h₁S₀ ^*

＝h₁h₁ ^*S₁+h₀ ^*h₀S₁ …(8)

预先在接收端通过信道估计测量并确定转移函数h₀和h₁，由此获得最大比组合的结果。由SFTD发射分集组合的信号等同于在接收端执行最大比组合的信号。此外，尽管上述例子说明了使用两个信号，S₀和S₁的情形，使用两个或更多信号的情形获得相同的结果。

因此，根据本实施例的多载波发射装置，由于使用多载波方案以多个频带同时发射信号，因此对于如同在传统STTD发射分集中，在时间轴上交换发射信号组分的相位和频率排列顺序，与传统处理相比可以显著地减少处理延迟。另外，可以提供多载波通信装置和多载波通信方法，在获得STTD发射分集的效果的同时，能够减少处理延迟。

此外，尽管在本发明中使用OFDM作为多载波发射方案，本发明不限于该方案，并可以使用其它方法(例如，使用有限频带实现多载波发射的方法，其中所述有限频带通过对每个子载波执行载波频率调制而获得)。

进一步，根据本实施例，如图2所示，对按时间序列输入的发射数据数字符号S₀、S₁、……以频率排列和相位进行调整；没有具体地限制对频率排列和相位的调整。换句话说，可以在发射端和接收端之间预先确定交换事项，或者发射端可以将相位和频率排列顺序的交换信息添加到导频信号等中，同时，接收端基于该信息抽取发射信号组分。

(第二个实施例)

图4是图解本发明第二个实施例的多载波接收装置的构造的方框图。

图中，本实施例的多载波接收装置具有接收天线20、串行/并行(S/P)变换部分21、DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)部分22、并行/串行(P/S)变换部分23、信道估计部分24和SFTD解码部分25。

串行/并行变换部分21对接收天线20接收到的OFDM信号执行并行变换，从而抽取每个频率组分的信号。DFT部分22对串行/并行变换部分21抽取的信号执行OFDM解调，以获得每个频率组分的接收信号r₀、r₁、……。并行/串行变换部分23对DFT部分22获得的每个频率组分的接收信号r₀、r₁、……执行串行变换并输出。信道估计部分24使用接收信号中的导频信号等估计信道条件，并输出信道估计值h₀和h₁，即信道估计结果。SFTD解码部分25使用接收信号和信道估计值h₀和h₁执行SFTD解码，并由此获得原始发射数字符号S₀、S₁、……。

这样，根据本实施例的多载波接收装置，可以解调从前述实施例中的多载波发射装置发射的OFDM信号，并获得原始发射数字符号S₀、S₁、……。因此，组合该多载波接收装置与第一个实施例中的多载波发射装置，可以实现多载波通信装置，在获得STTD发射分集的效果的同时，能够减少处理延迟。

如上所述，根据本发明，可以提供一种多载波通信装置和多载波通信方法，在获得STTD发射分集的效果的同时，能够减少处理延迟。

本申请是基于2001年5月14日提交的日本专利申请No.2001-143490，其完整内容作为参考明确结合于此。

本发明适用于陆上数字广播装置和高速无线LAN(local area network，局域网)。

Claims

1.一种多载波通信方法，包括：

在发射端，

以时间序列调整发射信号组分的相位和频率排列顺序，以产生发射信号；以及

使用至少两个天线发射信号，

在接收端，使用一个天线接收从发射端发射的无线电信号；以及

组合所接收的无线电信号的多个频率组分，以抽取发射信号组分。

2.一种多载波通信装置，包括：

至少两个发射天线；

信号产生部分，其以时间序列调整发射信号组分的相位和频率排列顺序，并由此产生至少两个发射信号；以及

发射部分，其将信号产生部分产生的至少两个发射信号分别从发射天线发射。

3.如权利要求2的多载波发射装置，其中发射部分将信号产生部分产生的至少两个发射信号的每一个变换为正交频分多路复用信号，以从各自的一个发射天线发射。

4.多载波接收装置，包括：

单个接收天线；以及

发射信号组分捕获部分，其组合接收天线接收的接收信号的多个频率组分，以抽取发射信号组分。

5.如权利要求4的多载波接收装置，其中发射信号组分捕获部分对接收信号执行正交频分多路复用解调，并基于解调后的信号和使用该解调后的信号估计出的信道估计值，抽取发射信号组分。

6.多载波通信装置，包括：

如权利要求2的多载波发射装置；以及

如权利要求4的多载波接收装置。

7.多载波通信装置，包括：

如权利要求3的多载波发射装置；以及

如权利要求5的多载波接收装置。