CN1465153A - 多载波发送装置、多载波接收装置及多载波无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种能够当在MC－CDMA方法中保持发送比特数量恒定时，改善信息发送效率和接收性能的子载波发送通/断控制方法。而且，一种能够改善信息发送效率和接收性能的子载波发送功率控制方法。

Description

多载波发送装置、多载波接收 装置及多载波无线通信方法
                          技术领域
本发明涉及一种发送/接收装置，尤其是涉及，多载波发送装置，多载波接收装置以及多载波无线通信方法。
                          背景技术
近年来，在无线通信中，特别是在移动通信中，不仅声音而且诸如图像和数据的不同类型信息正成为传输的对象。随着在未来对期望传输多种内容需求的增长，据估计，对于更加可靠和更加高速传输的要求将进一步增加。然而，当在移动通信中进行高速传输时，由多经产生的延迟信号的影响将增长到这样的一种程度，即不能再忽略这些延迟信号的影响以及由于频率选择性衰落的影响，传输特性也将恶化。
作为一种解决频率选择性衰落的技术，诸如OFDM(正交频分多路复用)系统的多载波(MC)调制系统正引起关注。多载波调制系统是一种使用多个载波(子载波)传输数据的技术，其中子载波的传输速率被抑制到防止频率选择性衰落的程度，籍此结果实现了高速传输。尤其是，该OFDM系统在多载波调制系统中是一种具有最高频率使用效率的系统，这是因为多个子载波中的数据是相互正交安排的，以及该系统是一种可以在相对简单硬件结构中实现的系统，所以，OFDM系统成为特别关注的焦点并且被从不同角度出发来进行研究。
这些研究的实例包括“用于OFDM子载波自适应调制系统的多电平发送功率控制方案的性能”(Performance of a Multilevel Transmit Power ControlScheme for the OFDM Subcarrier Adaptive Modulation System)(作者Yoshiki，Sanpei和Morinaga，IEICE技术报告，SSE2000-71，RCS2000-60(2000-07)，第63-68页)和“基于用于OFDM/FDD系统的子载波发送功率控制技术延迟轮廓信息信道的性能”(Performance of the Delay Profile Information Channel basedSubcarrier Transmit Power Control Technique for OFDM/FDD Systems)(作者Maeda，Sanpei，Morinaga，电子协会会报(Transactions of Institute ofElectronics)，信息和通信工程，B，Vol.J84-B，NO.2第205-213页(2001年2月))。
这里，设计一种基站通过控制发送功率改善基站接收机的敏感性，因而每一个子载波的接收情况变得恒定，正如图1A到图1C中所示的(以后称为“传统系统1”)。进一步，正如图2A和图2B所示，例如，在子载波发送功率控制期间，以这样一种方式执行控制，即防止使用低接收质量的子载波发送以减少发送功率(以后称为“传统系统2”)。
然而，上述的传统系统1和传统系统2存在以下的问题。
首先，传统系统1在发送期间为在传播路径中功率减少的子载波分配较大功率，为在发送期间传播路径中功率增加的子载波分配较小的功率(参见图1A到图1C)，这将导致效率低下并在一定程度上限制了接收性能的改善。
而且，由于传统系统1对每一个子载波进行发送功率控制，因此当进行诸如QAM的多值调制时，有必要为每一个子载波发送一个发送信号参考电平。
另一方面，为了解调接收信息，传统系统2请求基站分别发送没有包含在发送中(即，没有分配发送功率)的子载波的位置信息到移动站，这需要相对大的发送功率，而该发送功率并不用于信息发送。而且，由于发送功率相对大，该信号可能引起与其他小区的干扰。
进一步，根据传统系统2，当在发送中不包含子载波时，可被发送的比特数量可能减少，防止了信息的正确发送。例如，对于图2B中所示的子载波#1到#7的部分R，发送载波太少而不能正确解调信息。为改善这种情形，传统系统2通过穿孔减少了发送比特的数量，但是穿孔增加了编码速率并因此减少了纠错性能。
更进一步，传统系统2断开低接收质量子载波的发送，这减少了总的发送功率并降低了信息发送效率。
而且，一种混合OFDM系统和CDMA(码分多址接入)系统的系统(称为“MC(多载波)-CDMA系统”或称为“OFDM-CDMA系统”但这里称为“MC-CDMA系统”)近来成为特别关注的焦点并作为实现更高速传输的接入系统。这里，CDMA系统是一种扩频频谱系统，这是另外一种用于解决频率选择性衰落的技术，该系统通过在频率轴上使用每一个用户的独特扩频码直接扩频每一个用户的信息来改善干扰阻抗并因此获得扩频增益。该MC-CDMA系统将在以后被详细描述。
例如，当上述传统系统2简单地应用于该MC-CDMA系统时，出现了以下其他的问题：
