CN1505878A - 正交频分复用发射机及正交频分复用发送方法 - Google Patents

Abstract

当产生OFDM－CDMA信号时，CDMA处理部分(130)通过使用偶对称码和奇对称码作为扩频码来扩频传输数据U1(k)，并且OFDM处理部分(140)调制相互正交的副载波以使得偶或对称扩频处理之后的相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波。因此，传输数据的调制信号的信号点可沿I－Q平面的不同直线移动。结果，可均匀地分散信号点以抑制峰值电压。

Description

正交频分复用发射机及正交频分复用发送方法

技术领域

本发明涉及根据将OFDM(正交频分复用)调制系统与CDMA(码分多址)系统结合的OFDM-CDMA系统来调制传输数据并然后发送该数据而设计的OFDM发送设备和OFDM发送方法。

背景技术

在根据将OFDM系统和CDMA系统结合的OFDM-CDMA系统的传统发送中，通过有效使用由OFDM调制系统产生的抗频率选择衰减性和由CDMA调制系统产生的抗干扰噪声性，能够将高质量传输数据高速发送到许多通信终端。

OFDM-CDMA系统粗略分为时域扩频(spreading)系统和频域扩频系统。时域扩频系统通过在时间方向上相同副载波中的扩频码来配置以码片为单位(in chip units)扩频的扩频信号。另一方面，频域扩频系统通过将它们分配到不同的副载波来配置以码片为单位扩频的扩频信号。

下面解释频域扩频系统。图1是表示在根据OFDM-CDMA系统调制处理之前的数字码元(digital symbol)状态的示意图，图2是在根据频域扩频系统调制处理之后的码片配置的示意图。根据频域扩频系统，构成串行数据串的N个数字码元(图1)的每一个与带有扩频因子M的扩频码相乘。

结果，对于每个码元形成M个码片，并且这些码片同时被配置在多个副载波上。在这种情况下，实现IFFT(快速傅立叶逆变换)处理便于在多个副载波上的码片配置。因此，根据频域扩频系统，扩频之后的码片按频率方向配置(图2)。

实现该频率扩频系统的传统OFDM发送设备的结构例子表示在图3和图4中。图3和图4将说明形成四个副载波且不同的传输数据段被发送到四个用户的情况。如图3中表示，OFDM发送设备1将以用户为目标的用户数据U1(k)到U4(k)馈送给在编号上对应于用户的发送处理部件11到14。

使用用于输入数据的不同扩频码，发送处理部件11到14完成关于用户数据U1(k)到U4(k)的扩频处理。在图3的例子中，“1100”、“0110”、“0101”和“1001”被用作为扩频码。这样，当通过将+1与1相关和-1与0相关建立了用于这四个扩频码的互相关时，任何组合将得到0，并且因此有可能通过使用在接收侧上的相同扩频码实现解扩(dispreading)来分离仅仅用于自己站的码元。例如，即使用扩频码“1100”扩频的码元和用扩频码“0101”扩频的码元被复用，其互相关是1×(-1)+1×1+(-1)×(-1)+(-1)×1＝0，因此即使通过扩频码“0101”解扩，通过扩频码“1100”扩频的码元的输出也变为0，且不能被重建。

而且，使用通过扩频处理获得的码片，发送处理部件11到14调制不同的副载波。加电路15相加通过发送处理部件11到14获得的OFDM-CDMA信号。

发送处理部件11到14每个被构成为图4中表示的。图4表示发送处理部件11和使用扩频码“1100”扩频用户的数据U1(k)。首先，用户的数据U1(k)被输入到拷贝电路20。对应于通过拷贝电路20拷贝的副载波的用户数据U1(k)被发送到形成CDMA处理部分40的乘法电路21到24。

乘法电路21到24将每个码元与对应于扩频码“1100”的乘法值相乘(其将“+1”与扩频码“1100”的“1”相关和将“-1”与“0”相关)。更具体地，乘法电路21乘乘法值“+1”，乘法电路22乘乘法值“+1”，乘法电路23乘乘法值“-1”和乘法电路24乘乘法值“-1”。

乘法电路21到24的乘法结果被送到OFDM处理部分50的乘法电路31到34。乘法器31到34将作为各个频率扩频输出的码元乘以在相同定时码元率Ts^-1的3/2倍、1/2倍、-1/2倍和-3/2倍的频率的副载波波形(假设用户数据的码元时间长度是Ts)。顺便指出，这里3/2倍、1/2倍、-1/2倍或者-3/2倍意味着在复数e^j2δfct中表示的副载波的频率fc是(3/2)Ts、(1/2)Ts、(-1/2)Ts或者(-3/2)Ts。

通过从乘法电路31到34获得的扩频码片调制的调制副载波信号都是通过加法器51相加的，从发送输出端52中输出发送OFDM-CDMA信号。

这样，该传统例子的结构假设所有信号为实数值(假设为BPSK调制)，但同样适用于复数的情况(QPSK调制等)。在这种情况下，仅仅需要将所有码元、扩频码、加法器和乘法器用对应于复数的这些内容进行替换。

另一方面，在使用上述OFDM-CDMA系统的传统OFDM发送设备中，当所有副载波的发送码元匹配时产生峰值振幅。即当发送码元具有相同相位时产生最大组合信号电压。

简单地，当假设单个载波的峰值电压是P和平均信号电压是a时，两个载波的峰值电压变成2×P和平均信号电压变成

当获取大的补偿以便该峰值电压落在发送功率放大器的输入范围内时，功率效率降低。另一方面，当获取小的补偿时，当发生上述峰值振幅时产生大的非线性失真，引起诸如不必要无线电波散发的问题。

