CN101087292B - 通信系统、发送器、接收器及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信系统、发送器、接收器及其通信方法。针对多路复用发送抽样或发送码片的每个码元,输入抽样信号P0(0)到P0(N-1)。针对多个抽样信号中的每一对,通过加法器获得多个抽样信号的特定对的和,例如P0(0)与P0(N/2)的对,并通过使用衰减器使该和衰减来生成其功率被减半的信号,并输出该信号作为分散信号P1(N/2)。此外,通过减法器获得多个抽样信号中的所述对抽样信号之差,并通过使用衰减器使该差衰减来生成其功率被减半的信号,并输出该信号作为分散信号P1(0)。使分散信号P1(0)和P1(N/2)分别对应于通过对所述码元进行分割而构成的第一子码元和第二子码元。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信系统等,更具体地,涉及一种用于通过使用频分多路复用通信方法或码分多路复用通信方法来进行数字通信的通信系统等。
背景技术
在通过使用频分多路复用通信方法或码分多路复用通信方法来进行通信的数字通信系统中,发送峰值功率与发送平均功率之比(PAPR)变大。在考虑PAPR的情况下对发送功率放大器进行设计,导致功耗增大并且小型化变得困难的问题。
作为用于克服该问题的常规技术,存在一种峰值减小技术。
这种常规技术的示例包括在专利文献1和2中陈述的发明。
根据在专利文献1中陈述的发明,在IDFT单元中将发送数据以OFDM(正交频分多路复用)的方式进行调制以生成OFDM信号,并确定是否需要减小所生成的多载波信号,使用均匀减小电路均匀地减小被确定为需要进行减小的多载波信号,并使用削波电路来削去峰值电压部分,由此减小峰值电压。按此方式,如果发送峰值功率超过一阈值则执行削波处理,从而减小PAPR。
根据在专利文献2中陈述的发明,如果检测到振幅电平的等于或大于一阈值的峰值,则峰值切除单元将检测到的峰值减小到该阈值,然后开关单元将减小了其峰值的信号输出给FFT(快速傅氏变换)单元。
(专利文献1)日本专利公报特开2002-77097号
(专利文献2)日本专利公报特开2005-101975号
根据常规发送功率峰值减小技术,针对发送信号执行削波处理。然而,由于削波处理是非线性处理,因此会出现码元间干扰等,这导致比特误码率的劣化。
发明内容
考虑到上述问题,本发明的一个目的是提供一种通信系统及其发送器、接收器等,其可以在不使比特误码率劣化的情况下减小PAPR。
根据本发明的通信系统是具有发送器和接收器的通信系统。所述发送器包括:发送功率峰值检测单元,用于针对多路复用发送抽样或发送码片(chip)的每个码元,对码元内的各发送功率进行测量,并对所测量到的值是否超过预设阈值进行检测;和功率分散单元,用于通过将所述码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割而构成的多个子码元,来生成分散信号并将其输出。如果所述发送功率峰值检测单元检测到所述测量到的值超过所述预设阈值,则所述发送器通过使用从所述功率分散单元输出的所述分散信号来执行对所述接收器的发送。所述接收器包括:分散检测单元,用于在接收到从所述发送器发送的所述信号时针对所述接收信号的每个码元对所述接收信号是否为所述分散信号进行检测;和功率合成器,用于在所述分散检测单元检测到所述接收信号是所述分散信号的情况下对分散到所述码元内的所述多个子码元的功率进行合成。
在上述通信系统中,如果产生了减小PAPR的必要性,则通过将码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割而构成的多个子码元来生成分散信号,并通过使用所述分散信号向所述接收器侧进行发送。在所述接收器侧,如果所述接收信号是所述分散信号,则所述功率合成器恢复到原始状态。为了实现该操作,必须在所述接收器侧确定所述接收信号是否为分散信号。上述结构采用了所述分散检测单元。然而,可以考虑除上述结构以外的各种结构。
在第一结构中,所述发送器还包括:分散表示信号发生单元,用于在所述发送功率峰值检测单元检测到所测量到的值超过所述阈值的情况下生成表示所述码元内的发送功率被分散到所述多个子码元的分散表示信号;和分散表示信号多路复用单元,用于将所述分散表示信号多路复用到所述发送信号。同时,所述接收器还包括:分散表示信号检测单元,用于从所述接收信号中提取表示是否执行了功率分散的分散表示信号,并基于所述分散表示信号来检测是否执行了对发送功率的分散。
此外,上述通信系统使用如上所述的多路复用发送抽样或发送码片。即,这是一种执行OFDM调制方法的通信或CDM(码分复用)调制方法的通信的通信系统。
第二结构是在使用OFDM调制方法的通信系统的情况下的结构。
在此情况下,所述发送器还包括分散信号多路复用单元,所述分散信号多路复用单元用于通过使用两个分散检测信号向保护频带或未使用的子载波的频带添加两个分散检测子载波。同时,所述接收器还包括分散检测信号检测单元来代替所述分散检测单元,所述分散检测信号检测单元用于通过使用所述多个分散检测子载波来检测是否执行了对发送功率的分散。
第三结构是在使用CDM调制方法的通信系统的情况下的结构。
在此情况下,所述发送器还包括扩展单元,所述扩展单元用于通过使用未使用的扩展码对两个分散检测信号执行扩展处理。同时,所述接收器还包括分散检测信号检测单元来代替所述分散检测单元,所述分散检测信号检测单元用于通过使用所述检测信号来检测是否执行了对发送功率的分散。
附图说明
图1是示出根据优选实施例的数字通信系统的第一基本结构中的发送器的结构的框图;
图2A示出了功率分散单元的结构的示例;
图2B示出了发送信号P0的功率分布的示例;
图2C示出了分散信号P1的功率分布的示例;
图3是示出根据优选实施例的数字通信系统的第一基本结构中的接收器的结构的框图;
图4A示出了接收功率合成器的结构的示例;
图4B示出了接收信号P2的功率分布的示例;
图4C示出了合成信号P3的功率分布的示例;
图5是示出根据优选实施例的数字通信系统的第二基本结构中的发送器的结构的框图;
图6A和6B示出了用于生成分散表示信号的结构和在该结构中的各种类型的信号的示例;
图6C和6D示出了分散表示信号的示例;
图7是示出根据优选实施例的数字通信系统的第二基本结构中的接收器的结构的框图;
图8A和8B示出了分散表示信号检测单元的结构和该结构中的各种类型的信号的示例;
图8C和8D示出了检测到的分散表示信号的示例;
图9是例示了当将本技术应用于OFDM调制方法时的发送器的框图(编号1);
图10是例示了当将本技术应用于OFDM调制方法时的发送器的框图(编号2);
图11是例示了当将本技术应用于OFDM调制方法时的接收器的框图;
图12A是例示了图11所示的接收器中的分散检测单元的结构的框图;
图12B到12E示出了当进行/不进行分散时的接收和合成信号的示例;
图13是例示了当将本技术应用于CDM调制方法时的发送器的框图;
图14是例示了当将本技术应用于CDM调制方法时的接收器的框图;
图15A是例示了图14所示的接收器中的分散检测单元的结构的框图;
图15B到15E是当进行/不进行分散时的接收和合成信号的示意图;
图16是例示了OFDM调制方法的另一优选实施例中的发送器的结构的框图;
图17是例示了图16中的所述另一优选实施例中的发送频谱的示意图;
图18是示出与图16所示的发送器相对应的接收器的结构的框图;
图19A示出了图18所示的接收器的分散检测单元的示例;
图19B和19C示出了当进行/不进行分散时的接收信号的示例;
图20是例示了CDM调制方法的另一优选实施例中的发送器的结构的框图;
图21是示出与图20所示的发送器相对应的接收器的结构的框图;
图22A示出了图21所示的接收器中的分散检测信号检测单元的结构的示例;
图22B和22C示出了当进行/不进行分散时的接收信号的示例;
图23A和23B是示出用于生成分散表示信号的结构和在该结构中的各种类型的信号的另一示例的示意图;
图23C和23D示出了分散表示信号的示例;以及
图24A到24D示出了与图23A所示的结构相对应的分散表示信号检测单元的结构和该结构中的各种类型的信号的示例。
具体实施方式
以下参照附图对根据本发明的优选实施例进行描述。
图1和3是示出根据优选实施例的数字通信系统的第一基本结构的框图。图1和3分别示出了发送器和接收器的结构。然而,只示出了根据本发明的发送器和接收器的新的结构部分,并且其中略去了发送器和接收器的常规结构。在此意义上,可以将图1和3所示的结构称为设置在发送器中的峰值功率分散单元10和设置在接收器中的峰值功率反分散单元30,尽管在以下描述中将它们称为发送器10和接收器30。
图1所示的发送器10包括串并转换单元11、功率分散单元12、发送功率峰值检测单元13、选择单元14、并串转换单元15以及各种类型定时信号发生单元16。
向串并转换单元11输入多路复用发送数据(多路复用发送抽样(在OFDM的情况下)或多路复用发送码片(在CDMA的情况下)),串并转换单元11将该数据转换成以一个码元为单位的多个并行信号。以下将这些并行信号中的每一个称为抽样信号。