即，根据传统系统2，从所有子载波中选择没有包含在发送中的子载波，所以如果断开MC-CDMA系统中特定码元的所有扩频码片的发送，码元将不再被完全地发送，结果导致了性能的恶化。
进一步，如果在MC-CDMA系统中简单地执行发送断控制，具有多路复用扩频码的发送信号的正交性将被完全破坏，使用不同扩频码正被发送的信号将具有完全相同的信号波形，防止了接收侧分离这些信号。
                          发明内容
本发明的一个目的是当在MC-CDMA系统中保持发送比特的数量时，基于能够改善信息发送效率和接收性能的发送通/断控制系统，提供一种多载波发送装置、多载波接收装置以及多载波无线通信方法。
本发明的另一个目的是，在MC-CDMA系统中，基于能够改善信息发送效率和接收性能的子载波发送功率控制系统，提供一种多载波发送装置、多载波接收装置以及多载波无线通信方法。
本发明的再一个目的是，在OFDM系统中，基于能够改善信息发送效率和接收性能的子载波发送功率控制系统，提供一种多载波发送装置、多载波接收装置以及多载波无线通信方法。
根据本发明一个方面的多载波发送装置是通过在频率轴方向扩频信号进行无线通信的多载波发送装置，其中包括获取部分，用于获取是否为每一个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息，以及包括为未分配发送功率的每一个子载波以及具有分配发送功率的子载波分配发送功率的分配部分，该分配是基于通过获取部分获取的分配存在/不存在信息进行的。
在上述的多载波发送装置中，获取部分优选地包括一个接收部分，接收在接收侧估计的有关每一个子载波接收质量的接收质量信息，和一个判决部分，用于基于接收部分所接收的接收质量信息(情形1)来判决分配存在/不存在信息。而且，获取部分优选地包括一个接收在接收侧判决的分配存在/不存在信息的接收部分(情形2)。
根据本发明另一个方面的多载波接收装置是一种在上述情形1中与多载波发送装置执行无线通信的多载波接收装置，其中包括估计每一个子载波的接收质量的有关接收质量信息的估计部分，和一个发送估计部分所估计的接收质量信息的发送部分。
根据本发明的再一个方面的多载波接收装置是一种在上述情形2中与多载波发送装置执行无线通信的多载波接收装置，其中包括估计每一个子载波接收质量的接收质量信息的估计部分，判决部分，用于基于估计部分所估计的接收质量信息，判决是否为每一个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息，以及用于发送判决部分所判决的分配存在/不存在信息的发送部分。
根据本发明的又一个方面的多载波无线通信方法是一种用于通过在频率轴方向扩频信号进行无线通信的多载波发送装置的无线通信方法，包括获取步骤以获取是否为每一个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息以及分配步骤，分配步骤基于在获取步骤中获取的分配存在/不存在信息，为未分配发送功率的子载波分配发送功率并为具有分配发送功率的子载波分配发送功率。
在上述的多载波无线通信方法中，获取步骤优选包括接收步骤，该步骤接收在接收侧估计的有关每一个子载波接收质量的接收质量信息，以及基于接收步骤(情形1a)接收的接收质量信息，判决分配存在/不存在信息的判决步骤。进一步，获取步骤优选地包括接收在接收侧(情形2a)判决的分配存在/不存在信息的接收步骤。
根据本发明的再一个方面的多载波无线通信方法是一种用于与多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置的多载波无线通信方法，其中的发送装置使用上述情形1a中的多载波无线通信方法，包括估计每一个子载波的接收质量的接收质量信息的估计步骤，以及发送在估计步骤中估计的接收质量信息的发送步骤。
根据本发明的再一个方面的多载波无线通信方法是一种用于与多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置的多载波无线通信方法，其中的发送装置使用上述情形2a中的多载波无线通信方法，包括估计每一个子载波的接收质量的接收质量信息的估计步骤，判决步骤，用于基于估计步骤所估计的接收质量信息判决是否为每一个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息，以及发送在判决步骤所判决的分配存在/不存在信息的发送步骤。
根据本发明的再一个方面的多载波发送装置是一种通过在频率轴方向扩频信号进行无线通信的多载波发送装置，其中包括获取部分，用于在接收侧获取每一个子载波接收电平的接收电平信息，以及控制部分，用于基于获取部分所获取的接收电平信息来控制每一个子载波的发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大的发送功率以及较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
根据本发明的再一个方面的多载波接收装置是一种与多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置，其中包括检测每一个子载波接收电平的接收电平信息的检测部分和发送检测部分所检测的接收质量信息的发送部分。