发明内容

本发明的目的是提供OFDM发送设备和OFDM发送方法，当扩频信号被重叠在用于发送的多个相互正交副载波上时(即当完成基于OFDM-CDMA系统的发送时)，其能够抑制组合该多个副载波之信号的峰值电压。

该目的是通过下述实现的：当形成OFDM-CDMA信号时，形成在I-Q平面上的不同直线上移动的调制信号和由此在I-Q平面上均匀分散的调制信号的信号点。

为了在I-Q平面上均匀分散调制信号的信号点，本发明使用偶对称或者奇对称扩频码来扩频传输数据。而且，本发明通过采用扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片形成OFDM-CDMA信号，以便相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波。

附图说明

图1表示根据OFDM-CDMA系统在调制处理之前的数字码元的状态；

图2表示根据频域扩频系统的调制处理之后的码片的结构；

图3表示根据传统OFDM-CDMA系统实现发送的OFDM发送设备的结构；

图4表示图3中发送处理部件的结构；

图5表示分配给每个副载波(2N个副载波)的发送码元(1个码元)；

图6表示使用偶对称码的扩频输出；

图7表示使用奇对称码的扩频输出；

图8表示在I-Q平面上通过偶对称码获得的扩频输出信号的信号踪迹(signal trail)；

图9表示在I-Q平面上通过奇对称码获得的扩频输出信号的信号踪迹；

图10是表示根据本发明实施例1之OFDM发送设备结构的方框图；

图11表示发送处理部件的结构；

图12A表示当偶对称码和奇对称码被用作该实施例的情况时的信号点矢量；

图12B表示当既不使用偶对称码又不使用奇对称码时的信号点矢量；

图13表示本发明实施例2的原理；

图14是表示根据本发明实施例2之OFDM发送设备结构的方框图；

图15表示根据实施例2通过移相器进行的相位旋转操作；

图16表示本发明实施例3的原理；

图17表示本发明实施例3的原理；

图18是表示根据本发明实施例3之OFDM发送设备结构的方框图；

图19表示发送处理部件的结构；

图20表示根据实施例3的移相器进行的相位旋转操作；和

图21是表示根据另一个实施例之OFDM发送设备结构的方框图。

具体实施方式

现在参考附图，详细说明本发明的实施例。

(实施例1)

(1)原理

本发明的发明人已经提出本发明，注意到当根据OFDM-CDMA系统调制之后的发送信号具有类似相位时产生大的峰值电压，因此如果根据OFDM-CDMA系统调制之后的发送信号的相位能够被散开的话则有可能抑制该峰值电压。

因此，本发明通过使用偶对称或者奇对称扩频码来扩频传输数据。另外，通过采用扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片以便相互对称码片被分配给具有相互正交相位的副载波，本发明已经成功地分散了最终OFDM-CDMA发送信号的相位。

首先，使用图5到图9解释本实施例的原理。首先解释“使用偶对称或者奇对称扩频码将引起每个代码之发送信号的踪迹仅在I-Q平面上的直线上移动”的原理。图5表示在频域扩频之前分配给每个副载波的BPSK发送码元(在“+1”发送期间)。即图5在整体上对应于传输数据的一个码元，并且这在发送期间被分配给(2×N)个副载波。

由于这些副载波具有共同的振幅，扩频输出变成扩频码本身(或者在“-1”发送期间的符号反转码)。结果，通过对应于传输数据一个码元的偶对称码进行的扩频输出变成如图6中表示的偶对称。另一方面，通过奇对称码进行的扩频输出变成如图7中表示的奇对称。

然后，当信号踪迹在从图6偶对称输出中心对应于±k副载波的距离上被绘制成集中在一对副载波上时，其看上去象图8。图8中，信号频带的中心频率被当作0[Hz]。当考虑I-Q平面时，“+1”的发送码元被定位在I轴的点(1，0)，+k的副载波从该点根据副载波相位逆时针旋转，-k的副载波从该点根据副载波相位以相反方向用恒定速度旋转。因此，这些矢量的相加结果总是在I轴上，结果偶对称输出的OFDM-CDMA信号的踪迹仅仅在I轴上移动。

同样，在奇对称输出的情况下，如图9中表示，+k的副载波从作为开始点的点(1，0)根据副载波相位顺时针旋转，-k的副载波从作为开始点的点(-1，0)根据副载波相位逆时针旋转。因此，这些矢量的相加结果是在Q轴上，结果奇对称输出的OFDM-CDMA信号的踪迹仅仅在Q轴上移动。

这里，已经解释了副载波数为偶数和在OFDM-CDMA调制之前的码元是BPSK调制的情况。其同样适用于副载波数为奇数或者在OFDM-CDMA调制之前的码元是诸如QPSK之另一个调制码元的情况。例如，当副载波数是奇数时，仅仅需要相加DC分量，并且作为非BPSK调制之调制的扩频信号的踪迹，仅仅需要从调制码元坐标开始绘制每个副载波对之旋转的开始点。结果，在任何情况下，使用关于频域扩频的偶对称或者奇对称扩频码都引起每个代码之发送信号的踪迹仅在I-Q平面上的直线上移动。

顺便指出，产生这种副载波对要求采用扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片，以便相互对称码片被分配给相互反相的副载波。

