[非专利文献1]″Frequency Domain Equalization for single-CarrierBroadband Wireless Systems″,IEEE Communications Magazine,April 2002,pp.58-66
[非专利文献2]″Channel Equalisation for OFDM Using Scattered Pilots″,Chen,N.,Heaton,R.,Tanaka,M.,Vehicular Technology Conference,2002.VTCSpring 2002.IEEE 55th,Volume 2,6-9May 2002 Pages 1040-1044,Vol.2
附图说明
图1是表示以往的频率均衡单载波传输的一个例子的图。
图2是表示以往的离散导频的一个例子的图。
图3是表示将离散导频适用于以往的频率均衡单载波传输的一个例子的图。
图4是表示本发明实施方式1的发送装置的结构的方框图。
图5是表示本发明实施方式1的接收装置的结构的方框图。
图6是用于说明在本发明实施方式1的发送装置的动作的图。
图7是表示本发明实施方式2的发送装置的结构的方框图。
图8A是表示被施以了FFT处理的数据信号的总发送功率的图。
图8B是表示被施以了稀疏处理的数据信号的总发送功率的图。
图8C是表示被施以了发送功率校正的数据信号的总发送功率的图。
图9A是表示被施以了FFT处理的数据信号的每个副载波的发送功率的图。
图9B是表示被施以了稀疏处理的数据信号的每个副载波的发送功率的图。
图9C是表示被施以了发送功率校正的数据信号的每个副载波的发送功率的图。
图10是表示本发明实施方式3的接收装置的结构的方框图。
图11A是表示本发明实施方式3的进行导频稀疏处理前的数据信号的图。
图11B是表示本发明实施方式3的进行导频稀疏处理后的数据信号的图。
图12是用于说明本发明实施方式3的由于导频稀疏处理而改善的差错率特性的图。
具体实施方式
下面,用附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图4是表示本发明实施方式1的发送装置的结构的方框图。而图5是表示与发送装置100进行无线通信的接收装置的结构的方框图。
发送装置100包括纠错编码单元101、调制单元102、FFT(Fast FourierTransform)单元103、导频图案表存储单元104、非发送图案表存储单元105、切换控制单元106、导频生成单元107、信号置换单元108、IFFT(Inverse FastFourier Transform)单元109、GI(Guard Interval)处理单元110、发送RF单元111以及天线112。另外,信号置换单元108包括多个(例如N个)切换单元113-1、113-2、113-3、…、113-N。
另外,切换单元113-1~113-N分别与用于发送数据信号的单载波的频带中的多个频率(或多个频带)相对应。并且具有互相相同的结构。因此,对其中的任意的一个进行说明时,只称为“切换单元113”。
这里,可以将各个频率(或各个频带)视为在单载波频带中的虚拟的副载波处理。并且,也可以将所使用的单载波的频带视为细分化的子带处理。因此在以下说明中,有时为了方便将各个频率(或各个频带)称为“副载波”。另外,将与各个频率(或各个频带)对应的信号分量,即,频率分量只称为“分量”。
在发送装置100中,对在时间轴方向配置了发往接收装置150的数据的数据信号,由纠错编码单元101施以纠错编码处理,由调制单元102施以调制处理后,将它输入到FFT单元103。
FFT单元103对包含数据信道的信号的数据信号进行FFT处理。由此,数据信号从时域的信号变换到频域的信号而成为由N分量构成的数据信号。另外,在本实施方式的FFT单元103,采用FFT处理作为从时域到频域的变换,但是可以采用的变换处理并不限于FFT处理,也可采用另外的适当的处理,例如DCT(Discrete Cosine Transform)处理和Wavelet变换处理。
导频图案表存储单元104预先存储导频图案表,该导频图案表是表示嵌入离散导频信号(以下称为“导频信号”)的图案的信息。该图案在发送装置100和接收装置150之间被预先决定。
非发送图案表存储单元105预先存储非发送图案表,该非发送图案表是表示不发送数据信号的图案的信息。该图案在发送装置100和接收装置150之间被预先决定。
