CN1969468A - 码分多址通信装置及码分多址通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种CDMA通信装置，能够提高对相位噪声的抗性而不会降低传输效率。该装置中，扩频单元(110－1)至(110－n)分别对发送信号(1至n)进行扩频处理。坐标变换单元(120－1)至(120－n)对每一码片交换被扩频处理后的信号的同相分量或正交分量。复用单元(130)对n个坐标变换后的信号与用于传输路径补偿的已知信号进行复用。坐标变换单元(250－1)至(250－n)，对每一码片交换由P/S变换单元(240)输出的串行信号的同相分量和正交分量，以使由发送端的坐标变换单元(120－1)至(120－n)进行的坐标变换恢复。解扩单元(260－1)至(260－n)，对由坐标变换单元(250－1)至(250－n)输出的n个坐标变换后的信号进行解扩处理，来输出接收信号(1至n)。

Description

码分多址通信装置及码分多址通信方法
技术领域
本发明涉及一种CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)通信装置及CDMA通信方法。
背景技术
数字移动通信系统中，作为使用多个载波进行数据的发送和接收的CDMA通信之一，有时采用组合了OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access：正交频分复用)方式和CDMA方式的OFDM-CDMA方式。
以往的采用OFDM-CDMA方式的通信装置中，接收到信号之后，对接收信号进行FFT(Fast Fourier Transform；快速傅立叶变换)处理来进行时间-频率变换。然后，使用接收信号中所包含的已知的导频码元，估计传输路径对每个副载波的频率响应，并使用得到的估计值，对传输帧内的信息码元进行传输路径补偿。
为了进行上述的信息码元的传输路径补偿，一帧内至少被插入一个导频码元。由于传输路径补偿是一种对在传输导频码元的时刻的传输路径中的振幅和相位的变动进行补偿的处理，所以在传输路径的状态会不断变化的数字移动通信中，插入导频码元的间隔越短，越能进行更精确的传输路径补偿。因此，例如图1所示，导频码元有时在一帧内被插入多个，该导频码元在该图中以“P”表示。
然而，与信息码元不同，导频码元是没有包含要传送的信息的已知码元，因此，插入的导频码元越多，传输效率就越会降低。
另一方面，在用于数字移动通信系统的通信装置中，一般对经由天线发送或接收的信号进行基带和无线频段之间的变频处理。此时，信号中被附加由产生频率的合成器引起的相位噪声。一般来讲，相位噪声的时间变动快，例如对每一码元发生变动。当通信装置进行接收信号的传输路径补偿时，如果不仅对传输路径中的振幅和相位的变动，还对相位噪声进行补偿的话，就能够提高接收性能。
然而，要补偿如对每一码元发生变动那样的时间变动快的相位噪声时，就需要在一帧内插入许多导频码元，从而如上所述会造成传输效率的降低。
于是，作为抑制相位噪声引起的性能恶化的方法，已提出例如专利文献1所公开的方法。在该方法中，发送端对信息信号和用于检测剩余相位误差的已知导频信号进行码分复用，并通过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform：快速傅立叶逆变换)处理进行时间-频率变换来进行发送。而且，接收端对接收信号通过FFT处理进行时间-频率变换，并进行传输路径补偿之后，通过解扩处理提取经过码分复用的上述已知导频信号，根据该已知导频信号检测剩余相位误差，并使用检测出的相位误差对信息信号进行相位补偿。在此，由于经过码分复用的用于检测剩余相位误差的已知导频信号为时间上连续的信号，所以能对每一个码元检测相位误差。因此，根据专利文献1所公开的方法，就能够跟踪如响应对每一个码元变化那样的快速时间变动，诸如上述的相位噪声等。
【专利文献1】日本专利特开第2001-144724号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述的以往方法中存在如下问题，即，由于除了对信息信号之外还需要对已知导频信号进行码分复用，传输效率会降低。也就是说，已知导频信号是仅为检测剩余相位误差而被码分复用的信号，其与导频码元同样未包含要传送的信息的信号。因此，对信息信号和已知导频信号进行码分复用的方法会导致传输效率的降低。此外，在仅使用一个载波的单载波CDMA中也会出现上述问题，如果为除去相位噪声而传输较多的导频信号等已知信号，就会导致传输效率的降低。
本发明的目的在于提供一种CDMA通信装置以及CDMA通信方法，能够提高对相位噪声的抗性而不会降低传输效率。
解决课题的方案
本发明的CDMA通信装置采用的结构包括：扩频单元，使用扩频码对码元进行扩频，从而得到多个码片；以及变换单元，对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换。
