CN1964340A - 多载波通信中的编码信号配置方法和通信装置 - Google Patents

多载波通信中的编码信号配置方法和通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于在正交频分复用等多载波通信方式中改善通信质量或简化信号处理。组合所要求的通信质量不同的信息，把要求高通信质量的信息配置在与该要求高通信质量的信息以外的信息相比具有更接近发送上述导频信号的载波的频率的载波上。

Description

多载波通信中的编码信号配置方法和通信装置
技术领域
本发明涉及在每个载波中产生质量差异的多载波通信中配置编码信号的方法以及实现该方法的通信装置。
背景技术
随着无线通信的宽频化，使用把发送信息分成以下称为副载波的多个频带上进行通信的多载波通信方式。在多载波通信方式中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：正交频分复用)方式因为通过使用在符号时间范围中处于正交关系的多个频率而不需要副载波间的保护频带，从而提高频率利用效率，所以包括IEEE802.11a等的无线LAN在内，可以在各种系统中采用。
另一方面，在无线通信系统中作为能够得到良好的错误率特性的通信线路符号，在例如W-CDMA和cdma2000这一标准规格中采用Turbo符号。在图2中作为Turbo符号的编码处理的例子，表示在标准规格cdma2000中使用的Turbo符号的编码处理的流程。图中，在圆内有十字的记号表示异门计算。
在图2的Turbo编码处理中，在编码处理中已输入的信息“位”串200被输入到开关单元216以及Turbo交织器205中，经过了开关216的信息“位”串直接作为组织“位”串X210从编码处理中输出。经过了开关216的信息“位”串还被输入到卷积编码单元215，把在卷积编码单元215中的移位寄存器以及由异门计算产生的卷积计算结果作为奇偶校验位串Y0211以及Y1212从编码处理中输出。另一方面，在Turbo交织器205中暂时存储信息“位”串200，通过交织处理进行位顺序变更并输出到开关226。经过了开关226的“位”串直接作为组织位X’220从编码处理输出，或把在卷积编码单元225中的移位寄存器以及由异门计算产生的卷积计算结结构作为奇偶校验位串Y’0221以及Y’1222从编码处理中输出。开关216以及226通常选择上侧的信息位一侧，在编码处理的结束时选择下侧的移位寄存器的反馈环输出。
在图2的Turbo编码处理中，对于信息“位”串200的输入，因为进行组织“位”串X210以及X’220、奇偶校验位串Y0211、Y1212以及Y’0221以及Y’1222的输出，所以生成的符号长度是原信息位的约6倍，即生成编码率1/6的符号。当需要比1/6还高的编码率的符号时，对作为图2的Turbo编码处理的输出生成的符号的一部分进行击穿(puncture)，或从“位”串210、211、212、220、221、222中只选择所需要的系列，生成编码率更高的符号。
如以上那样生成的Turbo符号因为组织“位”串和奇偶校验位串致使在生成时的处理不同，所以在接收一侧对受到杂音和干涉的影响的信号进行译码时的特性因组织“位”串和奇偶校验位串而不同。具体地说，与奇偶校验位串相比，组织“位”串相容易收到相对杂音和干涉的影响，与对奇偶校验位串施加杂音和干涉的情况相比，还是对组织“位”串施加同样的电力杂音和干涉的时特性的劣化大。
因此，例如在特开2004-187257号公报(专利文献1)“多载波发送装置以及多载波发送方法”中，两端附近的副载波一方比中心频率附近的副载波受到来自相邻通道的干涉更多，从特性容易劣化的见解出发，介绍在中心频率附近的副载波中配置组织位，在两端附近的副载波上配置奇偶校验位的技术。
另外例如在专利2003-101504号公报(专利文献2)“发送装置以及方法、通信系统、记录介质以及程序”中，介绍了接收侧测定在传送线路上产生的衰减，在接收侧上通过利用该信息，向因衰减产生劣化的副载波分配奇偶校验位而减少劣化的技术。
专利文献1-特开2004-187257号公报
专利文献2-特开2003-101504号公报