另外,在本实施方式,将在发送装置100以及接收装置150的双方预先存储导频图案表和非发送图案表的结构作为例子加以说明。但是,发送装置100和接收装置150的结构不限于此。例如,可采用以下结构,即,在发送装置100将导频图案表以及非发送图案表与数据信号复用(例如时分复用)后发送到接收装置150,并在接收装置150将接收的导频图案表和非发送图案表存储于内部的结构。
切换控制单元106根据存储于导频图案表存储单元104的导频图案表以及存储于非发送图案表存储单元105的非发送图案表,来控制由信号置换单元108内的切换单元113进行的切换。另外,切换控制单元106根据导频图案表向导频生成单元107输出指示信号。
导频生成单元107按每个副载波生成已知的导频信号,并根据来自切换控制单元106的指示信号,将导频信号输入到切换单元113。
信号置换单元108以导频信号置换在构成已进行了FFT处理的数据信号的N个分量中的一部分分量。通过在切换控制单元106的控制之下由切换单元113进行切换处理,从而实现该置换处理。
另外,信号置换单元108在构成已进行了FFT处理的数据信号的N个分量中,对与其它部分不同的,即,与置换对象分量不同的部分的分量进行稀疏处理。该稀疏处理与所述置换处理相同,通过在切换控制单元106的控制之下由切换单元113进行切换处理来实现。
例如,在切换单元113对相对应的分量未进行置换和稀疏处理时,将来自FFT单元103的输入分量固定地输入到IFFT单元109。另外,在以导频信号置换相对应的分量时,切换单元113切换输入/输出状态以使来自导频生成单元107的输入信号取代来自FFT单元103的输入分量输出到IFFT单元109。也就是说,这时来自FFT单元103的输入分量被除去,而插入来自导频生成单元107的输入信号作为替代。再有,在对相对应的分量进行稀疏处理时,切换单元113切换输入/输出状态以使来自FFT单元103的输入分量以及来自导频生成单元107的输入信号都不被输出到IFFT单元109。也就是说,这时与置换时相同,去除来自FFT单元103的输入分量。
在切换控制单元106的控制之下,也就是,根据导频图案表以及非发送图案表被施以置换处理以及稀疏处理的数据信号被输入到IFFT单元109。
IFFT单元109对从信号置换单元108所输入的数据信号进行IFFT处理。由此,数据信号从频域的信号逆变换到时域的信号。另外,在本实施方式的IFFT单元109采用了IFFT处理作为从频域到时域的逆变换,但可采用的变换处理不限于IFFT处理,也可采用另外的适当的处理,例如逆DCT处理和逆Wavelet变换处理。
GI处理单元110对被施以IFFT处理的数据信号添加用于减轻码间干扰的影向的GI。发送RF单元111对添加了GI的数据信号,进行包括D/A变换和上变频等的规定的发送处理,并通过天线112由单载波发送到接收装置150。
接收装置150包括天线151、接收RF单元152、GI去除单元153、FFT单元154、导频图案表存储单元155、非发送图案表存储单元156、信道估计单元157、噪音功率测定单元158、接收均衡处理单元159、IFFT单元160、解调单元161以及纠错解码单元162。
接收RF单元152对通过天线151接收的数据信号,进行包括下变频和A/D变换等的规定的接收处理。GI去除单元153除去数据信号中所添加的GI。
FFT单元154对去除了GI后的数据信号进行FFT处理。由此、数据信号从时域的信号变换到频域的信号。另外,在本实施方式的FFT单元154,采用FFT处理作为从时域到频域的变换,但是可采用的变换处理不限于FFT处理,也可采用另外的适当的处理,例如DCT处理和Wavelet变换处理。
导频图案表存储单元155预先存储导频图案表。非发送图案表存储单元156预先存储非发送图案表。
信道估计单元157根据存储于导频图案表存储单元155的导频图案表,提取被施以FFT处理的数据信号中相当于导频信号的分量。另外,用该提取分量进行信道估计。例如,用提取分量进行在频率方向的插值处理,由此计算各个频率的信道估计值。
接收均衡处理单元159基于计算出的信道估计值,对被施以了FFT处理的数据信号进行频率轴上的均衡处理。通过对每个频率进行用于均衡传播路径失真的加权处理,从而进行频率轴上的均衡处理。将被施以了频率均衡处理的数据信号,由IFFT单元160进行IFFT处理后,由解调单元161进行解调处理,然后由纠错解码单元162进行纠错解码处理。另外,在本实施方式的IFFT单元160,采用了IFFT处理作为从频域到时域的逆变换,但可采用的变换处理不限于IFFT处理,也可采用另外的适当的处理,例如逆DCT处理和逆Wavelet变换处理。