本发明的CDMA通信装置采用的结构包括：接收单元，接收包含了多个码片的信号，该码片是通过码元的扩频而得到的码片；变换单元，对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换；以及解扩单元，使用扩频码对与所述码元对应的多个码片进行解扩。
本发明的CDMA通信方法包括以下步骤：使用扩频码对码元进行扩频，从而得到多个码片；以及对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换。
本发明的CDMA通信方法包括以下步骤：接收包含了多个码片的信号，该码片是通过码元的扩频而得到的码片；对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换；以及使用扩频码对与所述码元对应的多个码片进行解扩。
发明效果
根据本发明，能够提高对相位噪声的抗性而不会降低传输效率。
附图说明
图1是表示包含了导频码元的帧结构的一个例子的图；
图2是表示本发明的实施方式的CDMA通信装置的结构的方框图；
图3是表示本发明的实施方式1的坐标变换单元的内部结构的方框图；
图4是表示IQ平面上的发送信号的码元位置的示例图；
图5是表示实施方式1的发送信号在扩频和坐标变换处理后的状态的图；
图6是表示实施方式1的接收信号在接收时的状态的图；
图7是表示实施方式1的接收信号在坐标变换和解扩处理后的状态的图；
图8是表示相位噪声引起的码元位置变动的示例图；
图9是表示实施方式1的相位噪声引起的码元位置变动的示例图；
图10是表示本发明的实施方式2所涉及的坐标变换单元的内部结构的方框图；
图11是表示IQ平面上的发送信号的码元位置的示例图；
图12是表示实施方式2的发送信号在扩频和坐标变换处理后的状态的图；
图13是表示实施方式2的接收信号在接收时的状态的图；
图14是表示实施方式2的接收信号在坐标变换和解扩处理后的状态的图；
图15是表示本发明的实施方式3的CDMA通信装置的结构的方框图；
图16是表示实施方式3的扩频单元的内部结构的方框图；
图17是表示本发明的实施方式4的CDMA通信装置的结构的方框图；
图18是表示实施方式4的接收信号在接收时的状态的图；
图19是表示实施方式4的接收信号在坐标变换和解扩处理后的状态的图；
图20A是表示以往的一例接收星座的图；以及
图20B是表示实施方式4的一例接收星座的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图2是表示本发明的实施方式1的CDMA通信装置的结构的方框图。图2所示的CDMA通信装置大致可分为发送端和接收端。
发送端包括：扩频单元110-1至110-n、坐标变换单元120-1至120-n、复用单元130、S/P(Serial/Parallel：串/并行)变换单元140、IFFT(Inverse FastFourier Transform)单元150以及无线发送单元160。另一方面，接收端包括：无线接收单元210、FFT(Fast Fourier Transform)单元220、传输路径补偿单元230-1至230-m、P/S(Parallel/Serial：并/串行)变换单元240、坐标变换单元250-1至250-n以及解扩单元260-1至260-n。
扩频单元110-1至110-n通过分别将发送信号1至n乘以相对应的扩频码1至n，进行扩频处理。此外，在此进行的扩频处理中，包括在将同一个信号复用于构成OFDM信号的所有副载波时进行的处理。此时，扩频单元110-1至110-n进行将每个发送信号1至n乘以扩频码(1，1，...，1)(在此扩频率与副载波的数量相同)的处理。
坐标变换单元120-1至120-n，根据规定的规则对扩频处理后的信号在IQ平面上的坐标进行变换。具体来讲，坐标变换单元120-1至120-n对每一码片交换同相分量(以下称为“I分量”)和正交分量(以下称为“Q分量”)。对于由坐标变换单元120-1至120-n进行的坐标变换，将在后面详细叙述。
图3是表示坐标变换单元120-1至120-n的内部结构的方框图。如该图所示，坐标变换单元120-1包括开关122-1和开关124-1。此外，坐标变换单元120-2至120-n也具有相同的结构。
开关122-1对每一码片切换，由此对每一码片交换由扩频单元110-1输出的扩频处理后的I分量和Q分量，并作为I输出将其输出。
开关124-1对每一码片切换，由此对每一码片交换由扩频单元110-1输出的扩频处理后的Q分量和I分量，并作为Q输出将其输出。
开关122-1和开关124-1相互同步切换，一方输出I分量时，另一方输出Q分量。也就是说，对于某一码片，由开关122-1输出I分量且由开关124-1输出Q分量时，对于下一码片，就由开关122-1输出Q分量且由开关124-1输出I分量。上述开关122-1和开关124-1的切换，例如通过从外部输入切换信号，来以正确的码片定时进行。此外，在使用切换信号时，使开关122-1和开关124-1的连结为每当处理各个传输帧的前头码片时会恢复到初始状态。