根据本发明的再一个方面的多载波无线通信方法是一种用于通过在频率轴方向扩频信号进行无线通信的多载波发送装置的多载波无线通信方法，包括获取步骤，用于在接收侧识别每一个子载波的接收电平的接收电平信息，以及控制步骤，用于基于在获取步骤中获取的接收电平信息，控制每一个子载波的发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大的发送功率和较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
根据本发明的再一个方面的多载波无线通信方法是一种用于与多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置的多载波无线通信方法，包括检测每一个子载波接收电平的接收电平信息的检测步骤，和发送在检测步骤中检测的接收质量信息的发送步骤。
根据本发明的再一个方面的多载波发送装置是一种基于OFDM系统进行无线通信的多载波发送装置，包括获取部分，用于获取每一个子载波的接收电平的接收电平信息，和基于获取部分获取的接收电平信息控制每一个子载波发送功率的控制部分，以便较高接收电平的子载波具有较大的发送功率和较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
根据本发明的再一个方面的多载波接收装置是一种与多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置，包括检测每一个子载波接收电平的接收电平信息的检测部分，和发送检测部分所检测的接收质量信息的发送部分。
根据本发明的再一个方面的多载波无线通信方法是一种用于基于OFDM系统进行无线通信的多载波发送装置的多载波无线通信方法，包括获取步骤，用于在接收侧获取每一个子载波的接收电平的接收电平信息，和控制步骤，用于基于在获取步骤中获取的接收电平信息来控制每一个子载波的发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大发送功率和较低接收电平的子载波具有较小发送功率。
根据本发明的再一个方面的多载波无线通信方法是一种用于使用该多载波无线通信方法与多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置的多载波无线通信方法，包括检测每一个子载波接收电平的接收电平信息的检测步骤，和发送在检测步骤中所检测的接收质量信息的发送步骤。
                          附图说明
图1A示例了一种传统的子载波发送功率控制系统并示出了频率和导频接收电平之间关系的一个实例；
图1B也示例了一种传统的子载波发送功率控制系统并示出了频率和数据发送功率之间关系的一个实例；
图1C也示例了一种传统的子载波发送功率控制系统并示出了频率和数据接收功率之间关系的一个实例；
图2A示例了一种传统的子载波发送通/断控制系统并示出了频率和导频接收电平之间关系的一个实例；
图2B也示例了一种传统的子载波发送通/断控制系统并示出了频率和数据发送功率之间关系的一个实例；
图3示出了一种根据本发明实施方案1的多载波发送装置和多载波接收装置的结构方框图；
图4示例了拟发送的OFDM信号的状态；
图5示例了OFDM信号的子载波安排的状态；
图6A示例了一种根据该实施方案的子载波发送通/断控制系统并示出了频率和导频接收电平之间关系的一个实例；
图6B示例了一种根据该实施方案的子载波发送通/断控制系统并示出了频率和数据发送功率之间关系的一个实例；
图7示出了一种根据本发明实施方案2的多载波发送装置和多载波接收装置的结构方框图；
图8A示例了一种根据该实施方案的子载波反向发送功率控制系统并示出了频率和导频接收电平之间关系的一个实例；
图8B也示例了一种根据该实施方案的子载波反向发送功率控制系统并示出了频率和数据发送功率之间关系的一个实例；
图9A示例了另一种该实施方案的子载波反向发送功率控制系统并示出了频率和导频接收电平之间关系的一个实例；
图9B也示例了另一种根据该实施方案的子载波反向发送功率控制系统并示出了频率和数据发送功率之间关系的一个实例；以及
图9C示例了再一种该实施方案的子载波反向发送功率控制系统并示出了频率和数据接收功率之间关系的一个实例。
                       具体实施方式
本发明的实质是基于MC-CDMA系统进行发送，避免通过低接收质量和没有分配发送功率(发送断)的子载波的发送并为具有分配发送功率(发送通)的子载波分配相应的发送功率(子载波发送通/断控制)。本发明的另一个实质是基于MC-CDMA系统或OFDM系统进行发送，根据在接收侧的子载波接收电平，较大的发送功率分配给具有较高接收电平的子载波，较小的发送功率分配给具有较低接收电平的子载波(子载波反向发送功率控制)。
现在将参考附图，在下面对本发明的实施方案进行详细说明。
(实施方案1)
图3示出了一种根据本发明实施方案1的多载波发送装置和多载波接收装置的结构方框图。
