CN1829141A - 发送机和发送控制方法 - Google Patents

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Abstract

发送机和发送控制方法。提供在随机接入型的通信环境中，改善对各分组所产生的延迟来进行通信的发送机和发送控制方法。通过在发送机中具备如下单元来达成上述目的：频率使用状况检测单元，其根据接收信号，检测所分配的频带的使用状况；码元配置决定单元，其根据所述检测结果，决定导频码元的配置；以及码元配置单元，其按照所述决定的导频码元的配置，来配置导频码元。

Description

发送机和发送控制方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统，特别涉及在随机接入型的通信环境中进行通信的发送机和发送控制方法。
背景技术
作为由多个收发机共享某频带来进行通信的方法，有在无线LAN中使用的CSMA/CA方式。在CSMA/CA方式中，在进行数据的发送前，通过测定干扰来检测是否有其他的用户在进行通信，在没有其他用户进行通信时开始发送。另外，在检测出分组的冲突时，在经过了随机决定的时间间隔后开始通信。
参照图1说明CSMA/CA方式中的收发机。
该收发机1具备：接收天线、与接收天线连接的数据信号检测部2和接收功率测定部4、发送天线、与发送天线和接收功率测定部4连接的发送可否控制部6、与发送可否控制部6连接的复用部8、与复用部8连接的数据码元生成部10和导频码元生成部12。另外，数据信号检测部2输出接收信息比特，发送用信息比特被输入到数据码元生成部10。
数据信号检测部2检测通过接收天线接收的数据信号，输出接收信息比特。另外，接收功率测定部4测定接收功率，将其结果输入到发送可否控制部6中。
另一方面，数据码元生成部10根据输入的发送用信息比特，生成数据码元，将生成的数据码元输入到复用部8中。复用部8对所输入的数据码元和在导频码元生成部12中生成的导频码元进行复用，输入到发送可否控制部6中。发送可否控制部6根据输入的接收功率，判断其他用户是否在进行通信。发送可否控制部6在判断为其他用户没有进行通信时，经由发送天线发送所输入的复用了数据码元和导频码元的复用信号。另一方面，发送可否控制部6在判断为其他用户在进行通信时，经过预定的时间间隔后进行同样的处理。
【非专利文献1】”DFT-based Channel Estimation in2D-Pilot-Symbol-Aided OFDM Wireless Systems”，M.JuliaFernandez-Getino Gracia，et.al，Proc.of IEEE VTC 2001.pp.810-814，2001
然而，上述背景技术中存在以下问题。
在无线LAN中使用的CSMA/CA方式中，在某用户正使用的期间，其他用户不能进行通信。因此，在进行实时通信或流传输时存在产生非常大的延迟的问题。
另外，在CSMA/CA方式中，在同时使用的用户数多的情况下，存在发生特定的用户长时间不能进行通信的情况的问题，过度地限制干扰量可能会限制系统整体的通信容量。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供发送机和发送控制方法，在随机接入型的通信环境中，改善对各分组所产生的延迟来进行通信。
为了解决上述课题，本发明的发送机的特征之一在于，具备：频率使用状况检测单元，其根据接收信号，检测所分配的频带的使用状况；码元配置决定单元，其根据所述检测结果，决定导频码元的配置；以及码元配置单元，其按照所述决定的导频码元的配置，来配置导频码元。
通过这样来构成，在随机接入型的通信环境中，可以在已经存在通信中的用户的状况下，开始通信。
另外，本发明的发送控制方法的特征之一在于，具备如下步骤：接收来自在本发送机的周围进行通信的发送机的信号；根据所述接收信号，检测所分配的频带的使用状况；根据所述检测结果，决定导频码元的配置；以及按照所述决定的导频码元配置，来配置导频码元。
这样，在随机接入型的通信环境中，可以在已经存在通信中的用户的状况下，开始通信。
根据本发明的实施例，可以实现在随机接入型的通信环境中，改善对各分组所产生的延迟来进行通信的发送机和发送控制方法。
附图说明
图1是表示CSMA/CA方式中的收发机的部分框图。
图2A是表示通信系统的说明图。
图2B是表示本发明的一个实施例的通信系统的部分框图。
图3是表示本发明的一个实施例的收发机的部分框图。
图4是表示本发明的一个实施例的收发机的部分框图。
图5是表示本发明的一个实施例的收发机的部分框图。
图6是表示帧结构的说明图。
图7是表示本发明的一个实施例的收发机的动作的流程图。
图8是表示帧结构的说明图。
图9是表示本发明的一个实施例的收发机的动作的流程图。
图10是表示帧结构的说明图。
图11是表示帧结构的说明图。
图12是表示本发明的一个实施例的收发机的部分框图。
图13是表示帧结构的说明图。
图14是表示帧结构的说明图。
图15是表示帧结构的说明图。
图16是表示帧结构的说明图。
图17是表示帧结构的说明图。
图18是表示帧结构的说明图。
图19是表示帧结构的说明图。
图20是表示帧结构的说明图。
图21是表示帧结构的说明图。
图22是表示帧结构的说明图。
图23是表示帧结构的说明图。
图24是表示帧结构的说明图。
图25A是表示帧结构的说明图。
图25B是表示帧结构的说明图。
图26是表示帧结构的说明图。
图27是表示帧结构的说明图。
图28是表示本发明的一个实施例的通信系统中的服务的说明图。
图29是表示本发明的一个实施例的通信系统中的服务的说明图。
图30是表示本发明的一个实施例的通信系统中的服务的说明图。
标号说明
1、100收发机。
具体实施方式
接着，参照附图说明本发明的实施例。