再次参照图2，复用单元130对由坐标变换单元120-1至120-n输出的坐标变换后的n个信号和用于传输路径补偿的已知信号进行复用。此外，复用单元130对一帧复用一个已知信号。由此，能将已知信号引起的传输效率的降低抑制到最小限度。
S/P变换单元140对由复用单元130输出的信号进行S/P变换，输出将要复用于m个副载波的m个并行信号。
IFFT单元150对由S/P变换单元140输出的m个并行信号进行IFFT处理并复用于副载波，输出OFDM信号。
无线发送单元160对由IFFT单元150输出的OFDM信号进行预定的无线发送处理(D/A变换、上变频等)，并经由天线将其发送。
无线接收单元210经由天线接收OFDM信号，并对接收到的OFDM信号进行预定的无线接收处理(下变频、A/D变换等)。
FFT单元220对由无线接收单元210输出的信号进行FFT处理，输出按每一副载波的m个信号。
传输路径补偿单元230-1至230-m，使用重叠于各个副载波的已知信号，对按每一副载波的m个信号进行传输路径补偿。
P/S变换单元240对由传输路径补偿单元230-1至230-m输出的m个信号进行P/S变换，输出串行信号。
坐标变换单元250-1至250-n，根据规定的规则对由P/S变换单元240输出的串行信号在IQ平面上的坐标进行变换。具体来讲，对每一码片交换I分量和Q分量，以使由发送端的坐标变换单元120-1至120-n进行的坐标变换恢复。也就是说，坐标变换单元250-1至250-n具有与上述坐标变换单元120-1至120-n相同的结构。
解扩单元260-1至260-n，通过对由坐标变换单元250-1至250-n输出的n个坐标变换后的信号分别乘以相对应的扩频码1至n而进行解扩处理，并输出接收信号1至n。
接着，对如上构成的CDMA通信装置的动作，参照图4至图7且举出具体例子进行说明。在下面的说明中，将码分复用数设为1(即，上述n＝1)，将扩频率设为4，且将扩频码1设为(1，1，-1，-1)。
图4是表示在IQ平面上的发送信号1的码元(x，y)的坐标位置的图。该码元(x，y)由扩频单元110-1乘以扩频码1来得到扩频。如上所述，由于扩频码1＝(1，1，-1，-1)，码元(x，y)就被扩频成码片1(x，y)、码片2(x，y)、码片3(-x，-y)以及码片4(-x，-y)的4个码片。
然后，这4个码片由坐标变换单元120-1进行坐标变换。具体来讲，首先作为I输出，从开关122-1输出码片1的I分量x，同时作为Q输出，从开关124-1输出码片1的Q分量y。然后，开关122-1和开关124-1切换，作为I输出，从开关122-1输出码片2的Q分量y，同时作为Q输出，从开关124-1输出码片2的I分量x。
接着，开关122-1和开关124-1同样对每一码片切换，分别输出I输出和Q输出。结果，如图5A至图5D所示，各个码片被坐标变换成(x，y)、(y，x)、(-x、-y)以及(-y，-x)。
这些坐标变换后的码片，由复用单元130对每一帧与用于传输路径补偿的已知信号复用，并由S/P变换单元140而S/P变换成4个并行信号。然后，该4个并行信号由IFFT单元150分别复用于4个副载波，由此生成OFDM信号。OFDM信号由无线发送单元160进行无线发送处理之后，经由天线被发送。
此时，作为对OFDM信号的无线发送处理，进行将基带频率提高到无线频段的变频(上变频)。该变频处理中使用产生期望频率的合成器，而包含于OFDM信号中的各个副载波(在此为4个副载波)，由于该合成器的相位噪声分别出现相同量的相位变化。
然后，被发送的信号经过接收端的CDMA通信装置的天线由无线接收单元210接收。接收信号由无线接收单元210进行无线接收处理，此时也与发送端同样，被附加起因于无线频段到基带的变频(下变频)的相位噪声。由于这些由无线发送单元160和无线接收单元210附加的相位噪声包含变动非常快的成分，所以根据包含于一帧中的一个已知信号的话，就无法补偿。
无线接收处理后的信号由FFT单元220得到FFT处理，按每4个副载波的信号分别被输出到传输路径补偿单元230-1至230-4。然后，通过传输路径补偿单元230-1至230-4，使用包含于各个副载波的信号中的已知信号分别进行传输路径补偿。
在此，由于如上所述那样，在一帧中仅复用一个已知信号，所以由变动较慢的衰落等引起的振幅变动和相位变动，通过传输路径补偿单元230-1至230-4而被补偿。然而，通过传输路径补偿单元230-1至230-4无法补偿由变动较快的相位噪声引起的相位变动。
因此，仅补偿了传输路径中的振幅变动和相位变动的每个副载波的信号，由传输路径补偿单元230-1至230-4输出，并由P/S变换单元240得到P/S变换。通过P/S变换得到的串行信号被输入到坐标变换单元250-1。
此时，图5A至5D所示的坐标变换后的每个码片，以偏离到图6A至6D的黑圆点的位置的状态分别被输入到坐标变换单元250-1。这是因为通过无线发送单元160和无线接收单元210进行的变频而附加了相位噪声的结果，副载波的相位分别变动了Δθ。
