CN1751454A - 通信装置和通信方法 - Google Patents
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Abstract
特征值展开部分(103)计算在输入信号的相关矩阵或协方差矩阵的特征值和特征向量。如果最大特征值和其它特征值的比率等于或低于阈值，则分配方法选择部分(104)选择用于在每个队列向量中发送系统位的符号分配方法。结果，通信装置(100)在每个队列向量发送系统位X。另一方面，如果最大特征值和其它特征值的比率大于阈值，则所述分配方法选择部分(104)选择用于仅仅在最大特征值的特征向量发送系统位的符号分配方法。结果，通信装置(100)仅仅在最大特征值的特征向量中发送系统位X。因此，在组合中使用了turbo符号和MIMO的通信系统中，即使在最大特征值和其它特征值之间存在大的差，也能够改善通信质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种在组合了turbo码和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)的通信系统中使用的通信装置和通信方法。
背景技术
对于无线通信，纠错码是一种用来发送/接收高可靠信息的不可或缺的技术。近年来，turbo码作为一种具有强纠错能力的纠错码而正在变为关注的焦点。
如图1中所示，基本的turbo编码器由多个递归系统卷积编码器(RSC)通过交织器并行连接而构成，并输出系统位(信息位)X和奇偶校验位Y1、Y2。
此外，近年来，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)作为一种能够有效地利用有限的频带而实现高速传输的系统正在成为关注的焦点。
MIMO是一种使用发送和接收两用的阵列天线来在相同频带内使用多个特征向量同时发送/接收独立信号的系统。采用这种MIMO，使得不需要扩展频带就能够扩大发送容量。
通过组合turbo码和MIMO来改善通信质量的研究也正在进行中。
这里，当各特征向量间发送的系统位和奇偶校验位的比率相等时，通信质量的改善量随着各个特征值变得更均匀而增加，并且，通信质量的改善效果随着最大特征值和其它特征值之间的差的增大而降低。
然而，在传统的通信系统中并不考虑特征值的幅度，而每个特征向量的系统位和奇偶校验位的比率总保持恒定，因此当最大特征值和其它特征值之间的差很大时，采用turbo码所带来的通信质量的改善效果将会降低。
特别是在诸如蜂窝系统的基站的情形下，在该蜂窝系统的基站中，为了覆盖更广范围的目的而将发送端的天线设定在高处，于是最大特征值变得远远大于其它特征值，因此看来有必要增加某些改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种在组合了turbo码和MIMO的通信系统中使用的通信装置和通信方法，即使在最大特征值和其它特征值之间相差很大的情况下，也能够得到对通信质量的充分改善效果。
该目的可以通过如下方法达到：测定最大特征值和其它特征值之间的比率，基于测定结果来控制将要分别用各个特征向量发送的编码数据的类型。
附图说明
图1图示了turbo编码器的配置的一个例子；
图2图示了采用MIMO的通信系统的一个例子；
图3是显示了根据本发明实施例1的通信装置的配置方框图；
图4A图示了用根据本发明实施例1的通信装置的每个特征向量发送的编码数据；
图4B图示了用根据本发明实施例1的通信装置的每个特征向量发送的编码数据；
图5是示出根据本发明实施例2的通信装置的配置方框图；
图6A图示了用根据本发明实施例2的通信装置的每个特征向量发送的编码数据；以及
图6B图示了用根据本发明实施例2的通信装置的每个特征向量发送的编码数据。
具体实施方式
本发明的发明人已经提出了本发明，注意到：由于MIMO的通信质量的改善量与特征值的幅度成正比，因此当最大特征值远远大于其它特征值时，只用具有最大特征值的特征向量来发送系统位能够获得编码增益并提高通信质量的改善量。