发送功率峰值检测单元13对这些抽样信号中的每一个的发送功率进行测量,检测是否至少一个抽样信号的发送功率超过了预设阈值,并向选择单元14输出检测信号。可以将该阈值任意地设定为合适的值。优选地,将该阈值例如设定为“一个码元内的平均功率”或“比通过从一个码元内的总功率减去任意值S(S是等于或小于3(dB)的值)而获得的值大的值(自然地,其为比该总功率小的值)”。从另一观点来看,优选地,将该阈值设定成使得其发送功率超过了该阈值的抽样信号的数量不变成2或更大。
功率分散单元12将一个码元内的发送功率分散到多个子码元。更具体来说,通过对上述一个码元进行分割来生成子码元。在本说明中,将一个码元分割成两个子码元。然而,子码元的数量并不限于两个。由于在本说明中将一个码元分割成两个,因此生成了两个子码元。功率分散单元12将上述一个码元内的各抽样信号的发送功率分散到两个子码元。图2A示出了功率分散单元12的结构的详情,稍后要对此进行描述。
将串并转换单元11的输出和功率分散单元12的输出输入给选择单元14。选择单元14根据从发送功率峰值检测单元13输出的检测信号来选择并输出串并转换单元11和功率分散单元12的输出信号中的任一个。
并串转换单元15将选择单元14的输出信号转换成串行信号。
向各种类型定时信号发生单元16输入码元定时信号,各种类型定时信号发生单元16生成并输出各种类型的定时信号,这些定时信号基于码元定时信号确定上述构成部分11到13以及15的操作定时。此外,各种类型定时信号发生单元16将基于码元定时信号生成的各种类型的定时信号输出给串并转换单元11、功率分散单元12、发送功率峰值检测单元13以及并串转换单元15。
通过未示出的发送单元将从并串转换单元15输出的串行信号发送给接收器。
图2A示出了功率分散单元12的结构的示例。
在该图中示出的功率分散单元12包括:多个加法器21,用于输出多个抽样信号之和;多个减法器22,用于输出多个抽样信号之差;以及多个衰减器23,用于使所述多个加法器21和所述多个减法器22中的每一个的输出信号的功率衰减。
这里,如上所述地将多个抽样单位中的发送功率分散到两个子码元。此外,图2A所示的示例假设存在N个抽样信号P0(0)到P0(N-1)。在此情况下,设置有N/2个加法器21和N/2个减法器22。这里,假设所述多个衰减器23将所述多个加法器21中的每一个和所述多个减法器22中的每一个的输出信号的功率衰减为一半。
针对每两个任意抽样信号的对执行由加法器21进行的加法和由减法器22进行的减法。然后,通过衰减器23将该加法和减法的结果衰减为一半。
所述的两个抽样信号的对可以是任意的。然而,避免将同一子码元内的抽样信号配对是更好的。在图2A所示的示例中,作为上述的两个抽样信号的对,使抽样信号P0(N/2+n)对应于抽样信号P0(n)(n:整数)。因此,例如,分别地,抽样信号P0(0)与P0(N/2)配对,而抽样信号P0(1)与P0(N/2+1)配对。
采用抽样信号P0(0)和P0(N/2)的对作为示例,通过减法器22获得这两个抽样信号之差,并将通过使用衰减器23将该差衰减成一半而获得的信号作为分散信号P1(0)输出。此外,通过加法器21获得抽样信号P0(0)与P0(N/2)之和,并将通过使用衰减器23将该和衰减成一半而获得的信号作为分散信号P1(N/2)输出。分散信号P1(0)和P1(N/2)分别对应于第一子码元和第二子码元。将这种处理称为“将一码元内的(一抽样信号的)各发送功率分散成多个子码元”或“生成分散信号”。
类似地,对于抽样信号P0(1)和P0(N/2+1)的对,通过减法器22获得这两个抽样信号之差,并将通过使用衰减器23将该差衰减成一半而获得的信号作为分散信号P1(1)输出。此外,通过加法器21获得抽样信号P0(1)与P0(N/2+1)之和,并将通过使用衰减器23将该和衰减成一半而获得的信号作为分散信号P1(N/2+1)输出。
针对所有抽样信号的对执行上述处理,从而可以将一个码元内的发送功率分散成两个子码元。
可以由以下公式(1)来表示上述描述:
P0:输入抽样的功率
P1:输出抽样的功率
图2B示出了发送信号的一个码元的功率分布的一个示例。由于该图示出了发送信号是串行信号的情况,因此横轴表示时间t。在图2C中也类似这样。
图2B中的示例示出了在抽样信号P0(1)中出现功率的峰值的情况。
在此情况下,基于以上提供的公式(1)将抽样信号P0(1)的功率分散到两个子码元。如图2C所示,将抽样信号P0(1)的功率分散到分散信号P1(1)和P1(N/2+1)。然后,将具有图2C所示的功率分布的分散信号P1输出给选择单元14。
假设图2B所示的抽样信号P0(1)的峰值功率超过上述阈值,则发送功率峰值检测单元13检测到峰值功率超过了阈值,并将该检测结果输出给选择单元14。结果,选择单元14选择功率分散单元12的输出(分散信号P1),并将所选择的信号输出给并串转换单元15。在此情况下,并串转换单元15将该分散信号转换成串行信号,并输出该串行信号。
如上所述,可以将发送信号的峰值功率分散到多个子码元并进行发送。
图3是示出了如上所述的接收器的结构的框图。
在该图中示出的接收器30包括串并转换单元31、码元定时检测单元32、各种类型定时信号发生单元33、功率合成器34、分散检测单元35、选择单元36以及并串转换单元37。
当从发送器10接收到发送信号时,串并转换单元31针对每个码元将该接收信号(被称为接收抽样或接收码片)转换成多个并行信号。将串并转换单元31的输出输入给功率合成器34、分散检测单元35以及选择单元36。以下将这些并行信号中的每一个都称为接收抽样信号。
码元定时检测单元32从接收信号中提取码元定时信号,并将所提取的信号输出给各种类型定时信号发生单元33。各种类型定时信号发生单元33的操作与发送器10的各种类型定时信号发生单元16的操作基本类似。即,各种类型定时信号发生单元33基于码元定时信号生成用于使接收器30内的多个功能单元的操作同步的各种类型的定时信号,并将所生成的信号输出给这些功能单元(串并转换单元31、功率合成器34、分散检测单元35以及并串转换单元37)。
与接收信号是否为分散到多个子码元的信号无关地,功率合成器34执行用于对多个抽样信号进行合成的处理,并将根据该处理而得到的合成信号输出给选择单元36和分散检测单元35。
向检测单元35输入串并转换单元31的输出信号(接收信号)和功率合成器34的输出信号(合成信号),分散检测单元35对接收信号是否为分散信号进行检测,并向选择单元36输出检测信号。
选择单元36根据来自分散检测单元35的检测信号来选择并输出串并转换单元31的输出信号(接收信号)和功率合成器34的输出信号(合成信号)中的任一个。如果检测信号是表示接收信号是分散信号的信号,则选择单元36自然地选择并输出功率合成器34的输出信号(合成信号)。
并串转换单元37将选择单元36的输出信号转换成串行信号。
图4A示出了功率合成器34的结构的示例。
在该图中示出的功率合成器34包括用于获得多个接收抽样信号之和的多个加法器41和用于获得多个接收抽样信号之差的多个减法器42。这里,根据图2A所示的发送器10侧的上述结构示例示出了该结构的示例。因此,假设存在如图4A所示的N个接收抽样信号P2(0)到P2(N-1)(信号P2对应于信号P0和P1中的任一个)。此外,设置有N/2个加法器41和N/2个减法器42。
按与图2A的上述情况类似的方式,针对每两个接收抽样信号的对执行由加法器41进行的加法和由减法器42进行的减法,并输出加法器41和减法器42的输出作为合成信号。接收抽样信号P2(0)到P2(N-1)对应于抽样信号P0(0)到P0(N-1)和分散信号P1(0)到P1(N-1)中的任一个。即,如果在发送器侧执行了分散处理,则接收抽样信号P2(0)到P2(N-1)对应于分散信号P1(0)到P1(N-1)。
在图4A所示示例中,作为上述的两个抽样信号的对,使接收抽样信号P2(N/2+n)对应于的接收抽样信号P2(n)(n:整数)。因此,例如,分别地,接收抽样信号P2(0)与P2(N/2)配对,而接收抽样信号P2(1)与P2(N/2+1)配对。
采用接收抽样信号P2(0)和P2(N/2)的对作为示例,通过减法器42获得这两个接收抽样信号之差,并输出该差作为合成信号P3(0)。此外,通过加法器41获得这两个接收抽样信号之和,并输出该和作为合成信号P3(N/2)。
类似地,对于接收抽样信号P2(1)和P2(N/2+1)的对,通过减法器42获得这两个接收抽样信号之差,并输出该差作为合成信号P3(1)。此外,通过加法器41获得这两个接收抽样信号之和,并输出该和作为合成信号P3(N/2+1)。
针对所有接收抽样信号的对执行上述处理,从而可以将两个子码元的接收功率合成。
可以由以下公式(2)来表示上述描述:
P2:接收输入抽样的功率
P3:接收合成抽样的功率
P3(n)=P2(n)+P2(N/2+n)(n<N/2)
(2)
P3(n)=-P2(n)+P2(N/2+n)(n<N/2)
例如,如果接收到图2C所示的信号,则该接收信号是具有在抽样信号P0(1)中出现的峰值功率被分散到分散信号P1(1)和P1(N/2)的功率分布的信号(如图4B所示)。针对该接收信号执行由以上提供的公式(2)表示的合成处理,由此将合成信号P3的功率分布恢复成如图4C所示的原始状态。
