CN1961514A

CN1961514A - 多载波发送装置以及多载波发送方法

Info

Publication number: CN1961514A
Application number: CNA2005800178747A
Authority: CN
Inventors: 三好宪一; 西尾昭彦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2007-05-09
Also published as: RU2007104353A; US20100272212A1; US20080304582A1; JP4578474B2; US7778369B2; WO2006003761A1; BRPI0512977A; KR20070048163A; US8249181B2; KR101093994B1; JPWO2006003761A1; RU2358388C2; EP1760923A1; RU2008150927A

Abstract

在将发送数据进行重复并进行多载波发送的系统中，能够改善分组差错率的多载波发送装置。这种装置，对于发送数据，在纠错编码单元(102)进行纠错编码，在调制单元(104)进行调制，然后在重复单元(106)进行重复。在映射单元(108)基于规定的图案，对重复后的信号(重复比特)在频率轴方向和时间轴方向上进行二维映射。重复比特的发送功率被控制为：构成1比特的重复比特的发送功率的合计值在所有的比特成为相同，并且，使接收质量良好的重复比特的发送功率变大，并使接收质量差的重复比特的发送功率变小。

Description

多载波发送装置以及多载波发送方法

技术领域

本发明涉及一种多载波发送装置以及多载波发送方法。

背景技术

在移动通信进行高速传输的时候，由于多路径而发生的延迟波的影响不可忽视，因频率选择性衰落，使得传输特性恶化。因此，目前，作为频率选择性衰落的对策的技术之一，OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)方式等多载波方式备受瞩目。多载波方式是，通过使用将传输速度抑制到不发生频率选择性衰落的程度的多个副载波(sub-carrier)进行传输，从结果来看，是进行高速传输的技术。尤其，OFDM方式是，因为配置数据的多个副载波相互正交，所以是在多载波方式中频率利用效率最高的方式，并且能够以较简单的硬件实现，由此特别受到瞩目，而进行各式各样的研讨。

作为这些研讨的一个例子，已开发了对发送数据进行复制(以下称为“重复(repetition)”)并以OFDM方式发送的技术(非专利文献1)。

另外，还开发了一种技术，即，在多载波方式中，基于副载波整体的质量信息，进行最大比合成型的发送功率控制，也就是说，对线路质量等级越低的副载波，使发送功率越小，对线路质量等级越高的副载波，将发送功率越高(专利文献1、专利文献2)。

另外，以下为了方便，分别将以OFDM方式(或是多载波方式)进行发送的形态称为“OFDM(或是多载波)发送”，并将以通过最大比合成型的发送功率控制进行发送的形态称为“最大比合成发送”。

[非专利文献1]前田、新、岸山、佐和桥，“下りリンクブロ一ドバンドチヤネルにおけるOFCDMとOFDM の特性比較”，信学技报RCS2002-162，2002年8月

[专利文献1]特开2000-358008号公报

[专利文献2]特开平11-317723号公报

发明内容发明需要解决的问题

然而，如果单纯地组合上述两种技术的话，也就是说，对将发送数据重复后进行OFDM发送的系统，单纯地适用以副载波整体进行最大比合成发送的技术的话，会产生由于某个比特的功率过低而无法正确地接收，而发生分组差错的忧虑。

例如，将某个比特进行重复的信号在所分配的所有的副载波中发送功率控制得较低时，在接收端无法解调该比特。由此，包含该比特的分组被视为差错，使得分组差错率恶化。另外，有关具体的例子，使用附图在后面说明。

本发明的目的为提供一种在对发送数据进行重复并多载波发送的系统中，能够改善分组差错率的多载波发送装置以及多载波发送方法。

解决问题的方案

本发明的多载波发送装置所采用的结构包括：复制单元，对发送数据进行复制(重复)；映射单元，将复制后的信号在频率轴方向以及时间轴方向上进行映射；发送功率控制单元，对映射后的信号进行发送功率控制；以及发送单元，将进行发送功率控制后的信号以多载波方式发送，上述发送功率控制单元采用以下结构：对于上述映射后的信号，将分配到各个比特或各个码元的发送功率保持为一定的同时，进行在各个比特或各个码元内部最大比合成型的发送功率控制。

