专利名称：多载波发送装置及多载波发送方法
技术领域：
本发明涉及一种多载波发送装置及多载波发送方法。
背景技术：
特开平7-143098号公报描述了一种常规中的使用多载波传输系统的发送装置(多载波发送装置)。
这种常规的发送装置将串行数字数据转换为并行数据(数字码元)，通过执行快速傅立叶逆变换，将结果叠加在每个都具有不同相位的副载波上用以输出在时序上连续的发送OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex，正交频分多路复用)码元信号。
然而，在常规的多载波发送装置中，各个副载波的叠加生成相对于平均功率为极高的峰值电压，从而根据放大器的上限增益截除了信号的尖峰部分，由此产生了因频带内外杂散辐射而降低装置本身的特性并对邻近频率的其它系统造成干扰的问题。
为了避免这个问题而使用大型放大器时，装置的整体尺寸随之扩大，由此导致了装置的制造成本、功率消耗以及发热量的增加。
此外，特开平7-143098号公报描述了一种设置电压上限值的方法，用来简单地截除超过上限值的电压(削峰)。
然而，仅截除该峰值电压会使信号失真及带宽增加，引起接收时的差错率恶化(传输特性恶化)和由于带内外杂散辐射增加而与频率轴附近的其它系统相互干扰的问题。
发明内容
本发明的目的是抑制多载波信号的峰值功率，并抑制接收时的差错率的恶化及对其他系统的信号产生的干扰。
为了达到上述目的，本发明的多载波发送装置在将所有副载波作多载波发送导致尖峰出现时，选择一部分副载波来执行多载波发送，并采取措施减轻因副载波数量减少所引起的数据丢失的影响。
关于防止数据丢失的方法，概括地说有以下四种。第一种方法是事先对发送数据进行纠错编码，第二种方法是事先对发送数据施以MC-CDMA(MultiCarrier-Code Division Multiple Access，多载波-码分多址)，第三种方法是事先对发送数据施以MC/DS-CDMA(Multi Carrier/Direct Sequence-Code Division Multiple Access，多载波/直接序列-码分多址)，第四种方法是对副载波进行交织，在重发期间改变交织模式。
图1是根据本发明的实施例1的多载波发送装置结构的一个例子的方框图；图2是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本发明的实施例1的发送装置所发送的信号；图3是根据本发明的实施例1的多载波发送装置结构的一个例子的方框图；图4是根据本发明的实施例2的多载波发送装置结构的一个例子的方框图；图5是根据本发明的实施例3的多载波发送装置的一个例子的方框图；图6是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本发明的实施例3的发送装置所发送的信号；图7是根据本发明的实施例4的多载波发送装置结构的一个例子的方框图；图8是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本发明的实施例4的发送装置所发送的信号；图9是根据本发明的实施例5的多载波发送装置结构的一个例子的方框图；以及图10是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本发明的实施例5的发送装置所发送的信号。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明的实施例作详细说明。
实施例1图1是根据本发明的实施例1的多载波发送装置结构的一个例子的方框图。这里以使用OFDM通信系统的具有纠错编码的发送装置为例，进行说明。
图1所示OFDM发送装置包括纠错编码部101，数字调制部102，串/并行(S/P)变换部103，副载波选择部104，快速傅立叶逆变换(IFFT)部105-1，105-2，并/串行(P/S)变换部106-1，106-2，峰值检测部107，信号选择部108，RF(Radio Frequency，无线频率)发送部109，及天线110。