并且，在说明实施例用的全部附图中，具有相同功能的部分使用相同标号，省略重复的说明。
最开始，参照图2A说明通信系统。
终端A从各发送天线，例如3根发送天线向终端A’发送独立的信息。另一方面，终端A’检测由各接收天线，例如3根接收天线分别接收的3个流的全部信息。
另一方面，本发明的实施例的通信系统在随机接入型的通信环境中，具备作为发送侧终端的终端A、终端B和终端C，以及作为接收侧终端的终端A’、终端B’和终端C’。
如图2B所示，从终端A、终端B和终端C发送的信号分别被终端A’、终端B’和终端C’分别具备的接收天线接收。然而，终端A’、终端B’和终端C’分别仅检测来自终端A的信号、来自终端B的信号和来自终端C的信号。
这样，终端A-A’、终端B-B’和终端C-C’可利用相同的频带，同时进行通信。
参照图3说明本发明的第一实施例的收发机100。各终端具备作为发送机和接收机的收发机100。
本实施例的收发机100具备：接收天线、与接收天线连接的数据信号检测部102、同步定时检测部106和作为频率使用状况检测单元的频率使用状况识别部108、与频率使用状况识别部108连接的码元配置决定部112、与码元配置决定部112连接的码元配置部114、与码元配置部114连接的发送定时控制部110、导频码元生成部118和数据码元生成部120、与发送定时控制部110连接的发送天线。
另外，同步定时检测部106与频率使用状况识别部108和发送定时控制部110连接。另外，从数据信号检测部102输出接收信息比特，发送用信息比特被输入到数据码元生成部120。
数据信号检测部102从通过接收天线接收到的信号中检测数据信号，输出接收信息比特。
同步定时检测部106进行同步定时的检测。同步定时检测部106可以使用利用其它频带发送的信号，例如GPS信号来进行同步定时的检测，也可以根据在通信中使用的频带的其它终端的通信状况来进行判断。
参照图4说明后者，即根据其它终端的通信状况来进行判断的情况下的同步定时检测部106。同步定时检测部106具备：从接收天线输入接收信号的相关取得部4021～402N、分别与相关取得部4021～402N连接的定时决定部4041～404N、分别与定时决定部4041～404N连接的目标同步定时调整部406。分别向相关取得部4021～402N输入导频信号1～N。这里，导频信号1～N是本终端的正在通信的终端和其它周围终端正使用的导频信号。
相关取得部4021～402N取得在本终端的周围进行通信的终端所使用的导频信号与接收信号的相关，分别将其结果输入到定时决定部4041～404N。定时决定部4041～404N根据输入的相关值，决定定时，输入到目标同步定时调整部406。这样，可以检测出在本终端的周围进行通信的各终端使用怎样的发送定时。
目标同步定时调整部406根据输入的各终端的发送定时，把目标同步定时，例如把所有这些定时进行平均而得到的定时设成发送定时，输入到频率使用状况识别部108和发送定时控制部110。
在开始终端A的通信的情况下，频率使用状况识别部108判断这之后使用的频带的使用状况。如图5所示，频率使用状况识别部108具备：被输入接收信号和定时信号的相关取得部502、与相关取得部502连接的空载波判定部504、与相关取得部502和空载波判定部504连接并被输入导频信号(频域)的子载波块使用状况识别部506。
相关取得部502使用由同步定时检测部106检测出的同步定时，进行例如FFT处理，检测接收信号中的各子载波的信号成分，将其结果输入到空载波判定部504和子载波块使用状况识别部506。
空载波判定部504在所输入的接收信号中的各子载波的信号成分中、把功率低于既定阈值的子载波判定为空子载波，把表示所判定的空子载波的信息输入到子载波块使用状况识别部506。
子载波块使用状况识别部506根据输入的接收信号中的各子载波的信号成分、和表示空子载波的信息，识别该子载波的使用状况，将其结果输入到码元配置决定部112中。
在本实施例中，因为空子载波数或空子载波的间隔与空间复用度对应，所以通过调查空子载波数，子载波块使用状况识别部506可以识别各子载波块的空间复用度。
另外，在需要识别其它特定终端是使用多个子载波进行通信，还是使用一个子载波块进行通信等的、其它终端与后述的使用子载波块之间的对应的情况下，子载波块使用状况识别部506通过对导频信号进行模式识别，可以识别该对应状况。但此时，在使用子载波块数量不同的情况下，以在成为不同的导频码元模式的情况下使用导频信号为前提。
此处，对于频率使用状况识别部108的关于空子载波的判断，可以由终端A(发送侧)进行，也可以由终端A’(接收侧)进行并反馈给终端A。并且，对于在该反馈中使用的信道，可以使用在其它频带中准备的控制信道，也可以在与所使用的频带相同的频带中进行复用。
码元配置决定部112根据输入的子载波的使用状况，决定导频码元和数据码元的配置，将其结果输入到码元配置部114中。
这里，参照图6说明本实施例的通信系统中的帧结构。在本实施例中，说明假定了OFDM、使用16个子载波来进行通信的情况。另外，说明最大空间复用数为4的情况。例如，把导频码元配置在数据码元之前。
在没有进行通信的用户的情况下，码元配置决定部112在导频码元区间，按规定的子载波间隔，例如每4个码元来配置导频码元，以使得要新开始通信的用户能够开始通信，并且对于配置了导频码元的子载波以外的子载波，决定为空码元。
通过采用这样的帧结构，在已经存在通信中的用户的状况下，即使在其他用户开始了通信的情况下，也可以容易地进行开始了通信的用户的检测，和避免信道估计精度的劣化。因此，可以改善对各分组所产生的延迟和系统整体的通信容量而进行通信。
另外，该情况下，对于各导频信号的功率，也可以分配配置导频信号的子载波间隔的倍数、在此为数据码元的4倍的功率来进行发送。