发明的效果

根据本发明，在对发送数据进行重复，并进行多载波发送的系统中，能够改善分组差错率。

附图说明

图1是表示在单纯地组合以往技术时的重复比特(Repetition Bit)的发送功率的图。

图2是表示在单纯地组合以往技术时的重复比特的接收功率的图。

图3是表示本发明的一个实施方式的多载波发送装置的结构的方框图。

图4(A)～图4(D)是表示本实施方式的多载波发送装置的动作说明图。

图5是表示映射方法的其它例子的图。

图6是表示映射方法的另一其它例子的图。

图7A是表示在某个时间的每个副载波的接收质量的图。

图7B是表示在其它时间的每个副载波的接收质量的图。

图8A是表示在某个时间的每个重复比特的接收质量的图。

图8B是表示在其它时间的每个重复比特的接收质量的图。

图9是表示在本实施方式中的重复比特的发送功率的图。

图10是表示在本实施方式中的重复比特的接收功率的图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。

图3所示的多载波发送装置(以下称为“发送机”)100是一种对发送数据进行重复，并进行OFDM发送的系统(以下称为“重复OFDM方式”)，包括纠错编码单元102、调制单元104、重复单元106、映射单元108、发送功率控制单元110、OFDM发送单元112、发送RF(Radio Frequency)单元114、发送/接收共用天线116、接收RF单元118、线路质量信息提取单元120、发送功率值计算单元122、发送功率分配计算单元124、以及发送功率计算单元126。发送机100例如被装载于多载波方式(在本实施方式中为OFDM方式)的移动通信系统中的基站装置。

纠错编码单元102对从未图示的基带单元等输出的发送数据以规定的编码率，例如R＝1/2进行纠错编码，并将进行纠错编码后的发送数据输出到调制单元104。

调制单元104通过使用规定的调制方式，对从纠错编码单元102输出的发送数据进行调制，从而生成发送码元。生成的发送码元被输出到重复单元106。

重复单元106，对从调制单元104输出的发送码元进行直到规定的复制次数为止的复制，并将复制后的发送码元输出到映射单元108。另外，下面将从重复单元106输出的信号、也就是重复后的信号称为“重复比特”。

映射单元108根据规定的映射方法，对从重复单元106输出的重复比特进行映射。例如，基于规定的图案，对重复比特在频率轴方向和时间轴方向上进行二维映射。此时，重复比特在频率轴方向及/或时间轴方向上被交织的同时还被映射。映射后的发送数据(重复比特)被输出到发送功率控制单元110。映射单元108将映射处理的结果输出到发送功率分配计算单元124。另外，有关映射方法的具体的例子，将在后面详细描述。

发送功率控制单元110根据发送功率计算单元126的计算结果，控制重复比特的发送功率。另外，有关发送功率控制的具体内容，将在后面详细说明。

OFDM发送单元112通过对进行了发送功率控制的信号进行OFDM发送处理，而生成被重复的OFDM信号。具体来说，例如，对发送功率控制后的信号进行快速傅立叶逆变换(IFFT：Inverse Fast Fourier Transform)后，进行将IFFT处理后的并行信号变换为串行信号的并串转换，并在获得的串行信号(OFDM信号)中插入保护区间(GI：Guard Interval)。插入GI后的OFDM信号被输出到发送RF单元114。

发送RF单元114包括数字/模拟变换器、低噪声放大器、带通滤波器等，对从OFDM发送单元112输出的OFDM信号进行上变频等规定的无线处理。无线处理后的OFDM信号被从天线116无线发送。

另外，从天线116被进行无线发送的信号，例如由移动通信系统中的移动台装置等通信终端装置进行接收。通信终端装置按每个副载波测定从发送机100发送的信号的接收质量，将测定出的每个副载波的接收质量，作为线路质量信息发送到发送机100。此时，线路质量信息例如被包括在从通信终端装置发送到发送机100的信号中而被发送。

接收RF单元118包括模拟/数字变换器、低噪声放大器、带通滤波器等，对由天线116接收的信号进行下变频等规定的无线处理。接收RF单元118的输出信号(基带信号)被输出到线路质量信息提取单元120。

线路质量信息提取单元120从接收RF单元118的输出信号(基带信号)提取线路质量信息(每个副载波的接收质量)。提取的线路质量信息被输出到发送功率分配计算单元124。