图5和7示出了根据优选实施例的数字通信系统的第二基本结构的框图。图5和7分别示出了发送器和接收器的结构。这里,必须如上所述地在接收器侧对接收信号是否为分散信号进行检测。用于对是否执行了分散进行检测的方法对于第一基本结构与第二基本结构是不同的。相反,对于其他结构可以相同。因此,在图5和7中使用相同的标号表示与图1和3所示的那些组成部分相同的组成部分,并略去对它们的描述。稍后对在第一基本结构中的用于对是否执行了分散进行检测的方法进行描述。
如图5所示,除图1所示的发送器10的结构以外,发送器50还包括分散表示信号多路复用单元51和分散表示信号发生单元52。
将从各种类型定时信号发生单元16输出的各种类型的定时信号中的定时信号a输入分散表示信号发生单元52。该定时信号a是基于上述码元定时信号生成的。此外,将从发送功率峰值检测单元13输出的检测信号b输入分散表示信号发生单元52。基于输入信号a和b生成并输出分散表示信号。该分散表示信号是表示发送信号是否为分散信号P1的信号。
分散表示信号多路复用单元51将该分散表示信号多路复用成并串转换单元15的输出信号。
图6A示出了分散表示信号发生单元52的结构的框图。
这是其中将分散表示信号生成为BPSK信号的示例。
图6A所示的分散表示信号发生单元52包括振荡器61、“非”电路62、开关63和64以及接通/断开信号发生单元65。
振荡器61输出具有预定频率的信号。在本示例中生成并输出其周期为码元长度的一半的信号。
基于定时信号a确定各码元的定时。如图6B所示,定时信号a的下降边沿是各码元的开始。如上所述地基于码元定时信号来生成定时信号a。如图6B所示,这是这样一种信号:其值在各码元的前一半中变成“0”(低电平),而在其后一半中变成“1”(高电平)。
这里,对于各码元,如果多个抽样中的任何一个或更多个的发送功率超过阈值,则检测信号b变成“1”。
图6B示出了两个任意码元(第一和第二码元)。针对第一码元,检测信号b是“0”,针对第二码元,检测信号b是“1”。
向接通/断开信号发生单元65输入定时信号a和检测信号b,接通/断开信号发生单元65根据所输入的信号a和b生成并输出用于开关64的接通/断开控制信号。如图6B所示,当检测信号b是“0”时始终输出接通信号,当检测信号b是“1”并且定时信号a是“0”时输出断开信号,当检测信号b是“1”并且定时信号a是“1”时输出接通信号(即,输出定时信号a)。
再者,检测信号b充当开关63的开关信号。当检测信号b是“0”时开关63选择A侧,或者当检测信号b是“1”时选择B侧。当开关63选择A侧时,选择并输出振荡器61的输出信号。或者,当开关63选择B侧时,选择并输出“非”电路62的输出(振荡器61的输出信号的反信号)。此外,将开关63的输出输入给开关64。
基于以上描述,如图6C所示,第一码元的分散表示信号变成振荡器61的输出信号。同时,如图6D所示,第二码元的分散表示信号由于在第一子码元中断开了开关64而变成没有信号,并在第二子码元中变成振荡器61的输出信号的反信号。
生成上述分散表示信号,由此可以通过分散表示信号多路复用单元51将该信号多路复用到发送信号并且可以在不产生干扰的情况下发送多路复用后的信号。
接下来对图7所示的接收器70进行描述。
如该图所示,接收器70的结构与图3所示的接收器30的结构基本相同。然而,存在的不同在于:设置分散表示信号检测单元71来代替图3所示的分散检测单元35。
与分散检测单元35类似,向分散表示信号检测单元71输入从各种类型定时信号发生单元33输出的接收信号和码元定时信号,分散表示信号检测单元71向选择单元36输出表示是否执行了分散的检测信号。
图8A示出了分散表示信号检测单元71的结构的框图。
在该图中示出的分散表示信号检测单元71包括定时信号发生单元81、开关82、分散表示信号提取单元83、正交解调单元84以及鉴别器85。
定时信号发生单元81基于所输入的码元定时信号来生成定时信号c。如图8B所示,定时信号c与上述定时信号a相同。该信号在各码元的前一半中变成“0”,并在其后一半中变成“1”。根据定时信号c对开关82的接通/断开进行控制。当定时信号c是“0”时断开开关82,当定时信号c是“1”时接通开关82。因此,不将各码元的前半部分(等同于第一子码元)输入分散表示信号提取单元83,而只输入后半部分(等同于第二子码元)。
因此,分散表示信号提取单元83(其旨在从接收信号中提取分散表示信号)只针对各码元提取分散表示信号的等同于第二子码元的部分,如图8C和图8D。具体来说,分散表示信号提取单元83是带通滤波器等,其只使特定频率区通过。自然地,只使振荡器61的输出信号的频率分量通过。
将所提取的分散表示信号输入给正交解调单元84(其对该信号进行解调)。由鉴别器85对解调信号的极性进行鉴别,由此对在接收信号的各码元中是否执行了分散进行检测。
图9是例示了当将具有上述第一基本结构的数字通信系统应用于OFDM调制方法时的发送器的结构的示意图。
在该图中示出的发送器90包括串并转换单元91、发送功率分散单元92、发送功率峰值检测单元93、选择单元94、并串转换单元95、各种类型定时信号发生单元96、串并转换单元301、映射电路302、IFFT单元303以及P/S(并串转换)单元304。
由于串并转换单元301、映射电路302、IFFT单元303以及P/S(并串转换)单元304是采用OFDM方法的现有发送器中的常规构成部分,因此不具体地提供对它们的描述。通过这些构成部分301到304,生成上述多路复用发送抽样。即,构成部分301到304生成并输出所谓的OFDM信号(对其执行了诸如映射处理、IFFT处理等的常规OFDM调制处理的串行信号。该信号由具有不同载波频率的多个数字调制信号构成,并且在这些载波之中存在正交关系)。该OFDM信号等同于图1等所示的多路复用发送抽样。
将串并转换单元91、发送功率分散单元92、发送功率峰值检测单元93、选择单元94、并串转换单元95以及各种类型定时信号发生单元96构造成执行与串并转换单元11、发送功率分散单元12、发送功率峰值检测单元13、选择单元14、并串转换单元15以及各种类型定时信号发生单元16的那些功能几乎类似的功能。以下对它们的功能进行简要描述。
串并转换单元91针对各码元(OFDM码元)将OFDM信号从串行转换成并行。
向发送功率分散单元92输入串并转换单元91的输出,发送功率分散单元92将一个码元的发送功率分散到多个子码元。发送功率峰值检测单元93对OFDM码元的峰值功率进行检测,确定峰值功率是否超过预设阈值,并将确定结果输出给选择单元94作为选择信号。选择单元94根据该选择信号选择并输出串并转换单元91的输出信号和发送功率分散单元92的输出信号中的任一个。并串转换单元95将选择单元94的输出信号转换成串行信号。
如上所述,如果检测到超过了阈值的发送峰值功率,则将发送功率分散到多个子码元并进行发送,由此可以减小PAPR。
然而,在图9所示的结构中,在由P/S单元304将IFFT单元303的输出信号(并行信号)转换成串行信号之后,仅仅由串并转换单元91立即将它恢复成并行信号。因此,可以说P/S单元304和串并转换单元91是不必要的。因此,可以去除在图9所示的结构中的P/S单元304和串并转换单元91,并且可以使用IFFT单元303的输出信号来替代串并转换单元91的输出信号。即,可以采用图10所示的结构来替代图9所示的结构。
在图10中,使用相同的标号来表示与图9所示的那些构成部分相同的构成部分。如图10所示,发送器包括串并转换单元301、映射电路302以及IFFT单元303,去除了P/S单元304和串并转换单元91,并将IFFT单元303的输出信号输入给发送功率分散单元92、发送功率峰值检测单元93以及选择单元94作为抽样信号。
作为用于OFDM方法的结构的示例,出于与图10的原因类似的原因,从该结构中去除与不必要的串并转换和并串转换有关的构成部分。此外,在某些情况下略去现有的构成部分。例如,在图11中,FFT单元311和并串转换单元312是在使用OFDM方法的现有接收器中的常规构成部分,并略去现有的反映射处理单元等。
图11是示出接收器100的结构的框图,该接收器100从图9所示的发送器90接收发送信号。
在该图中示出的接收器100包括串并转换单元101、码元定时检测单元102、各种类型定时信号发生单元103、功率合成器104、分散检测单元105、选择单元106、FFT单元311以及并串转换单元312。
将串并转换单元101、码元定时检测单元102、各种类型定时信号发生单元103、功率合成器104、分散检测单元105以及选择单元106构造成执行与图3所示的对应构成部分31到36的那些功能基本类似的功能,因此不具体提供对它们的描述。
此外,由于FFT单元311和并串转换单元312是如上所述的现有构成部分,因此不具体提供对它们的描述。
图12A示出了分散检测单元105的结构的示例。
在该图中示出的分散检测单元105包括DFT单元111、112、113以及114、相关器115和116、以及比较单元117。向DFT单元111、112、113以及114中的每一个输入图11所示的接收信号(1)和合成信号(2)中的任一个,DFT单元111、112、113以及114分别在预定条件下通过以偶数号子载波中的任何一个为目标来执行DFT(离散傅立叶变换)处理(在图12所示的示例中以f0和f2中的任何一个为目标,预先确定一目标子载波,并且所有DFT单元111、112、113以及114都以同一子载波为目标)。即,DFT单元111、112、113以及114的基本功能是执行通用DFT处理(用于通过离散傅立叶变换提取特定频率分量的处理),但是要强调以下条件:
(a)将上述特定频率分量限定为偶数号子载波中的任何一个。
(b)并不总是针对一个码元执行DFT处理。即,DFT单元112和113针对一个码元执行该处理。然而,DFT单元111针对一个码元的后一半(第二子码元时间T2)执行该处理,而DFT单元114针对一个码元的前一半(第一子码元时间T1)执行该处理。
实际上,接收信号(1)和合成信号(2)是并行信号,并且图12A所示的T(0)、T(N/2)、T(N-1)等表示并行信号的各个信号(表示接收抽样信号,但是这里称为抽样)。诸如接收信号(1)和合成信号(2)的并行信号分别由N个抽样T(0)到T(N-1)构成。因此,将所有抽样T(0)到T(N-1)都输入DFT单元112和113,然后DFT单元112和113执行DTF处理(在稍后提供的描述中称为“在OFDM码元时间N中执行DFT处理”)。同时,只将抽样T(N/2)到T(N-1)输入给DFT单元111,然后DFT单元111执行DFT处理。由于在本示例中N=8,因此只输入抽样T(4)到T(7)以执行DFT处理(在稍后提供的描述中称为“在第二子码元时间T2中执行DFT处理”)。类似地,在本示例中,只将抽样T(0)到T(3)输入给DFT单元114,然后DFT单元114执行DFT处理(在稍后提供的描述中称为“在第一子码元时间T1中执行DFT处理”)。
注意,“偶数号子载波”是在将第一子载波f0当成第0个子载波(其被当成偶数号子载波)的情况下的表述。如果将第一子载波f0当成第1个子载波,可以说将奇数号子载波中的任何一个当成处理目标。
因此,如果使用另一定义方式,则可以说上述f0、f2等是“在常规情况下按N/2的周期重复的信号”。由于这些信号是“在常规情况下按N/2的周期重复的信号”,因此这种信号的第一与第二子码元的波形变得相同。此外,“在常规情况下”是指在不应用本发明的现有技术的结构中的接收信号的情况。换句话说,这是指“当不执行分散时的接收信号(1)”。图12B示出了“当不执行分散时的接收信号(1)”。如从图12B显见的,在f0和f2中第一与第二子码元的波形是相同的。同时,在f1中第一与第二子码元的波形不同。
基于以上描述,在以下描述中将“按N/2的周期重复的信号”的子载波称为“偶数号子载波”。
首先,向DFT单元111输入串并转换单元101的输出(以下称为接收信号(1)),DFT单元111针对接收信号(1)的特定偶数号子载波在第二子码元时间T2中执行DFT(离散傅立叶变换)处理。
向DFT单元113输入接收信号(1),DFT单元113针对特定偶数号子载波在OFDM码元时间N中执行DFT处理。
向DFT单元112输入功率合成器104的输出信号(以下称为合成信号(2)),DFT单元112针对合成信号(2)的特定偶数号子载波在OFDM码元时间N中执行DFT处理。
向DFT单元114输入合成信号(2),DFT单元114针对合成信号(2)的特定偶数号子载波在第一子码元时间T1中执行DFT处理。
相关器115对DFT单元111与112的输出之间的相关值进行检测。
相关器116对DFT单元113与114的输出之间的相关值进行检测。
比较单元117在分别由相关器115与116检测到的相关值之间进行比较。如果相关器115的相关值较大,则比较单元117向选择单元106输出表示执行了分散的信号,或者,如果相关器116的相关值较大,则比较单元117向选择单元106输出表示未执行分散的信号。
如上所述,图12B示出了当在发送器侧未执行分散处理时的接收信号(1)的示例。这里,为便于说明起见,对接收信号(1)进行分割并由多个子载波分量来表示。实际上,接收信号(1)自然地处于这些子载波分量被多路复用的状态。在稍后要描述的图12C到12E以及图15B到15E中也类似这样。
在图12B到12E所示的示例中,信号f0是频率0的信号,信号f1是具有周期1/f1=码元长度的基本频率的信号,信号f2是频率为双倍基本频率(f2=2×f1)的信号。在此意义上,也可以将待处理的“偶数号子载波”称为“具有基本频率的偶数倍(也包括0)的频率的子载波”。
为了使图简化,只示出了3个信道f0到f2。然而,不用说,可以存在其他子载波(自然地,它们的频率是基本频率的整数倍(n×f1;n=3,4,5,...))。信号f0、f2等是偶数号子载波,而信号f1等是奇数号子载波。
如上所述,图12B示出了常规OFDM接收信号(1)。
在此情况下,如果以偶数号子载波中的一个为目标在DFT单元113内在OFDM码元时间N中执行DFT处理,则(不用说)不会出现子载波间干扰。同时,如果在DFT单元111内在第二子码元时间T2中执行DFT处理,则施加了子载波间干扰。在图12B所示的示例中,如果不出现子载波间干扰,则DFT单元111、112、113以及114输出“1”,如果施加了子载波间干扰,则输出除“1”以外的值。
图12C示出了当在发送器侧不执行分散处理时由功率合成器104基于接收信号(1)生成的合成信号(2)。
在此情况下,如果以偶数号子载波中的一个为目标在DFT单元114内在第一子码元时间T1中执行DFT处理,则不会出现子载波间干扰。
同时,如果以偶数号子载波中的一个为目标在DFT单元112内在OFDM码元时间N中执行DFT处理,则施加了子载波间干扰。
如上所述,如果在发送器侧不执行分散处理,则不会对由DFT单元113和114执行的DFT处理的结果施加子载波间干扰,因而由相关器116检测到的相关值变成1。同时,对由DFT单元111和112执行的DFT处理的结果施加了子载波间干扰,因而由相关器115检测到的相关值不会变成1(相关值<1)。
因此,如上所述,从比较单元117输出表示未执行分散的信号。
注意,相关器115和116的功能与稍后要描述的相关器165和166的功能相同。
图12D示出了当在发送器侧执行分散处理时的接收信号(1)的子载波的信号的示例。如该图所示,偶数号子载波处于在第一子码元中没有信号的状态,而奇数号子载波处于在第二子码元中没有信号的状态。此外,如图12E所示,当在发送器侧执行分散处理时由功率合成器104基于接收信号(1)生成的合成信号(2)变得与图12B所示的合成信号相同(自然地,这是因为将该信号恢复成原始状态)。
因此,如果在发送器侧执行分散处理,则不会对由DFT单元111和112执行的DFT处理的结果施加子载波间干扰,因而由相关器115检测到的相关值变成1。同时,对由DFT单元113和114执行的DFT处理的结果施加子载波间干扰,因而由相关器116检测到的相关值不会变成1(相关值<1)。
因此,如上所述,从比较单元117输出表示执行了分散的信号。
通过图2所示的电路,图12B所示的信号变成图12D所示的那些信号。例如,如果通过采用图2所示的P0(1)和P0(N/2+1)的对作为示例,针对各子载波分量(假定P0(1)和P0(N/2+1)等同于T(1)和T(5))考虑由加法器21执行的加法的结果,则子载波f0和f2的结果都是正的,但是子载波f1的结果是正的和负的(它们的绝对值相同)。因此,如图12D所示,作为加法的结果,子载波f1的信号T(5)变成0。
图13示出了当将具有第一基本结构的数字通信系统应用于CDM调制方法时的发送器的结构的示例。
在该图中示出的发送器120包括串并转换单元121、发送功率分散单元122、发送功率峰值检测单元123、选择单元124、并串转换单元125、各种类型定时信号发生单元126、扩展码生成单元127、扩展器128、合成器129以及串并转换单元130。
将串并转换单元121、发送功率分散单元122、发送功率峰值检测单元123、选择单元124、并串转换单元125以及各种类型定时信号发生单元126构造成执行与上述串并转换单元11、功率分散单元12、发送功率峰值检测单元13、选择单元14、并串转换单元15以及各种类型定时信号发生单元16的那些功能几乎类似的功能,以下不具体地提供对它们的描述。
此外,扩展码生成单元127、扩展器128、合成器129以及串并转换单元130仅仅是CDMA发送器的常规构成部分。因此,以下对它们进行简要描述。
串并转换单元130将发送数据转换成并行信号,并将这些并行信号输出给相应的扩展器128。这些相应的扩展器128通过使用由扩展码生成单元127生成的多个扩展码(正交码)中的任何一个对来自串并转换单元130的输出信号执行扩展处理。合成器129对这些扩展器128的输出进行合成。向串并转换单元121输入合成器129的输出(多路复用发送码片),串并转换单元121针对各码元将该发送码片转换成并行信号。
图14是示出从图13所示的发送器120接收发送信号的接收器的结构的框图。
该图所示的接收器140包括串并转换单元141、码元定时检测单元142、各种类型定时信号发生单元143、功率合成器144、分散检测单元145、选择单元146以及并串转换单元147。将这些构成部分构造成执行与图3所示的对应构成部分31到37的那些功能几乎类似的功能,因此不具体提供对它们的描述。
该图所示的接收器140还包括并串转换单元148、多个相关器149以及扩展码生成单元150。这些构成部分仅仅是CDMA接收器的常规构成部分。因此,以下对它们进行简要描述。
将并串转换单元147的输出输入给所述多个相关器149中的每一个。扩展码生成单元150生成扩展码的副本。所述多个相关器149中的每一个通过使用由扩展码生成单元150生成的多个扩展码中的任何一个来执行解扩处理,以对相关度进行检测。并串转换单元148将所述多个相关器149的输出信号转换成串行信号。
