CN1961515A - 多载波通信中的无线发送装置以及无线发送方法 - Google Patents

多载波通信中的无线发送装置以及无线发送方法 Download PDF

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CN1961515A CNA2005800178821A CN200580017882A CN1961515A CN 1961515 A CN1961515 A CN 1961515A CN A2005800178821 A CNA2005800178821 A CN A2005800178821A CN 200580017882 A CN200580017882 A CN 200580017882A CN 1961515 A CN1961515 A CN 1961515A
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Abstract

提供能够提高多载波通信中系统吞吐量的无线发送装置。在该装置，IQ分离单元(20－1～20－K)将所输入的码元分离为I信道和Q信道，并输入到控制单元(22)。控制单元(22－1～22－K)在所输入的I信道和Q信道中，使与奇偶校验位对应的信道的振幅减少，由此减少奇偶校验位的功率。IQ复用单元(24－1～24－K)对从控制单元(22－1～22－K)输入的I信道和Q信道进行复用，而复原为码元，并输入到IFFT单元(26)。IFFT单元(26)对从IQ复用单元(24－1～24－K)输入的码元进行高速傅立叶(IFFT)逆变换而映射到各个副载波f1～fK，并创建OFDM码元。

Description

多载波通信中的无线发送装置以及无线发送方法
技术领域
本发明涉及一种多载波通信中的无线发送装置以及无线发送方法。
背景技术
近年来，在无线通信，特别在移动通信中，除了语音以外，像图像或数据等的各种信息成为传输对象。今后可以预料对于传输多种多样内容的需求将日益增大，由此也预料到对于高速传输的必要性将更加提高。然而，在移动通信中进行高速传输时，由于多路径而发生的延迟波的影响不可忽视，传输特性因频率选择性衰落而恶化。
作为频率选择性衰落的对策的技术之一，OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)等多载波(MC)通信受到瞩目。多载波通信是，通过使用将传输速度抑制到不发生频率选择性衰落程度的多个载波(副载波)传输数据，从结果来看，是进行高速传输的技术。尤其，因为OFDM方式将配置数据的多个副载波相互正交，所以是在多载波通信中频率利用效率较高的方式，并且能够以比较简单的硬件结构来实现，由此备受瞩目，因而进行各式各样的研讨。
作为这些研讨的一个例子，有一种通过控制不进行线路质量差的副载波的发送，来提高系统吞吐量的技术(例如，参照非专利文献1)。
[非专利文献1]前田、三瓶、森永：“OFDM/FDDシステムにおけゐ遅延プロフアイル情報チヤネルを用いたサブキヤリヤ送信電力制御方式の特性”电子情报通信学会论文志，B，Vol.J84-B，No.2，pp.205-213(2001年2月)
发明内容
发明需要解决的问题
然而，在以往的技术，因为有无发送仅基于线路质量以副载波为单位被决定，所以在线路质量差而未被发送的副载波中，包含重要的比特(例如，特播(Turbo)码中的系统位)时，有时会产生该重要比特被丢失，反而使得系统吞吐量降低的情况。
本发明的目的为提供能够在多载波通信中提高系统吞吐量的无线发送装置以及无线发送方法。
解决问题的方案
本发明的无线发送装置将由多个副载波构成的多载波信号无线发送，该无线发送装置所采用的结构包括：编码单元，将发送比特编码成系统位和奇偶校验位；调制单元，对所述系统位和所述奇偶校验位进行调制并创建码元；控制单元，使包含在所述码元中的奇偶校验位的功率减少；创建单元，将所述码元映射到所述多个副载波的任何一个并创建所述多载波信号；以及发送单元，无线发送所述多载波信号。