为了产生变成偶对称和奇对称的扩频码，例如能够使用也被IMT-2000采用的OVSF(正交变量扩频因子)发生电路。使用该OVSF发生电路允许获得与奇对称码为相同数目的偶对称码。

而且，使用在频率方向为偶对称或者奇对称和在时间方向为随机的代码，置乱小区识别是可能的。

(2)结构

图10表示根据本发明实施例1的OFDM发送设备。OFDM发送设备100具有对应于用户数据U1(k)到U4(k)的OFDM-CDMA发送处理部件(以后简称为“发送处理部件”)101到104。

发送处理部件101到104通过代码分配部分106被馈送给由扩频码产生器105产生的偶对称码和奇对称码。代码分配部分106选择偶对称码和奇对称码以便被分配了偶对称码的发送处理部件101到104的数目与被分配了奇对称码的发送处理部件101到104的数目相同，并且将扩频码分配给各个发送处理部件101到104。

每一个发送处理部件101到104被构建成图11所示。这里，解释处理用户数据U1(k)的发送处理部件101。发送处理部件101的拷贝部分110被馈送了用户数据U1(k)，拷贝部分110拷贝与副载波同样多的用户数据U1(k)段。

用户数据U1(k)的多个拷贝被输入到作为扩频处理部分的CDMA处理部分130之各个乘法器111到114。而且，从代码分配部分106输出的偶对称码或奇对称码(图10)从乘法器111到114的代码输入端111a输入。偶对称码“1001”被输入到发送处理部件101。

乘法电路111到114将各个码元乘以对应于偶对称码“1001”的乘法值(其将“+1”与扩频码“1001”的“1”相关和将“-1”与“0”相关)。更具体地，乘法电路111乘乘法值“+1”，乘法电路112乘乘法值“-1”，乘法电路113乘乘法值“-1”和乘法电路114乘乘法值“+1”。

结果，经过变成偶对称或者奇对称之扩频处理的码片是从CDMA处理部分130获得的。具体地，经过关于乘法器112和乘法器113作为边界变成偶对称之扩频处理的码片是从发送处理部件101的CDMA处理部分130获得的。

作为来自CDMA处理部件130的扩频输出的码片被送到OFDM处理部分140的乘法器121到124作为正交多载波调制部分。每个乘法器121到124将为各个扩频输出的码片乘以在相同定时码元率Ts^-1的3/2倍、1/2倍、-1/2倍和-3/2倍的频率(Ts是发送码元串的码元时间长度)时的副载波波形。顺便指出，这里涉及的3/2倍、1/2倍、-1/2倍和-3/2倍意味着在复数e^j2δfct中表示的副载波的频率fc是(3/2)Ts、(1/2)Ts、(-1/2)Ts或者(-3/2)Ts。

因此，OFDM处理部分140在通过CDMA处理部分130形成的扩频处理之后分配偶对称或者奇对称码片，以便相互对称码片被分配给具有相互反相的副载波以调制多个相互正交的副载波。加法器150相加乘法器121到124的输出。这引起对应于一个用户的OFDM-CDMA信号从输出端151中输出。

其他的发送处理部件102到104也完成类似于上述发送处理部件101的处理。它们不同之处在于被处理的用户数据是不同的，发送处理部件103和104完成使用奇对称码的扩频处理。

OFDM发送设备100使用加法器107相加对应于多个用户的由发送处理部件101到104形成的OFDM-CDMA信号，并由此形成其中多个用户数据U1(k)到U4(k)块被经过频域扩频的发送OFDM-CDMA。

(3)操作

在上述结构中，偶对称码被输入到发送处理部件101，并且因此从发送处理部件101输出的OFDM-CDMA信号的踪迹在I-Q平面的I轴上移动。同样，由于偶对称码也被输入到发送处理部件102，因此从发送处理部件102输出的OFDM-CDMA信号的信号踪迹也在I-Q平面的I轴上移动。

另一方面，由于奇对称码被输入到发送处理部件103和104，从发送处理部件103和104输出的OFDM-CDMA信号的信号踪迹在I-Q平面的Q轴上移动。

因此，从发送处理部件101和102输出的OFDM-CDMA信号的相加结果在I轴上移动和从发送处理部件103和104输出的OFDM-CDMA信号的相加结果在Q轴上移动。结果，最终从加法器107输出的发送OFDM-CDMA信号在I-Q平面上的矢量变成了将在I轴上移动的矢量与在Q轴上移动的矢量相组合的矢量。

这引起最终组合的矢量将变成组合相互正交矢量的矢量，并且因此能够减小该组合矢量。结果，该发送OFDM-CDMA信号的峰值电压能够被减小。

而且，代码分配部分106使被分配了偶对称码的发送处理部件的数目与被分配了奇对称码的发送处理部件的数目相等，使得通过相加从带有被分配偶对称码的发送处理部件101和102输出的信号而在I轴上获得的峰值几乎等于通过相加从带有被分配奇对称码的发送处理部件103和104输出的信号而在Q轴上获得的峰值。

结果，组合矢量变成正方形的两个相互相邻侧边之矢量的组合，并且因此有可能获得更小的组合矢量。这能够进一步减小发送OFDM-CDMA信号的峰值电压。

例如，当从发送处理部件101到104输出的OFDM-CDMA信号的峰值被假设为“1”时，本实施例OFDM发送设备100的发送OFDM-CDMA信号的峰值变成 如图12A中表示。