图15A到15E示出了图14所示的分散检测单元145的结构的详情。
该图所示的分散检测单元145包括相关器161、162、163、164、165以及166和比较单元167。
向相关器161和163输入串并转换单元141的输出信号(以下称为接收信号(3))。向相关器162和164输入功率合成器144的输出信号(以下称为合成信号(4))。
相关器161、162、163以及164的功能与在CDMA通信中的接收器侧使用的多个相关器(相关器149)的那些功能类似。然而,与所述多个相关器149的不同点在于:相关器161到164不使用任意扩展码而是使用特定正交码,并且如稍后要描述的不是在所有情况下在码元时间中执行积分/除法处理,而所述多个相关器149使用任意扩展码执行解扩展处理、在码元时间中执行积分处理并执行用于将积分结果除以该码元时间的处理。
即,向相关器161到164输入作为多路复用信号码片的接收信号(3)或合成信号(4)和特定码,相关器161到164在相应的条件(N、T1以及T2中的任何一个,稍后要对此进行描述)下执行相关处理。上述特定码是由扩展码生成单元127生成的正交码(Walsh码)序列中的特定码。该特定码(特定正交码)可以是任何码,只要该码满足以下要描述的条件,但是所有相关器161到164都使用相同的码。
被视为所述特定码的码的条件是这样的码:其为同一个码按N/2的周期的重复。以下通过具体示例对此进行描述。
以下给出了由扩展码生成单元127使用的Walsh矩阵(N=8)的示例。
以下4个码对应于作为在以上Walsh矩阵的示例中的多个码中同一个码按N/2的周期的循环的码。
如上所示,例如,码[1 1-1-1 1 1-1-1]是“1 1-1-1”按N/2的周期的重复。
因此,在本示例中,作为输入给相关器161到164的码序列,选择以上4个码中的任何一个(可以使用任何一个,但是所有相关器161到164必须使用同一个码序列)。通过假设将码[1 1 1 1 1 1 1 1]输入给所有相关器161到164然后这些相关器在该码[1 1 1 1 1 1 1 1]与所输入的信号(接收信号(3)或合成信号(4))之间执行相关处理,以具体示例给出以下描述。在此情况下,不用说,在稍后要描述的N个抽样信号中,N等于8。
基于以上描述,在本技术中在发送器侧的先决条件是使用诸如Walsh码等的正交码执行扩展处理。
向相关器161输入接收信号(3),相关器161在第二子码元时间T2中执行相关处理,向相关器163输入接收信号(3),相关器163在码元时间N中执行相关处理。此外,向相关器162输入合成信号(4),相关器162在码元时间N中执行相关处理,并且向相关器164输入合成信号(4),该相关器164在第一子码元时间T1中执行相关处理。
实际上,接收信号(3)和合成信号(4)是并行信号,并且图15A所示的T(0)、T(N/2)、T(N-1)等表示这些并行信号的各信号(被称为抽样)。诸如接收信号(3)和合成信号(4)的并行信号分别由N个抽样T(0)到T(N-1)构成。因此,例如,“输入接收信号(3)以在第二子码元时间T2中执行相关处理”是指只输入接收信号(3)的抽样T(0)到T(N-1)中的抽样T(N/2)到T(N-1)以执行相关处理。由于在以上给出的示例中N等于8,因此只输入抽样T(4)到T(7)以执行相关处理(见图15B)。类似地,“在码元时间N中执行相关处理”是指输入所有抽样T(0)到T(7)以执行相关处理。此外,“在第一子码元时间T1中执行相关处理”是指只输入抽样T(0)到T(3)以执行相关处理。
向其输入了相关器161和162的输出的相关器165对这两个相关器的输出之间的相关度进行检测。向其输入了相关器163和164的输出的相关器166对这两个相关器的输出之间的相关度进行检测。如果两个输出值相同,则相关器165和166输出“1”,或者,如果两个输入值不相同,则输出根据两个输入值之差的值(小于1)。如果两个输入值之差小,则输出接近于“1”的值,或者,如果两个输入值之差大,则输出接近于“0”的值。
向其输入了相关器165和166的输出的比较单元167在这两个输出之间进行比较。
图15B和15C示出了当在发送器侧不执行分散处理时(当不进行分散时)接收信号(3)和合成信号(4)的内容。
在此情况下,如果由相关器163在码元时间N中执行相关处理,则不会出现码间干扰。或者,如果(由相关器164)在第一子码元时间T1中执行相关处理,则不会出现码间干扰。如上所述,不对由相关器163和164执行的相关处理的结果施加码间干扰,因此从相关器166输出的相关值变成1。
同时,对针对接收信号(3)(由相关器161)在第二子码元时间T2中执行的相关处理的结果和针对合成信号(4)(由相关器162)在码元时间N中的相关处理的结果都施加了码间干扰。因此,从相关器165输出的相关值不会变成1。
图15D和15E示出了当在发送器侧执行分散处理时(当进行分散时)接收信号(3)和合成信号(4)的内容。
在此情况下,由于在由相关器162和161执行的相关处理中不会出现码间干扰,因此从相关器165输出的相关值变成1。同时,由于在由相关器163和164执行的相关处理中会出现码间干扰,因此从相关器166输出的相关值不会变成1。
如果从相关器166输出的相关值比从相关器165输出的相关值大,则比较单元167向选择单元146输出表示未执行分散的信号,或者,如果前一值比后一值大,则向选择单元146输出表示执行了分散的信号。
以下通过上述具体示例来验证相关器165/166的输出(相关值)变成1(或不变成1)的原因。这里,由于数据是“1”,因此当未施加干扰时来自相关器的输出变成“1”。
首先,如上所述地假设向所有相关器161到164输入码[1 1 1 1 1 1 1 1]。作为验证方法,对于相关器161到164中的每一个,将构成了输入信号(接收信号(3)或合成信号(4))的信号(C0、C1、C2)与码[1 1 1 1 1 1 1 1]相乘,求得它们的总和并将该总和除以输入抽样的数量(仅针对该码序列的示例,可以认为将通过对信号(C0、C1、C2)进行积分而获得的结果除以输入抽样的数量)。对于相关器161和164,输入抽样的数量是4个,对于相关器162和163是8个。
采用如图15B和15C所示的不在发送器侧执行分散处理的情况作为示例,通过将对C0与码[1 1 1 1 1 1 1 1]相乘而获得的结果的总和变成8,并且在相关器163中通过分别将C1和C2与码[1 1 1 1 1 1 1 1]相乘而获得的结果的总和变成0。因此,总和是8,并通过将该总和除以输入抽样的数量(=8)而获得了1。同时,在相关器164中,将相应信号(C0、C1、C2)的前半部分(T(0)到T(3))与码的后半部分[1 1 1 1]相乘。C0和C2的总和都变成0,由此C1的总和变成4。因此,总和为4,并通过将该总和4除以输入抽样的数量(=4)而获得了1。因此,对相关器166的输入都变成1,因而相关器166输出相关值1。
同时,在相关器161中,C0、C1以及C2的总和分别变成4、-4以及0,并且总计是0。因此,除法的结果变成0。在相关器162中,C0、C1以及C2的总和分别变成4、4以及0,总计是8。因此,除法的结果变成1。因此,在此情况下,对相关器165的输入都变成0和1,因而相关值不会变成1(变成比1小的值)。
因此,在此情况下,如上所述,从相关器166输出的相关值比从相关器165输出的相关值大。如果针对图15D和15E也进行类似的验证,则它们的结果变得与以上描述相同,尽管不对此进行具体描述。同样,对于在OFDM的上述示例中的DFT单元111到114和相关器115和116(图12等),如果进行类似的验证,则它们的结果变得与上述描述相同。
在上述示例中,“不会出现码间干扰”的现象是指除信号(C0)以外的信号的总和对应于输入码[1 1 1 1 1 1 1 1],即,C1和C2中的每一个的总和都变成0。
至此,示出并描述了当将第一基本结构应用于OFDM或CDMA时的结构和操作的示例。然而,未示出并描述当将第二基本结构应用于OFDM或CDMA时的结构和操作的示例。基本上,仅通过按与图5中的方式类似的方式向图9、10以及13所示的结构添加分散表示信号发生单元52和分散表示信号多路复用单元51,并且仅通过按与图7所示的方式类似的方式向图11和14所示的结构添加分散表示信号检测单元71,可以实现第二基本结构。即使将第二基本结构应用于OFDM或CDMA,仅仅使用图6A和8A所示的结构就使能了这一实现。
这里,作为用于使得可以在接收器侧确定接收信号是否为其发送功率被分散到多个子码元的信号的方法,除了针对第一和第二基本结构已描述的方法以外还可以考虑各种方法。以下作为另一优选实施例对这种方法中的一个示例进行描述。
首先对另一优选实施例(编号1)进行描述。
图16示出了在OFDM调制方法的另一优选实施例中的发送器的结构的示例。
该图所示的发送器170包括串并转换单元301、映射电路302、功率分散单元172、发送功率峰值检测单元173、选择单元174、并串转换单元175、各种类型定时信号发生单元176以及IFFT单元177。基本上,这些构成部分的操作与图10所示的发送器90中的串并转换单元301、映射电路302、发送功率分散单元92、发送功率峰值检测单元93、选择单元94、并串转换单元95、各种类型定时信号发生单元96以及IFFT单元303的那些功能几乎类似。然而,不同点在于还将两个分散检测信号(第一和第二分散检测信号)外部地输入给IFFT单元177。