发送功率值计算单元122计算每个码元的发送功率值。具体地说，例如，从进行无线资源的分配的高层，接受发送码元数的信息以及总发送功率的信息，并使用该两个信息(发送码元数信息及总发送功率信息)计算出每个码元的发送功率值(每个码元的发送功率值＝总发送功率÷发送码元数)。计算出的每个码元的发送功率值被输出到发送功率分配计算单元124。

发送功率分配计算单元124使用从映射单元108输出的映射处理的结果、从线路质量信息提取单元120输出的线路质量信息(每个副载波的接收质量)、以及从发送功率值计算单元122输出的每个码元的发送功率值，计算1码元内的发送功率的分配。具体地说，例如从接收端(通信终端装置)通知的每个副载波的接收质量，调查出每个重复比特的接收质量，并计算在1码元内的发送功率的分配，以使构成1比特的重复比特的发送功率的合计值在所有的比特成为相同，并且，使接收质量良好的重复比特的发送功率变大，并使接收质量差的重复比特的发送功率变小。计算出的1码元内的发送功率的分配被输出到发送功率计算单元126。

发送功率计算单元126根据从发送功率分配计算单元124输出的在1码元内的发送功率的分配，来计算在1码元内的各个重复比特的发送功率值。该计算结果被输出到发送功率控制单元110。

接着使用图4～图10说明包括上述结构的发送机100的动作的主要部分。

这里，图4(A)表示进行纠错编码前的发送数据，图4(B)表示进行纠错编码后的发送数据，图4(C)表示进行重复后的信号(重复比特)，图4(D)表示重复比特的映射结果。图5是表示映射方法的其它例子的图，图6是表示映射方法的另一其它例子的图。图7A是表示在某个时间的每个副载波的接收质量的图，图7B是表示在其它时间的每个副载波的接收质量的图。图8A是表示在某个时间的每个重复比特的接收质量的图，图8B是表示在其它时间的每个重复比特的接收质量的图。图9是表示在本实施方式的重复比特的发送功率的图，图10是表示在本实施方式的重复比特的接收功率的图。另外，图1是用于与图9进行比较的图，是表示在单纯地组合以往技术时的重复比特的发送功率的图，图2是用于与图10进行比较的图，是表示在单纯地组合以往技术时的重复比特的接收功率的图。

发送机100首先将发送数据由纠错编码单元102以规定的编码率进行纠错编码。例如，通过对图4(A)所示的发送数据以编码率R＝1/2进行纠错编码，而能够获得图4(B)所示的发送数据。另外，为了简化，图4(A)仅出示两个比特。

接着，在调制单元104，通过使用规定的调制方法对从纠错编码单元102输出的发送数据(参照图4(B))进行调制，而生成发送码元。另外，在调制单元104采用的调制方式并没有特别限定，可以使用BPSK(Binary Phase ShiftKeying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature AmplitudeModulation)、64QAM、256QAM等任意的调制方式。

然后，在重复单元106，对从调制单元104输出的发送码元进行直到规定的复制次数为止的复制。例如，通过分别对图4(B)所示的4比特的信号的各个比特进行3次复制，来获得图4(C)所示的16比特的信号(重复比特)。这里，a1、a2、a3、a4是a和其复制，b1、b2、b3、b4是b和其复制，c1、c2、c3、c4是c和其复制，d1、d2、d3、d4是d和其复制。

其次，在映射单元108，根据规定的映射方法对从重复单元106输出的重复比特(参照图4(C))进行映射。例如，基于规定的图案，如图4(D)所示，对重复比特在频率轴方向和时间轴方向的二维上进行映射。这里，在频率轴方向及时间轴方向的两个方向，对重复比特进行交织的同时进行映射。

在映射单元108进行上述的二维映射时，最好采用下面的映射方法。第1方法是，例如图5所示，不将被重复的信号配置在相邻的位置上，第2方法是，例如图6所示，对重复后的信号130进行映射的时候，配置在相互分离的位置，并将其它信道的信号发送到分离的部分132。

图5或图6所示的映射方法，通过与重复OFDM方式组合并进行使用，与引入扩频的OFDM方式，即，CDMA(Code Division Multiple Access)方式和OFDM方式组合的方式(被称为MC(多载波)-CDMA方式或是OFDM-CDMA方式)组合使用的情况相比，能够获得下面的效果，从而提高性能。