纠错编码部101对发送数字数据进行纠错编码，然后将其输出至数字调制部102。数字调制部102根据BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)等调制方式对纠错编码部101的输出进行数字调制，并将结果输出至S/P变换部103。S/P变换部103将数字变换部102的输出信号(数字码元)，即串行数据序列，转换为N路并行数据序列，并将其输出至IFFT部105-2和副载波选择部104。
副载波选择部104从S/P变换部103输出的N路并行数据序列中选择将要叠加重要数据的M路并行数据序列，并将其输出至IFFT部105-1。这里，将要叠加重要数据的M路并行数据序列是被预先设置的。IFFT部105-1将副载波选择部104的输出转换为OFDM信号的时间波形上的各个采样值，并将其输出至P/S变换部106-1。类似地，IFFT部105-2将S/P变换部103的输出转换为OFDM信号的时间波形上各个的采样值，并将其输出至P/S变换部106-2。为了产生OFDM信号，P/S变换部106-1和106-2分别将IFFT部105-1和105-2输出的与各自在OFDM信号的时间波形上的采样值相应的并行数据序列转换为串行数据序列。
峰值检测部107检测P/S变换部106-1和106-2输出的OFDM信号的峰值，并将结果报告至信号选择部108。信号选择部108根据峰值检测部107的报告信息由后述的方法从P/S变换部106-1和106-2输出的OFDM信号中选择其一，并将其输出至RF发送部109。RF发送部109对信号选择部108输出的OFDM信号执行如放大、升频转换等预定的无线处理，并通过天线110进行发送。
下面将分别详细说明峰值检测部107和信号选择部108的实际操作。
峰值检测部107从P/S变换部106-1和106-2中每一个所输出的OFDM信号中检测高于预设的阈值的功率峰值，并将其报告至信号选择部108。
当峰值检测部107的报告信息表明没有检测到高于预设的阈值的功率峰值时，信号选择部108选择P/S变换部106-2的输出，即所有N路副载波信号形成的OFDM信号，并将其输出至RF发送部109。当仅从P/S变换部106-2的输出检测到高于预设的阈值的功率峰值的时候，信号选择部108选择P/S变换部106-1的输出，即一部分副载波信号形成的OFDM信号，并将其输出至RF发送部109。
这里，将该阈值设定成比将要成为削峰或峰值抑制的对象的峰值略低一些的值。
上述结构能够这样的选择当不存在被削峰或峰值抑制的峰值时候，发送由所有N路副载波信号形成的OFDM信号，当存在被削峰或峰值抑制的峰值时候，发送仅由部分副载波信号形成的OFDM信号。
一般地，即使由所有N路副载波信号形成的OFDM信号中出现须进行削峰或峰值抑制的峰值的时候，由于峰值的大小由N路副载波决定，所以选择一合适数值作为副载波选择部104的选择数目M，以将使用的副载波数目减少至M，从而能够期望峰值的大小会降低至可容许的大小。换句话说，根据上述结构，由于可根据情况抑制该多载波信号的峰值功率，因而能够避免由于峰值部分的截除而发生的频带内外杂散辐射，及抑制对其他系统的信号产生的干扰。
此外，在由所有N路副载波信号形成的OFDM信号与由部分副载波信号形成的OFDM信号内都可能检测到高于阈值的峰值。然而，在这种情况下，选择具有较少有关尖峰的OFDM信号即可。
图2是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本实施例的发送装置所发送的信号。
图2所示接收装置包括天线201，RF接收部202，S/P变换部203，快速傅立叶变换(FFT)部204，P/S部205，数字解调部206，以及纠错解码部207。
天线201接收的信号通过RF接收部202进行如降频转换等预定的无线处理，S/P变换部203将该无线处理的结果转换为多载波形式，FFT部204对该转换结果进行傅立叶变换，P/S部205将该变换结果转换为串行数据序列，再通过数字解调部206进行解调，纠错解码部207对解调的结果进行纠错解码。
关于因减少使用副载波的数量而引起的数据丢失的影响，由于发送数据经图1所示发送装置中的纠错编码部101进行了纠错编码，所以在接收装置端由纠错解码部207进行纠错，因而能够将数据丢失的影响降低到不至于产生任何问题的水平。
此外，在接收装置端，无论使用何种方式进行多载波发送，接收数据都可被解调。因此，具有即使发送装置的结构因提升版本等而引起变更时也无需对发送装置添加改动的优点。