在如IEEE802.11a那样采用OFDM的系统中，发送在一部分的副载波中具有基准振幅以及相位的导频信号，接收台把测定到的导频信号的信号振幅以及相位作为基准推断在传送线路中的信号的变化。
对于导频信号以外的信号，以在使用导频信号推断的导频信号存在的副载波的传送线路中的信号变化为基准，对导频信号不存在的副载波也进行插补并预想其变化，通过补偿预想的变化而进行解调。
因此如果用单纯的方式进行插补，则从导频信号存在的副载波离开的副载波那样，预想相对原本的传送线路变化具有误差的传送线路变化而进行译码，如从导频信号离开的副载波的信号劣化增大，当该劣化增大的信号例如是要求如Turbo符号的组织位那样的高的通信质量，而误差耐受能力低的信息的情况下，产生通信整体的特性大大劣化的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供一种即使在OFDM等的多载波新方式中，以导频信号的预测结果为基础使用简易的插补方式推断其他信号的传送线路变化并进行解调的情况下，也没有大的特性劣化的信号配置方法以及适用该方式的通信装置。
作为用于解决上述课题的手段，在本发明的信号配置方法中，在向多个载波分配信息而进行通信的多载波无线通信系统中，例如组合如经过Turbo编码的代码字的组织位和奇偶校验位那样所要求的通信质量不同的信息，把要求如上述组织位那样高通信质量的信息，配置在具有比不要求如该组织位那样高通信质量的上述奇偶校验位那样的信息更接近存在导频信号的载波的频率的载波上发送，而载波信号作为用于得到在解调中使用的相位的基准信号而使用。
如果采用本发明，则提供即使在OFDM等的多载波通信方式中以导频信号的测定结果为基础使用简易的插补方式进行其他的信号的传送线路变化的推断、解调的情况下，也没有大的特性劣化的信号配置方法以及适用了该方式的通信装置。
组合如经过Turbo编码的代码字的组织位和奇偶校验位那样所要求的通信质量不同的信息，通过把如上述组织位那样要求高通信质量的信息，配置在具有比不要求如该组织位那样的高通信质量的上述奇偶校验位那样的信息还接近存在导频信号的载波的频率的载波上，在OFDM等的多载波通信方式中改善通信质量，或简化信号处理，其中的导频信号作为解调的基准相位使用。
附图说明
图1是本发明的实施例1中的副载波配置的例子。
图2是Turbo符号的编码处理的例子。
图3是本发明的一例中的发送台的例子。
图4是本发明的一例中的接收台的例子。
图5是在作为通信线路符号使用了Turbo符号时的本发明中的通信编码处理单元的例子。
图6是在通信线路符号的一部分中进行重复时的本发明中的通信线路编码处理单元的例子。
图7是在使用多个通信线路符号时的本发明中的通信线路编码处理单元的例子。
图8是本发明的一例中的发送台的例子。
图9是本发明的一例中的副载波配置的例子。
图10是本发明一例中的发送台的例子。
图11是本发明的一例中的时间以及频率轴上的信号配置的例子。
图12是本发明的一例中的时间以及频率轴上的信号配置的例子。
图13是本发明的发送机中的处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，结合附图来说明本发明的实施方式。
在以下的说明中为了简单，说明对于从第1无线台向第2无线台发送的信号而适用本发明的信号配置方法的情况，把上述第1无线台称为发送台，把上述第2无线台称为接收台。另一方面，本发明的信号配置方法可以适用于从第1无线台向第2无线台的信号发送以及从第2无线台向第1无线台的信号发送这两种情况，此时，该第1以及第2无线台进行分别在以下说明的发送台和接收台的双向的信号处理。
例如，在如蜂窝系统和基础结构模式的无线LAN那样的以下被称为固定台的基站或接入点，和以下被称为移动台的用户终端存在的系统中，在对从固定台向移动台的通信中适用本发明时，固定台与本发明的发送台对应，移动台与本发明的接收台对应。相反在对从移动台向固定台的通信中适用本发明时，移动台与本发明的发送台对应，固定台与接收台对应，另外在对从固定台向移动台、从移动台向固定台的双向通信中适用本发明时，固定台以及移动台各自作为发送台以及接收台进行双向的信号处理。