在引入扩频的OFDM方式中，将扩频后的信号(码片数据)配置到分离的位置时，性能会恶化。其原因如下，即，在CDMA方式对信号进行码分复用时，如果扩频后的信号的接收功率的偏差变大，会发生码间干扰使得接收SIR恶化，成为接收差错率特性大幅恶化的要因。在这一点上，在引入扩频的OFDM方式中，将码片数据配置在分离的位置时，扩频后的信号(码片数据)的接收功率的偏差变大。这是因为，将信号配置在分离的位置的话，由于频率选择性衰落的影响，在配置了码片数据的位置之间的传播环境的差距变大，而接收功率的差距也变大。因此，在引入扩频的OFDM方式中，将码片数据配置在分离的位置时，发生码间干扰而使接收SIR恶化，接收差错率特性也大幅恶化。

相反，在重复OFDM方式中不会发生上述般的性能的恶化。其理由如下：在重复OFDM方式不对信号进行码分复用，由此，即使重复后的信号的接收功率的偏差变大，也不会发生码间干扰。因此不产生SIR的恶化，接收差错率特性也不会恶化。相反地，在重复OFDM方式，重复后的信号的接收功率的偏差变大，反而使性能提高。因为，通过在接收端对重复后的信号进行最大比合成并接收，能够获得分集增益。

然后，在接收功率控制单元110，根据发送功率值计算单元122、发送功率分配计算单元124、以及发送功率计算单元126的处理结果，对重复比特的发送功率进行控制。具体地说，首先，在发送功率计算单元122从高层接受发送码元数的信息以及总发送功率的信息，并使用该两个信息(发送码元数信息及总发送功率信息)计算出每个码元的发送功率值(每个码元的发送功率值＝总发送功率÷发送码元数)。接着在发送功率分配计算单元124，根据从映射单元108输出的映射处理的结果(参照图4(D))、以及从接收端被通知的每个副载波的接收质量(参照图7A、图7B)，调查每个重复比特的接收质量(参照图8A、图8B)，并计算在1码元内的发送功率的分配，以便使构成1比特的重复比特的发送功率的合计值在所有的比特成为相同，并且，使接收质量良好的重复比特的发送功率变大，并使接收质量差的重复比特的发送功率变小。然后在发送功率计算单元126，基于该1码元内的发送功率的分配，计算1码元内的各个重复比特的发送功率值。

例如，对于图4(D)所示的映射结果，假如在各个时间的每个副载波的接收质量分别为如图7A、图7B所示时，每个重复比特的接收质量分别判定为如图8A、图8B所示那样。

此时，在本实施方式，以构成某个比特的重复比特的发送功率的合计值在所有的比特成为相同的方式进行控制。具体地说，以能够实现a1+a2+a3+a4＝b1+b2+b3+b4＝c1+c2+c3+c4＝d1+d2+d3+d4的方式进行控制。也就是说，以比特为单位来看，以使发送功率成为一定值的方式进行控制。

例如，假设发送码元数为4，总发送功率为80。首先在将总发送功率(80)对各个发送码元平均分配的时候，每个码元的发送功率值为20。然后，在各个发送码元内，按照线路质量(接收质量)的比率分配每个码元的发送功率(20)。如图8A和图8B所示，a1、a2、a3、a4的接收质量的比率为8∶8∶4∶4，b1、b2、b3、b4的接收质量的比率为2∶2∶1∶1，c1、c2、c3、c4的接收质量的比率为6∶8∶6∶8，d1、d2、d3、d4的接收质量的比率为3∶8∶3∶8。由此，在各个发送码元内按照接收质量的比率分配每个码元的发送功率(20)时，如图9所示，a1、a2、a3、a4的发送功率分别为6.6、6.6、3.4、3.4，b1、b2、b3、b4的发送功率分别为6.6、6.6、3.4、3.4，c1、c2、c3、c4的发送功率分别为4.3、5.7、4.3、5.7，d1、d2、d3、d4的发送功率分别为2.7、7.3、2.7、7.3。换言之，在本实施方式，以被分配到各个比特的发送功率成为相同的方式，在各个比特内进行最大比合成发送。此时，由于衰落而在接收信号中出现发送功率的平方，所以各个重复比特的接收功率成为如图10所示那样。也就是说，由于在所有的比特满足接收质量，因此能够正确地接收所有的比特。