因而，根据本实施例，使用该多载波的部分副载波进行多载波发送来进行纠错，因而降低了由于减少使用副载波的数量而产生的数据丢失的影响。这样能够控制多载波信号的峰值功率，并且抑制接收时差错率的恶化以及对其它系统的信号产生的干扰。
此外，这里以将副载波选择部104选择的数据序列的个数M固定的情况为例进行了说明。然而，如图3所示，在选择由部分副载波信号形成的OFDM信号的情况下，根据峰值检测部107检测到的信号的峰值大小可对M做适应性的改变，例如，当峰值的大小远小于阈值时，增加M。这样可以避免过度减少副载波的数目，同时将数据丢失的影响降至最小。
实施例2图4是根据本发明的实施例2的多载波发送装置结构的一个例子的方框图。此外，该多载波发送装置具有与图1所示多载波发送装置相同的基本结构，并且对于图4与图1中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
本实施例的特征在于图1所示副载波选择部104根据来自接收装置的重发请求改变将被选择的副载波。
如前所述，副载波选择部104将副载波的数目减少至M，由此产生发送数据的丢失。接收装置在接收信号的可靠性低时向发送装置发送重发请求来请求进行重发。若发送装置根据重发请求来选择与前次相同的M路副载波并将其发送，则可认为即使在重发时接收信号的可靠性可能不会有所改善。
因此，根据本实施例，为了进一步降低数据丢失的影响，根据来自接收装置的重发请求选择与前次不同的M路副载波，以使第一次发送时丢失的数据在重发时一定能被发送。
例如，在与H-ARQ(Hybrid-Automatic Repeat Request，混合自动重发请求)等通过合成多个重发信号来改善接收性能的系统合并使用时，在重发期间发送与前次不相同的M路副载波，因此在合成时信息量增加，并可期望大幅改善接收性能。
此外，在此是以发送装置根据来自接收装置的重发请求选择与前次不同的M路副载波为例进行了说明。然而，其结构也能够是根据重发的次数来决定要选择的副载波。
实施例3图5是根据本发明的实施例3的多载波发送装置的一个例子的方框图。这里，以装有频域扩展调制(MC-CDMA)系统的使用OFDM通信系统的发送装置为例进行说明。此外，该多载波发送装置具有与图1所示多载波发送装置相同的基本结构，并且对于图5与图1中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
本实施例的特征在于使用扩展部501代替图1中所示的纠错编码部101。
扩展部501对经过数字调制部102数字调制的发送数字数据进行频域扩展调制。经过扩展调制的信号被输出至S/P变换部103并按照与图1所示多载波发送装置同样的操作进行处理，然后被发送。
图6是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本实施例的发送装置所发送的信号。此外，该接收装置具有与图2所示接收装置相同的基本结构，并且对于图6与图2中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
图6所示接收装置具有解扩部601，该装置接收经由图5中所示扩展部501扩展调制的发送数据，并对其解扩。
通过上述结构，1比特的发送数据经过扩展调制成为数十至数百个码片信号，每个都位于不同的副载波上。因而，即使因减少使用的副载波的数目至M而产生数据丢失，也不会失去所有1比特的发送数据，而接收的数据可通过扩展增益来恢复。换而言之，可将数据丢失的影响减轻并维持接收质量。
此外，以不含如图1所示的纠错编码部101的情况为例进行了上述说明。然而，该纠错编码部也可位于数字调制部102之前。这样可以进一步降低因将使用副载波的数目减少至M而产生的数据丢失的影响。
此外，以对发送数据进行频域扩展调制的情况为例进行了上述说明。然而，通过使用同样的结构，扩展部501进行频域扩展调制并且S/P变换部103将副载波在时轴上重新定位，因而能够对副载波进行二维扩展调制。