发明的效果
根据本发明，能够在多载波通信中提高系统吞吐量。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1涉及的无线发送装置的结构的方框图。
图2是本发明实施方式1涉及的信号点配置图(振幅控制前)。
图3是表示本发明实施方式1涉及的选择例1的图。
图4是本发明实施方式1涉及的信号点配置图(振幅控制后)。
图5是表示本发明实施方式1涉及的各个副载波的功率的图(选择例1)。
图6是表示本发明实施方式1涉及的选择例2的图。
图7是表示本发明实施方式1涉及的各个副载波的功率的图(选择例2)。
图8是本发明实施方式2涉及的信号点配置图(振幅控制后)。
图9是表示本发明实施方式2涉及的各个副载波的功率的图(选择例1)。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。以下说明的无线发送装置是，将由多个副载波构成的多载波信号无线发送的装置，例如是装载于在移动通信系统中使用的无线通信基站装置或无线通信终端装置。
(实施方式1)
在图1所示的无线发送装置中，编码单元12使用特播码等系统码对发送数据(比特串)进行纠错编码。编码单元12通过使用系统码对发送比特串进行编码，而编码成作为发送比特本身的系统位S和作为冗余位的奇偶校验位P。这里，编码率为R＝1/3，所以1个发送比特编码后成为1个系统位S和2个奇偶校验位P1、P2。编码后的系统位S和奇偶校验位P1、P2并行输入到P/S单元14。
P/S单元14将并行输入的比特串转换为串行，并以S、P1、P2的顺序输出到调制单元16。
调制单元16对输入的系统位S、奇偶校验位P1、P2进行QPSK调制而创建码元。调制单元16在输入的比特之值为‘0’的时候变换为‘1’，在输入的比特之值为‘1’的时候变换为‘1’，对连续输入的每2个比特创建1个码元，并如图2所示，将创建的码元配置在正交坐标平面上(IQ平面上)的4个信号点之中的任何一点上。因此，2个比特中的各个比特分别与I信道(Ich)和Q信道(Qch)对应。另外，因为在调制单元16进行QPSK调制，所以创建的码元(Ich，Qch)成为(S，P1)、(P1，P2)、(P2，S)中的任何1个。调制后的码元被输入到S/P单元18。
每当构成多载波信号的OFDM码元的多个副载波f1～fK的、等于K的数量的码元被串行输入时，S/P单元18将这些码元转换为并行，并输出到IQ分离单元20-1～20-K。
IQ分离单元20-1～20-K、控制单元22-1～22-K以及IQ复用单元24-1～24-K，以与构成1OFDM码元的f1～fK的各个副载波对应的方式而设置。
IQ分离单元20-1～20-K将被输入的码元分离为I信道和Q信道，并输入到控制单元22。也就是说，IQ分离单元20-1～20-K将由2个比特构成的各个码元分离为每个比特。
控制单元22包括控制单元22-1～22-K。控制单元22-1～22-K进行使奇偶校验位的功率减少的控制。控制单元22-1～22-K在所输入的I信道和Q信道中，通过减少与奇偶校验位对应的信道的振幅，从而减少奇偶校验位的功率。另外，控制单元22-1～22-K根据后述的选择单元38的选择结果而减少奇偶校验位的功率。具体的控制方法将后述。振幅控制后的I信道及Q信道被输入到IQ复用单元24-1～24-K。
IQ复用单元24-1～24-K对输入的I信道及Q信道进行复用而复原为码元，并输入到IFFT单元26。
IFFT单元26对从IQ复用单元24-1～24-K输入的码元进行高速傅立叶逆变换(IFFT)，然后映射到各个副载波f1～fK，来创建OFDM码元。
OFDM码元由GI单元28附加了保护区间之后，由发送RF单元30进行上变频等规定的无线处理，然后从天线32无线发送到无线接收装置(未图示)。