相反，假设在偶对称码仅仅被分配给发送处理部件101和奇对称码被分配给发送处理部件102到104的情况。在这种情况下，如图12B中表示，从发送处理部件101输出的信号的峰是在I轴上并且其值是“1”。相反，从发送处理部件102到104输出的信号的峰是在Q轴上并且其值是“3”。结果，组合这些矢量的矢量幅度，即发送OFDM-CDMA信号的峰值变成

(4)效果

根据上述结构，当传输数据使用OFDM-CDMA系统被调制和发送时，传输数据使用偶对称码和奇对称码作为扩频码被扩频，并且采用扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片，以便相互对称码片被分配给具有相互反相的副载波，其使得发送OFDM-CDMA信号的峰值电压被有效地抑制。结果，有可能在接收侧获得具有较小失真的解调数据。

而且，将使用偶对称码的用于形成OFDM-CDMA信号的发送处理部件101、102的数目做成等于使用奇对称码的用于形成OFDM-CDMA信号的发送处理部件103、104的数目，可允许发送OFDM-CDMA信号的峰值电压被进一步抑制。

(实施例2)

(1)原理

集中在下面的事实上，当通过使用偶对称码和奇对称码的扩频处理获得的OFDM-CDMA信号被分成总共N组，每组N/2个信号时，每组的信号在I-Q平面上的相同直线上移动，该实施例给出对每组信号的相位偏移量和由此引起每组信号以相同角度的间隔在直线上移动。这使得组合每组信号的信号的峰在I-Q平面上被均匀地分布，因此使得有可能进一步抑制最终发送OFDM-CDMA信号的峰值电压。

这里，如果复用的扩频码的数目被假设为(M×N)，则M个扩频码被分配给每组。然后，如图13中表示，给出相位偏移量，使得组之间的信号以(180/N)°的间隔在直线上移动。然后，每组上的峰振幅值变成当使用标准的一个代码时的峰的M倍。因此，考虑图13的对称性，通过相加每组的峰值获得的总峰值与下面表达式中的值相乘：

当N是偶数时：

$2\underset{k=0}{\overset{\frac{N}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{\mathrm{\π}}{N}(k+\frac{1}{2})\≤N$

$1+2\underset{k=1}{\overset{\frac{N-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{\mathrm{\π}}{N}k\≤N----\left(1\right)$

因此，与如下面表达式中表示的标准代码复用相比，总峰值减少了：

当N是偶数时：

$\frac{M\×2\underset{k=0}{\overset{\frac{N}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{\mathrm{\π}}{N}(k+\frac{1}{2})}{\mathrm{MN}}=\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{\frac{N}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{\mathrm{\π}}{N}(k+\frac{1}{2})\mathrm{TIMES}\≤1$

当N是奇数时：

$\frac{M\×[1+2\underset{k=1}{\overset{\frac{N-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{\mathrm{\π}}{N}k]}{\mathrm{MN}}=\frac{1}{N}[1+2\underset{k=1}{\overset{\frac{N-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{\mathrm{\π}}{N}k]\mathrm{TIMES}\≤1----\left(2\right)$

这里，处理仅仅完成在给出相位偏移量的同时的代码复用以便每组的信号踪迹变成如图13所示，并且因此发送功率不改变。因此，上述峰值减小效果本身导致了峰值因子的减小。而且，如果上述相位偏移量值在接收侧也被当作已知值，仅仅必须的是接收侧将相位返回对应于偏移量的量，并且因此传输特性没有破坏。

(2)结构

图14中，对应于图10的部件被分配相同的附图标记，附图标记200整体上表示根据本发明实施例2的OFDM发送设备的结构。OFDM发送设备200被安装有移相器201到204，其以预定角度旋转从发送处理部件101到104输出的OFDM-CDMA信号的相位。

在本实施例的情况下，由于组N的数目是4，移相器201到204给出相位偏移量使得每组的信号踪迹以(180/4)°＝45°的间隔在直线上移动。具体地，移相器201、202、203和204被设计成分别以45°、90°、45°和90°旋转它们各个输入信号的相位。

结果，从发送处理部件101输出的和在I轴上移动的OFDM-CDMA信号通过移相器201给出45°的相位偏移量，这引起OFDM-CDMA信号在图15中表示的直线L1上移动。而且，从发送处理部件102输出的和在I轴上移动的OFDM-CDMA信号通过移相器202给出90°的相位偏移量，这引起OFDM-CDMA信号在直线L2(Q轴)上移动。

而且，从发送处理部件103输出的和在Q轴上移动的OFDM-CDMA信号通过移相器203给出45°的相位偏移量，这引起OFDM-CDMA信号在直线L3上移动。而且，从发送处理部件104输出的和在Q轴上移动的OFDM-CDMA信号通过移相器204给出90°的相位偏移量，这引起OFDM-CDMA信号在直线L4(I轴)上移动。

已经由移相器201到204给出相位偏移量的用户数据U1(k)到U4(k)的OFDM-CDMA信号通过加法器205相加，发送OFDM-CDMA信号是通过输出终端206输出的。

(3)操作

在上述结构中，从OFDM发送设备200输出的发送OFDM-CDMA信号的信号踪迹是图15中在直线L1到L4上移动的信号的组合。这里直线L1到L4以这种方式配置，使得在I-Q平面上在原点为中心的所有方向上发散，并且因此它们组合矢量的幅度在确定方向上不显著突出。结果，有可能抑制从OFDM发送设备200输出的发送OFDM-CDMA信号的峰值电压。