实施例4图7是根据本发明的实施例4的多载波发送装置结构的一个例子的方框图。这里，以装有时域扩展调制(MC/DS-CDMA)系统的使用OFDM通信系统的发送装置的情况为例进行说明。此外，该多载波发送装置具有与图1所示多载波发送装置相同的基本结构，并且对于图7与图1中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
本实施例的特征在于使用扩展部701替代了图1中所示的纠错编码部101。
扩展部701对经由S/P变换部103并行化进入N路副载波中的发送数字数据进行时域扩展调制，并将其输出至副载波选择部104和IFFT部105-2。输出至副载波选择部104和IFFT部105-2的信号按照与图1所示多载波发送装置同样的操作进行处理，然后被发送。
图8是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本实施例的发送装置所发送的信号。此外，该接收装置具有与图2所示接收装置相同的基本结构，并且对于图8与图2中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
图8所示接收装置具有解扩部801，该装置接收经由图7中所示扩展部701扩展调制的发送数据，并对其解扩。
通过上述结构，1比特的发送数据经过扩展调制成为数十至数百个码片信号，并且每个都位于不同的副载波上。因而，即使因减少使用的副载波的数目至M而产生数据丢失，也不会失去所有1比特的发送数据，但是可降低数据丢失的影响，因而可维持接收质量。
此外，以不含如图1所示的纠错编码部101的情况为例进行了上述说明。然而，该纠错编码部也可位于数字调制部102之前。这样可以进一步降低因所用副载波的数目减少至M而产生的数据丢失的影响。
实施例5图9是根据本发明的实施例5的多载波发送装置结构的一个例子的方框图。这里，以对使用OFDM通信系统的发送装置的副载波进行副载波交织并且在重发时改变交织模式的情况为例进行说明。此外，该多载波发送装置具有与图1所示多载波发送装置相同的基本结构，并且对于图9与图1中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
本实施例的特征在于具有交织模式发生部901和副载波交织部902。
副载波交织部902对S/P变换部103输出的副载波进行交织，并将其结果输出至副载波选择部104和IFFT部105-2。输入至副载波选择部104和IFFT部105-2的信号按照与图1所示多载波发送装置同样的操作来处理，并被发送。交织模式发生部901生成一个由副载波交织部902使用的交织模式。该交织模式根据重发的次数被改变。
图10是接收装置结构的一个例子的方框图，此接收装置用于接收根据本实施例的发送装置所发送的信号。此外，该接收装置具有与图2所示接收装置相同的基本结构，并且对于图10与图2中相同的结构部件使用同一标号，并省略其详细说明。
图10所示发送装置具有交织模式发生部1001和副载波解交织部1002。交织模式发生部1001根据重发次数产生与图9所示交织模式相同的交织模式，并将其输出至副载波解交织部1002。副载波解交织部1002对经由图9所示副载波交织部902交织的发送数据进行解交织。
通过上述结构，将发送数据的副载波经过交织后的信号发送，同时当接收装置发送重发请求时，根据重发的次数改变交织模式并将其发送。
因此，由于每次重发都发送不同的数据，所以可降低由于减少使用副载波的数目至M而产生的数据丢失的影响，从而可以改善接收性能。
例如，与如H-ARQ等通过合成多个重发信号来改善接收性能的系统合并使用时，在重发时发送与前次发送不相同的M路副载波，由此在合成的情况下信息量加倍，并可期望大幅改善接收性能。
如上所述，根据本发明，能够抑制多载波信号的峰值功率，并能够抑制接收时差错率的恶化和对其它系统的信号产生的干扰。
本申请基于2002年3月26日申请的(日本)特愿2002-086156号文件，其内容全部包含于此资以参考。
工业实用性本发明可适用于安装在移动通信系统的基站上的多载波发送装置。
权利要求
1.一种多载波发送装置，包括并行化部件，用于将发送数据并行化成多个并行数据序列；以及第一选择部件，用于从所述并行化部件并行化得到的多个数据序列中选择一部分数据序列，其中所述多载波发送装置使用所述第一选择部件选择出的数据序列进行多载波发送。