因此,不仅向IFFT(快速傅立叶逆变换)单元177输入映射电路302的输出而且向其输入第一和第二分散检测信号,IFFT单元177将这些输入信号的频域转换到时域。这里,假设在以下描述中第一和第二分散检测信号表示在由IFFT(快速傅立叶逆变换)单元177进行了处理之后的分散检测信号。
例如,将这两个分散检测信号插在如图17所示的OFDM调制信号的保护频带中。如果使用上述f0(=0Hz)作为基准,如图17所示,则这两个分散检测信号例如变成频率为“f0-Δf”和“f0+Δf”(可以将Δf设定为合适的值)的信号。因此,这两个分散检测信号具有例如图19B所示的关系。注意,使这两个分散检测信号成为上述偶数号子载波。这两个分散检测信号并不限于被插入在OFDM调制信号的保护频带中的示例。例如,可以向两个分散检测信号分配两个未使用的子载波,以生成OFDM调制信号。
图18是示出与图16所示的发送器170相对应的接收器的结构的框图。
该图所示的接收器180包括串并转换单元181、码元定时检测单元182、各种类型定时信号发生单元183、功率合成器184、分散检测信号检测单元185、选择单元186、FFT单元188以及并串转换单元187。
在这些构成部分中,除分散检测信号检测单元185以外的构成部分与图11所示的那些构成部分相同。因此,略去对它们的描述。在图18所示的结构中,设置分散检测信号检测单元185来替代图11所示的分散检测单元105。
如图18所示,向分散检测信号检测单元185输入接收数据,分散检测信号检测单元185向选择单元186输出表示执行了/未执行分散的信号。可以将串并转换单元181的输出输入给分散检测信号检测单元185。
以下参照图19对接收器180包括的分散检测信号检测单元185进行描述。
如图19A所示,分散检测信号检测单元185包括DFT单元191、192、193以及194、相关器195和196以及比较单元197。这些构成部分的功能可以与图12A所示的DFT单元111到114、相关器115和116、以及比较单元117的那些功能类似。然而,对于DFT单元111到114(191到194),它们的输入数据和处理目标不同。
即,向图12A所示的结构中的DFT单元输入接收信号或合成信号。同时,向图19A所示的所有DFT单元191到194输入接收信号。此外,在图12A所示的结构中的DFT单元以同一偶数号子载波为目标执行DFT处理。然而,在图19A所示的结构中,DFT单元191和193以第一分散检测信号为目标执行DFT处理,而DFT单元192和194以第二分散检测信号为目标执行DFT处理。此外,DFT单元191和192在第二子码元时间T2中执行DFT处理,而DFT单元193和194在OFDM码元时间N中执行DFT处理。
对以上说明总结如下。
DFT单元191针对接收信号的第一分散检测信号在第二子码元时间T2中执行DFT处理。
DFT单元192针对接收信号的第二分散检测信号在第二子码元时间T2中执行DFT处理。
DFT单元193针对接收信号的第一分散检测信号在码元时间N中执行DFT处理。
DFT单元194针对接收信号的第二分散检测信号在码元时间N中执行DFT处理。
相关器195获得DFT单元191与192的输出信号之间的相关度。相关器196获得DFT单元193与194的输出信号之间的相关度。向比较单元197输入相关器195和196的输出,比较单元197将这两个输出进行比较。如果相关器195的输出值较大,则比较单元197向选择单元186输出表示执行了分散的信号,或者,如果相关器196的输出值较大,则比较单元197向选择单元186输出表示未执行分散的信号。
如果接收信号是表示执行了分散的信号,则在第二子码元时间T2中的DFT处理中不会出现子载波间干扰。因此,在DFT单元191与192的输出之间的相关度变成1。同时,在码元时间N中的DFT处理中会出现子载波间干扰。因此,在DFT单元193与194的输出之间的相关度不会变成1。
类似地,如果接收信号是表示未执行分散的信号,则在DFT单元191与192的输出之间的相关度不会变成1,但是在DFT单元193与194的输出之间的相关度会变成1。
因此,将这些相关度值进行比较,由此可以检测到是否执行了分散。
图19B和19C只示出了第一和第二分散检测信号。然而,自然地将多个子载波多路复用成接收信号。不用说,这些子载波的频率变成与第一和第二分散检测信号的频率不同的频率。在图19B和19C所示的信号的示例中,如果不会出现子载波间干扰,则DFT单元191到194输出“1”。
图20是例示了CDM调制方法的另一优选实施例中的发送器的框图。
该图所示的发送器200包括串并转换单元201、发送功率分散单元202、发送功率峰值检测单元203、选择单元204、并串转换单元205、各种类型定时信号发生单元206、扩展码生成单元207、扩展器208、合成器209以及串并转换单元210。
上述结构与图13所示的发送器120的结构几乎相同。然而,不同点在于不仅向扩展器208输入串并转换单元201的输出信号而且向扩展器208输入所述两个分散检测信号(第一和第二分散检测信号),扩展器208还通过使用由扩展码生成单元207生成的多个扩展码中的未使用扩展码对这两个分散检测信号执行扩展处理。
本优选实施例的条件是使第一与第二分散检测信号的值相同。由于在一个码元上设置一位数据,因此对于每个码元使第一与第二分散检测信号的值都变成“0”或“1”。
这里,还假设扩展器208通过使用码[1 1 1 1 1 1 1 1]针对第一分散检测信号执行扩展处理,并通过使用码[1 1-1-1 1 1-1-1]针对第二分散检测信号执行扩展处理,并且,如图22B所示,使根据扩展处理得到的第一检测信号(a)和第二检测信号(b)成为[1 1 1 1 1 1 1 1]和[1 1-1-1 1 1-1-1]本身(为实现这一情况,预设第一和第二分散检测信号的值)。用于第一和第二分散检测信号的扩展码并不限于以上给出的示例。然而,必须使用这样的码:其为同一码按N/2的周期的重复。
图21是示出与上述发送器200相对应的接收器220的结构的框图。
该图所示的接收器220包括串并转换单元221、码元定时检测单元222、各种类型定时信号发生单元223、功率合成器224、分散检测信号检测单元225、选择单元226、并串转换单元228、相关器229、扩展码生成单元230以及并串转换单元227。
图21所示的接收器220与图14所示的接收器140之间的不同点在于:设置分散检测信号检测单元225来代替接收器140中的分散检测单元145。在该图所示的示例中,向分散检测信号检测单元225输入接收数据是不变的。但是,可以输入串并转换单元221的输出。
图22A示出了分散检测信号检测单元225的示例。
该图所示的分散检测信号检测单元225包括相关器241、242、243、244、245以及246、和比较单元247。这些构成部分的功能与图15A所示的对应构成部分的那些功能类似。然而,对于相关器241到244,它们的输入数据和处理目标是不同的。
即,在图15A所示的结构中向相关器161到164输入接收信号或合成信号。然而,向图22A所示的所有相关器241到244输入接收信号。此外,图15A所示的相关器161到164通过使用作为同一个码按N/2的周期的重复的多个码中的任何一个来执行相关处理(但是,在所有相关器中使用相同的码)。同时,图22A所示的相关器241到244通过使用与第一和第二检测信号中的任一个相对应的码来执行相关处理。即,相关器241和243通过使用被用于对第一分散检测信号进行扩展的码(如上所述的[1 1 1 1 1 1 1 1])来执行相关处理,而相关器242和244通过使用被用于对第二分散检测信号进行扩展的码(如上所述的[1 1-1-1 1 1-1-1])来执行相关处理。
此外,相关器241和242在第二子码元时间T2中执行相关处理,而相关器243和244在码元时间N中执行相关处理。
对以上说明的总结如下。
相关器241针对接收信号的第一检测信号在第二子码元时间T2中执行相关处理。
相关器242针对接收信号的第二检测信号在第二子码元时间T2中执行相关处理。
相关器243针对接收信号的第一检测信号在码元时间N中执行相关处理。
相关器244针对接收信号的第二检测信号在码元时间N中执行相关处理。
向相关器245输入相关器241和242的输出,相关器245获得相关值,并将所获得的值输出给比较单元247。向相关器246输入相关器243和244的输出,相关器246获得相关值,并将所获得的值输出给比较单元247。比较单元247将相关器245与246的输出值进行比较。如果相关器246的输出较大,则比较单元247向选择单元226输出表示未执行分散的信号,或者,如果相关器245的输出较大,则比较单元247向选择单元226输出表示执行了分散的信号。
在图22B和22C中仅示出了在向其多路复用了各种类型的信号的接收信号中包括的第一和第二分散检测信号。然而,自然地存在其他信号。因此,在码间干扰中包括与其他信号的码间干扰。