这里，假设在I-Q平面上从移相器201到204输出的OFDM-CDMA信号的峰值电压是“1”，考虑这种情况，即发送处理部件101、102、103和104的信号点存在于 $(I,Q)=(1/\sqrt{2},1/\sqrt{2}),\left(\mathrm{0,1}\right),(-1/\sqrt{2},1/\sqrt{2}),(-\mathrm{1,0})$ 上，作为其中组合信号的峰值电压达到最大(即，各个信号的信号点以类似方向定位)的状态。这时组合信号的信号点是 $(I,Q)=(-\mathrm{1,1}+\sqrt{2}).$ 因此，矢量的大小为

在相同条件下，这是与实施例1的OFDM发送设备100的峰值电压相比较的。在OFDM发送设备100的情况下，当发送处理部件101、102、103和104的信号点是(I，Q)＝(1，0)，(1，0)，(0，1)，(0，1)时组合信号变成最大并且矢量的大小是

因此，本实施例组合信号的 矢量的大小比实施例1组合信号的矢量的大小要小，因此能够认为本实施例的OFDM发送设备200具有较大的峰值抑制效果。

即在实施例1的OFDM发送设备100的情况下，从发送处理部件101和发送处理部件102两者输出的OFDM-CDMA信号在I轴上移动，并且因此这些信号在I轴上激烈地移动。同样，从发送处理部件103和发送处理部件104两者输出的OFDM-CDMA信号在Q轴上移动，并且因此这些信号在Q轴上激烈地移动。

相反，在本实施例的OFDM发送设备200的情况下，通过使用相同的偶对称码进行扩频获得的信号不单独在I轴上移动但在不同的直线上移动，其允许其中产生峰的这些方向被进一步分散。这同样适用于使用奇对称码扩频的信号。

这与通过在I-Q平面上随机地扩展代码而获得的简单分散信号的传统方法是完全不同的，但是，其是用来根据偶对称码或者奇对称码来分散在直线上移动的这些信号的直线方向以防止这些直线指向相似的方向。

即，使用偶对称或者奇对称扩频码，发送信号的踪迹仅仅在I-Q平面的直线上移动，相位偏移量被合适地选择，这样，发送信号的踪迹在其上移动的直线被以尽可能接近90°的角度放置。结果，有可能减小在I-Q平面上发送信号踪迹的组合矢量，并由此减小发送OFDM-CDMA信号的峰值幅度。

(4)效果

根据上述结构，通过使用偶对称码或者奇对称码实现扩频，在I轴或者Q轴上移动的每组的OFDM-CDMA信号被给出了用于每组的预定相位偏移量，使得它们以相同角度的间隔在直线上移动，这样，有可能实现能够进一步抑制峰值电压的OFDM发送设备200。

(实施例3)

(1)原理

为简化解释，上述实施例1和实施例2已经说明了在OFDM发送设备100和200的发送处理部件101到104上经过BPSK调制处理的信号要经过OFDM-CDMA调制的情况。但是，本实施例将说明诸如在发送处理部件上QPSK调制之m值PSK调制信号要经过OFDM-CDMA调制的情况。

如在上述实施例2的情况，集中在下面的事实上，当通过使用偶对称码和奇对称码的扩频处理获得的OFDM-CDMA信号被分成总共N组，每组N/2个信号时，每组的信号在I-Q平面上的相同直线上移动，本实施例给出对每组信号的相位偏移量以使得每组信号以相同角度的间隔在直线上移动。

这里，如果复用的扩频码的数目被假设为(M×N)，则M个扩频码被分配给每组。然后，如图16中表示，给出相位偏移量，使得组与组之间的信号以(360/(m×N))°的间隔在直线上移动，其考虑了每个发送处理部件处理m值PSK调制信号。然后，每组上的峰振幅值变成当使用标准的一个代码时之峰值的M倍。

因此，如在实施例2的情况，考虑图16的对称性，与下面表达式中表示的标准代码复用相比较，本实施例中发送OFDM-CDMA信号的总峰值被减小了：

当N是偶数时：

$\frac{M\×2\underset{k=0}{\mathrm{\Σ}}\cos \frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{mN}}(k+\frac{1}{2})}{\mathrm{MN}}=\frac{2}{N}\underset{k=0}{\overset{\frac{N}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{mN}}(k+\frac{1}{2})\mathrm{TIMES}\≤1$

$\frac{M\×[1+2\underset{k=1}{\overset{\frac{N-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{mN}}k}{\mathrm{MN}}=\frac{1}{N}[1+2\underset{k=1}{\overset{\frac{N-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}\cos \frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{mN}}k]\mathrm{TIMES}\≤1----\left(3\right)$

这里，当本实施例方法应用于QPSK调制信号和16值QAM调制信号时的发送OFDM-CDMA信号的信号踪迹被分别表示在图16和图17中。图16中，QPSK调制的原始信号点是四点A、B、C和D，并且使用了偶对称码和奇对称码，因此它们的信号踪迹在直线AC或者直线BD上移动。

即，当“使用偶对称码发送点A或者点C”或者“使用奇对称码发送点B或者点D”时信号踪迹被定位在直线AC上。另一方面，当“使用偶对称码发送点B或者点D”或者“使用奇对称码发送点A或者点C”时信号踪迹被定位在直线BD上。