图3所示的多载波发送装置(以后简称为“发送机”)100具有扩频部分102，串/并(S/P)转换部分104，发送控制部分106，功率控制部分108，逆快速傅立叶变换(IFFT)部分110，并/串(P/S)转换部分112，保护间隔(GI)插入部分114，发送射频部分116，发送/接收复用天线118，接收射频部分120，通/断信息提取部分122以及载波选择部分124。发送机100安装于，例如，移动通信系统的基站中。
另一方面，图3中所示的多载波接收装置(以后简称为“接收机”)具有，发送/接收复用天线202，接收射频部分204，保护间隔(GI)插入消除部分206，串/并(S/P)转换部分208，快速傅立叶变换(FFT)部分210，信道补偿部分212，并/串(P/S)转换部分214，解扩部分216，接收功率检测部分218，通/断信息生成部分220以及发送射频部分222。接收机200安装于，例如，移动通信系统的移动站装置中。
发送机100和接收机200组成了，例如，基于MC-CDMA的发送机/接收机。
这里，MC-CDMA系统的细节将使用图4和图5来说明。
根据该MC-CDMA系统，发送信号被划分为多个(例如，512)载波(子载波)。更具体而言，发送信号首先使用扩频码在频率轴方向扩频并被码多路复用。码多路复用信号被串/并转换为对应于子载波数量的并行信号。图4示出了拟发送的OFDM信号的状态(n：子载波数量)。在相同附图中，“1”代表保护间隔，“3”代表码片，“5”代表OFDM码元。在图4的实例中，4码元数据被发送并被扩频n次。每一个码元在频率轴方向扩频为n码片。顺便提及，子载波的数量不需要总是与扩频码的数量一致。而且，尽管没有示出，该OFDM信号为每一个子载波提供导频信号(已知信号)。
进一步，根据该MC-CDMA系统，每一个子载波被OFDM调制为正交信号。在串/并转换之后的并行信号经过IFFT处理后被发送。通过IFFT处理，OFDM信号可以获得一种状态，即在图5所示的子载波中，其中的信号彼此正交。这里，信号正交意味着子载波信号的频谱不影响其他具有不同频率的信号。当进行一种OFDM调制时，插入保护间隔，只有存在短于保护间隔的延迟信号时，才可能获得正交性。
其次，上述结构中的发送机100和接收机200的操作将使用图6A和图6B来说明。图6A和图6B示例了一种根据该实施方案的子载波发送通/断控制系统，对应于图2A和图2B示出了传统的子载波发送通/断控制系统(传统系统2)。
首先，发送机100的扩频部分102在频率轴方向使用他们具有扩频因子N的独特扩频码来扩频数据码元。该扩频信号输出到串/并转换部分104。
串/并转换部分104将扩频信号(串行信号)串/并转换为对应于子载波数量的并行信号并将获得的并行信号输出到发送控制部分106。
发送控制部分106控制每一个子载波的发送通/断，以便不发送通过载波选择部分124选择的具有发送断指定的子载波(即，不为子载波分配发送功率)，功率控制部分108接收发送控制部分106的控制结果并控制每一个子载波的发送功率以便拟发送的子载波的总功率(发送功率)变得与正常发送功率相等。即，对应于具有发送断指定未分配发送功率的子载波的发送功率被分配给子载波，该子载波具有发送通指定并分配有发送功率。这时，假定N子载波中P子载波并不被发送，当被平均化时，拟发送的每一个子载波的发送功率变为，例如，N/(N-P)倍的正常发送功率(参见图6B，例如)。这将导致每一个码元中所有码片的全部总的发送功率变得与以下情形相等，即在每一个子载波上进行发送通/断控制，使得避免信息发送效率的恶化成为可能。发送功率受控的信号输出到IFFT部分110。
IFFT部分110对发送功率受控信号进行逆快速傅立叶变换(IFFT)，将信号从频域转换为时域并将其输出到并/串部分112。
并/串部分112在IFFT处理之后并/串转换该并行信号并输出获得的串行信号到GI插入部分114。
GI插入部分114将保护间隔插入到并/串部分112的输出信号中以改善特性来防止延迟。
在保护间隔插入之后，信号经过诸如发送射频部分116上变换以及从天线118无线发送的预定的无线处理。
接着，接收机200通过天线202接收发送机无线发送的信号，并输出该接收信号到接收射频部分204。
接收射频部分204应用预定的无线处理，诸如下变换通过天线202接收的信号。接收射频部分204的输出信号(基带信号)输出到GI消除部分206。
GI消除部分206从接收射频部分204的输出信号(基带信号)中消除保护间隔并输出该信号到串/并转换部分208。
串/并转换部分208串/并转换GI消除部分206的输出信号(串行信号)为对应于子载波数量的并行信号，并输出该并行信号到FFT部分210。
FFT部分210将串/并转换部分208的输出信号进行快速傅立叶变换(FFT)，将信号从时域转换为频域(即，将信号转换为用于它们的相应子载波的分量)，接着将信号输出到信道补偿部分212和接收功率检测部分218。
这时，信道补偿部分212基于包含在接收信号中的导频信号(已知信号)估计信道并基于该估计值补偿该信道。信道补偿后的信号输出到并/串转换部分214。