另外，例如在终端A开始了通信后，终端B要开始通信的情况下，频率使用状况识别部108判断当前的使用状况为终端A-A’已经在进行通信。因此，终端B的码元配置决定部112决定导频码元配置，以在导频码元区间与终端A不同地、按照每4个码元来配置导频码元，把决定的导频码元配置和数据码元配置输入到码元配置部114。这样，在存在已经在通信中的用户(终端)的状况下，可以允许其他用户(终端)开始通信。
数据码元生成部120根据输入的发送用信息比特，生成数据码元，输入到码元配置部114中。
导频码元生成部118生成导频码元，输入到码元配置部114中。
码元配置部114根据码元配置决定部112所决定的导频码元配置和数据码元配置，来配置数据码元和导频码元，输入到发送定时控制部110中。另外，在同一频带中复用控制信号的情况下，码元配置部114配置控制信号，输入到发送定时控制部110中。
发送定时控制部110按照由同步定时检测部106检测出的同步定时，进行发送。结果，进行通信的多个终端对同步地进行通信。该情况下，在用户(终端)间，导频码元是正交的。
接着，参照图7说明本实施例的收发机100的动作。
最开始，在同步定时检测部106中，进行同步定时的检测(步骤S702)。
接着，频率使用状况识别部108根据检测出的同步定时，检测接收信号中的各子载波的信号成分(步骤S704)。
接着，频率使用状况识别部108使用各子载波的信号成分，进行空子载波的判定(步骤S706)。
接着，码元配置决定部112决定导频码元配置和数据码元配置(步骤S708)。
接着，根据所决定的码元配置，配置导频码元等，进行发送(步骤S710)。
根据本实施例，在随机接入型的通信环境中，可以在各分组不发生过度的延迟的情况下进行通信。
根据本实施例，可以使同时使用的用户增加至4个用户，可以增加系统整体的通信容量。
这里，在至少4个用户同时进行通信的情况下，使码元配置决定部112决定为按照假定要同时进行通信的用户数的子载波间隔来配置导频信号。例如，假定为可以让5个用户进行通信，则决定为按5个子载波间隔来配置导频信号。并且，通过使用后述的子载波块来进行通信，可以使更多的用户(终端)同时进行通信。
另外，假定，在多个用户同时开始通信、发生了分组的冲突的情况下，要开始通信的终端的发送定时控制部110可以控制为在分别经过随机的时间间隔后开始通信。
在接收机中，有时重叠地接收到来自多个终端的发送信号，在这种情况下必须分离信号。但是，该状况与MIMO或空间复用中所假定的状况相同(例如：参照图2B)，所以可以对该信号分离使用在这些领域中使用的信号分离方法。
接着，说明本发明的第二实施例的收发机。
由于本实施例的收发机结构与参照图3～图5所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
在第一实施例中，对预先规定了最大空间复用数的情况进行了说明。而在本实施例中，更灵活地决定导频码元间隔。
参照图8说明本实施例的帧结构例。
例如假定终端A要开始通信。在不存在正在通信中的用户的情况下，终端A的频率使用状况识别部108识别为导频码元区间和数据码元区间为空码元。另外，码元配置部112在例如导频码元区间中按每一个码元来配置导频码元，使得要新开始通信的用户能够开始通信。
在终端A开始通信后，终端B要开始通信的情况下，因为终端A-终端A’已经在进行通信，所以终端B的码元配置决定部112决定为在导频码元区间中、与终端A不同地按照每二个码元来配置导频码元。
结果在终端A和终端B开始了通信的状态下，变成新开始通信用户所使用的导频码元位置不存在的状态。因此，终端A和终端B的码元配置决定部112在适当的定时变更导频码元配置。例如按照每3个码元来配置导频码元。
只要预先决定变更后的导频配置规则，以使得终端A发送的导频信号与终端B发送的导频信号不冲突即可。关于该规则，例如，只要不变更表示最低频率的子载波的开头导频信号的位置、按照将当前同时使用用户数至少加1后的间隔来进行配置即可。另外导频配置的变更定时可以是终端B开始通信后的N帧后(N是既定的常数)，也可以经由控制信道在终端A-终端B间进行通信来决定。
另外，假设在导频配置的变更定时为终端B开始通信后的N帧后的情况下，终端A很难直接检测出终端B已开始通信，因此，例如可以由终端A’检测出该情况并反馈给终端A。
参照图9说明该情况下的终端A、终端A’和终端B的动作。
在终端A与终端A’之间正进行通信。终端B例如开始与终端B’进行通信(步骤S902)。
终端B发送的信号也被终端A’接收到，当终端A’检测出终端B开始了通信的情况时(步骤S904)，向终端A通知终端B已开始了通信(步骤S906)。
终端A和终端B的码元配置决定部112变更导频码元的配置(步骤S908，步骤S910)。
接收侧的终端优选具备大于等于空间复用数的天线数，但并不是一定要具有足够数量的天线数。在这样的情况下，收发机100只要重复发送相同码元，或者进行码扩展即可。
另外，在终端A-A’、终端B-终端B’中一方的终端间通信结束了的情况下，如图10所示，另一方的用户(终端)也可以变更导频码元配置来进行通信。例如，在终端A-终端A’间、和终端B-终端B’间进行通信的情况下，分别把终端A和终端B的导频码元变更为每3个子载波的配置。该状况下，在结束了终端B-终端B’间的通信的情况下，帧结构依然为按每3个子载波来配置终端A的导频码元。该情况下，例如，终端A的码元配置决定部112可以决定为按照每2个子载波来配置导频码元。
该情况下，终端A很难直接检测出其他用户，例如终端B-终端B’结束了通信。因此，终端A’可以与ACK信号和MCS设置的信息一起，还对同时与终端A进行通信的其他用户，例如终端B的信息进行检测，对终端A进行反馈。
另外，在结束了终端A-终端A’间的通信的情况下也进行同样的处理，但该情况下，在导频信号区间的未使用子载波的位置为比正使用的导频信道低的频带时，决定为使用比当前配置本导频信号的位置分别低至少1个子载波的频带。
接着，说明本发明的第三实施例的收发机。