另外，在如特别(ad hoc)模式的无线LAN那样在终端之间直接进行通信的系统中，在发送适用本发明的信号时，各终端分别作为本发明的发送台动作，在接收适用本发明的信号时各终端分别作为本发明的接收台动作。
另外，以下作为多载波通信方式，以把各副载波配置在如用符号为单位进行正交的频率上的OFDM方式为例子说明本发明的实施例，但本发明并不限于OFDM方式，只要是适用多个载波，并把其中的一部分载波用作解调时的基准的多载波方式就可以适用。
首先，用图13说明在本发明的发送一侧进行的处理顺序的概要。在发生数据中进行编码处理，生成代码字。而后，把把代码字的位和在接收机一侧的译码时用于正确进行代码字的译码所需要的位划分为不一样的位，把它们按照重要程度的顺序，配置在接近导频信号的频率以及/或时隙上。对每个副载波调整这样配置的发送位并发送。(为了制作方法帧，追加流程图。美国申请对策)
图3是本发明的发送台的构成以及信号流程的一例。
发送信息首先在通信线路编码单元300中被编码，把要求高通信质量的信息和其他的信息分离。例如，通信线路编码单元300在是图2所示的Turbo编码单元的情况下，所谓要求高通信质量的信息是组织“位”串，所谓其他信息是奇偶检验“位”串。经过通信线路编码的信息被分别输入到交织单元301。在交织单元301中，要求高通信质量的信息和其他的信息分别被交织处理，输入到映射单元302。在映射单元302中经过了交织处理的要求高通信质量的信息和其他信息以分别与副载波对应的方式被分配，输入到符号调制单元305。
向符号调制单元305中输入作为映射单元302的输出的信息，和作为具有固定相位以及振幅的信号的导频信号，分别使用例如被称为PSK(Phase Shift Keying：相位偏移调制)和QAM(QuadratureAmplitude Modulation：正交振幅调制)的调制方式进行调制。经过调制的信号变更副载波顺序，以图1所示的副载波的信号配置方法那样的方式配置，而后从符号调制单元305输出。
图1是表示在本发明中的对副载波的信号配置方法一例的模式图，表示被配置在频率轴上的各副载波的情况。
在图1中，记号100表示配置以下被称为导频载波的载波信号的副载波，记号101以及102表示导频载波以外的副载波。在图1中作为例子，表示包含4个导频载波的52个副载波存在的环境，而本发明并不限制这些副载波数，在副载波数以及导频副载波数上没有限制。
在副载波顺序变更处理中，变更副载波的顺序，使得要求高通信质量的信息被配置在接近导频副载波100的副载波101上，其他的信息被配置在离开导频副载波100的在载波102上。
而且，在图1中表示接近导频副载波100的副载波101和离开的副载波102是同样数量的情况，但当在要求高通信质量的信息和其他的信息的量中有差异，和因副载波导致所使用的调制方式不同的情况等下，当为了进行要求高通信质量的信息的通信所需要的副载波的数和为了进行其他信息所需要的副载波数不同时，不需要接近导频副载波100的在副载波101和离开的副载波102数量相同。
从符号调制单元305输出的信号被输入到OFDM调制单元(多载波调制单元)306，例如使用如IFFT(Inverse Fast FourierTransform：反高速傅立叶变换)那样的处理把分配给各副载波的频率区域的信号变换为时间区域的信号，被变换到时间区域上的信号附加GI(Guard Interval)或CP(Cyclic Prefix)，在无线单元307中从无线频率发送，成为适用本发明的信号配置方法的发送台的信号处理。
而且，在以上的说明中说明了在通信线路编码单元300中分离要求高通信质量的信息和其他的信息，并行地进行交织单元301以后的处理的情况。另一方面在本发明中在从符号调制单元305进行输出时只要要求高通信质量的信息和其他的信息和以上的说明一样，也不是必须在通信线路编码单元300的输出时刻进行分离。
图4是本发明中的接收台的构成以及信号的流程的一例。在图4的接收台中，把在无线单元407中接收到的信号变换为基带信号，而后输入到OFDM解调单元406。在OFDM解调单元406中，确定考虑在传送线路中的信号延迟时间进行解调的符号时间(symboltiming)而除去GI，对于GI除去后的符号时间量端的接收信号，例如通过适用FFT(Fast Fourier Transform：高速傅立叶变换)处理，变换为频率区域的每个副载波的信号，对符号解调单元405输出。