然后，这些图6A至6D所示的黑圆点的坐标，由坐标变换单元250-1进行坐标变换，以使由坐标变换单元120-1进行的坐标变换恢复。具体来讲，首先图6A所示的黑圆点原样不动地被输出，图6B所示的黑圆点交换I分量和Q分量而被输出，图6C所示的黑圆点原样不动地被输出，而图6D所示的黑圆点交换I分量和Q分量而被输出。
如上所述，坐标变换单元250-1具有与坐标变换单元120-1相同的结构，通过按每一码片定时切换的开关，实现如上的坐标变换。
坐标变换后的4个码片，由解扩单元260-1乘以扩频码1(1，1，-1，-1)而被解扩。也就是说，每个码片移动到图7A至7D所示的黑圆点的位置之后得到相加，并作为接收信号1被输出。
在此要注意的是，由于进行了每隔一码片交换I分量和Q分量的坐标变换，所以将图7A至7D的相位变动分量相加之后，就会相抵而成为0。也就是说，图7A至7D中，以白圆点所示的点会由相位噪声变动Δθ的相位而移动到以黑圆点所示的位置，由于在附加相位噪声之前进行了坐标变换，所以在与图7A和7C对应的码片和与图7B和7D对应的码片之间，由相位噪声引起的相位变动的方向成为相反，由此会相互抵消。
因此，从解扩单元260-1输出的接收信号1，成为已补偿了由传输路径补偿单元230-1至230-4不能完全补偿的相位噪声引起的相位变动的信号。此外，由于在补偿相位噪声引起的相位变动的处理上不使用已知信号，不会使传输效率降低。而且，由于能除去相位噪声的影响，装备于无线发送单元160和无线接收单元210的合成器并不需要具有较高性能，由此能够使装置的成本低。
另外，如上所述，本实施方式所涉及的坐标变换单元120-1至120-n以及坐标变换单元250-1至250-n，由于通过仅具有开关的简易结构进行坐标变换，所以几乎没有因进行坐标变换导致的电路规模的增大。也就是说，根据本实施方式，以较小的电路规模能高效率地除去相位噪声的影响。
接着，对本实施方式所涉及的CDMA通信装置进行的相位噪声除去的效果，使用图8和图9进行说明。
图8表示以往的CDMA通信装置中的发送信号在扩频前的码元位置和接收信号在解扩后的码元位置。作为条件，将码分复用数为4，扩频率为8，而且由相位噪声引起的相位变动为30deg。
图8A表示使用扩频码1(1，1，1，1，-1，-1，-1，-1)进行扩频或解扩的信号的码元位置的变动，同样，图8B表示使用扩频码2(1，-1，-1，1，1，-1，-1，1)进行扩频或解扩的信号的码元位置的变动，图8C表示使用扩频码3(1，-1，1，-1，1，-1，1，-1)进行扩频或解扩的信号的码元位置的变动，而图8D表示使用扩频码4(1，1，-1，-1，-1，-1，1，1)进行扩频或解扩的信号的码元位置的变动。在图8A至8D中，白圆点均表示发送信号在扩频前的码元位置，而黑圆点均表示接收信号在解扩后的码元位置。
另一方面，图9表示本实施方式所涉及的CDMA通信装置中的发送信号在扩频前的码元位置和接收信号在解扩后的码元位置。其条件与图8相同。
从图8和图9可知，以往的CDMA通信装置中，在接收信号中出现相位噪声的影响，结果出现码元差错，而本实施方式所涉及的CDMA通信装置中，几乎没有出现相位噪声引起的相位变动，能够实现良好的接收。
如上所述，根据本实施方式，由于发送端对经扩频的发送信号的I分量和Q分量对每一码片进行交换并复用于多个副载波来发送，而接收端将I分量和Q分量的交换恢复之后进行解扩，因此在变频时产生的相位噪声引起的相位变动得到相抵，并且能够除去由于变动较快而仅通过根据已知信号的传输路径补偿的话不能完全补偿的相位噪声的影响，从而能够提高对相位噪声的抗性而不会使传输效率降低。
(实施方式2)
本发明的实施方式2的特征在于：对每一码片仅使扩频后的发送信号的I分量或Q分量的一个被反转。
由于本实施方式所涉及的CDMA通信装置的结构与实施方式一所涉及的CDMA通信装置(图2)相同，省略其说明。但是，坐标变换单元120-1的内部结构与实施方式一不同，如图10所示。如该图所示，坐标变换单元120-1包括：反转单元126-1和开关128-1。此外，坐标变换单元120-2至120-n以及坐标变换单元250-1至250-n也具有相同的结构。
反转单元126-1将由扩频单元110-1输出的扩频处理后的Q分量的正负号反转。
开关128-1对每一码片切换，并且作为Q输出，将由扩频单元110-1输出的扩频处理后的Q分量或由反转单元126-1输出的经反转的Q分量输出。
坐标变换单元120-1，作为I输出，将由扩频单元110-1输出的扩频处理后的I分量原样不动地输出，并作对于Q分量，通过开关128-1对每一码片切换，使正负号对每一码片反转并输出。上述开关128-1的切换，例如通过从外部输入切换信号，来以正确的码片定时进行。此外，在使用切换信号时，设置为开关128-1的连结每当处理每个传输帧的前头码片时会恢复到初始状态。
接着，对如上构成的CDMA通信装置的动作，参照图11至图14且举出具体例子进行说明。在下面的说明中，将码分复用数设为1(即，n＝1)，将扩频率设为4，且将扩频码1设为(1，1，-1，-1)。
图11是表示在IQ平面上的发送信号1的码元(x，y)的坐标位置的图。该码元(x，y)由扩频单元110-1乘以扩频码1来得到扩频。如上所述，由于扩频码1＝(1，1，-1，-1)，码元(x，y)就被扩频成码片1(x，y)、码片2(x，y)、码片3(-x，-y)以及码片4(-x，-y)的4个码片。