由于本实施例的收发机结构与参照图3～图5所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
在第二实施例中，说明了可以把子载波间隔设为任意值的收发机。该情况下，可以对通过配置有导频信号的子载波而得到的信道估计值进行补全，从而得到未配置导频信号的子载波。该情况下，有时优选子载波间隔为2的n次方(例如参照非专利文献1)。因此，在本实施例中，说明将在上述第二实施例中可取得的子载波间隔限制为2的n次方的情况。
具体地说，码元配置决定部112在决定子载波的间隔时，从2n(n是自然数)的数中选择比当前的空间复用数+1更大的最小数。例如，如图11所示，在终端A-终端A’间开始通信，之后在终端B-终端B’间开始通信的情况下，分别按照每2个子载波来配置终端A和终端B的导频码元。该情况下，终端A和终端B的码元配置决定部112从2n(n是自然数)的数中选择比当前的空间复用数+1更大的最小数，例如4。结果，在终端B开始通信后，按照4个子载波间隔来配置导频码元。
接着，说明本发明的第四实施例的收发机。
在第一实施例～第三实施例中，分别示出了把子载波间隔固定为预先规定的值的情况、使其可变的情况、和限制为2n的情况。在本实施例中，作为一例对将子载波间隔控制成可变的情况进行说明。然而，本实施例也可以适用于把子载波间隔固定为预先规定的值的情况、和限制为2n的情况。
接收侧的终端所具备的接收机不一定要具备多个接收天线，另外，即使在使用码扩展的情况下，当使用大的扩展率时，在1帧内包含的信息码元数变少，导频码元的比率相对增加，传输效率恶化。另外，根据通信种类，例如在声音通信中，有时优选长时间持续使用比较窄的频带。
因此，本实施例的收发机在干扰量超过规定的固定值的情况下，或根据终端所要求的通信种类，不是由各用户一直占有全部频带来进行通信，而是各用户使用一部分频带来进行通信。
如图12所示，本实施例的收发机在参照图3说明的收发机中，具备与频率使用状况识别部108和码元配置决定部112连接的子载波块决定部122。
参照图13说明子载波块决定部122的动作。
当前2个终端，例如终端A和终端B在进行通信。该状况下，假定终端C要使用终端A和终端B使用中的频带来开始通信。这里，假定把终端C设计成在至多复用2个用户的条件下进行通信。
此时，该用户(终端C)在子载波块决定部122中决定为在最初的发送帧中使用将该频带分割成多个而得到的子载波组，例如该频带的一半的子载波组(以后将该子载波组称为子载波块)来开始通信，并输入到码元配置决定部112中。码元配置决定部112决定子载波块中的导频码元配置和数据码元配置。
例如，终端C的子载波块决定部122决定为在分割该频带而得到的子载波块1和2中的子载波块1中配置与本终端C对应的导频码元。
该情况下，已有的用户，例如终端A和终端B在频率使用状况识别部108中通过监视导频信道来识别用户新开始了通信的情况。这里，子载波块的尺寸(在子载波块中包含的子载波数)不一定是全部子载波的一半，但优选预先决定各终端可选择的子载波块的种类。例如，具备规定了待使用的子载波块的种类的表，子载波块决定部122参照该表来决定子载波块。
通过定义如下规则：“在待使用的子载波块内，在更下位的子载波块的空间复用数对于各子载波块而不同时，减小待使用的子载波块的尺寸”，识别到新终端开始了通信的情况的终端A和终端B的码元配置决定部112依据该规则，减小所使用的子载波块的尺寸。例如，通过在子载波块1中，减少对终端B的导频码元，在子载波块2中，减少对终端A的导频码元，来减小子载波块的尺寸。
此时，例如预先决定为“正在使用比开头的导频码元位置高的频带的子载波的终端使用频率高的子载波块”，以使终端A和终端B均不占有子载波块1。在图13中，终端B的子载波块决定部122判断为针对本终端B的导频码元正在使用比开头导频码元的位置高的频率的子载波，并决定使用子载波块2。之后，在各子载波块中与上述实施例相同，适当变更导频码元配置。具体的，在子载波块1中分别按照每3个子载波来配置终端A和终端C的导频信号，在子载波块2中按照每2个子载波来配置终端B的导频信号。
接着，说明在终端A、终端B和终端C使用子载波块来进行通信时一部分用户结束了通信时的动作。
在由8个子载波构成的子载波块1和子载波块2中，终端A的导频码元在子载波块1和子载波块2中被按照每3个子载波来配置，终端B的导频码元在子载波块2中被按照每3个子载波来配置，终端C的导频码元在子载波块1中被按照每3个子载波来配置。利用以上的帧结构，终端A、终端B和终端C进行通信。
分别说明在这种状况下终端A结束了通信的情况、终端C结束了通信的情况和相邻子载波块成为未使用的情况。
首先，参照图14说明终端A结束了通信的情况。
在终端A结束了通信时，在各子载波块中，分别由一个用户占有，按照3个子载波的间隔来配置导频码元而进行通信。在这种情况下，终端B和终端C的码元配置决定部112分别变更为在分别占有导频信号的各子载波块中按照每2个子载波进行配置的导频信号配置而进行通信，以使要新开始通信的用户能够开始通信。
接着，参照图15说明终端C结束了通信的情况。
在终端C结束了通信的情况下，终端A占有子载波块1，终端A和终端B共享子载波块2。
该情况下，终端A的码元配置决定部112决定为仅使用当前占有的子载波块，即子载波块1。另一方面，终端B的码元配置决定部112决定为仅使用终端B当前占有的子载波块，即子载波块2。
接着，参照图16说明相邻子载波块成为未使用的情况。
例如，终端A占有子载波块1，终端B占有子载波块2进行通信。该状况下，在相邻子载波块，例如子载波块2成为未使用时，终端A的码元配置决定部112决定也使用相邻块来进行通信。
如本实施例这样，在将分配的频带分割成子载波块来进行通信时，发送定时控制部110也与相邻的子载波块取得同步来进行通信。