在符号调制单元405中，首先分离导频副载波和配置有数据的副载波。导频副载波的接收信号已知是首先作为传送线路推断处理，在发送台中被发送的信号。和固定相位以及振幅的载波信号进行比较，推断在传送线路中的导频副载波的相位以及振幅的变动。在传送线路推断处理中进一步通过插补处理从导频副载波的相位以及振幅变化中推断其他的副载波的相位以及振幅的变化。配置有数据的副载波的信号以传送线路推断结果为基础进行解调，从符号解调单元405输出。所谓导频信号如上所述，是用于推断在各副载波中的通信线路传播中产生的相位以及振幅的变化所利用的基准信号。
从符号解调单元405输出的各副载波的信号在映射单元402中进行在发送台中的映射单元302中已进行的变换的反变换，进而在去交织单元401中进行在发送台中的交织单元301中已进行的交织的反变换，而后输入到通信线路译码处理400。在通信线路译码处理400中进行在发送台中的通信线路编码处理300中使用的符号的译码处理，把译码结果作为接收信息输出。映射信息在发送台的映射单元302和接收台的映射单元402中预先共用。
图8是本发明中的发送台的另一例子。在图8中，发送信息首先在通信线路编码单元310中被编码，被分离为要求高通信质量的信息和其他的信息。把经过通信线路编码的信息分别输入到交织单元311。在交织单元311中，要求高通信质量的信息和其他的信息分别被进行交织处理，之后输入到映射单元312。在映射单元312中，假设1个或集中了多个副载波的多个副载波组，对于各副载波组，把经过了交织处理的要求高通信质量的信息和其他信息以对每个副载波组以相同或不同的比例混合分配，对符号解调单元315输出。
向符号解调单元315输入作为映射单元312的输出的信息，和作为具有固定相位以及振幅的信号的导频信号，分别用例如PSK和QAM这样的调制方式进行调制。经过调制的信号按照副载波顺序进行变更，以图9所示的副载波的信号配置方法的方式配置并从符号调制单元315输出。
图9是表示对副载波的信号配置方法的另一例子的模式图，表示被配置在频率轴上的各副载波的情况。
在图9中，记号110以下表示导频载波，记号111、112以及113表示副载波表，表示是具有按照111、112、113的顺序和导频载波接近的频率的副载波。在图9中作为例子，表示合并被分配给4个副载波和3个副载波组的48个副载波而存在52个副载波的环境，但本发明并不限于这些副载波数，在副载波组数、副载波数以及导频载波数中没有限制。
在副载波顺序变更处理中，以从包含要求高通信质量的信息的比例高的副载波组开始顺序配置在靠近导频副载波110的副载波组上的方式变更副载波顺序。在图9的例子中，与在包含在副载波组112中的信息中要求高通信质量的信息的比例相比，在包含于副载波组111中的信息中要求高通信质量的信息的比例一样大，另外同样地副载波组113的同一比例与副载波组112的同一比例相比小或相等。
而且，在图9中表示属于各副载波组111、112以及113的副载波数全部相等的情况，但属于各副载波组的子最不数也可以不同。另外，副载波组可以是多个，图9中的3个没有必然性。
从符号调制单元315输出的信号被输入到OFDM调制单元316，例如使用如IFFT那样的处理把分配给各副载波的频率区域的信号变换为时间区域的信号。变化为时间区域的信号附加GI，在无线单元317中从无线频率中发送，成为适用本发明的信号配置方法的发送台的信号处理。
这样发送的信号可以用图4所示的接收台以同样的处理接收。
图10是本发明中的发送台的构成以及信号流程的进一步的另一例子。
发送信息首先在通信线路编码单元320中被编码，并被分离为要求高通信质量的信息和其他的信息。经过通信线路编码的信息分别被输入到交织单元321。在交织单元321中，要求高通信质量的信息和其他信息分别被交织处理，而后被输入到时间·频率映射单元322。
向时间·频率映射单元322中输入交织单元321的输出，和用于生成作为具有固定相位以及振幅的信号的导频信号的固定只信号。在时间·频率映射单元322中，可以把导频信号生成用的固定值、经过了交织处理的要求高通信质量的信息、其他信息以图11所示的符号质量方式进行配置而映射输出。