然后，这4个码片由坐标变换单元120-1坐标变换。具体来讲，首先作为I输出，码片1的I分量x被原样不动地输出，同时作为Q输出，从开关128-1输出码片1的Q分量y。然后，开关128-1切换，作为I输出，码片2的I分量x原样不动地被输出，同时码片2的Q分量y的正负号由反转单元126-1反转，作为Q输出，从开关128-1输出-y。
接着，开关128-1同样对每一码片切换，分别输出I输出和Q输出。结果，如图12A至图12D所示，各个码片被坐标变换成(x，y)、(x，-y)、(-x、-y)以及(-x，y)。
接着，坐标变换后的码片与实施方式一同样地被复用于4个副载波，生成OFDM信号，并由无线发送单元160附加相位噪声之后，经由天线被发送。
被发送的信号经由接收端的CDMA通信装置的天线而由无线发送单元210接收，与实施方式一同样，得到FFT处理并使用已知信号按每一副载波进行传输路径补偿。
传输路径补偿后的信号由P/S变换单元240得到P/S变换，所得到的串行信号被输入到坐标变换单元250-1。
此时，图12A至12D所示的坐标变换后的每个码片，以偏离到图13A至13D的黑圆点的位置的状态分别被输入到坐标变换单元250-1。这是因为通过无线发送单元160和无线接收单元210进行的变频而附加了相位噪声的结果，副载波的相位分别变动了Δθ。
然后，这些图13A至13D所示的黑圆点的坐标，由坐标变换单元250-1进行坐标变换，以使由坐标变换单元120-1进行的坐标变换恢复。具体来讲，首先图13A所示的黑圆点原样不动地被输出，图13B所示的黑圆点仅反转Q分量而被输出，图13C所示的黑圆点原样不动地被输出，而图13D所示的黑圆点仅反转Q分量而被输出。
如上所述，坐标变换单元250-1具有与坐标变换单元120-1相同的结构，通过反转单元和按每一码片定时切换的开关，实现如上的坐标变换。
坐标变换后的4个码片，由解扩单元260-1乘以扩频码1(1，1，-1，-1)而被解扩。也就是说，每个码片移动到图14A至14D所示的黑圆点的位置之后得到相加，并作为接收信号1被输出。
在此要注意的是，由于进行了每隔一码片将Q分量的正负号反转的坐标变换，所以将图14A至14D的相位变动分量相加之后，就会相抵而成为0。也就是说，图14A至14D中，以白圆点所示的点会由相位噪声变动Δθ的相位而移动到以黑圆点所示的位置，由于在附加相位噪声之前进行了坐标变换，所以在与图14A和14C对应的码片和与图14B和14D对应的码片之间，由相位噪声引起的相位变动的方向成为相反，由此会相互抵消。
因此，从解扩单元260-1输出的接收信号1中，已补偿由传输路径补偿单元230-1至230-4不能完全补偿的相位噪声引起的相位变动。此外，由于在补偿相位噪声引起的相位变动的处理上不使用已知信号，不会使传输效率降低。而且，由于能除去相位噪声的影响，装备于无线发送单元160和无线接收单元210的合成器并不需要具有较高性能，由此能够压缩装置的成本。
另外，如上所述，本实施方式所涉及的坐标变换单元120-1至120-n以及坐标变换单元250-1至250-n，由于通过仅具有反转单元和开关的简易结构进行坐标变换，所以进行坐标变换时，其电路规模几乎没有增加。也就是说，根据本实施方式，以较小的电路规模能够高效率地除去相位噪声的影响。
如上所述，根据本实施方式，由于发送端仅将经扩频的发送信号的Q分量每隔一码片使正负号反转并复用于多个副载波来发送，而接收端再仅将Q分量每隔一码片使正负号反转之后进行解扩，因此在变频时产生的相位噪声引起的相位变动得到相抵，并且能够除去由于变动较快而仅通过根据已知信号的传输路径补偿的话不能完全补偿的相位噪声的影响，从而能够提高对相位噪声的抗性而不会使传输效率降低。
另外，虽然在本实施方式中设为将Q分量的正负号每隔一码片反转，但如果将I分量的正负号每隔一码片反转，也能够得到相同的效果。
(实施方式3)
本发明的实施方式3的特征在于：对发送信号进行扩频时，仅将I分量和Q分量的一个分量乘以变形扩频码，该变形扩频码是通过使构成扩频码的半数的比特反转而得到的扩频码。
图15是表示本实施方式的CDMA通信装置的结构的方框图。在该图中，对与图2相同的部分附上相同的标号，并省略其说明。图15所示的CDMA通信装置中，分别设置了扩频单元310-1至310-n以及解扩单元320-1至320-n，来代替图2所示的CDMA通信装置的扩频单元110-1至110-n以及解扩单元260-1至260-n，并删除了坐标变换单元120-1至120-n以及坐标变换单元250-1至250-n
扩频单元310-1至310-n，使用扩频码1至n对发送信号1至n的I分量进行扩频。此外，扩频单元310-1至310-n对扩频码1至n各自的半数的比特反转其正负号，使用由此得到的变形扩频码1至n对发送信号1至n的Q分量进行扩频。
图16是表示扩频单元310-1的内部结构的方框图。如该图所示，扩频单元310-1包括：乘法单元312-1、乘法单元314-1以及扩频码变换单元316-1。此外，扩频单元310-2至310-n都具有相同的结构。