接着，说明本发明的第五实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
在将分配的频带分割成子载波块进行通信时，由于一部分终端结束通信等，可能使得各子载波块的空间复用数发生不均衡。在本实施例中，说明在该情况下，更正该空间复用数的不均衡的发送机。
具体的，通信中的终端除了使用中的子载波块外还监视相邻的子载波块的导频区间。例如，频率使用状况识别部108的子载波块使用状况识别部506根据输入的导频信号，求出相邻的子载波块的复用数，输入到子载波块决定部122和码元配置决定部114中。
子载波块决定部122对相邻子载波的复用数和使用子载波块的空间复用数进行比较，在相邻子载波的复用数比当前的使用子载波块的空间复用数至少小2的情况下，决定变更当前使用的子载波块。该情况下，当还没有决定哪个用户移动时，使多个用户同时移动很可能导致产生信号的冲突。
对于该问题，例如可以“使正在使用在移动目的地导频码元区间中与对应于最低频率的空载波相应的导频码元的用户移动”。或者，也可以利用广播信道来预先决定要移动的用户。
例如，如图17所示，在由8个子载波构成的子载波块1和2中，在子载波块1中按照每3个子载波来配置终端A、终端B和终端C的导频码元，在子载波块2中按照每2个子载波来配置终端D的导频码元。
在该状况中，例如终端B的频率使用状况识别部108除了使用中的子载波块即子载波块1之外，还监视相邻的子载波块即子载波块2的导频区间，求出使用中的子载波块的空间复用数和相邻的子载波块的复用数，输入到子载波块决定部122中。
子载波块决定部122对相邻的子载波块的复用数与使用子载波块的空间复用数进行比较，在判断为相邻子载波的复用数比当前使用的子载波块的空间复用数至少小2时，变更当前使用的子载波块。结果，终端B使用子载波块2进行通信。
例如，终端B的子载波块决定部122判断为与使用子载波块、例如子载波块1相邻的相邻子载波块、例如子载波块2的复用数为1，比当前的使用子载波块的空间复用数3至少小2，从当前使用的子载波块1移动到子载波块2。结果，与终端A和终端C对应的导频码元占有子载波块1，与终端B和终端D对应的导频码元占有子载波块2。
接着，终端B和终端D的码元配置决定部112在子载波块2中变更空间复用数，以使要新开始通信的用户能够使用。结果，在子载波块1中，分别按照每3个子载波来配置终端A和终端C的导频码元，在子载波块2中，分别按照每3个子载波来配置终端B和终端D的导频码元。
接着，说明本发明的第六实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
在上述实施例中，说明了在使用频带内决定使用子载波块以使子载波块不被分割使用的方法。然而，在该方法中，如参照图13所说明的那样，在可以对一部分频带进行空间复用而使用的情况下，过度地限制了系统整体可实现的通信容量。
因此，在本实施例的收发机中，如果各子载波块没有达到既定的复用度，则不管当前的子载波块的使用状况如何，例如不管是某终端使用全部的频带，还是多个终端各使用1个子载波块，都允许进行空间复用而使用。
在本实施例中，说明把配置导频码元的间隔固定为预先规定的值的情况，但也可以适用于把子载波间隔控制成可变的情况，和限制为2n的情况。这里，说明既定的空间复用度为2、导频信号的间隔为3的情况。这样，可以准备要新开始通信的终端所使用的导频码元位置。
具体地，参照图18进行说明。
在由8个子载波构成的子载波块1和2中，终端A和终端B按照每3个子载波来配置导频码元。该状况下，在终端C开始通信、从而在子载波块1中配置导频码元的情况下，子载波块1的空间复用度为3，超过既定的2，所以使用子载波块1的一部分终端必须中止该频带的使用。
这里，对于要中止子载波块1的相关子载波的使用的终端，可以从多个使用子载波块的终端中随机地决定，但优选的是制定为规则以便根据各状况唯一地决定要中止相关子载波的使用的终端。这样，可以避免多个终端同时中止超过了规定的空间复用度的子载波块、例如子载波块1的相关子载波的使用。
作为该规则，例如在使用子载波块数相同时，从所使用的开头导频码元位置的频率高的终端、例如终端B开始中止相关子载波块的使用。另外，如图19所示，也可以先从使用更多的子载波块的终端、例如终端A开始中止相关子载波块的使用。
另外，在所有终端各使用1个子载波块、所有子载波块的空间复用数为2时，对于要新开始通信的终端，也可以允许空间复用数为3的情况。
在本实施例中，作为一例说明了既定的空间复用度为2的情况，但2之外也同样可适用。
接着，说明本发明的第七实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
例如，在像某终端使用其接收机所具备的1根接收天线进行接收，而其它终端使用其接收机所具备的2根接收天线进行接收的情况那样，在接收天线数不同的终端共享相同频带的情况下，因为接收天线数少的终端分离空间复用信号的能力低，所以存在可确保的通信速度极低的可能性。
因此，本实施例的收发机中，允许各终端使用多个终端的量的导频信号配置。这里，若设既定的空间复用度为2、导频信号的间隔为3，则因为已经决定了空间复用数的上限，某终端通过使用多个终端的量的导频信号配置，可以减小相关子载波块的空间复用数。
然而，允许一个终端独占全部频带可能导致作为系统整体的效率的恶化、不能满足其他用户的延迟要求。
对于该问题，根据当前使用中的子载波块尺寸，限制可使用的导频码元配置数。具体地，例如可按表1所示来决定。
【表1】
最大导频数使用量(Nd：每一个终端的缺省导频码元数)
  使用块数   可使用的最大导频码元数
  1   N×Nd
  2   (N-1)×Nd
  ：   ：
  大于等于N   Nd
参照图20说明终端B独占1个子载波块进行发送时的帧使用状况的转移。