在无线接收装置，作为OFDM码元的各个副载波的线路质量，分别测定各个副载波f1～fK的接收功率。然后，无线接收装置将用于通知各个副载波的接收功率值的通知信息，发送到以图1所示的无线发送装置。
在图1所示的无线发送装置中，对由天线32接收的通知信息，由接收RF单元34进行下变频等规定的无线处理之后，由解调单元36进行解调。解调后的通知信息被输入到选择单元38。
选择单元38根据各个副载波f1～fK的线路质量，选择使功率减少的奇偶校验位。选择方法将后述。
接着，详细说明在控制单元22中的控制方法以及在选择单元38中的选择方法。在以下的说明中，假定1OFDM码元由副载波f1～f16(K＝16)构成。
<选择例1>
选择单元38作为使功率减少的奇偶校验位选择包含在码元的奇偶校验位，该码元被映射到副载波f1～f16中，线路质量为阈值以下的副载波。然而，即使是线路质量为阈值以下的副载波，选择单元38也不选择被映射到该副载波的码元所包含的系统位。例如，假设各个副载波的线路质量如图3所示那样。也就是说，副载波f5～f10、f12～f14的线路质量为阈值以下。此时，选择单元38从包含在被映射到副载波f5的码元(P2，S)的比特中，只选择P2作为减少功率的比特。同样地，选择单元38分别选择被映射到副载波f6的码元(P1，P2)中的P1和P2、被映射到副载波f7的码元(S，P1)中的P1、被映射到副载波f8的码元(P2，S)中的P2、被映射到副载波f9的码元(P1，P2)中的P1和P2、被映射到副载波f10的码元(S，P1)中的P1、被映射到副载波f12的码元(P1，P2)中的P1和P2、被映射到副载波f13的码元(S，P1)中的P1、被映射到副载波f14的码元(P2，S)中的P2，作为减少功率的比特。选择结果被输入到控制单元22。
这里，选择单元38不选择系统位而选择奇偶校验位的理由如下。即，使用系统码进行纠错编码的时候，奇偶校验位相对于系统位，可以说是重要度较低的比特。也就是说，在接收OFDM码元的无线接收装置中，如果丢失了系统位，差错率特性显著恶化，但即使丢失了奇偶校验位中的几个也能够维持期望的差错率特性。这起因于，相对于系统位是发送比特本身，而奇偶校验位是冗余位。
与副载波f1对应的IQ分离单元20-1将输入的码元(S，P1)分离为I信道：S和Q信道：P1，并输入到控制单元22-1。另外，与副载波f2对应的IQ分离单元20-2将被输入的码元(P2，S)分离为I信道：P2和Q信道：S，并输入到控制单元22-2。再有，与副载波f3对应的IQ分离单元20-3将输入的码元(P1，P2)分离为I信道：P1和Q信道：P2，并输入到控制单元22-3。下面，同样地，与副载波f4～f16对应的IQ分离单元20-4～20-16也将输入的码元分离为I信道和Q信道，并输入到控制单元22-4～22-16。
在控制单元22-1～22-16，根据选择单元38的选择结果，通过减少I信道的振幅及Q信道的振幅，从而减少奇偶校验位的功率。这里，控制单元22-1～22-16使与在选择单元38选择的奇偶校验位对应的信道的振幅成为0。因此，在IQ复用单元24-1～24-16进行复用后的码元的信号点配置为图4所示的信号点中的任何一个。也就是说，在选择单元38选择的奇偶校验位与I信道对应的时候，信号点为(0，1)或(0，-1)，而在选择单元38选择的奇偶校验位与Q信道对应的时候，信号点为(1，0)或(-1，0)。另外，在选择单元38选择的奇偶校验位与I信道和Q信道的双方对应的时候，信号点为(0，0)。由此，被映射到线路质量为阈值以下的副载波的码元所包含的奇偶校验位的功率成为0，其结果，该奇偶校验位被剔除于发送对象之外。