并/串转换部分214并/串转换信道补偿后的信号(并行信号)为串行信号并输出获得的串行信号到解扩部分216。
解扩部分216解扩并/串转换部分214输出的具有相同独特扩频码的信号，以便在发送侧获得期望的接收数据。
另一方面，接收功率检测部分218接收FFT部分210的输出信号并检测用于每一个子载波信号的导频信号的接收电平(这里为接收功率)。接收功率检测部分218的检测结果输出到通/断信息生成部分220作为每个子载波的接收质量信息。
通/断信息生成部分220基于接收功率检测部分218的检测结果，产生是否为每一个子载波分配发送功率的信息，即每个子载波的发送通/断信息。更具体而言，当，例如，在频率轴方向用扩频因子N在N子载波上扩频一个码元，通/断信息生成部分220从N子载波中选择相对低接收质量的P子载波并将他们设置为发送断。这里，P代表未发送以及具有未分配发送功率的子载波数量并且是一个预置值。即，在这种情形中，设置为发送断的子载波数量(P)是预先设置的，以及从通过扩频因子N扩频码元所获得的N码片信号中选择较低接收质量的P子载波并设置为发送断。这将保证，即发送每一个码元的(N-P)子载波，这使得消除码元完全地设置为发送断成为可能，因此当保持发送比特数量恒定时，可以有效地发送信息。
因此，本实施方案选择相对低接收质量的子载波。例如，在图6A所示的实例中，尽管该子载波比子载波#28具有更好的接收质量，子载波#11被设置为发送断。这是因为从构成第二码元的子载波#9到#16(N＝8)中选择低接收质量的两个子载波(P＝2)设置为发送断。
在这种情况下，P的值被设置为满足以下表达式1的值：
2(N-P-1)≥N...(表达式1)
这允许(N-P)子载波合并N或更多类型的扩频码，防止通过不同扩频码扩频的信号具有相同的波形并保证接收侧用不同的扩频码来分离信号。
例如，在四元扩频(N＝4)的情形中，P满足，2(4-P-1)≥4即P＜2，所以P＝1，这意味着只能将一个子载波设置为发送断。
更具体而言，在四元扩频情形中，假定两个子载波被设置为发送断。此时，在四元扩频中有四个码字1111，1100，1001以及1010，但是如果两个子载波被设置为发送断，这四个码字分别变为--11，--00，--01和--10。因此，通过使用码字1扩频信号“1”获得的信号和使用码字2扩频信号“0”获得的其他信号完全地变为相同的发送信号并且接收侧不能分量他们。
另一方面，在四元扩频的情形中，假定只有一个子载波被设置为发送断。此时，在四元扩频中有四个码字1111，1100，1001和1010，但是如果一个子载波被设置为发送断，这四个码字分别变为-111，-100，-110和-010。因此，全部8码字中没有一个与任何其他码字相一致，其中8码字包括这4码字加上通过插入这4码字所获得的4码字-000，-011，-110和-101，这将防止在扩频过程中具有不同扩频码的数据变为相同的信号。所以，当N＝4时，P＜2是基本条件。
通/断信息生成部分220(用于每一个子载波的发送通/断信息)的输出信号经过预定的无线处理，诸如通过发送射频部分222上变换并接着从天线202被无线发送。
其次，发送机100通过天线118接收接收机200无线发送的信号并输出该信号到接收射频部分120。
接收射频部分120应用预定的无线处理，诸如下变换通过天线118接收的信号。接收射频部分120的输出信号(基带信号)输出到通/断信息提取部分122。
通/断信息提取部分122提取从接收机200发送的每一个子载波的发送通/断信息并将其通知给载波选择部分124。
因此，基于MC-CDMA系统的本实施方案通过低接收质量，未分配发送功率(发送断)的子载波进行发送，并为分配发送功率(发送通)的子载波分配相应的发送功率，发送这些子载波，以便发送机100的总发送功率变为恒定(参见图6A和图6B)，所以当保持发送比特数量恒定时，可以改善信息传输效率和接收性能。
顺便提及，在本实施方案中，接收机200为每一个子载波判决发送通/断信息并向发送机100请求发送通/断信息，但是本发明不局限于此。本发明也可以适用于以下情形，即接收机向发送机报告每一个子载波的接收质量信息，并且发送机为每一个子载波判决发送通/断信息。在这种情形中，发送机为每一个子载波判决发送通/断信息，所以可能减少在接收机侧的计算量。当接收机为每一个子载波判决发送通/断信息时，正如本实施方案的情形，每一个子载波的发送通/断信息比每一个子载波的接收质量信息具有较小的信息量，并因此可能减少接收机到发送机的信息量。
进一步，利用事实即上行链路和下行链路的延迟轮廓几乎相同，也可能适用本发明，以便发送机使用接收机接收信号的延迟轮廓信息，来估计每个子载波用于发送通/断控制的接收质量信息，并为每一个子载波判决发送通/断信息。在这种情形中，不需要接收机到发送机的反馈信号(用于每个子载波的发送通/断信息或每个子载波的接收质量信息)，并且发送机单独可以为每一个子载波判决发送通/断信息。
进一步，根据该实施方案，接收机200通/断信息生成部分220使用的P值被预先设置，但是本发明并不局限于此。例如，P值也可能适应性地改变。在这种情形下，P值可以根据发送环境而被设置一个最佳值。进一步，P值也可从发送机发送到接收机。在这种情形下，接收机可以识别发送的子载波的功率被N/(N-P)次复用，所以接收机可以识别用于QAM调制的参考电平，等等，籍此实施QAM解调。