这里，假定表1中使用块尺寸N为2的情况，各用户在使用1个子载波块时，可以使用2个用户的量的导频信号。该情况下，例如终端B的子载波块决定部122决定使用子载波块1进行通信。并且，码元配置决定部112决定配置2个用户的量的导频码元。这样，因为既定的空间复用度为2，所以由于终端B占有了2个用户的量的导频码元位置，终端A把该频带认作空间复用数为2，终端A中止子载波块1的使用。
接着，说明本实施例的第八实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图3～图5和图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
由于为了实际地开始通信，要向其他用户通知自身的存在，所以需要广播信道、MCS设置、用于进行ACK的发送的控制信道。该控制信道可以在其它频带中准备，但也可以在同一频带中复用。
在同一频带中复用时，虽然可以使用数据信号所使用的帧结构的至少一部分来传送控制信号，但在本实施例中，在某终端进行通信的中途其它终端开始通信。并且，虽然也可以与其它终端的数据信号一起进行空间复用来传送通知信号等，但在该情况下，各终端需要一直接收被空间复用的信号，认为终端的耗电大。并且，对于ACK信号，在发送中不能接收与发送信号相同频带的信号。
因此，在本实施例中，如图21所示，在发送各帧后空开一定的间隔后再发送下一帧。例如，发送定时控制部110控制发送定时，以在发送了导频码元和数据码元后，空开一定的间隔、例如至少一个空码元区间后再发送下一导频码元。
这样，当前进行通信的接收侧的终端可以使用上述未发送区间把ACK信号和当前的信道使用状况反馈给发送机。并且，该情况下，ACK信号不需要是针对紧接在各空码元区间前面的帧的ACK信号。另外，当前未进行通信的终端可以使用上述未发送区间来传送自身的ID等的控制信息。
该情况下，为了确认其他用户没有使用，必须对信道监视长达大于等于空码元区间的时间。
接着，说明本发明的第九实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
在使用子载波块进行通信时，可以预先决定层结构，依据该层结构来选择子载波块。
参照图22说明把子载波块设为层结构的情况。这里，作为一例说明具有5级的层结构的情况。例如，子载波块由级1到级5的层结构构成。各层，即级1、2、3、4和5所包含的子载波块的数目分别为1、2、4、8和16。即，下位的子载波块分别把上位的子载波块分割成2个。
这里，例如在应用规则“在所使用的子载波块内，在更下位的子载波块的空间复用数针对各子载波块而不同时，减小所使用的子载波块的尺寸”的情况下，如图23所示，在级5的子载波块1已被使用时，可使用的子载波块为除了与级5的子载波块1对应的子载波块之外的子载波块。即，在级5为子载波块2～16，在级4为子载波块2～7，在级3为子载波块2～4，在级2为子载波块2。
这里，子载波块决定部122决定使用如图23所示的除了与级5的子载波块1对应的子载波块之外的多个或全部可使用的子载波块来进行通信。并且，子载波块决定部122也可以使得不使用可使用的子载波块中的多个子载波块。
另外，在例如图24所示的帧结构中，在已经使用与层5(级5)的子载波块1相当的子载波块a的状况下，在其他终端B要使用层5(级5)的子载波块时，对于该终端，有15个选择项，即级5的子载波块2～16。
这里，在不使用多个子载波块的情况下，若该终端B选择与层5(级5)的子载波块9相当的子载波块b，则另一终端C即使希望使用尽可能宽的频带进行通信，最大也只能使用级3的子载波块。因此，在各终端选择子载波块时，进行选择以使“未使用子载波块的最大尺寸为最大”。即，在所有层、例如级中选择子载波块以使未使用子载波块的尺寸为最大。在依据该规则进行决定时，终端B只要选择子载波块a”即可。
另外，有使用多个子载波块进行通信的情况、使用全部子载波进行通信的情况下，例如有在图25A和图25B所示的2种方式下使用的可能性。在该状况下，在必须“在所使用的子载波块内，在更下位的子载波块的空间复用数对于各子载波块而不同时，减小所使用的子载波块的尺寸”时，假定在图25B的方式下使用时，要新开始通信的终端使用全部频带来开始通信是不太好的。
因此，必须识别当前的通信是按怎样的方式进行的。作为识别当前的通信方式的方法，例如在图25A所示的方式下进行通信时，终端A的码元配置决定部112使子载波块1与子载波块2中使用的导频码元模式不同。
接着说明本发明的第十实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
如图26所示，在存在多个频带时，例如存在频带1、频带2和频带3时，子载波块决定部122在各频带中独立地决定子载波块，利用各频带依据上述实施例独立地进行通信。并且，各终端的子载波块决定部122也可以按照使用多个频带的方式来决定使用子载波块。
例如，终端A的子载波块决定部122决定为使用频带1的子载波块1、频带2的子载波块1和2、以及频带3的子载波块1和2。对于终端B，子载波块决定部122决定为使用频带1的子载波块2、频带2的子载波块1和2、以及频带3的子载波块1和2。另外，对于终端C，子载波块决定部122决定为使用频带1的子载波块1、频带3的子载波块1。
接着，说明本发明的第十一实施例的收发机。
本实施例的收发机的结构与参照图12所说明的收发机为相同的结构，所以省略其说明。
在当前的空间复用数与相邻子载波的空间复用数相等时，在各子载波中获得的SNR比当前小，但该终端可使用成倍的频带。这里，关于使用哪个利用方式能获得高吞吐量，取决于各终端间的传输路径增益等。
因此，终端A的子载波块决定部122计算独立使用各子载波块时的吞吐量，判断是否利用全部频带来进行通信更好。子载波块决定部122在判断为利用全部频带来进行通信更好时，决定利用子载波块1和子载波块2，并输入到码元配置决定部112中。