例如，被映射到图3所示的副载波f5的码元(P2，S)被配置在图2中(1，1)的信号点时，因为与P2对应的I信道的振幅值从1减少到0，所以振幅控制后的码元的信号点配置为图4中的(0，1)。其结果，P2的功率为0，而P2被剔除于发送对象之外。另外，被映射到副载波f6的码元(P1，P2)被配置在图2中(1，1)的信号点时，因为与P1对应的I信道的振幅值以及与P2对应的Q信道的振幅值的双方从1减少到0，所以振幅控制后的码元的信号点配置为图4中的(0，0)。其结果，P1和P2的功率成为0，P1和P2被剔除于发送对象之外。另外，被映射到副载波f7的码元(S，P1)被配置在图2中的信号点(1，1)时，因为与P1对应的Q信道的振幅值从1减少到0，所以振幅控制后的码元的信号点配置为图4中的(1，0)。其结果，P1的功率成为0，P1被剔除于发送对象之外。关于副载波f8～f10、f12～f14也是同样。
如上述，在本实施方式，不以副载波为单位，而以比特为单位选择发送除外对象。并且，在系统位和奇偶校验位中，只从奇偶校验位选择发送除外对象。再有，不拘泥于副载波的线路质量，系统位总是为发送对象。
由于如上述说明的在控制单元22-1～22-16的振幅控制，OFDM码元的各个副载波f1～f16的功率为如图5所示。也就是说，使I信道或Q信道的任何一方的振幅为0的时候，振幅控制后的信号点配置为(1，0)、(0，1)、(-1，0)、(0，-1)的任何一个，因此，与振幅控制之前相比，副载波的功率成为二分之一。另外，使I信道和Q信道双方的振幅为0的时候，振幅控制后的信号点配置为(0，0)，因此副载波的功率成为0。具体地说，在副载波f5、f8、f14，与P2对应的I信道的振幅值为0，P2被剔除于发送对象之外，由此与振幅控制之前相比，功率成为二分之一。再有，在副载波f6、f9、f12，与P1对应的I信道的振幅值以及与P2对应的Q信道的振幅值为0，P1和P2被剔除于发送对象之外，因此功率成为0。又，在副载波f7、f10、f13，与P1对应的Q信道的振幅值为0，P1被剔除于发送对象之外，由此与振幅控制之前相比，功率成为二分之一。其结果，在包含在1OFDM码元的总比特数为Nb，从发送对象被剔除的比特数为Kb时，与振幅控制之前相比，OFDM码元的功率成为Nb/(Nb-Kb)倍。
<选择例2>
作为减少功率的奇偶校验位，选择单元38以副载波f1～f16的线路质量差的顺序，选择包含在被映射到副载波f1～f16的码元内的奇偶校验位，直到规定的数为止。例如，如图6所示，线路质量按照副载波f12、f13、f14、f8、f6...从最差的开始排序，并且，奇偶校验位选择数定为4时，选择单元38按照副载波f12、f13、f14、f8、f6...的顺序选择直到4个的奇偶校验位。也就是说，选择线路质量第1差到第4差的4个奇偶校验位。因此，在图6的例子，选择单元38选择被映射到副载波f12的码元(P1，P2)中的P1及P2、被映射到副载波f13的码元(S，P1)中的P1、被映射到副载波f14的码元(P2，S)中的P2，作为减少功率的奇偶校验位。选择结果被输入到控制单元22。以后的动作与<选择例1>相同。因此，在本选择例2，OFDM码元的各个副载波f1～f16的功率为如图7所示。也就是说，在副载波f12，由于与P1对应的I信道的振幅值以及与P2对应的Q信道的振幅值成为0，P1和P2从发送对象被除外，因此功率成为0。而在副载波f13，由于与P1对应的Q信道的振幅值为0，P1从发送对象被除外，因此与振幅控制前相比功率成为二分之一。另外，在副载波f14，由于与P2对应的I信道的振幅值为0，P2被剔除于发送对象之外，因此与振幅控制前相比功率成为二分之一。
如上述，在本实施方式，除了线路质量之外，还考虑被映射到各个副载波的码元的内容(即，系统位还是奇偶校验位)而选择发送除外对象。另外，在本实施方式，不以副载波作为单位而以比特作为单位选择发送除外对象。由此，根据本实施方式，即使在线路质量差的副载波中包含系统位等重要的比特的时候，也能够防止丢失该重要的比特，其结果，能够提高系统吞吐量。另外，在本实施方式，因为不以副载波为单位而以比特为单位来选择发送除外对象，由此能够更细致地控制OFDM码元的功率。