进一步，根据该实施方案，发送机100安装于基站上，而接收机200安装于移动站，但是本发明并不局限于此。例如，发送机100也可安装于移动站，而接收机200可以安装于基站。
进一步，本实施方案已经描述了这样的一种情形，即将本发明应用到MC-CDMA系统，但是本发明并不局限于此，本发明也可应用到任何混合CDMA系统的多载波调制系统中。
(实施方案2)
图7示出了一种根据本发明实施方案2的多载波发送装置和多载波接收装置的结构方框图；多载波发送装置(发送机)300和多载波接收装置(接收机)400与图3所示的多载波发送装置(发送机)100和多载波接收装置(接收机)200具有相同的基本结构，所以为相同组件指定相同的参考数字以及将省略有关的说明。
该实施方案的特征在于，子载波发送功率控制与传统系统1(这里称为“子载波反向发送功率控制”)相对立，或更具体而言，例如，基于MC-CDMA系统的该实施方案根据在接收机400的每个子载波的接收电平进行发送，即较高接收电平的子载波分配较大的发送功率以及较低接收电平的子载波分配较小的发送功率。为此目的，发送机300具有发送功率控制部分108a，接收功率信息提取部分302以及发送功率判决部分304，接收机400具有接收功率信息生成部分402。
这里，发送机300和接收机400也组成了基于MC-CDMA的发送机/接收机。而且，例如，发送机300安装于移动通信系统的基站中，而接收机400安装于移动通信系统的移动站装置中。
接着，发送机300和接收机400的特性的操作将使用图8A和图8B来说明。图8A和图8B示例了本发明应用的子载波反向功率控制系统。
发送机300的发送功率控制部分108a根据接收机400的通知来控制每个子载波的发送功率，以便具有较大接收功率(即，较高接收电平)的子载波用较大发送功率发送，具有较小接收功率(即，较低接收电平)的子载波同较小发送功率发送(参见图8A和图8B)。更具体而言，假定子载波#K的接收功率是HK，子载波#K的发送功率被设置为与接收功率HK成比例的功率，以便每个码元的所有子载波的总发送功率值变为恒定。与此同时，接收功率信息提取部分302提取接收机400发送的用于每个子载波的接收功率信息，并将他通知发送功率判决部分304，发送功率判决部分304基于每个子载波的接收功率信息来判决每个子载波的发送功率，并将其通知给发送功率控制部分108a。
顺便提及，为了补偿传播路径中功率变化(参见图1C)，传统系统控制子载波的发送功率，以便发送功率变为1/HK倍，即，接收功率HK的倒数(参见图1A和图1B)。
另一方面，接收机400的接收功率检测部分218接收FFT部分210的输出信号，检测导频信号的接收电平(这里，接收功率)并然后将其输出到接收功率信息生成部分402。
接收功率信息生成部分402基于接收功率检测部分218的检测结果产生每个子载波的接收功率信息。更具体而言，假定子载波#K的接收功率是HK，该HK值被通知到发送机300作为接收功率信息。
此时，也可能使得一个码元部分上的接收功率正常化并通知表明一个码元部分中相对功率状态的信息。即，假定扩频因子是N，正常化的功率信息HK基准(HKnorm)用下列表达式2给出： HKnorm = HK / ( Σ K = 1 N Hk ) . . . (表达式2)
这可以减少通知信息的动态范围。也允许发送机300保持组成一特定码元的所有子载波发送功率的总值恒定。
因此，基于MC-CDMA的该实施方案根据接收机400的子载波接收电平(接收功率)进行发送，较大接收电平的子载波分配较大的发送功率以及较小接收电平的子载波分配较小的发送功率，以便每个码元的所有子载波的发送功率总值变为恒定，籍此可以将每一个码元的总发送功率控制为一个正常电平，在传播路径中将接收信号有效地放大并改善信息发送效率和接收性能。
例如，当对应于图9A到图9C所示的该实施方案的系统与图1A到图1C所示的传统系统相比较时，即使发送功率对于相同的接收电平信息(参见图9A和图1A)保持相同(参见图9B和图1B)，正如图9C中所示，本实施方案可以比图1C所示的传统系统提供更大的总接收功率。
顺便提及，本实施方案已经基于MC-CDMA系统描述了子载波反向发送功率控制，但是应用子载波反向发送功率控制的系统并不局限于此。例如，子载波反向发送功率控制也可应用到任何混合CDMA系统的多载波调制系统中以及子载波反向发送功率控制进一步也可以应用到简单的OFDM系统中。
正如以上所述，本发明可基于MC-CDMA系统实现子载波发送通/断控制系统，当保持发送比特数量恒定时，该系统能够改善信息发送效率和接收性能。
进一步，本发明也可基于MC-CDMA系统实现子载波反向发送功率控制系统，该系统能够改善信息发送效率和接收性能。
更进一步，本发明也可基于OFDM系统实现子载波反向发送功率控制系统，该系统能够改善信息发送效率和接收性能。
本申请基于2001年7月13日提交的日本专利申请NO.2001-214545，其中全部内容特别地在此包含引为参考。
工业应用性
本发明可应用于安装在移动通信系统的移动站装置和基站装置等等中的多载波发送装置和多载波接收装置。