具体地进行说明。例如在由8个子载波构成的子载波块1和2中，终端A使用子载波块1，在导频码元区间按照每2个码元来配置导频码元，终端B使用子载波块2，在导频码元区间按照每2个码元来配置导频码元。
频率使用状况识别部108估计本终端和使用相邻子载波块的终端的信道估计值、噪声、干扰功率和噪声功率，并输入到子载波块决定部122中。
在该状况下，终端A的子载波块决定部122根据输入的噪声功率量、噪声功率和干扰功率量，包含相邻子载波在内，计算与使用相邻子载波的终端进行空间复用时的吞吐量，比较该计算值与当前的吞吐量，判断是否利用全部频带进行通信更好。子载波块决定部122在判断为利用全部子载波块进行通信更好时，在子载波块2的空着的子载波中配置导频码元来进行通信。
另外，终端B也进行同样的判断，在判断为与终端A共享整个频带更好时，在子载波块1的空着的子载波中配置导频码元来进行通信。该情况下，由于在导频信号区间不存在空子载波，所以终端A和终端B的码元配置决定部112决定为按既定的定时，在子载波块1和2中按照每3个码元来配置导频码元。
另一方面，在终端B判断为不与终端A共享整个频带更好时，在一定时间内仍利用当前的帧结构进行通信。该情况下，终端A依据“在所使用的子载波块内，在更下位的子载波块的空间复用数对于各子载波块而不同时，减小所使用的子载波块的尺寸”的规则，变更帧结构来进行传输。另外，在子载波块1中，变更为按每2个码元来配置导频码元的帧结构。
另外，这里，虽然终端B需要识别新使用子载波块2开始通信的终端是否已经在使用其它的子载波块，但只要新开始通信的终端与已经在使用其它子载波块进行通信的终端使用不同的导频信号序列即可。
另外，为了避免终端A和终端B同时执行上述尝试时导频信号冲突，例如终端A可以从在子载波块1和2中、在导频码元区间、按每2个码元来配置导频码元的帧结构变更为在子载波块1的导频码元区间按每2个码元来配置所占有的子载波块中的导频码元。
说明在上述实施例中，检测来自多个通信组的信号的情况。
例如，如图28所示，假定存在通信组1和在远离通信组1的场所进行通信的通信组2，处于相互通信中。这里，在通信组1中，终端A和终端A’、以及终端B和终端B’相互取得同步，使导频信号为频率正交来进行通信，在通信组2中，终端C和终端C’在进行通信。假定在远离通信组1的终端的场所使用通信组2，所以从通信组1的终端接收到的接收功率非常小。
在这种状况下，在位于通信组1和通信组2的中间的终端D和终端D’开始通信时，这些终端接收到来自通信组1和通信组2的终端的信号。该情况下，终端D和D’的同步定时检测部106计算来自通信组1的收发功率和来自通信组2的收发功率，根据计算出的收发功率来调整目标同步定时，以便与接收到了更大的收发功率的通信组同步。并且，在检测出大于等于3个的通信组的情况下，也同样与收发功率大的通信组同步而进行通信。
另外，在接收到来自属于多个通信组的发送机的信号时，同步定时检测部106也可以输出针对属于同时使用用户数少的通信组的发送机的同步信号。
另外，参照图29说明在上述实施例中，多个终端共享某频带、某终端与多个终端进行通信的情况。
终端A与终端A’之间、终端B与终端B’之间已经在进行通信。该状况下，在终端A”与通信终端A进行通信时，终端A”依据上述实施例所示的方法，把终端A作为新开始通信的终端而开始通信。
另外，在上述实施例中，在多个终端共享某频带时，某终端不一定仅利用一个流来进行通信。具体地，发送机具备多个发送天线，进行从这些天线发送独立的信息序列的空间复用。在该情况下，在上述实施例中，各发送天线以作为独立的发送机的方式来进行通信。
另外，参照图30说明在多个通信组进行通信时，来自其它的通信组的信号功率增大的情况。例如由于2个独立的通信组接近等的原因，使得来自另一组的信号功率增大。
该情况下，例如在检测出干扰信号功率的增大或在帧中连续地检测出错误时，暂时停止通信，经过随机时间后，依据上述实施例重新开始通信。
另外，只要根据接收信号的未使用码元区域或减去接收信号副本后的导频码元区域等中的平均功率来估计本组之外的干扰信号功率的增加即可。
例如，频率使用状况识别部108观测干扰功率，输入到码元配置决定部112中。在输入的干扰功率在预先决定的帧数、例如Nintf个帧中连续地超过预定阈值时，码元配置决定部112暂时停止码元的配置。另外，在既定数量的帧中连续检测出错误时也同样，暂时中止通信，在经过随机时间后，依据上述实施例重新开始通信。例如，在预先决定的帧数、例如Nferr个帧中连续地检测出错误时，码元配置决定部112暂时停止码元的配置。
在上述实施例中，说明了使用OFDM方式的收发机，但也可适用于CDMA和TDMA。
OFDM中的IFFT处理是对各子载波的信号乘以不同周期的正弦波，这里，通过使用M序列或gold序列等扩展码来取代这些序列，可适用于CDMA。
另外，在OFDM中是在频域进行用户的复用，而通过在整个时域对它们进行复用，可适用于TDMA。
即，在上述实施例中，通过在CDMA中把子载波作为利用扩展码进行识别的信道，在TDMA中把子载波作为周期地分配的固定时间，可以进行应用。
另外，在上述实施例中，对于导频信号序列，所有终端可以使用相同的导频信号序列，或者也可以从预定的多个导频信号序列中随机地选择。
另外，在上述实施例中，说明了在不同的子载波中配置不同用户的导频信号，从而使用户间的导频信号正交化的情况，但也可以不使用配置导频信号的子载波而是使用扩展码来使各用户的导频信号正交。
根据本实施例，在已经存在通信中的用户的状况下，允许其他用户开始通信。此时，进行通信的多个终端对同步地进行通信，在用户之间使导频码元正交化，并且使用预先把新开始通信用户用的导频信号位置设为空码元的帧结构。通过使用这种帧结构，即使在已经存在通信中的用户的状况下其他用户开始了通信时，也可以容易地进行开始了通信的用户的检测并避免信道的估计精度恶化。