如上述，在本实施方式中，如果以比特为单位来看，则以使发送功率成为一定值的方式进行控制，所以不会产生特定的比特的发送功率极端降低的情况。由此能够改善分组差错率。

相反，在将发送数据重复而进行OFDM发送的系统中，在单纯地采用以整个副载波进行最大比合成发送的技术的情况下，根据副载波整体的接收质量进行最大比合成型的发送功率控制，所以如上述那样，会产生由于某个比特的功率过低而无法正确地接收，因而有发生分组差错的危险。

例如，每个重复比特的接收质量分别为如图8A、图8B所示那样的时候，按照线路质量(接收质量)的比率分配总发送功率(80)时，如图1所示，a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4、c1、c2、c3、c4、d1、d2、d3、d4的发送功率分别为8、8、4、4、2、2、1、1、6、8、6、8、3、8、3、8。此时，由于衰落而在接收信号中出现发送功率的平方，所以各个重复比特的接收功率成为如图2所示那样。

也就是说，构成比特“b”的重复比特b1～b4的副载波，因为接收质量低(参照图8A、图8B)，以低功率被发送(参照图1)。所以在接收端，重复比特b1～b4的接收功率变得过低(图2中标号140所示的部分)，无法正确地接收，使得对比特“b”无法正确地进行解调。假如将比特“b”错误解调，则包含该比特的分组被视为差错而被处理，由此整个分组也被视为差错而被处理，使得系统的吞吐量大幅降低。

如上述，根据本实施方式，在分配到每个比特的发送功率保持为一定的同时，进行在各个比特内最大比合成发送，因此可以避免低发送功率的副载波集中在特定的比特上的情况，从而能够改善分组差错率。

另外，在上述实施方式中，将由硬件构成本发明的情况作为例子进行说明，但本发明也能够以软件实现。

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6日申请的日本专利第2004-199380号。其内容全部包含于此作为参考。

工业实用性

本发明涉及的多载波发送装置以及多载波发送方法，在对发送数据进行重复并进行多载波发送的系统中，具有能够改善分组差错率的效果，适合用于多载波方式的移动通信系统中的基站装置等。

Claims

1.一种多载波发送装置，包括：

复制单元，对发送数据进行复制；

映射单元，将复制后的信号在频率轴方向及时间轴方向上进行映射；

发送功率控制单元，对映射后的信号进行发送功率控制；以及

发送单元，将进行发送功率控制后的信号以多载波方式发送，

上述发送功率控制单元对上述映射后的信号，在将分配到各个比特或各个码元的发送功率保持为一定的同时，进行在各个比特或各个码元内最大比合成型的发送功率控制。

2.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，还包括：

获得单元，获得每个副载波的线路质量信息，

上述发送功率控制单元包括：

第1计算单元，基于发送比特数信息以及总发送功率信息，计算每个比特或每个码元的发送功率；以及

第2计算单元，基于作为上述映射的结果而获得的每个副载波的线路质量信息和计算出的每个比特或每个码元的发送功率，计算各个比特内或各个码元内的发送功率，以使分配到各个比特或各个码元的发送功率在所有的比特或码元成为相同，并且，在构成各个比特或各个码元的信号中，使分配到线路质量良好的副载波的信号的发送功率变大，并使分配到线路质量差的副载波的信号的发送功率变小。

3.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，

上述映射单元将复制后的信号一边在频率轴方向和/或时间轴方向上进行交织一边进行映射。

4.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，

上述映射单元以不使复制后的信号配置在相邻的位置进行映射。

5.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，

上述映射单元对复制后的信号进行映射的时候，将它们配置在相互分离的位置上，并在分离的部分中配置其它信道的信号。

6.一种多载波发送方法，包括：

复制步骤，对发送数据进行复制；

映射步骤，将复制后的信号在频率轴方向及时间轴方向上进行映射；

发送功率控制步骤，对映射后的信号进行发送功率控制；以及

发送步骤，将进行发送功率控制后的信号以多载波方式发送，

在上述发送功率控制步骤，对于上述映射后的信号，在将分配到各个比特或各个码元的发送功率保持为一定的同时，进行在各个比特或各个码元内最大比合成型的发送功率控制。