图11是表示在本发明的另一例子中的时间·频率映射单元中的时间·频率区域的符号配置情况的模式图。记号120表示导频符号，记号121表示与导频符号相邻的时间·频率的符号，记号122表示离开导频符号的符号。在该例子中，要求高通信质量的信息被配置在与记号121的导频符号相邻的时间以及频率的符号上，不要求高通信质量的信息被配置在离开了记号122的导频符号的时间或频率的符号上。
另外图12表示在本发明的再一例子中的时间·频率映射单元中的时间·频率区域的符号配置的情况的模式图。记号130表示导频符号，记号131、132以及133表示符号组，表示具有按照131、132、133的顺序接近导频符号的时间以及频率的符号。在时间·频率映射处理中，把要求高通信质量的信息和不要求高通信质量的信息混合起来分配给各符号组。此时，从包含要求高通信质量的信息的比例高的符号组开始顺序分配在接近导频符号的符号组上。在图12的例子中，与在包含于符号组132中的信息中要求高通信质量的信息的比例相比，在包含于符号组131中的信息中要求高通信质量的信息的比例相同或大，另外同样地符号组133的同一比例比符号组132的同一比例小或相等。
向符号调整单元325中输入作为时间·频率映射单元322的输出的信息，对每个副载波分别使用例如PSK和QAM这样的调制方式进行调制。把在符号调制单元325中经过调制的信号输入到OFDM调制单元326，例如使用IFFT那样的处理把分配给各副载波的频率区域的信号变换为时间区域的信号。被变换为时间区域的信号附加GI，在无线单元307中从无线频率反射，成为适用了本发明的信号配置方法的发送台的信号处理。
这样发送的信号能够用图4所示的接收台以同样的处理接收。
以下，表示通信编码处理单元的例子。以下的例子的通信线路编码处理单元对于以上所示的通信线路编码单元300、310、320的如何都可以适用。
图5是作为通信线路编码使用Turbo符号时的通信线路编码处理单元的例子。在该通信线路编码处理单元中，首先例如在Turbo编码单元500中进行发送信息的编码。在经过Turbo编码的代码字中，把组织位输入到选择/击穿(puncture)单元501，作为通信线路编码单元的输出只选择需要的位，作为要求高通信质量的信息输出到交织单元。另一方面在经过Turbo编码的代码子中，把奇偶检验位输入到选择/击穿(puncture)单元502，作为通信线路编码单元的输出只选择必要的位，作为不要求高通信质量的信息输出到交织单元。在此作为例子使用Turbo符号，但只要是能够在通过编码而生成的代码字内的位的错误耐受能力中产生差异的符号，任何符号都可以使用。这种情况下把错误耐受能力低的位替换为上述例子的Turbo符号的组织位使用，把错误耐受能力高的为替换为上述例子的Turbo符号的奇偶校验位使用。所谓错误耐受能力高/低的位是指即使在该位被错误接收的情况下，也可以正确地对该位所属的代码字进行译码的可能性高/低的位。
图6是在通信线路符号的一部分中进行重复时的通信线路编码处理的例子。在该通信线路编码处理中，首先在非组织卷积编码处理单元510中进行发送信息的编码。在此作为例子使用非组织卷积符号，但在此只要是通信线路符号也可以使用任何符号，例如可以使用Turbo符号和LDPC(Low Density Parity Check：低密度奇偶检验检查)符号，组织卷积符号和里德-索罗蒙(Reed-Solomon)码等。作为例子执行了非组织卷积编码处理的信号的一部分直接对交织单元作为要求高通信质量的信息输出。另外，进行了非组织卷积编码处理的信号的一部分在重复单元511中被复制，对交织单元作为不要求高通信质量的信息输出。
图7是在使用多个通信线路符号时的通信线路编码处理单元的例子。在该通信线路编码处理单元中，发送信息被输入到高编码率编码单元520和低编码率编码单元521。在高编码率编码单元520中被编码的信号对交织单元作为要求高通信质量的信息输出，在低编码率编码单元521中经过编码的信号对交织单元作为不要求高通信质量的信息输出。在高编码率编码单元520以及低编码率编码单元521中只要在编码中使用的符号是通信线路符号，就可以使用任何符号。但是在高编码率符号单元520中，使用比在低编码率编码单元521中还高或相等的编码率的符号进行编码。