并且，在已经在通信中的用户也检测出新开始通信的用户的情况下，通过采取减少使用频带等方法，可以把干扰量抑制到一定程度以下，并且多个用户可同时通信。
另外，即使在其他用户开始了通信的情况下，由于可以在导频信号区间避免信号的冲突，所以可以实现进行数据信号重发时的分组合成的情况下的接收特性的提高。
根据本发明的实施例，多个发送机可以自立分散地使用同一频带，并且可以降低延迟及增大系统整体的通信容量。
另外，根据本发明的实施例，即使在存在干扰波的状况下也能够改善信道估计精度。
在本实施例中，作为一例说明了16个子载波、空间复用数为4的情况，但当然除此之外也是可以的。
本发明的发送机和发送控制方法特别可以应用于在随机接入型的通信环境中进行通信的移动通信系统。

Claims (26)

1.一种发送机，包括：
频率使用状况检测单元，其根据接收信号，检测所分配的频带的使用状况；
码元配置决定单元，其根据所检测到的频率使用状况，决定导频码元的配置；以及
码元配置单元，其按照所决定的码元配置，配置所述导频码元。
2.根据权利要求1所述的发送机，还包括：
同步定时检测单元，其根据所述接收信号来检测同步定时，
其中，所述频率使用状况检测单元根据所述同步定时来检测所分配的频带的使用状况。
3.根据权利要求1所述的发送机，其中，
当从属于其它通信组的发送机接收到信号时，所述同步定时检测单元从属于功率电平最高的通信组的发送机检测同步信号。
4.根据权利要求2所述的发送机，其中，当从属于其它通信组的发送机接收到信号时，所述同步定时检测单元从属于具有最少用户的通信组的发送机检测同步信号。
5.根据权利要求2所述的发送机，还包括：
发送定时控制单元，其根据所检测到的同步定时，控制发送定时，以在每预定数目的帧中插入非传输区间。
6.根据权利要求1所述的发送机，其中，所述码元配置决定单元决定按预定的子载波间隔来配置所述导频码元。
7.根据权利要求6所述的发送机，其中，所述码元配置决定单元把所述子载波间隔改变为同时使用用户的数量加1得到的值。
8.根据权利要求7所述的发送机，其中，所述码元配置决定单元在从新的发送机开始通信起经过了预定数目的帧后改变所述子载波间隔。
9.根据权利要求7所述的发送机，其中，所述码元配置决定单元按照通过与所述新发送机进行协商而确定的时间来改变所述子载波间隔。
10.根据权利要求7所述的发送机，其中，所述码元配置决定单元把所述子载波间隔改变为由2n表示、并大于空间复用流的数量加1后的数量的值。
11.根据权利要求1所述的发送机，其中，当未使用的子载波位置低于当前使用的子载波位置时，所述码元配置决定单元把导频码元位置移到低一个子载波的位置。
12.根据权利要求1所述的发送机，其中，所述频率使用状况检测单元检测干扰功率电平和空间复用流数中的至少一项，作为所分配的频带的使用状况。
13.根据权利要求12所述的发送机，还包括：
子载波块决定单元，其根据所分配的频带的使用状况，从分割所分配的频带而得到的多个子载波块中选择待使用的子载波块，
其中，所述码元配置决定单元对于所选择的子载波块决定所述导频码元的配置。
14.根据权利要求13所述的发送机，其中，所述子载波块决定单元从预定的子载波块中选择所述待使用的子载波块。
15.根据权利要求13所述的发送机，其中，所述子载波块决定单元选择所述待使用的子载波块，使得未使用的子载波块的尺寸变得最大。
16.根据权利要求13所述的发送机，其中，当空间复用流的数量不同于比所述待使用的子载波块更下位的子载波块的空间复用流的数量时，所述子载波块决定单元减小所述子载波块的尺寸。
17.根据权利要求16所述的发送机，其中，当开头的导频码元正在使用位于比所述最低频率高的频率处的子载波时，所述子载波块决定单元决定使用高频侧的子载波块。
18.根据权利要求13所述的发送机，其中，所述码元配置决定单元根据所述待使用的子载波块的尺寸，决定在涵盖一个或多个发送机的子载波中配置导频码元。
19.根据权利要求13所述的发送机，其中，当至少一部分的待使用子载波块中空间复用流的数量超过预定程度时，所述子载波块决定单元决定停止使用所述空间复用流的数量过多的子载波块。
20.根据权利要求19所述的发送机，其中，所述子载波块决定单元根据使用中的子载波的数量和配置了所述导频码元的子载波频率中的至少一项，来决定停止使用所述空间复用流的数量过多的子载波块。
21.根据权利要求13所述的发送机，其中，
所述频率使用状况检测单元除了检测当前使用的子载波块的使用状况之外，还检测相邻子载波块的使用状况；并且
所述子载波块决定单元根据所述相邻子载波块的使用状况来选择所述相邻子载波块。
22.根据权利要求21所述的发送机，其中，当前使用的子载波块的子载波间隔比所述相邻子载波块的子载波间隔小2或更多、并且所述相邻子载波块中的空子载波的位置对应于当前使用的子载波块中的位置时，所述子载波块决定单元选择所述相邻子载波块。
23.根据权利要求21所述的发送机，其中，所述子载波块决定单元估计使用当前使用的子载波块和所述相邻子载波块时可获得的吞吐量，将估计结果与使用当前使用的子载波块得到的吞吐量进行比较，根据比较结果选择所述相邻子载波块。
24.根据权利要求1所述的发送机，其中，如果测量到的干扰功率电平在连续的N帧中超过了阈值，或者如果在连续的N帧中检测到了错误，则所述码元配置决定单元停止配置所述导频码元。
25.一种发送控制方法，包括以下步骤：
从当前正在附近进行无线通信的发送机接收信号；
根据接收到的信号检测所分配的频带的使用状况；
根据检测到的使用状况决定导频码元的配置；以及
根据该决定结果来配置所述导频码元。
26.根据权利要求25所述的发送控制方法，还包括以下步骤：
根据所述接收到的信号检测同步定时，
其中，根据所述同步定时来进行所分配的频带的使用状况的检测。
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