(实施方式2)
本实施方式涉及的无线发送装置，与减少的奇偶校验位的功率相应地，使系统位的功率增加。
本实施方式涉及的无线发送装置与实施方式1不同的地方只有控制单元22-1～22-16的动作，因此在下面的说明，仅对控制单元22-1～22-16进行说明。
另外，在本实施方式，说明采用上述<选择例1>作为选择方法的情况(图3)。
控制单元22-1～22-16基于选择单元38的选择结果，使奇偶校验位的功率减少的同时，与减少的奇偶校验位的功率相应地使系统位的功率增加。这里，控制单元22-1～22-16，使与在选择单元38选择的奇偶校验位对应的信道的振幅成为0的同时，并且使与包含在该奇偶校验位相同的码元的系统位对应的信道的振幅成为√2倍。由此，在IQ复用单元24-1～24-16进行复用后的码元的信号点配置为如图8所示。也就是说，在选择单元38选择的奇偶校验位与I信道对应的时候，信号点为(0，√2)或(0，-√2)，在选择单元38选择的奇偶校验位与Q信道对应的时候，信号点为(√2，0)或(-√2，0)。再有，在选择单元38选择的奇偶校验位与I信道和Q信道的双方对应的时候，信号点为(0，0)。因此，被映射到线路质量为阈值以下的副载波的码元所包含的奇偶校验位的功率成为0的同时，包含在与该奇偶校验位相同的码元内的系统位的功率成为2倍。所以，包含奇偶校验位和系统位双方的码元被映射到的副载波的功率，在振幅控制的前后成为一定。
例如，被映射到图3所示的副载波f5的码元(P2，S)被配置在图2的(1，1)的信号点时，因为与P2对应的I信道的振幅值从1减少到0，与S对应的Q信道的振幅值从1增加到√2，所以振幅控制后的码元的信号点配置为图8所示的(0，√2)。其结果，P2的功率成为0，且P2被剔除于发送对象之外的同时，S的功率为√2，能够在将副载波f5的功率维持一定的同时，使作为更重要的比特的系统位的功率增加。另外，被映射到副载波f6的码元(P1，P2)被配置在图2的(1，1)的信号点时，因为与P1对应的I信道以及与P2对应的Q信道的振幅值从1减少到0，所以振幅控制后的码元的信号点配置为图8所示的(0，0)。其结果，P1以及P2的功率成为0，而P1和P2被剔除于发送对象之外。再有，被映射到副载波f7的码元(S，P1)被配置在图2的(1，1)的信号点时，因为与P1对应的Q信道的振幅值从1减少到0，与S对应的I信道的振幅值从1增加到√2，所以振幅控制后的码元的信号点配置为图8所示的(√2，0)。其结果，P1的功率成为0，而P1被剔除于发送对象之外的同时，S的功率为√2，能够在将副载波f7的功率维持一定的同时，使作为更重要的比特的系统位的功率增加。关于副载波f8～f10、f12～f14也是相同。
通过如上述说明的控制单元22-1～22-16的振幅控制，OFDM码元的各个副载波f1～f16的功率成为如图9所示。也就是说，在使I信道或Q信道的任何一方的振幅为0时，振幅控制后的信号点配置为(√2，0)、(0，√2)、(-√2，0)、(0，-√2)中的任何一个，因此在振幅控制的前后，副载波的功率为一定。另外，在使I信道和Q信道的双方的功率为0时，振幅控制后的信号点配置为(0，0)，而副载波的功率为0。具体地说，在副载波f5、f8、f14，使与P2对应的I信道的振幅值为0，P2从发送对象被除外的同时，使与S对应的Q信道的振幅值为√2倍，S的功率成为2倍。其结果，由于将P2从发送对象剔除而减少的P2的功率被分配到同一码元的S，副载波f5、f8、f14的功率维持一定。另外，在副载波f6、f9、f12，由于使与P1对应的I信道的振幅值以及与P2对应的Q信道的振幅值都为0，P1和P2被剔除于发送对象之外，因此功率成为0。再有，在副载波f7、f10、f13，使与P1对应的Q信道的振幅值为0，P1被剔除于发送对象之外的同时，与S对应的I信道的振幅值为√2倍，S的功率成为2倍。其结果，由于将P1从发送对象剔除而减少的P1的功率被分配到S，副载波f7、f10、f13的功率维持一定。因此，OFDM码元的功率相应减少副载波f6、f9、f12的功率减少的部分。