Claims (16)

1.一种信息发送方法，是在发送机和接收机使用多个载波来进行通信，使用一部分载波来发送作为解调的基准信号而使用的导频信号，组合所要求的通信质量不同的信息并把该组合后的信息分配给多个载波来进行通信的多载波无线通信系统的信息发送方法，其特征在于：
发送机把要求高通信质量的信息配置在与该要求高通信质量的信息以外的信息相比具有更接近发送上述导频信号的载波的频率的载波上，并对每个载波进行该配置的各信息的调制来进行发送。
2.如权利要求1所述的信息发送方法，其特征在于：上述要求的通信质量高的信息是组织符号的代码字的组织位，上述要求的通信质量低的信息是组织符号的代码字的奇偶检验位。
3.如权利要求2所述的信息发送方法，其特征在于：使用Turbo符号作为上述通信线路符号。
4.如权利要求1所述信息发送方法，其特征在于：上述要求的通信质量高的信息是未被重复的代码字的一部分；上述要求的通信质量低的信息是被重复的代码字的一部分。
5.如权利要求1所述信息发送方法，其特征在于：与上述要求的通信质量高的信息相比，所要求的通信质量低的信息是编码率高的代码字的一部分。
6.一种通信台，是发送机和接收机使用多个载波来进行通信，使用一部分载波来发送作为解调的基准信号而使用的导频信号的多载波无线通信系统的通信台，其特征在于，具有：
对发送信号进行编码并输出代码字的通信线路编码单元；
用某个载波对上述导频信号进行调制的多载波调制单元；和
把包含在该代码字中的信息区分为要求高通信质量的信息和除此以外的信息，把要求该高通信质量的信息配置在与上述除此以外的信息相比具有更接近发送上述导频信号的载波的频率的载波上，来向上述多载波调制单元输出的映射单元。
7.如权利要求6所述的通信台，其特征在于：上述要求的通信质量高的信息是组织符号的代码字的组织位；上述要求的通信质量低的信息是组织符号的代码字的奇偶检验位。
8.如权利要求6或7所述的通信台，其特征在于：上述通信线路编码单元在上述编码中使用Turbo符号。
9.如权利要求6所述的通信台，其特征在于：上述要求的通信质量高的信息是未被重复的代码字的一部分；上述要求的通信质量低的信息是被重复的代码字的一部分。
10.如权利要求6所述的通信台，其特征在于：与上述要求的通信质量高的信息相比，所要求的通信质量低的信息是编码率高的代码字的一部分。
11.如权利要求1所述的信息发送方法，其特征在于：把载波分组化为多个组，配置信号使得越是具有接近发送上述导频信号的载波的频率的载波组，要求高通信质量的信息的比例就越高。
12.如权利要求6所述的通信台，其特征在于：把上述多个载波分组化为多个组，上述映射单元配置信号使得越是具有接近发送上述导频信号的载波的频率的载波组，要求高通信质量的信息的比例就越高。
13.如权利要求1所述的信息发送方法，其特征在于：上述导频信号离散性地配置在一部分载波以及时间上；上述要求高通信质量的信息配置在与要求该高通信质量的信息以外的信息相比更接近配置上述导频信号的载波以及时间的频率以及时间上。
14.如权利要求6所述的通信台，其特征在于：上述多载波调制单元把导频信号离散地配置在一部分载波以及时间上来进行发送；上述映射单元把要求高通信质量的信息配置在与要求该高通信质量的信息以外的信息相比更接近发送上述导频信号的载波以及时间的频率以及时间上。
15.如权利要求1所述的信息发送方法，其特征在于：上述导频 信号离散地配置在一部分载波以及时间上；按照配置信号的每一时间以及频率把进行通信的信号分成多个组；配置信号使得越是具有接近上述导频信号的时间以及频率的组，要求高通信质量的信息的比例就越高。
16.如权利要求6所述的通信台，其特征在于：上述多载波调制单元把导频信号离散地配置在一部分载波以及时间上来进行调制；按照配置信号的每一时间以及频率把进行通信的信号分成多个组；上述映射单元配置信号使得越是具有接近上述导频信号的时间以及频率的组，上述要求高通信质量的信息的比例就越高。
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