乘法单元312-1通过将发送信号1的I分量乘以扩频码1来进行扩频，并作为I输出，将经扩频的I分量输出。
乘法单元314-1通过将发送信号1的Q分量乘以变形扩频码1来进行扩频，并作为Q输出，将经扩频的Q分量输出，该变形扩频码1是对扩频码1进行变形处理来得到的扩频码。
扩频码变换单元316-1对扩频码1的半数的比特反转其正负号，来生成变形扩频码1。例如扩频码1为(，1，1，-1，-1)时，扩频码变换单元316-1将第二比特和第四比特的正负号反转，作为变形扩频码1将(1，-1，-1，1)输出给乘法单元314-1。
再次参照图15，解扩单元320-1至320-n，使用扩频码1至n对由P/S变换单元240输出的串行信号的I分量进行解扩。此外，解扩单元320-1至320-n，对扩频码1至n各自的半数的比特反转其正负号，并使用由此得到的变形扩频码1至n对串行信号的Q分量进行解扩。解扩单元320-1至320-n具有与解扩单元320-1相同的结构，在Q分量的解扩处理中使用与对应的扩频单元310-1至310-n相同的变形扩频码。
与实施方式1和2不同，本实施方式中不会对扩频后的信号在IQ平面上进行坐标变换。但是，通过对用于扩频发送信号的Q分量的扩频码，将其半数的比特的正负号反转，结果，由扩频单元310-1至310-n输出的信号会与由实施方式二的坐标变换单元120-1至120-n输出的信号相同。
例如在实施方式2中，将扩频码1设为(1，1，-1，-1)时，码元(x，y)就被坐标变换成图12A至12D所示的(x，y)、(x，-y)、(-x、-y)以及(-x，y)的4个码片，而在本实施方式中，输入给复用单元130的码片完全相同。
也就是说，如上所述，本实施方式中，将码元(x，y)的I分量原样不动地乘以扩频码1＝(1，1，-1，-1)而得到(x，x，-x，-x)。相对于此，将码元(x，y)的Q分量乘以变形扩频码1＝(1，-1，-1，1)而得到(y，-y，-y，y)。因此，与实施方式二同样，由扩频单元310-1至310-n输出的4个码片就成为(x，y)、(x，-y)、(-x、-y)以及(-x，y)。
以后的动作与实施方式2相同，每个码片被附加共同的相位噪声，并由解扩单元320-1至320-n进行解扩，由此每个码元的相位噪声被抵消除去，该解扩处理中使用与相对应的扩频单元310-1至310-n相同的扩频码和变形扩频码。此外，由于在补偿相位噪声引起的相位变动的处理上不使用已知信号，不会使传输效率降低。而且，由于能除去相位噪声的影响，装备于无线发送单元160和无线接收单元210的合成器并不需要具有较高性能，由此能够压缩装置的成本。
此外，如上所述，本实施方式所涉及的CDMA通信装置仅对扩频码的一部分进行变换而不需要新设置坐标变换单元等，能够进一步抑制电路规模的增大。也就是说，根据本实施方式，能够以更小的电路规模高效率地除去相位噪声的影响。
如上所述，根据本实施方式，由于发送端原样不动地使用扩频码对发送信号的I分量进行扩频，并使用将扩频码的半数的比特的正负号反转而得到的变形扩频码对发送信号的Q分量进行扩频，而接收端使用与发送端相同的扩频码和变形扩频码进行解扩，因此在变频时产生的相位噪声引起的相位变动被抵消，并且能够除去由于变动较快而仅通过根据已知信号的传输路径补偿的话不能完全补偿的相位噪声的影响，从而能够提高对相位噪声的抗性而不会使传输效率降低。
另外，虽然在本实施方式中设为仅将Q分量乘以通过反转半数的比特的正负号而得到的变形扩频码，如果仅将I分量乘以变形扩频码，也能够得到相同的效果。
另外，虽然在上述各个实施方式中说明了对合成器的相位噪声的效果，本发明并不限于相位噪声，不言而喻，对于在所有载波之间共同的相位变动也有效果。
(实施方式4)
本发明的实施方式4的特征在于：对每一码片交换在时域被扩频的发送信号的I分量和Q分量。
图17是表示本实施方式所涉及的CDMA通信装置的结构的方框图。在该图中，对与图2相同的部分附上相同的标号，并省略其说明。此外，本实施方式的坐标变换单元120-1的内部结构与实施方式一(图3)相同，具有开关122-1和开关124-1。因此，从本实施方式的坐标变换单元120-1，会输出包括I输出和Q输出的信号，该I输出和Q输出是通过将I分量和Q分量对每一码片交换而得到的输出。从坐标变换单元120-2至120-n，也同样输出包括I输出和Q输出的信号，该I输出和Q输出是通过将I分量和Q分量对每一码片交换而得到的输出。
加法单元410对由坐标变换单元120-1至120-n输出的n个坐标变换后的信号进行码复用并进行相加。
复用单元420对通过码复用n个信号而得到的信号，以帧为单位将已知信号时分复用。
传输路径补偿单元430使用在接收信号中的以帧为单位得到时分复用的已知信号，进行传输路径补偿。