在图22B中示出了当未执行分散时的第一和第二检测信号。不用说,这些信号变成参照图20描述的第一检测信号(a)和第二检测信号(b)本身。同时,图22C所示的当执行了分散时的第一和第二检测信号变成如该图所示的其中第一子码元处于没有信号的状态的第一检测信号(a)和第二检测信号(b)。
因此,由于在本示例中当执行了分散时(并且如上所述第一与第二分散检测信号的值相同)在由相关器241与242执行的相关处理中不会出现码间干扰,因此相关器241与242的输出变得相同(如“1”),并且不用说相关器245的输出变成“1”。同时,当执行了分散时在由相关器243和244执行的相关处理中会出现码间干扰。因此,相关器246的输出不会变成“1”(变成比1小的值)。因此,比较单元247输出表示执行了分散的信号。
类似地,当未执行分散时,相关器245的输出不会变成“1”(变成比1小的值),并且相关器246的输出变成“1”。因此,比较单元247输出表示未执行分散的信号。
图23A示出了分散表示信号发生单元52的另一结构的示例。
图6A已经示出了分散表示信号发生单元52的结构的示例。然而,该结构并不限于该示例,并且例如可以是图23A所示的结构等。
图23A示出了其中将是否对发送功率进行了分散而生成为ASK信号的示例。
振荡器251输出预定频率的信号。在本示例中,生成并输出其周期为码元长度的一半的信号。
通过检测信号b来控制开关252的接通/断开。即,当检测信号b是“0”时接通开关252,当检测信号b是“1”时断开开关252。已参照图6等对检测信号b进行了描述。
通过开关252的操作,如图23C所示,当检测信号b为“0”时(当未执行分散时)分散表示信号变成振荡器251的输出信号。同时,如图23D所示,当检测信号b为“1”时(当执行了分散时)分散表示信号变成没有信号的状态。
如参照图5描述的那样,对这种分散表示信号进行多路复用。因此,可以在不产生干扰的情况下对表示发送信号是否为被分散到多个子码元的信号的分散表示信号进行多路复用和发送。
图24A示出了当分散表示信号发生单元52具有图23A所示的结构时分散表示信号检测单元71的结构的示例。即,这是除图8A所示的结构以外的另一结构的示例。
图24A所示的示例中的分散表示信号检测单元71包括分散表示信号提取单元261、检测器262、鉴别器263以及定时信号发生单元264。
定时信号发生单元264向鉴别器263输出输入码元定时信号。鉴别器263基于该码元定时信号针对各码元将从检测器262输出的信号与预设阈值电平进行比较。如果从检测器262输出的信号超过该阈值电平,则鉴别器263输出表示未执行分散的信号,或者,如果所述信号不超过该阈值电平,则输出表示执行了分散的信号。
具体来说,分散表示信号提取单元261是只使得特定频率区通过的滤波器。自然地,只使得振荡器251的输出信号的频率通过。因此,当未执行分散时,分散表示信号提取单元261提取包括在接收信号中的图23C所示的分散表示信号,而当执行了分散时(输出了无信号)不能提取任何信号。由于当执行了分散时的分散表示信号是如图23D所示的无信号,因此可以认为提取了图23D所示的分散表示信号(空信号)。
因此,如图24B所示,当未执行分散时,由检测器262检测后的信号变成其电平等于或高于预定电平的信号,而当执行了分散时变成接近0电平。因此,如果由鉴别器263执行与阈值电平的比较,则可以检测出是否执行了分散。
通过根据本发明的本通信系统及其发送器、接收器等,可以在不使比特误码率劣化的情况下减小PAPR。因此,可以降低功耗,并且可以实现小型化。
Claims (17)
1.一种具有发送器和接收器的通信系统,其中:
所述发送器包括:
发送功率峰值检测单元,用于针对多路复用发送抽样或发送码片的每个码元,对码元内的各发送功率进行测量,并对所测量到的值是否超过预设阈值进行检测;和
功率分散单元,用于通过将所述码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割而构成的多个子码元来生成分散信号并将其输出,并且
如果所述发送功率峰值检测单元检测到所述测量到的值超过所述预设阈值,则所述发送器通过使用从所述功率分散单元输出的所述分散信号来进行对所述接收器的发送;并且
所述接收器包括:
功率合成器,其与接收信号是否为分散到多个子码元的信号无关的,对多个抽样信号进行合成,并将合成信号输出到选择单元和分散检测单元;
分散检测单元,用于在接收到从所述发送器发送的信号时,针对所述接收信号的每个码元对所述接收信号是否为所述分散信号进行检测;和
选择单元,其根据来自所述分散检测单元的检测信号来选择并输出所述接收信号和所述功率合成器的合成信号中的任一个;
其中,如果所述检测信号是表示所述接收信号是所述分散信号的信号,则所述选择单元选择并输出所述合成信号;
其中,所述功率分散单元包括:
多个加法器,用于针对多个抽样信号中的每一对来输出所述多个抽样信号之和;
多个减法器,用于输出所述多个抽样信号之差;以及
多个衰减器,用于使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个的输出信号的功率衰减,并且
使所述多个衰减器对应于所述多个子码元中的每一个,
其中,所述功率合成器包括:
多个加法器,用于针对所述接收信号的所述码元内的多个接收抽样信号中的每一对来输出所述多个接收抽样信号之和,和
多个减法器,用于获得所述多个接收抽样信号之差;并且
使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个对应于所述多个子码元中的每一个。
2.一种发送器,该发送器包括:
发送功率峰值检测单元,用于针对多路复用发送抽样或发送码片的每个码元,对码元内的各发送功率进行测量,并对所测量到的值是否超过预设阈值进行检测;和
功率分散单元,用于通过将所述码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割而构成的多个子码元来生成分散信号并将其输出,并且
如果所述发送功率峰值检测单元检测到所述测量到的值超过所述预设阈值,则所述发送器通过使用从所述功率分散单元输出的所述分散信号来向任意接收器输出发送信号,
其中,所述功率分散单元包括:
多个加法器,用于针对多个抽样信号中的每一对来输出所述多个抽样信号之和;
多个减法器,用于输出所述多个抽样信号之差;以及
多个衰减器,用于使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个的输出信号的功率衰减,并且
使所述多个衰减器对应于所述多个子码元中的每一个。
3.一种接收器,该接收器包括:
功率合成器,其与接收信号是否为分散到多个子码元的信号无关的,对多个抽样信号进行合成,并将合成信号输出到选择单元和分散检测单元;
分散检测单元,用于在接收到从任意发送器发送的信号时,针对所述接收信号的每个码元,对所述接收信号是否为分散信号进行检测,所述分散信号是通过将码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割所构成的多个子码元而生成的;和
选择单元,其根据来自所述分散检测单元的检测信号来选择并输出所述接收信号和所述功率合成器的合成信号中的任一个,
其中,如果所述检测信号是表示所述接收信号是所述分散信号的信号,则所述选择单元选择并输出所述合成信号,
其中,所述功率合成器包括:
多个加法器,用于针对所述接收信号的所述码元内的多个接收抽样信号中的每一对来输出所述多个接收抽样信号之和,和
多个减法器,用于获得所述多个接收抽样信号之差;并且
使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个对应于所述多个子码元中的每一个。
4.根据权利要求2所述的发送器,该发送器还包括:
分散表示信号发生单元,用于在所述发送功率峰值检测单元检测到所述测量到的值超过所述阈值的情况下,生成表示所述码元内的发送功率被分散到所述多个子码元的分散表示信号;和
分散表示信号多路复用单元,用于将所述分散表示信号多路复用到所述发送信号。
5.根据权利要求3所述的接收器,该接收器还包括:
作为所述分散检测单元的替代物的分散表示信号检测单元,用于从所述接收信号提取表示是否执行了功率分散的分散表示信号,并基于所述分散表示信号来检测是否执行了对发送功率的分散。
6.根据权利要求2所述的发送器,在使用正交频分多路复用调制方法进行通信的情况下,该发送器还包括:
分散信号多路复用单元,用于通过使用两个分散检测信号向保护频带或未使用的子载波的频带添加两个分散检测子载波。
7.根据权利要求3所述的接收器,在使用正交频分多路复用调制方法进行通信的情况下,如果所述接收信号是其中向保护频带或未使用的子载波的频带添加了多个分散检测子载波的信号,则作为所述分散检测单元的替代物,该接收器还包括:
分散检测信号检测单元,用于通过使用所述多个分散检测子载波来检测是否执行了对所述发送功率的分散。
8.根据权利要求2所述的发送器,在使用码分多路复用调制方法进行通信的情况下,该发送器还包括:
扩展单元,用于通过使用未使用的扩展码对两个分散检测信号执行扩展处理。
9.根据权利要求3所述的接收器,在使用码分多路复用调制方法进行通信的情况下,如果所述接收信号包括通过使用未使用的扩展码对两个分散检测信号进行扩展而生成的多个检测信号,则作为所述分散检测单元的替代物,该接收器还包括:
分散检测信号检测单元,用于通过使用所生成的检测信号来检测是否执行了对所述发送功率的分散。
10.一种用于在具有发送器和接收器的通信系统中使用的通信方法,该通信方法包括以下步骤:
在所述发送器侧,使用发送功率峰值检测单元,针对多路复用发送抽样或发送码片的每个码元,对码元内的各发送功率进行测量,并对所测量到的值是否超过预设阈值进行检测;使用功率分散单元,通过将所述码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割而构成的多个子码元来生成分散信号并将其输出;并且如果所述发送功率峰值检测单元检测到所述测量到的值超过所述预设阈值,则所述发送器通过使用从所述功率分散单元输出的所述分散信号来进行对所述接收器的发送;和
在所述接收器侧,使用功率合成器,与接收信号是否为分散到多个子码元的信号无关的,对多个抽样信号进行合成,并将合成信号输出到选择单元和分散检测单元;使用分散检测单元,在接收到从所述发送器发送的信号时,针对所述接收信号的每个码元对所述接收信号是否为所述分散信号进行检测;和使用选择单元,根据来自所述分散检测单元的检测信号来选择并输出所述接收信号和所述功率合成器的合成信号中的任一个,
其中,如果所述检测信号是表示所述接收信号是所述分散信号的信号,则所述选择单元选择并输出所述合成信号,
其中,所述功率分散单元包括:
多个加法器,用于针对多个抽样信号中的每一对来输出所述多个抽样信号之和;
多个减法器,用于输出所述多个抽样信号之差;以及
多个衰减器,用于使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个的输出信号的功率衰减,并且
使所述多个衰减器对应于所述多个子码元中的每一个,
其中,所述功率合成器包括:
多个加法器,用于针对所述接收信号的所述码元内的多个接收抽样信号中的每一对来输出所述多个接收抽样信号之和,和
多个减法器,用于获得所述多个接收抽样信号之差;并且
使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个对应于所述多个子码元中的每一个。
11.一种具有发送器和接收器的通信系统,其中:
所述发送器包括:
发送功率峰值检测单元,向所述发送功率峰值检测单元输入作为多路复用发送抽样或发送码片的一个码元的多个并行信号的多个抽样信号,所述发送功率峰值检测单元对所述多个抽样信号中的每一个的瞬时发送功率进行测量,并检测所测量到的多个值中的任何一个或更多个是否超过一预设阈值;
功率分散单元,向所述功率分散单元输入所述多个抽样信号,所述功率分散单元通过将所述多个抽样信号中的每一个的发送功率分散到通过对所述码元进行分割而构成的多个子码元来生成多个分散信号并输出这些分散信号,以及
选择单元,向所述选择单元输入所述多个抽样信号和所述多个分散信号,所述选择单元根据所述发送功率峰值检测单元的检测结果来选择并输出所述多个抽样信号和所述多个分散信号中的任一个,并且
所述发送器通过使用所述选择单元的输出来对所述接收器进行发送;并且
所述接收器包括:
功率合成器,其与接收信号是否为分散到多个子码元的信号无关的,对多个抽样信号进行合成,并将合成信号输出到选择单元和分散检测单元;
分散检测单元,用于在接收到从所述发送器发送的信号时,针对所述接收信号的每个码元对所述接收信号是否为所述分散信号进行检测;和
选择单元,其根据来自所述分散检测单元的检测信号来选择并输出所述接收信号和所述功率合成器的合成信号中的任一个,
其中,如果所述检测信号是表示所述接收信号是所述分散信号的信号,则所述选择单元选择并输出所述合成信号,
其中,所述功率分散单元包括:
多个加法器,用于针对多个抽样信号中的每一对来输出所述多个抽样信号之和;
多个减法器,用于输出所述多个抽样信号之差;以及
多个衰减器,用于使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个的输出信号的功率衰减,并且
使所述多个衰减器对应于所述多个子码元中的每一个,
其中,所述功率合成器包括:
多个加法器,用于针对所述接收信号的所述码元内的多个接收抽样信号中的每一对来输出所述多个接收抽样信号之和,和
多个减法器,用于获得所述多个接收抽样信号之差;并且
使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个对应于所述多个子码元中的每一个。
12.一种发送器,该发送器包括:
发送功率峰值检测单元,向所述发送功率峰值检测单元输入作为多路复用发送抽样或发送码片的一个码元的多个并行信号的多个抽样信号,所述发送功率峰值检测单元用于对所述多个抽样信号中的每一个的瞬时发送功率进行测量,并检测所测量到的多个值中的任何一个或更多个是否超过一预设阈值;
功率分散单元,向所述功率分散单元输入所述多个抽样信号,所述功率分散单元用于通过将所述多个抽样信号中的每一个的发送功率分散到通过对所述一个码元进行分割而构成的多个子码元来生成多个分散信号并输出这些分散信号,以及
选择单元,向所述选择单元输入所述多个抽样信号和所述多个分散信号,所述选择单元用于根据所述发送功率峰值检测单元的检测结果来选择并输出所述多个抽样信号和所述多个分散信号中的任一个,并且
所述发送器通过使用所述选择单元的输出来将发送信号发送给任意接收器,
其中,所述功率分散单元包括:
多个加法器,用于针对多个抽样信号中的每一对来输出所述多个抽样信号之和;
多个减法器,用于输出所述多个抽样信号之差;以及
多个衰减器,用于使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个的输出信号的功率衰减,并且
使所述多个衰减器对应于所述多个子码元中的每一个。
13.一种接收器,该接收器包括:
功率合成器,其与接收信号是否为分散到多个子码元的信号无关的,对多个抽样信号进行合成,并将合成信号输出到选择单元和分散检测单元;
分散检测单元,用于在接收到从发送器发送的信号时,针对所述接收信号的每个码元对所述接收信号是否为分散信号进行检测,所述分散信号是通过将码元内的各发送功率分散到通过对所述码元进行分割所构成的多个子码元而生成的;和
选择单元,其根据来自所述分散检测单元的检测信号来选择并输出所述接收信号和所述功率合成器的合成信号中的任一个,
其中,如果所述检测信号是表示所述接收信号是所述分散信号的信号,则所述选择单元选择并输出所述合成信号,
其中,所述功率合成器包括:
多个加法器,用于针对所述接收信号的所述码元内的多个接收抽样信号中的每一对来输出所述多个接收抽样信号之和,和
多个减法器,用于获得所述多个接收抽样信号之差;并且
使所述多个加法器中的每一个和所述多个减法器中的每一个对应于所述多个子码元中的每一个。
14.根据权利要求13所述的接收器,其中,
在正交频分多路复用调制方法的通信的情况下,
所述分散检测单元包括:
多个离散傅立叶变换单元,向所述多个离散傅立叶变换单元输入所述串并转换单元的输出或所述合成单元的输出,所述离散傅立叶变换单元用于对任意偶数号子载波执行离散傅立叶变换处理;和
两个相关器,向所述两个相关器输入所述多个离散傅立叶变换单元中的特定的一对离散傅立叶变换单元的输出,所述相关器用于获得相关度;并且
通过将所述两个相关器的输出进行比较,来检测所述接收信号的所述一个码元是否被分散到所述多个子码元。
15.根据权利要求13所述的接收器,在码分多路复用调制方法的通信的情况下,所述接收器还包括:
作为所述分散检测单元的替代物的多个相关单元,向所述多个相关单元输入所述串并转换单元的输出或所述合成单元的输出,所述相关单元用于通过使用特定正交码来执行相关处理;和
两个相关器,向所述两个相关器输入所述多个相关单元中的特定的一对相关单元的输出,所述相关器用于获得相关度,其中
通过将所述两个相关器的输出进行比较,来检测所述接收信号的所述一个码元是否被分散到所述多个子码元。
16.根据权利要求13所述的接收器,在正交频分多路复用调制方法的通信的情况下,如果所述接收信号是其中向保护频带或多个未使用子载波的频带添加了多个分散检测子载波的信号,则作为所述分散检测单元的替代物,所述接收器还包括:
多个离散傅立叶变换单元,向所述多个离散傅立叶变换单元输入所述串并转换单元的输出,所述多个离散傅立叶变换单元用于以所述两个分散检测子载波中的任何一个为目标来分别执行离散傅立叶变换处理;和
两个相关器,向所述两个相关器输入所述多个离散傅立叶变换单元中的特定的一对离散傅立叶变换单元的输出,所述相关器用于获得相关度;其中
通过将所述两个相关器的输出进行比较,来检测所述接收信号的所述一个码元是否被分散到所述多个子码元。
17.根据权利要求13所述的接收器,在码分多路复用调制方法的通信的情况下,如果所述接收信号包括通过使用未使用的扩展码对两个分散检测信号进行扩展而生成的信号,则作为所述分散检测单元的替代物,所述接收器还包括:
多个相关单元,向所述多个相关单元输入所述串并转换单元的输出,所述多个相关单元用于通过使用所述扩展码来分别执行相关处理;和
两个相关器,向所述两个相关器输入所述多个相关单元中的特定的一对相关单元的输出,所述相关器用于获得相关度,其中
通过将所述两个相关器的输出进行比较,来检测所述接收信号的所述一个码元是否被分散到所述多个子码元。
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