Claims (46)

1、一种多载波发送装置，通过在频率轴方向对信号扩频而进行无线通信，所述装置包括：
获取部分，用于获取是否为每一个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息；以及
分配部分，为未分配发送功率的每一个子载波以及具有分配发送功率的子载波分配发送功率，该分配是基于通过获取部分获取的分配存在/不存在信息进行的。
2、根据权利要求1的多载波发送装置，其中所述的获取部分执行所述的分配以使总的数据发送功率保持恒定。
3、根据权利要求1的多载波发送装置，其中未分配发送功率的子载波是为每一个码元预先设置数量(P)的相对低接收质量的子载波，在码片信号对应的数量(N)的子载波中，分别分配预定的扩频因子(N)，通过在频率轴方向用所述预定扩频因子扩频每个码元所获得的子载波，以及，分配了发送功率的子载波是用发送功率的N/(N-P)倍来发送的。
4、根据权利要求3的多载波发送装置，其中未分配发送功率的子载波的每个码元的数量(P)可适应性地改变。
5、根据权利要求3的多载波发送装置，其中未分配发送功率的子载波的每个码元的数量(P)设置为满足下列表达式的值：
                   2(N-P-1)≥N
6、根据权利要求1的多载波发送装置，其中所述的获取部分包括：
接收部分，接收在接收侧估计的有关每一个子载波接收质量的接收质量信息；和
判决部分，用于基于接收部分所接收的接收质量信息来判决所述分配存在/不存在信息。
7、根据权利要求1的多载波发送装置，其中所述的获取部分包括：
接收在接收侧判决的分配存在/不存在信息的接收部分。
8、根据权利要求1的多载波发送装置，其中所述的获取部分包括：
第一估计部分，估计接收信号的延迟轮廓；
第二估计部分，使用所述第一估计部分估计的延迟轮廓来估计每个子载波接收质量的接收质量信息；和
判决部分，基于所述第二估计部分估计的接收质量信息来判决所述分配存在/不存在信息。
9、一种与根据权利要求6的多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置，包括：
估计部分，估计每个子载波接收质量的接收质量信息；和
发送部分，发送所述估计部分估计的接收质量信息。
10、一种与根据权利要求7的多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置，包括：
估计部分，估计每个子载波接收质量的接收质量信息；和
判决部分，基于所述估计部分估计的接收质量信息，判决是否为每个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息；和
发送部分，发送所述判决部分判决的分配存在/不存在信息。
11、一种包含根据权利要求1的多载波发送装置的基站装置。
12、一种包含根据权利要求9的多载波接收装置的移动站装置。
13.一种包含根据权利要求10的多载波接收装置的移动站装置。
14、一种包含根据权利要求1的多载波发送装置的移动站装置。
15、一种包含根据权利要求9的多载波接收装置的基站装置。
16、一种包含根据权利要求10的多载波接收装置的基站装置。
17、一种用于通过在频率轴方向对信号扩频进行无线通信的多载波发送装置的多载波无线通信方法，包括：
获取步骤，以获取是否为每一个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息；以及
分配步骤，该步骤基于在所述获取步骤中获取的分配存在/不存在信息，为没有分配发送功率的子载波分配发送功率，并为具有分配有发送功率的子载波分配发送功率。
18、根据权利要求17的多载波无线通信方法，其中在所述获取步骤中，进行所述分配以使总的数据发送功率保持恒定。
19、根据权利要求17的多载波无线通信方法，其中未分配发送功率的子载波是为每一个码元预先设置数量(P)的相对低接收质量的子载波，在码片信号对应的数量(N)的子载波中，分别分配预定的扩频因子(N)，通过在频率轴方向用所述预定扩频因子扩频每个码元所获得的子载波，以及分配了发送功率的子载波以发送功率的N/(N-P)倍来发送。
20、根据权利要求19的多载波无线通信方法，其中每个码元的未分配发送功率的子载波的数量(P)可适应性地改变。
21、根据权利要求19的多载波无线通信方法，其中每个码元的未分配发送功率的子载波的数量(P)被设置为满足下面表达式的值：
                       2(N-P-1)≥N
22、根据权利要求17的多载波无线通信方法，其中所述获取步骤包括：
接收步骤，该步骤接收在接收侧估计的有关每一个子载波的接收质量的接收质量信息；以及
判决步骤，基于接收步骤接收的接收质量信息，判决分配存在/不存在信息。
23、根据权利要求17的多载波无线通信方法，其中所述的获取步骤包括接收在接收侧判决的所述分配存在/不存在信息的接收步骤。
24、根据权利要求17的多载波无线通信方法，其中所述的获取步骤包括：
第一估计步骤，估计接收信号的延迟轮廓；
第二估计步骤，使用所述第一估计步骤估计的延迟轮廓来估计每个子载波接收质量的接收质量信息；和