接着，对如上构成的CDMA通信装置的动作，参照图18和图19且举出具体例子进行说明。在下面的说明中，将码分复用数设为1(即，n＝1)，将扩频率设为4，且将扩频码1设为(1，1，-1，-1)。此外，假设本实施方式所涉及的发送信号1的码元(x，y)，与实施方式一同样位于图4所示的IQ平面上的坐标位置。该码元(x，y)由扩频单元110-1乘以扩频码1来得到扩频。如上所述，由于扩频码1＝(1，1，-1，-1)，码元(x，y)就与实施方式一同样被扩频成码片1(x，y)、码片2(x，y)、码片3(-x，-y)以及码片4(-x，-y)的4个码片。
然后，这4个码片由坐标变换单元120-1进行坐标变换。由于本实施方式的坐标变换单元120-1的内部结构与实施方式1(图3)相同，如图5A至图5D所示，各个码片被坐标变换成(x，y)、(y，x)、(-x、-y)以及(-y，-x)。
这些坐标变换后的码片，由加法单元410与使用其它扩频码2至n得到扩频并得到坐标变换的码片进行码复用，由于在此n＝1，所以4个码片按时序被输出到复用单元420。然后，由复用单元420，将已知信号以帧为单位时分复用于配置成时序的码片。通过将已知信号时分复用而形成的帧信号，由无线发送单元160进行无线发送处理之后，经由天线被发送。
在此，在实施方式1中，由于进行频域的扩频，所以码片1至4在得到坐标变换后分别复用于不同的副载波而同时进行无线发送处理，而在本实施方式中，由于进行时域扩频，所以码片1至4在得到坐标变换后按时序进行无线发送处理。
因此，在由无线发送单元160的变频时被附加到各个码片1至4的相位噪声没有完全相同，而根据时间变动稍微不同的相位噪声被附加到各个码片。
同样，被发送的信号经由接收端的CDMA通信装置的天线而由无线接收单元210接收时，由于每个码片也同样按时序进行无线接收处理，所以根据时间变动稍微不同的相位噪声被附加到各个码片。
这样，包括在发送端和接收端都被附加稍微不同的相位噪声的码片的接收信号，由传输路径补偿单元430，使用以帧为单位被复用的已知信号进行传输路径补偿。然后，传输路径补偿后的信号被输入到坐标变换单元250-1。
此时，与实施方式1不同，图5A至5D所示的坐标变换后的每个码片，以偏离到图18A至18D的黑圆点的位置的状态分别被输入到坐标变换单元250-1。这是因为通过无线发送单元160和无线接收单元210进行的变频而附加了相位噪声的结果，副载波的相位对每一码片分别变动了Δθ1至Δθ4。
然后，这些图18A至18D所示的黑圆点的坐标，由坐标变换单元250-1得到坐标变换，以使由坐标变换单元120-1进行的坐标变换恢复。具体来讲，首先，图18A所示的黑圆点原样不动地被输出，图18B所示的黑圆点交换I分量和Q分量而被输出，图18C所示的黑圆点原样不动地被输出，而图18D所示的黑圆点交换I成分和Q成分而被输出。
正如实施方式1所述，坐标变换单元250-1具有与坐标变换单元120-1相同的结构，通过对每一码片定时切换的开关，实现如上的坐标变换。
坐标变换后的4个码片，由解扩单元260-1乘以扩频码1(1，1，-1，-1)而被解扩。也就是说，每个码片移动到图19A至19D所示的黑圆点的位置之后得到相加，并作为接收信号1被输出。
在此要注意的是，由于进行了每隔一码片交换I分量和Q分量的坐标变换，所以将图19A至19D的相位变动分量相加之后，与前后的码片相应的相位变动就会相互消除，总变动量由此变小。也就是说，图19A至19D中，以白圆点所示的点会由相位噪声分别变动Δθ1至Δθ4的相位而移动到以黑圆点所示的位置，由于在附加相位噪声之前进行了坐标变换，所以在与图19A和19C对应的码片1、3和与图19B和19D对应的码片2、4之间，由相位噪声引起的相位变动的方向成为相反，由此会相互消除。
另外，如上所述，由于在本实施方式中进行时域扩频而各个码片1至4按时序被发送和接收，所以与实施方式1不同，各个码片1至4的相位变动量并不一定相等。因此，各个码片1至4的相位变动没有完全相抵，只不过是相互减低。
然而，一般来讲，虽然码元周期的时间顺序中相位噪声的时间变动较大，但对码元进行时域扩频而形成的码片周期的时间顺序中，相位噪声的时间变动十分小而可以忽视。此外，即使在构成相位噪声的成分中存在码片周期的时间顺序中的变动较大的成分，由于这样的成分不会是主要成分而可以忽视。也就是说，码片周期的时间顺序中，相位噪声的主要成分具有缓慢的时间变动。由此，即使如本实施方式那样进行时域扩频时，也能通过坐标变换来消除大部分的相位变动。
因此，从解扩单元260-1输出的接收信号1中，已补偿由传输路径补偿单元430不能完全补偿的相位噪声引起的相位变动。此外，由于在补偿相位噪声引起的相位变动的处理上不使用已知信号，不会使传输效率降低。而且，由于能除去相位噪声的影响，装备于无线发送单元160和无线接收单元210的合成器并不需要具有较高性能，由此能够实现装置的低成本。
另外，如上所述，本实施方式所涉及的坐标变换单元120-1至120-n以及坐标变换单元250-1至250-n，由于通过仅具有开关的简易结构进行坐标变换，所以进行坐标变换时，其电路规模几乎没有增加。也就是说，根据本实施方式，能够以较小的电路规模高效率地除去相位噪声的影响。