现在参照附图在下文对本发明的实施例进行详细说明。如图2中的通信系统所示，将解释这样一种情况，其中，在每个都提供有阵列天线的通信装置10和通信装置20之间使用两个特征向量A、B(假设具有最大特征值的特征向量是“A”)发送/接收数据。而且，假设每个实施例的通信装置使用图1中所示的turbo编码器对发送数据编码。
(实施例1)
图3是显示根据本发明实施例1的通信装置的配置的方框图。
图3中的通信装置100是图2中所示的通信装置10、20中的一个。图3中的通信装置100主要由下列部分组成：天线元件101-1～m、接收RF部分102-1～m、特征值展开部分103、分配方法选择部分104、波束形成部分105、解调部分106和107、分配方法判定部分108、turbo解码部分109、turbo编码部分151、编码分配部分152、重复部分153、调制部分154和155以及发送RF部分156-1～m。
多个天线元件101-1～m构成自适应阵列天线，接收从通信另一方发送来的信号，将信号输出到相应的接收RF部分102-1～m，并将从相应发送RF部分156-1～m输出的信号通过无线方式发送到通信另一方。
接收RF部分102-1～m对由相应天线元件101-1～m接收到的信号执行放大和下变频等无线处理(radio processing)，并将基带信号输出到特征值展开部分103和波束形成部分105。
特征值展开部分103基于从接收RF部分102-1～m输出的信号来计算输入信号的相关矩阵或协方差矩阵的特征值和特征向量，并将特征值输出到分配方法选择部分104，将特征向量输出到波束形成部分105。
分配方法选择部分104计算出最大特征值和其它特征值之间的比率，将这个比率与预先设定的阈值进行比较，基于判定结果选择编码分配方法，并将指示所选择的编码分配方法的命令(以下称为“分配方法指示命令”)输出到编码分配部分152和调制部分154。对于分配方法选择部分104的处理将在后面进行更具体的说明。
波束形成部分105使用特征值展开部分103输出的特征向量对从接收RF部分102-1～m输出的信号进行组合，并将组合的信号输出到解调部分106、107。此外，波束形成部分105将调制部分154、155输出的信号分为对应天线元件数目的m个部分，用特征向量对每个信号执行复数乘法处理，并将这些信号输出到发送RF部分156-1～m。
解调部分106对波束形成部分105输出的、并且用特征向量A接收的信号解调，将控制信号输出到分配方法判定部分108，并将编码数据输出到turbo解码部分109。此外，解调部分107对波束形成部分105输出的、并且用特征向量B接收的信号进行解调，并将编数据输出到turbo解码部分109。
分配方法判定部分108基于包含在解调部分106的输出信号中的分配方法指示命令来判定通信另一方的编码分配方法，并将判定结果输出到turbo解码部分109。
turbo解码部分109基于分配方法判定部分108的判定结果对解调部分106、107输出的编码数据执行turbo解码处理，并提取接收数据。
turbo编码部分151对发送数据执行turbo编码处理，并将由系统位X和奇偶校验位Y1、Y2组成的编码数据输出到编码分配部分152。
编码分配部分152基于来自分配方法选择部分104的分配方法指示命令，将从turbo编码部分151输出的编码数据输出到调制部分154或调制部分155，并将控制信号输出到重复部分153。对于编码分配部分152的处理将在后面进行详细的描述。
重复部分153对从turbo编码部分151输出的编码数据(奇偶校验位Y2)执行重复处理，并根据来自编码分配部分152的控制信号将经过重复处理之后的编码数据输出到调制部分155。
调制部分154对要用特征向量A发送的数据，也就是从编码分配部分152输出的编码数据，以及来自分配方法选择部分104的分配方法指示命令进行调制，并将调制信号输出到波束形成部分105。
调制部分155对将要用特征向量B发送的数据，也就是从编码分配部分152或重复部分153输出的编码数据进行调制，并将调制信号输出到波束形成部分105。
发送RF部分156-1～m对从波束形成部分105输出的信号进行如放大和上变频等无线处理，并将处理后的信号输出到相应的天线元件101-1～m。