判决步骤，基于所述第二估计步骤估计的接收质量信息来判决所述分配存在/不存在信息。
25、一种用于多载波接收装置的多载波无线通信方法，该接收装置与使用根据权利要求22的多载波无线通信方法的多载波发送装置进行无线通信，包括：
估计步骤，估计每个子载波接收质量的接收质量信息；和
发送步骤，发送所述估计步骤所估计的接收质量信息。
26、一种用于多载波接收装置的多载波无线通信方法，该接收装置与使用根据权利要求23的多载波无线通信方法的多载波发送装置进行无线通信，包括：
估计步骤，估计每个子载波接收质量的接收质量信息；
判决步骤，基于所述估计步骤估计的接收质量信息，判决是否为每个子载波分配发送功率的分配存在/不存在信息；和
发送步骤，发送所述判决步骤判决的分配存在/不存在信息。
27、一种通过在频率轴方向对信号扩频进行无线通信的多载波发送装置，包括：
获取部分，在接收侧获取每个子载波接收电平的接收电平信息；和
控制部分，基于所述获取部分所获取的接收电平信息来控制每个子载波发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大发送功率以及较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
28、根据权利要求27的多载波发送装置，其中所述的控制部分进行所述的子载波发送功率控制，以使每个码元的所有子载波的总发送功率值保持恒定。
29、一种与根据权利要求27的多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置，包括：
检测部分，检测每个子载波接收电平的接收电平信息；和
发送部分，发送所述检测部分检测的接收质量信息。
30、一种包括根据权利要求27的多载波发送装置的基站装置。
31、一种包括根据权利要求29的多载波接收装置的移动站装置。
32、一种包括根据权利要求27的多载波发送装置的移动站装置。
33、一种包括根据权利要求29的多载波接收装置的基站装置。
34、一种用于通过在频率轴方向扩频信号进行无线通信的多载波发送装置的多载波无线通信方法，包括：
获取步骤，在接收侧获取每个子载波接收电平的接收电平信息；和
控制步骤，基于所述获取步骤所获取的接收电平信息来控制每个子载波发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大发送功率以及较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
35、根据权利要求34的多载波无线通信方法，其中在所述控制步骤中，进行所述子载波的发送功率控制，以使每个码元的所有子载波的总发送功率值保持恒定。
36、一种用于多载波接收装置的多载波无线通信方法，该接收装置与使用根据权利要求34的多载波无线通信方法的多载波发送装置进行无线通信，包括：
检测步骤，检测每个子载波接收电平的接收电平信息；和
发送步骤，发送所述检测步骤检测的接收质量信息。
37、一种基于OFDM系统进行无线通信的多载波发送装置，包括
获取部分，在接收侧获取每个子载波接收电平的接收电平信息；和
控制部分，基于所述获取部分所获取的接收电平信息来控制每个子载波发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大发送功率以及较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
38、根据权利要求37的多载波发送装置，其中所述的控制部分进行所述子载波发送功率控制以使每个码元的所有子载波的总发送功率值保持恒定。
39、一种与根据权利要求37的多载波发送装置进行无线通信的多载波接收装置，包括：
检测部分，检测每个子载波接收电平的接收电平信息；和
发送部分，发送所述检测部分检测的接收质量信息。
40、一种包括根据权利要求37的多载波发送装置的基站装置。
41、一种包括根据权利要求39的多载波接收装置的移动站装置。
42、一种包括根据权利要求37的多载波发送装置的移动站装置。
43、一种包括根据权利要求39的多载波接收装置的基站装置。
44、一种用于基于OFDM系统进行无线通信的多载波发送装置的多载波无线通信方法，包括：
获取步骤，在接收侧获取每个子载波接收电平的接收电平信息；和
控制步骤，基于在所述获取步骤中所获取的接收电平信息来控制每个子载波发送功率，以便较高接收电平的子载波具有较大发送功率以及较低接收电平的子载波具有较小的发送功率。
45、根据权利要求44的多载波无线通信方法，其中在所述的控制步骤中，进行所述子载波发送功率控制，以使每个码元的所有子载波的总发送功率值保持恒定。
46、一种用于多载波接收装置的多载波无线通信方法，该接收装置与使用根据权利要求44的多载波无线通信方法的多载波发送装置进行无线通信，包括：
检测步骤，检测每个子载波接收电平的接收电平信息；和
发送步骤，发送所述检测步骤检测的接收质量信息。
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