因此，通过将(360/m)°＝(360/4)°＝90°除以N和将它分配给扩频码的每个组，能够获得上述峰值因子抑制效果。能够理解，对于m值PSK，信号点的最小相位差(360/m)°能够被N除。

图17中，16值QAM调制信号的原始信号点是由黑核(black bullets)表示的16点，并且发送OFDM-CDMA信号的信号踪迹依赖于使用了偶对称码或者奇对称码的哪一个或者发送了哪个信号点而改变，但是很明显，信号踪迹是在通过了由黑核表示的信号点的直线上或者与此正交的直线上。

因此，通过将信号点的最小相位差18.4°除以N和将它分配给代码的每一组，有可能获得类似于上述那些的峰值因子抑制效果。

(2)结构和操作

图18中，对应于图14的部件被分配相同的附图标记，附图标记300整体上表示根据本发明实施例3之OFDM发送设备。在OFDM发送设备300中，发送处理部件301到304被设计成完成QPSK调制处理和OFDM-CDMA调制处理。这里，发送处理部件301和302被供给偶对称码，发送处理部件303和304被供给奇对称码。

本实施例中的发送处理部件301到304被构造为图19中所示。这里，将解释处理用户数据U1(k)的发送处理部件301。发送处理部件301的拷贝部分320被供给了用户数据U1(k)，并且拷贝部分320拷贝与副载波相同数目的用户数据U1(k)段。

存在在数目上对应于副载波的发送处理部件301并且该发送处理部件301具有相同结构的它们各个OFDM-CDMA处理部分321到324。下面将说明OFDM-CDMA处理部分321的结构。

OFDM-CDMA处理部分321将通过拷贝部分320拷贝的用户数据U1(k)输入到分离电路330。分离电路330将输入数据分成两线(two lines)。例如，当数据“1”和“0”以那个次序被输入时，为第一线挑选出数据“1”，同时为第二线挑选出数据“0”。

如在上述乘法器111的情况(图11)，对应于一个码片的扩频码部分被输入到乘法器331和332。因此，乘法器331和332整体上完成将对应于两个输入位的数据乘以相同扩频码片的处理。

然后，乘法器333和334将乘法器331和332的输出与在相同定时的码元率Ts^-1的3/2倍的频率的副载波波形相乘。顺便指出，对应于另一个OFDM-CDMA处理部分322到324之乘法器333和334的乘法器(未表示)分别乘以在相同定时的码元率Ts^-1的1/2倍、-1/2倍和-3/2倍的频率的副载波波形。此时，乘法器334被设计成乘以副载波，该副载波的相位相对于要被乘法器333乘的副载波波形被移动了π/2。

乘法器333和334的输出通过加法器335相加。这样，形成了OFDM-CDMA信号，其中对应于两位的用户数据U1(k)通过一码片扩频码(即QPSK调制)被扩展。OFDM-CDMA处理部分321到324的输出通过加法器336相加。这样，从加法器336，对应于两位的用户数据U1(k)通过四码片的扩频码被扩展，并且输出重叠在四个正交副载波上的具有扩频码片的QPSK-OFDM-CDMA信号。

再次参考图18继续解释。OFDM发送设备300将从发送处理部件301到304输出的QPSK-OFDM-CDMA信号发送到发送处理部件301到304上安装的移相器311到314。移相器311到314给出相位偏移量，以便组与组之间的信号根据本实施例上述原理部分中解释的规则以(360/(m×N))°＝(360/(4×4))°＝22.5°的间隔在直线上移动。

更具体地，移相器311、312、313和314分别将输入QPSK-OFDM-CDMA信号的相位旋转22.5°、45°、67.5°和90°。这使得组与组之间的信号在相同直线上没有相互重叠的情况下以22.5°的间隔在直线上移动。

这将使用图20解释。首先，为简化解释，仅仅解释发送处理部件301和移相器311的操作。借助QPSK调制，根据用户数据U1(k)的调制信号的信号点是图中点A、点B、点C或者点D的任何一个。当这些信号点使用偶对称代码被扩频时，点A上的码元在直线L10上移动，点B上的码元在直线L14上移动，点C上的码元在直线L10上移动和点D上的码元在直线L14上移动。

而且，当使用奇对称码时，各个信号踪迹的相位仅仅旋转π/2，点A到D上各个码元的扩频处理之后的信号踪迹在直线L10或者L14上移动。因此，在QPSK调制的情况下，使用偶对称码或者奇对称码时的信号踪迹分别在包括点A、点C和点B、点D的相互正交直线L10和L14上移动。

然后，移相器311旋转这些直线L10和L14的相位22.5°，使得发送处理部件301输出的信号踪迹在直线L11和L15上移动。而且，移相器312旋转直线L10和L14的相位45°，使得发送处理部件302输出的信号踪迹在直线L12和L16上移动。

移相器313旋转直线L10和L14的相位67.5°，使得发送处理部件303输出的信号踪迹在直线L13和L17上移动。而且，移相器314旋转直线L10和L14的相位90°，使得发送处理部件304输出的信号踪迹在直线L14和L10上移动。

因此，从发送处理部件301到304输出和在直线L10和L14上移动的信号通过移相器311到314以相同角度间隔被配置成在没有相互重叠的直线L10到L14上移动的发送OFDM-CDMA信号。