另外,噪音功率测定单元158根据存储于非发送图案表存储单元156的非发送图案表,测定在进行了FFT处理的数据信号的N个分量中被施以了稀疏处理的分量的接收功率。这样,由于测定被施以稀疏处理的部分的接收功率,能够正确地测定噪音功率。另外,测定的噪音功率可利用于SIR或CIR的测定。
接着,说明包括上述结构的发送装置100的信号置换单元108所进行的数据信号置换动作以及稀疏动作。图6是用于说明发送装置100的动作的图。
这里,使四个码元区间为发生数据信号的非发送的图案(即,非发送图案)的周期。另外,有关导频图案,也使用规定周期的导频图案。
如图6所示,在定时t1对频率f1的分量进行稀疏处理。与此同时,以导频信号置换频率f7的分量。并在定时t2以导频信号置换频率f4的分量。在定时t3以导频信号置换频率f6的分量。在定时t4以导频信号置换频率f2的分量。
在定时t5对频率f1的分量进行稀疏处理。与此同时,以导频信号置换频率f8的分量。并在定时t6以导频信号置换频率f4的分量。在定时t7以导频信号置换频率f6的分量。在定时t8以导频信号置换频率f2的分量。
这样,根据本实施方式,以导频信号置换在构成已进行了FFT处理的数据信号的N个分量中的一部分分量,因此在由单载波发送的数据信号中,能够在频率轴上使数据码元与导频码元不产生干扰并进行复用,并能够在接收机端获得每个频率的信道估计值,从而能够提高每个频率的信道估计精度。
另外,根据本实施方式,对N个分量中与置换对象部分不同的部分的分量进行稀疏处理,因此能够产生不发送的分量,例如在接收机端测定该分量的接收功率时,能够正确地测定噪音功率。
(实施方式2)
图7是表示本发明实施方式2的发送装置的结构的方框图。另外,图7所示的发送装置200具有与图4的发送装置100相同的基本结构,因此对相同的结构元素赋予相同的参照标号,并省略其说明。
发送装置200除了发送装置100的结构元素之外,还包括校正系数计算单元201以及发送功率校正单元202。另外,发送装置200与在实施方式1说明的接收装置150进行无线通信。
校正系数计算单元201基于预先分配给数据信道的总发送功率Pdata以及由信号置换单元108进行了稀疏处理的分量的发送功率之总和(以下称为“发送功率Poff”),计算用于校正数据信道的发送功率的校正系数W。例如,以下面的式(1)计算校正系数W。
W=Pdata/(Pdata-Poff)…(1)
发送功率校正单元202通过将计算出的校正系数W与来自信号置换单元108的输入信号中除了置换对象部分的分量和稀疏对象部分的分量之外的分量相乘,从而校正数据信道的发送功率。也就是说,在进行置换或稀疏处理时,控制数据信道的发送功率。
另外,在本实施方式,进行稀疏处理之后校正发送功率,但也可以在进行稀疏处理之前校正发送功率。
以下说明在发送装置200的发送功率校正单元202所进行的发送功率校正。这里,分别使用图8A、图8B、图8C、图9A、图9B以及图9C所示的例子说明发送装置200的动作。
以下说明第一个例子。如图8A所示,进行了FFT处理的数据信号的发送功率Pfft与预先分配给数据信道的发送功率Pdata相同。另一方面,除发送功率Pdata之外,对于作为导频信道的信号的导频信号分配发送功率Ppilot。于是,如图8B所示,在去除了数据信号中的某个部分的分量时,被去除某个部分的分量的数据信号的发送功率Pon与发送功率Pdata相比减少发送功率Poff。另外,所去除的分量可以是稀疏对象的分量,也可以是置换对象的分量。
然后,在发送功率校正单元202,将计算出的校正系数W与发送功率Pon相乘。由此,如图8C所示,使发送功率Pctrl的值成为与发送功率Pdata相同的值。通过该处理,能够使数据信道的总发送功率保持为一定,同时可以毫无浪费地使用发送功率Pdata,从而改善接收机的差错率特性。
更具体地说,在发送功率校正单元202,按校正系数W所表示的比例使发送功率Pon增大。或着,使发送功率Pon增加发送功率Poff。或着,使发送功率Pon增大到发送功率Pdata。由此能够提高发送功率Pdata的利用效率。并且,能够控制使发送功率Pon增大的比例,能够控制使发送功率Pon增大的幅度,也能够控制要增大的发送功率Pon的目标值。
以下说明第二个例子。进行了FFT处理的数据信号的每个副载波的发送功率为图9A所示。并且在信号置换单元108,根据导频图案表和非发送图案表决定在各个定时所去除的副载波。在本例中,如图9B所示,除去与频率f7对应的副载波的分量。因此,数据信号的总发送功率减少所除去的频率f7的分量的发送功率Pa。另外,所除去的频率f7的分量可以是稀疏对象的分量,也可以是置换对象的分量。