图20A表示不进行坐标变换时的接收信号的星座的一个例子，而图20B表示进行本实施方式所涉及的坐标变换时的接收信号的星座的一个例子。在这些图中，码分复用数为4，扩频率为8，调制方式为16QAM(Quadrature AmplitudeModulation：正交振幅调制)，码片速率设为10MHz，且调制信号的S/N(Signal/Noise：信噪比)为20dB。此外，作为由相位噪声引起的相位变动，附加了频率为2kHz且旋转量为±20deg的正弦形变动。
通过这些图的比较可知，在不进行坐标变换的图20A中，由于相位变动而难以识别各个接收信号的候补点，而在进行坐标变换的图20B中，能清楚地识别各个接收信号的候补点。
如上所述，根据本实施方式，由于发送端对经扩频的发送信号的I分量和Q分量对每一码片进行交换来发送，而接收端将I分量和Q分量的交换恢复之后进行解扩，因此在变频时产生的相位噪声引起的相位变动得到消除，并且能够除去由于变动较快而仅通过根据已知信号的传输路径补偿的话不能完全补偿的相位噪声的影响，从而能够提高对相位噪声的抗性而不会使传输效率降低。
另外，虽然在本实施方式中对对每一码片交换I分量和Q分量的结构进行了说明，但即使与实施方式2同样采用仅使I分量或Q分量的一个的正负号对每一码片反转的结构，也能补偿得到时域扩频的信号的相位变动。
另外，不言而喻，本实施方式中也与上述实施方式1、2、3同样，本发明不仅对合成器的相位噪声，而对各种各样的相位变动也有效果。也就是说，例如本发明能够抑制载波频率误差，该载波频率误差起因于发送装置的合成器和接收装置的合成器之间的频率差。
另外，虽然在上述各个实施方式中采用了每隔一码片变换同相分量或正交分量的结构，但本发明并不限于此，也可以采用例如每隔两个码片或随机进行变换的结构，总之，只要复用于所有副载波的码片或包含于一帧中的码片的半数被变换即可。
另外，虽然在上述各个实施方式中采用了对一个扩频码设置一个坐标变换单元的结构，但也可以采用对与各个扩频码对应的码片进行码复用之后一并进行坐标变换的结构。此时，例如在图17中采用如下结构即可，即，将坐标变换单元和加法单元的顺序交换，由此由扩频单元110-1至110-n得到扩频的码片直接被输出到加法单元310，并经码复用的码片由一个坐标变换单元得到坐标变换。
本说明书基于2003年6月30日申请的日本专利特愿2003-186906号以及2004年6月10日申请的日本专利特愿2004-172996号。其内容全部包含于此作为参考。
工业实用性
本发明的CDMA通信装置以及CDMA通信方法，能够提高对相位噪声的抗性而不会降低传输效率，特别适合于采用了OFDM方式的CDMA通信装置以及CDMA通信方法等，该OFDM方式是将相当于一个码元的码片复用于多个副载波并同时发送的通信方式。

Claims (12)

1、一种CDMA通信装置，包括：
扩频单元，使用扩频码对码元进行扩频，从而得到多个码片；以及
变换单元，对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换。
2、如权利要求1所述的CDMA通信装置，其中，
所述变换单元，对所述半数的码片，将所述同相分量和所述正交分量交换。
3、如权利要求1所述的CDMA通信装置，其中，
所述变换单元，对所述半数的码片，仅使所述同相分量或所述正交分量的其中一个的正负号反转。
4、如权利要求1所述的CDMA通信装置，其中，
所述扩频单元，使用所述扩频码对码元的所述同相分量或所述正交分量的一者进行扩频，从而得到多个码片的同相分量或正交分量的其中一个，
所述变换单元包括：
扩频码变换单元，通过使构成所述扩频码的半数的比特的正负号反转，来生成变形扩频码；以及
乘法器，将未由所述扩频单元扩频的所述同相分量或所述正交分量的另一个乘以所述变形扩频码。
5、如权利要求1所述的CDMA通信装置，其中，
所述变换单元，每隔一个码片将同相分量和正交分量的至少一个变换。
6、一种CDMA通信装置，包括：
接收单元，接收包含了多个码片的信号，该码片是通过码元的扩频而得到的码片；
变换单元，对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换；以及
解扩单元，使用扩频码对与所述码元对应的多个码片进行解扩。
7、一种基站装置，包括如权利要求1所述的CDMA通信装置。
8、一种基站装置，包括如权利要求6所述的CDMA通信装置。
9、一种通信终端装置，包括如权利要求1所述的CDMA通信装置。
10、一种通信终端装置，包括如权利要求6所述的CDMA通信装置。
11、一种CDMA通信方法，包括以下步骤：
使用扩频码对码元进行扩频，从而得到多个码片；以及
对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换。
12、一种CDMA通信方法，包括以下步骤：
接收包含了多个码片的信号，该码片是通过码元的扩频而得到的码片；
对在与一个码元对应的多个码片中的半数的码片，将同相分量和正交分量的至少一个变换；以及
使用扩频码对与所述码元对应的多个码片进行解扩。
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