结果，通过防止信号点在I-Q平面上集中在相同方向，有可能有效抑制峰值电压。

(3)效果

根据上述结构，当对应于1个用户数据的OFDM-CDMA信号被当作单位处理组并在每组中经过使用偶对称码或者奇对称码的扩频处理时以及使用诸如QPSK调制的m值PSK调制时，给出了相位偏移量使得组与组之间的信号以(360/(m×N))°的间隔在直线上移动，并且因此有可能抑制发送OFDM-CDMA信号的峰值电压。

(其他实施例)

上述实施例3已经说明了传输数据是QPSK调制的情况，但本发明不局限于此，其也适用于诸如8相PSK的其他调制系统。例如，当四个用户数据段被作为使用8相PSK的OFDM-CDMA信号发送时，相位偏移量基于上述(360/(m×N))°的表达式能够给出，使得在直线上用户数据的每一段的OFDM-CDMA信号以(360/(8×4))°＝11.25°的间隔被配置。

而且，上述实施例已经说明了图11和图19表示的结构作为实现根据本发明的OFDM发送方法的结构，但是本发明不局限于这种结构例子，其广泛地适合于实现OFDM-CDMA系统之频域扩频处理的OFDM发送设备。

例如，如图21中表示，也有可能通过使用偶对称码或者奇对称码的扩频部分401来扩频传输数据，通过串行/并行转换部分(S/P)402串行/并行转换该扩频信号，通过离散傅立叶逆变换部分(IDFT)403将该串行/并行变换的信号进行逆向离散傅立叶变换，和通过并行/串行变换部分(P/S)404将离散傅立叶变换之后的信号并行/串行变换以形成发送OFDM-CDMA信号。在这种情况下，扩频部分401起扩频处理部分和并行/串行转换部分402的作用，离散傅立叶逆变换部分403和并行/串行变换部分404起正交多载波调制部分的作用。而且，为了旋转每个副载波的相位，有可能在离散傅立叶逆变换部分403和并行/串行变换部分404之间提供移相器。

本发明不局限于上述实施例，但能够被实现为以各种方式改进。

本发明的OFDM发送设备采用了包括扩频处理部分和正交多载波调制部分的结构，该扩频处理部分使用偶对称码和奇对称码作为扩频码来扩频传输数据，该正交多载波调制部分通过采用由扩频处理部分形成的扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片来调制多个相互正交副载波，使得相互对称码片被分配给具有相互反相的副载波。

根据本结构，扩频处理部分根据偶对称码或者奇对称码将传输数据的一个码元扩展为一个偶对称或者奇对称码片。对于通过偶对称码扩频的扩频码片，正交多载波调制部分形成具有在I-Q平面的相同圆周上从相同的开始点以相互相反方向旋转相同的角度之相位的信号点。另一方面，对于通过奇对称码扩频的扩频码片，正交多载波调制部分形成具有在I-Q平面的相同圆周上从其相位相差180°的开始点以相互相反方向旋转相同的角度之相位的信号点。结果，通过偶对称码扩频的码元的正交多载波调制之后的组合信号点在预定直线上移动。而且，通过奇对称码扩频的码元的正交多载波调制之后的组合信号点在I-Q平面上的与偶对称码的直线成正交的直线上移动。这使得从正交多载波调制部分输出的组合信号矢量变成组合了在相互正交直线上移动的信号矢量的矢量，并且因此与信号点被集中在I-Q平面的相似位置上的情况相比，其能够由此减小组合信号矢量的大小。因此，使用偶对称码和奇对称码作为扩频码允许正交多载波调制之后的组合信号矢量变成在相互正交直线上移动的信号点的组合矢量，并且由此能够抑制OFDM-CDMA信号的峰值电压。

而且，本发明的OFDM发送设备采用这种结构，其包括：使用偶对称码或者奇对称码来扩频多个传输数据段的扩频处理部分，通过采用在每个传输数据段扩频处理之后的码片来调制多个相互正交副载波，使得相互对称码片被分配给具有相互反相的副载波的正交多载波调制部分，以及旋转从正交多载波调制部分输出的用于传输数据每个调制信号的每个传输数据段之调制信号的相位的相位旋转部分。

根据该结构，调制之后传输数据之组合信号的踪迹在I-Q平面的直线上移动，但是如果传输数据的直线相互重叠，则从正交多载波调制部分最终输出的组合信号最终在直线的方向上具有较大的矢量，并且因此相位旋转部分完成相位旋转处理以防止直线之间的重叠。结果，有可能进一步分散信号点和进一步抑制OFDM-CDMA信号的峰值电压。

而且，本发明采用这种结构，其中相位旋转部分旋转相位使得在I-Q平面的直线上移动的传输数据之调制信号的踪迹在I-Q平面上以几乎相同角度的间隔被配置。

该结构允许经过扩频处理和正交多载波调制处理的传输数据的信号点在I-Q平面上被几乎均匀地分布，使其有可能进一步抑制发送OFDM-CDMA信号的峰值电压。

而且，本发明采用这种结构，其中当传输数据具有N组并且从正交多载波调制部分输出的正交多载波CDMA信号是m值PSK调制信号时，相位旋转部分旋转调制信号的相位，使得传输数据之调制信号的踪迹在其上移动的直线在I-Q平面上以360°/(m×N)角度的间隔被配置。

根据本结构，例如当有四段传输数据并且正交多载波CDMA信号是QPSK调制信号(m＝4)时，变换旋转部分旋转调制信号的相位使得传输数据之调制信号的踪迹在其上移动的直线以22.5°角度的间隔被配置。结果，当N组传输数据经过m值PSK调制时，OFDM-CDMA信号的最终信号点能够均匀地散开，不集中在I-Q平面的一个方向上。这使得有可能抑制OFDM-CDMA信号的峰值电压。