于是,在发送功率校正单元202,基于发送功率Pa,使频率f1~f6、f8的分量中至少任何一个的发送功率增大。例如,按基于发送功率Pa决定的比例,使任何分量的发送功率增大。或着,使增大的程度相当于基于发送功率Pa所决定的值。或着,使其增大,直到成为基于发送功率Pa所决定的值为止。
在本例中,如图9C所示,使频率f1、f3、f8的分量的发送功率Pa增大并作为发送功率Pa’,使频率f2、f4、f6的分量的发送功率Pb增大并作为发送功率Pb’,并使频率f5的分量的发送功率Pc增大并作为发送功率Pc’。由此,能够提高发送功率Pdata的利用效率。并且,能够控制使发送功率Pa、Pb、Pc增大的比例,能够控制使发送功率Pa、Pb、Pc增大的幅度,也能够控制要增大的发送功率Pa、Pb、Pc的目标值。
另外,在发送功率校正单元202,对频率f1~f6、f8的各个分量的发送功率(发送功率Pa、Pb或Pc)进行校正,以使图9A的斜线部分的面积与图9C的斜线部分的面积相等。
另外,在发送功率校正单元202,例如,通过将频率f1~f6、f8的各个分量的发送功率(发送功率Pa、Pb或Pc)与校正系数W相乘,来校正各个发送功率Pa、Pb或Pc。或者,例如,通过将以频率f1~f6、f8的数目(即7个)来等分发送功率Poff(在本例子为Pa)而获得的值与频率f1~f6、f8的各个分量的发送功率(发送功率Pa、Pb或Pc)相加,从而校正各个发送功率Pa、Pb或Pc。这样,使频率f1~f6、f8的各个分量的发送功率均等地增大,例如,按相同比例增大,或以相同的值增大,因此,与使各个发送功率不均等地增大的情况相比,能够简化控制。
这样,根据本实施方式,因为在进行置换和稀疏处理时进行所述发送功率控制,所以能够改善在进行置换或稀疏处理时的接收机端的差错率特性。
(实施方式3)
图10是表示本发明实施方式3的接收装置的结构的方框图。另外,图10所示的发送装置300具有与在实施方式1说明的接收装置150相同的基本结构,因此对相同的结构元素赋予相同的参照标号,并省略其说明。另外,接收装置300与实施方式1中说明的发送装置100或实施方式2中说明的发送装置200进行无线通信。
接收装置300除了接收装置150的结构元素之外,还包括导频信道稀疏单元301。导频信道稀疏单元301具有分别与由FFT单元154被施以FFT处理的数据信号中的N个分量对应的切换单元302-1、302-2、302-3、…、302-N。切换单元302-1~302-N具有互相相同的结构。因此,在以下说明中,说到其中的任意一个时,只称为“切换单元302”。
导频信道稀疏单元301对经过FFT处理的数据信号中的相当于导频信号的部分进行稀疏处理。更具体地说,进行将该部分的信号的I分量和Q分量都置换为0值并输出的处理。另外,通过根据存储于导频图案表存储单元155的导频图案表进行切换单元302的切换处理来实现导频稀疏处理。
例如,切换单元302在来自FFT单元154的输入分量不是相当于导频信号的输入分量时,将该输入分量固定地输出到接收均衡处理单元159。另一方面,切换单元302在来自FFT单元154的输入分量相当于导频信号的输入分量时,切换输入/输出状态以使该输入分量不被输出到接收均衡处理单元159。
用图11A和图11B更详细地说明导频稀疏处理。例如,如图11A所示,假设来自FFT单元154的输入分量中频率f7的分量相当于导频信号。此时,在导频信道稀疏单元301有关频率f7的分量,I分量和Q分量都输入“0”。作为该处理的结果而获得的图11B所示的数据信号,被送到接收均衡处理单元159。此时,在接收均衡处理单元159,对于对相当于导频信号的部分进行了稀疏处理的数据信号,进行基于信道估计结果的在频率轴上的均衡处理。
这样,根据本实施方式,对于稀疏处理了相当于导频信号的部分的数据信号,进行频率轴上的均衡处理,因此能够防止导频信号对数据信号的干扰。由此,如图12所示,与不进行导频稀疏处理时相比,能够改善进行导频稀疏处理时的差错率特性。
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制造后可以利用可编程的FPGA(Field ProgrammableGate 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集成电路化的新技术,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29日申请的日本专利申请第2004-222388号。其内容全部包含于此。