接下来，将利用图4A和图4B对分配方法选择部分104和编码分配部分152的处理进行详细说明。图4A和图4B是用来说明用本实施例的各个特征向量发送的数据的示意图。图4A表示当最大特征值和其它特征值的比率等于或低于阈值时用特征向量发送的编码数据；而图4B表示当最大特征值和其它特征值的比率大于阈值时用特征向量发送的编码数据。
当最大特征值和其它特征值之间的比率等于或低于阈值时，分配方法选择部分104选择用各自的特征向量发送系统位的编码分配方法，并输出表示该选择结果的命令“0”。
当从分配方法选择部分104输入分配方法指示命令“0”时，编码分配部分152将系统位X和奇偶校验位Y1输出到调制部分154，将系统位X和奇偶校验位Y2输出到调制部分155，并控制重复部分153以停止输出编码数据。
结果，如图4A中所示，通信装置100分别用特征值A、B来发送系统位X。
另一方面，当最大特征值和其它特征值之间的比率大于阈值时，分配方法选择部分104选择仅用具有最大特征值的特征向量发送系统位的编码分配方法，并输出显示该选择结果的命令“1”。
当从分配方法选择部分104输入分配方法表示命令“1”时，编码分配部分152将系统位X和奇偶校验位Y1输出到调制部分154，并控制重复部分153以便将编码数据输出到调制部分155。
结果，如图4B中所示，通信装置100仅用具有最大特征值的特征向量A来发送系统位X，并用特征向量B发送重复的奇偶校验位Y2。在具有较小特征值的特征向量的情况下使用重复，能够改善信号质量并使得不同波束的质量均匀。
因此，通过当各自的特征值均匀时用各自的特征向量发送系统位，而当最大特征值远远大于其它特征值时仅用具有最大特征值的特征向量发送系统位，通过通信质量的改善能够获得将turbo码和MIMO相组合的最大效果。
在图4A和图4B这两种情况下，通信装置100都用具有最大特征值的特征向量A发送分配方法指示命令。这样可以减少接收端判定分配方法时的判定错误，从而提高系统的稳定性。
在图4A和图4B的情况下，用具有最大特征值的特征向量A从通信另一方发送出的信号被解调部分106解调，因此分配方法判定部分108从解调部分106的输出信号中提取出分配方法指示命令，判定其内容(“0”或“1”)，从而能够得知通信另一方的编码分配方法。
(实施例2)
图5是表示根据本发明实施例2的通信装置配置的方框图，图5中的通信装置200是图2中所示的通信装置1O、20中的一个。
在图5中所示的通信装置200中，和图3中所示通信装置100相同的组件被分配了与图3中相同的参考标号，并省略其说明。图5中的通信装置200采用对图3中所示的通信装置100添加了删截部分(puncturing section)201的配置。此外，在图5中的通信装置中，编码分配部分202执行与图3中的编码分配部分152不同的处理。
turbo编码部分151将系统位X输出到编码分配部分202，并将奇偶校验位Y1、Y2输出到删截部分201。
删截部分201对奇偶校验位Y1、Y2进行删截，并将剩余的奇偶校验位Y1、Y2输出到编码分配部分202，将删截的奇偶校验位Y1’、Y2’输出到重复部分153。
重复部分153对从删截部分201输出的编码数据(奇偶校验位Y1’、Y2’)执行重复处理，并根据来自编码分配部分202的控制信号将重复处理后的编码数据输出到调制部分155。
基于来自分配方法选择部分104的分配方法指示命令，编码分配部分202将turbo编码部分151和删截部分201输出的编码数据输出到调制部分154或调制部分155，并将控制信号输出到重复部分153。
更具体地说，当编码分配部分202从分配方法选择部分104接收到分配方法指示命令“0”时，便将系统位X和奇偶校验位Y1、Y2分别输出到调制部分154、155，并控制重复部分153以便停止输出编码数据。
结果，如图6A所示，通信装置100用特征向量A、B发送系统为X和奇偶校验位Y1、Y2。因此，可以使采用各个特征向量发送的信号作为一个编码单元完成。