2.如权利要求1所述的多载波发送装置，包括检测部件，用于检测由所述并行化部件所并行化的多个数据序列被串行转换形成的信号的振幅；以及第二选择部件，用于当经过所述并行化部件并行化的多个数据序列被串行转换所形成的信号的振幅高于规定阈值的时候选择经所述第一选择部件选择的多个数据序列被串行转换后所组成的信号，以及当经过所述并行化部件并行化的多个数据序列被串行转换所形成的信号的振幅低于所述阈值的时候选择所述并行化部件并行化的多个数据序列被串行转换后组成的信号。
3.一种多载波发送装置，包括并行化部件，用于将发送数据并行化成多个并行数据序列；第一选择部件，用于从所述并行化部件并行化得到的多个数据序列中选择一部分数据序列；第一变换部件，用于对所述第一选择部件选择的数据序列进行逆正交变换；第一串行化部件，用于将所述第一变换部件进行逆正交变换后得到的多个数据序列串行化为串行数据序列；第二变换部件，用于对所述并行化部件并行化的所有数据序列进行逆正交变换。第二串行化部件，用于将经过所述第二变换部件进行逆正交变换的多个数据序列串行化成为串行数据序列；检测部件，用于检测所述第二串行化部件输出的信号的振幅；以及第二选择部件，用于当所述检测部件检测到的振幅高于规定阈值的时候将所述第一串行化部件输出的信号输出，以及当所述检测部件检测到的振幅低于所述阈值的时候选择所述第二串行化部件输出的信号。
4.如权利要求2所述的多载波发送装置，其中所述第一选择部件根据所述检测部件检测到的信号的振幅改变从所述并行化部件并行化的多个数据序列中选择数据序列的数目。
5.如权利要求1所述的多载波发送装置，包括编码部件，用于预先对所述发送数据进行纠错编码，其中所述并行化部件将经过所述编码部件纠错编码的发送数据并行化为多个并行数据序列。
6.如权利要求1所述的多载波发送装置，其中，当重发请求被发送时所述第一选择部件从所述并行化部件并行化的多个数据序列中选择与前次不同的部分数据序列。
7.如权利要求1所述的多载波发送装置，包括扩展部件，用于预先对所述发送数据进行扩展调制，其中所述并行化部件将经过所述扩展部件扩展的数据并行化为多个并行数据序列。
8.如权利要求1所述的多载波发送装置，包括扩展部件，该扩展部件用于对经过所述并行部件并行化的并行数据序列进行扩展。
9.如权利要求1所述的多载波传输装置，包括发生部件，用于根据重发次数产生交织模式；以及交织部件，用于以所述发生部件生成的交织模式对经过并行化的并行数据序列进行交织。
10.如权利要求3所述的多载波发送装置，其中所述正交变换为傅立叶变换。
11.一个包括如权利要求1所述的多载波发送装置的通信终端装置。
12.一个包含如权利要求1所述的多载波发送装置的基站装置。
13.一种多载波发送方法，包括并行化步骤，将发送数据并行化成多个并行数据序列；第一选择步骤，从所述并行化步骤并行化得到的多个并行数据序列中选择部分数据序列；检测步骤，用于检测由所述并行化部件所并行化的多个数据序列被串行转换所形成的信号的振幅；以及第二选择步骤，用于当经过所述并行化步骤并行化的多个数据序列被串行转换所形成的信号的振幅高于规定阈值的时候选择经所述第一选择步骤选择的多个数据序列被串行转换后所组成的信号，以及当经过所述并行化步骤并行化的多个数据序列被串行转换所形成的信号的振幅低于所述阈值的时候选择所述并行化步骤并行化的多个数据序列被串行转换后组成的信号。
全文摘要
发送数字数据经过纠错编码部(101)和数字调制部(102)后被S/P变换部(103)转换为N路的并行数据序列。副载波选择部(104)选择其中的M路并行数据序列。被选择的数据序列经过IFFT变换部(105－1)和P/S变换部(106－1)被转换为OFDM信号，并由峰值检测部(107)检测该信号的峰值。输出至IFFT部(105－2)的信号也按照类似的方式处理并进行峰值检测。信号选择部(108)根据峰值检测部(107)的通知信息选择一OFDM信号并将其输出。该信号经过RF发送部(109)及天线(110)被发送。以上步骤能够抑制多载波信号的峰值功率并且能够抑制接收时差错率的恶化和对其它系统信号产生的干扰。
文档编号H04L27/26GK1568593SQ0380125
公开日2005年1月19日 申请日期2003年3月19日 优先权日2002年3月26日
发明者须增淳, 二木贞树 申请人:松下电器产业株式会社