而且，本发明采用这种结构，其中扩频处理部分实质上使用与奇对称码相同数目的偶对称码来完成扩频处理。

根据本结构，由偶对称码扩频的传输数据之扩频码片在I-Q平面上的组合信号点和由奇对称码扩频的传输数据之扩频码片在I-Q平面上的组合信号点在相互正交直线上移动，但是，如果使用偶对称码扩频的传输数据段的数目实质上等于使用奇对称码扩频的传输数据段的数目，则从正交多载波调制部分输出的OFDM-CDMA信号的最终组合信号矢量变成正方形的两个相邻边矢量的组合矢量。结果，有可能进一步抑制OFDM-CDMA信号的峰值电压。

而且，本发明的无线电基站设备采用包括上述OFDM发送设备的结构。

而且，本发明的OFDM发送方法使用奇对称码或者偶对称码作为扩频码来扩频传输数据，采用扩频处理之后的码片使得相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波和由此调制多个相互正交副载波。

根据本方法，传输数据的一个码元根据偶对称码或者奇对称码被扩频到偶对称或者奇对称码片。当通过偶对称码扩频的并且位于相互对称位置的扩频码片被分配给具有相反相位的副载波时，形成这些信号点，其相位在I-Q平面的相同圆周上以相互相反方向从相同的开始点旋转相同的角度。另一方面，对于通过奇对称码扩频的扩频码片，形成这些信号点，其相位在I-Q平面的相同圆周上以180°相位差从开始点以相互相反方向旋转相同的角度。结果，通过偶对称码扩频的码元在正交多载波调制之后的组合信号点在预定直线上移动。而且，通过奇对称码扩频的码元在正交多载波调制之后的组合信号点在I-Q平面上的与偶对称码的直线成正交的直线上移动。这使得从正交多载波调制部分输出的组合信号矢量是组合了在相互正交直线上移动的信号矢量的矢量，并且因此与信号点被集中在I-Q平面的相似位置上的情况相比，其能够由此减小组合信号矢量的大小。因此，使用偶对称码和奇对称码作为扩频码允许正交多载波调制之后的组合信号矢量是组合了在相互正交直线上移动的信号点的矢量，并且由此能够抑制OFDM-CDMA信号的峰值电压。

如上述，当形成OFDM-CDMA信号时，本发明使得传输数据之调制信号的信号点在I-Q平面的不同直线上移动，并由此能够均匀地分散信号点和因而控制发送OFDM-CDMA信号的峰值电压。

本申请是以2001年9月27日提交的日本专利申请号2001-297174为基础的，其整个内容在此引用，作为参考。

工业实用性

本发明适用于根据OFDM-CDMA系统发送信号的发射机。

Claims (8)

1.一种OFDM发送设备，包括：

扩频处理部分，用于使用偶对称码和奇对称码作为扩频码来扩频传输数据；和

正交多载波调制部分，用于通过采用由所述扩频处理部分形成的扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片来调制多个相互正交副载波，使得相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波。

2.一种OFDM发送设备，包括：

扩频处理部分，用于使用偶对称码或者奇对称码来扩频多个传输数据段；

正交多载波调制部分，用于通过采用在每个传输数据段扩频处理之后的码片来调制多个相互正交副载波，以使得相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波；以及

相位旋转部分，用于对于所述传输数据每个调制信号，而旋转从所述正交多载波调制部分输出的每个传输数据段之调制信号的相位。

3.根据权利要求2的OFDM发送设备，其中所述相位旋转部分旋转相位使得在I-Q平面的直线上移动的传输数据之调制信号的踪迹在I-Q平面上以几乎相同角度的间隔被配置。

4.根据权利要求3的OFDM发送设备，其中当该传输数据具有N组并且从所述正交多载波调制部分输出的正交多载波CDMA信号是m值PSK调制信号时，所述相位旋转部分旋转调制信号的相位，使得传输数据之调制信号的踪迹在其上移动的直线在I-Q平面上以360°/(m×N)角度的间隔被配置。

5.根据权利要求2的OFDM发送设备，其中所述扩频处理部分实质上使用与奇对称码相同数目的偶对称码来完成扩频处理。

6.一种安装有OFDM发送设备的无线电基站设备，所述OFDM发送设备包括：

扩频处理部分，用于使用偶对称码和奇对称码作为扩频码来扩频传输数据；和

正交多载波调制部分，用于通过采用由所述扩频处理部分形成的扩频处理之后的偶对称或者奇对称码片来调制多个相互正交副载波，使得相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波。

7.一种安装有OFDM发送设备的无线电基站设备，所述OFDM发送设备包括：

扩频处理部分，用于使用偶对称码或者奇对称码来扩频多个传输数据段；

正交多载波调制部分，用于通过采用在每个传输数据段扩频处理之后的码片来调制多个相互正交副载波，使得相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波；以及

相位旋转部分，用于对于所述传输数据的每个调制信号，而旋转从所述正交多载波调制部分输出的每个传输数据段之调制信号的相位。

8.一种OFDM发送方法，包括步骤：

使用偶对称码或者奇对称码作为扩频码来扩频传输数据；和

通过采用扩频处理之后的码片来调制多个相互正交副载波，使得相互对称码片被分配给具有相互相反相位的副载波。

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