另一方面，当编码分配部分202从分配方法选择部分104接收分配方法指示命令“1”时，便将系统位X和奇偶校验位Y1、Y2输出到调制部分154，并控制重复部分153以便将编码数据输出到调制部分155。
结果，如图6B中所示，通信装置100用特征向量A发送系统位X和奇偶校验位Y1、Y2，用特征向量B发送经过删截和重复的奇偶校验位Y1’、Y2’。因此，可以使从具有最大特征值的特征向量A发送的信号作为一个编码单元完成，并且在对从具有不同于最大特征值的值的特征向量B发送的编码数据进行解码时分配辅助性角色。
如实施例1的情况所示，在图6A和图6B的任意一个中，通信装置200从具有最大特征值的特征向量A发送分配方法指示命令。
此外，上述实施例对两个特征向量的情况进行了说明，但本发明对特征向量的数目没有限制。此外，本发明中turbo编码器的配置并不仅限于图1中所示的那一个。
如上所述，根据本发明，组合了turbo代码和MIMO的通信系统基于最大特征值和其它特征值之间的比率来控制将要用各个特征向量发送的编码数据的类型，从而能够获得实现通信质量的改善中组合turbo编码和MIMO的最大效果。
本申请基于2003年2月18日提交的日本专利申请第2003-040217号，通过在此引用，清楚地包含了其全部内容。
产业上的可利用性
本发明适合用于组合turbo编码和MIMO的通信系统中的通信装置中。
Claims (7)
1.一种用在利用多个特征向量使用发送和接收共用的阵列天线发送/接收独立信号的系统中的通信装置，包括：
turbo编码部分，对发送数据执行turbo编码，并得到系统位和校验位的编码数据；
特征值计算部分，计算所述每个特征向量的特征值；
分配方法选择部分，基于最大特征值和其它特征值的比率选择要用所述每个特征向量发送的编码数据的分配方法；以及
发送部分，基于所选择的分配方法用所述每个特征向量发送预先确定的编码数据。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中，当最大特征值和其它特征值之间的比率大于预先确定的阈值时，所述分配方法选择部分选择第一分配方法，由此仅从具有最大特征值的特征向量发送系统位；当最大特征值和其它特征值之间的比率等于或低于所述阈值时，选择第二分配方法，由此从所有的特征向量发送系统位。
3.如权利要求2所述的通信装置，进一步包括：重复部分，其重复奇偶校验位，其中在所述分配方法选择部分选择所述第一分配方法时，所述发送部分从具有不同于最大特征值的特征向量发送所述重复后的奇偶校验位。
4.如权利要求3所述的通信装置，进一步包括：删截部分，删截奇偶校验位，
其中所述重复部分重复删截的奇偶校验位；并且
当所述分配方法选择部分选择所述第一分配方法时，所述发送部分从具有最大特征值的特征向量发送系统位和经过所述删截后剩余的奇偶校验位，并从不同于最大特征值的的特征向量发送经过所述重复后的奇偶校验位。
5.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述发送部分从具有最大特征值的特征向量发送指示由所述分配方法选择部分选择的分配方法的分配方法指示命令。
6.一种用在利用多个特征向量使用发送和接收共用的阵列天线发送/接收独立信号的系统中的通信装置，该通信装置与如权利要求5所述的通信装置进行无线通信，包括：
分配方法判定部分，从用具有最大特征值的特征向量发送的信号中提取分配方法指示命令，并判定相应于各个特征向量的编码数据的分配方法；以及
turbo解码部分，基于所述分配方法判定部分的判定结果，对用各个特征向量发送的编码数据进行turbo解码。
7.一种用在利用多个特征向量使用发送和接收共用的阵列天线发送/接收独立信号的系统中的通信方法，包括：
对发送数据执行turbo编码，并得到系统位和奇偶校验位的编码数据的步骤；
计算所述各个特征向量的特征值的步骤；
基于最大特征值和其它特征值之间的比率选择从所述各个特征向量发送的编码数据的分配方法的步骤；以及
基于所选择的分配方法用所述各个特征向量发送预先确定的编码数据的步骤。
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