如上述，根据本实施方式，因为与减少的奇偶校验位的功率相应地，使系统位的功率增加，所以能够不使OFDM码元的功率增加的同时，使作为更重要的比特的系统位的功率增加。因此，根据本实施方式，能够在不使OFDM码元的功率增加的同时，降低在无线接收装置的差错率。
另外，作为在选择单元38的其它选择例，可以举从线路质量的平均值或最大值，选择被映射到规定的电平以下的副载波的码元所包含的奇偶校验位的方法等。
另外，有时候，上述实施方式中的无线通信基站装置被表示为‘Node B’、无线通信终端装置被表示为‘UE’、副载波被表示为‘音调(Tone)’。
另外，用于上述实施方式的说明中的各功能块通常可实现为LSI，它是一种集成电路。这些块既可是每个块分别集成到一个芯片，或者可以是一部分或所有块集成到一个芯片。虽然此处称为LSI，但根据集成程度，可以被称为IC、系统LSI、超级LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。另外，实现集成电路化的方法不仅限于LSI，也可使用专用电路或通用处理器实现之。在LSI制造后可利用FPGA(Field Programmable Gate Array)，或者可以使用可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。再者，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术的出现，如果能够出现替代LSI集成回路化的新技术，当然就可利用此新技术进行功能块的集成化。并存在着适用生物技术等的可能性。
本说明书是根据2004年7月14日申请的日本专利第2004-207197号。其内容全部包含于此作为参考。
工业实用性
本发明适合于在移动通信系统中使用的无线通信基站装置或无线通信终端装置等。

Claims (7)

1.一种无线发送装置，无线发送由多个副载波构成的多载信号，它包括：
编码单元，将发送比特编码成系统位和奇偶校验位；
调制单元，对所述系统位和所述奇偶校验位进行调制而创建码元；
控制单元，使包含在所述码元的奇偶校验位的功率减少；
创建单元，将所述码元映射到所述多个副载波的任何一个而创建所述多载波信号；以及
发送单元，将所述多载波信号无线发送。
2.权利要求1所述的无线发送装置，其中，
所述控制单元使所述码元的系统位的功率增加与减少所述码元的奇偶校验位的功率相应的部分。
3.权利要求1所述的无线发送装置，其中，还包括：
选择单元，基于线路质量，选择减少功率的奇偶校验位。
4.权利要求1所述的无线发送装置，其中，还包括：
分离单元，将所述码元分离为I信道和Q信道，其中
所述控制单元通过减少I信道的振幅或是Q信道的振幅，从而减少奇偶校验位的功率。
5.一种包括权利要求1所述的无线发送装置的无线通信基站装置。
6.一种包括权利要求1所述的无线发送装置的无线通信终端装置。
7.一种用于无线发送由多个副载波构成的多载波信号的无线发送方法，包括下列步骤：
由对发送比特进行编码而获得的系统位和奇偶校验位而创建码元；
在将所述码元的奇偶校验位从发送对象除外的同时，将通过被剔除除外而减少的奇偶校验位的功率分配到所述码元的系统位；以及
将所述码元映射到所述多个副载波的任何一个的所述多载波信号无线发送。
CNA2005800178821A 2004-07-14 2005-07-04 多载波通信中的无线发送装置以及无线发送方法 Withdrawn CN1961515A (zh)

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