專利名稱：正交頻分復用通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及OFDM(Orthogona Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)通信裝置，特別涉及移動通信系統(tǒng)中的OFDM通信裝置。
在傳輸路徑中導致地面波傳輸特性惡化的主要因素是多徑干擾。抵抗多徑干擾的OFDM發(fā)送系統(tǒng)最近受到關注。OFDM在信號區(qū)間內復用多個(幾十個到幾百個)彼此正交的數(shù)字已調信號。
使用

圖1至3來說明現(xiàn)有OFDM通信裝置。圖1是現(xiàn)有OFDM通信裝置的概略結構的局部方框圖，圖2是OFDM發(fā)送/接收信號的概略結構示意圖，圖3是多值已調信號的信號空間圖。
在現(xiàn)有OFDM通信裝置中，消息在調制部1中被正交調制，并且在IFFT部2中被IFFT(逆快速付立葉變換)運算為OFDM信號。同時，已知信號在IFFT部2中被IFFT運算為OFDM信號。這些OFDM信號在D/A轉換部3中被D/A轉換為基帶信號?；鶐盘柋环糯?，然后作為發(fā)送信號經(jīng)天線發(fā)送。
經(jīng)天線接收到的接收信號在A/D轉換器7中被轉換為數(shù)字信號，在FFT部6中被FFT運算(快速付立葉變換)，然后在相干檢測部5中使用分配給信號頭部用于符號同步捕獲的導頻符號(pilot symbol)進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部4，并且根據(jù)導頻符號的相位進行相位補償。
如圖2所示，接收信號包含導頻(pilot carriers)，導頻包含已知信號，用于對導頻符號之外的接收信號執(zhí)行相位補償。這里，如圖2所示，假設4個載波包含在接收信號中。此外，如圖3所示，假設以2比特發(fā)送導頻中包含的已知信號，以16QAM(正交調幅)(4比特)發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。
對于接收信號中包含的以導頻發(fā)送的已知信號，檢測每個載波的相位差，并且計算所有導頻的相位差的平均。該相位差的平均是接收信號的相位旋轉量(剩余頻偏校正量)。導頻被分離后的其余接收信號、即用戶數(shù)據(jù)在相位補償部4中按照獲得的相位旋轉量進行相位補償。這樣，根據(jù)插入到發(fā)送信號中的導頻，計算接收信號的相位旋轉量，以檢測相位誤差。
通常，熱噪聲疊加在接收信號上。在此情況下，熱噪聲均等地疊加在導頻和其他副載波上。從而，當根據(jù)以導頻發(fā)送的已知信號對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行相位補償時，可以預料，用戶數(shù)據(jù)除了包含疊加在副載波上的熱噪聲之外，還包含疊加在導頻上的熱噪聲。因此，在通信環(huán)境中，當熱噪聲的電平高時，換言之，當載波噪聲比(C/N比)低時，使用已知信號的相位誤差檢測的精度惡化，導致不能對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償?shù)膯栴}。
本發(fā)明的目的是提供一種OFDM通信裝置，即使當載波噪聲比(C/N比)低時，也能夠對用戶數(shù)據(jù)精確地執(zhí)行相位補償。
本發(fā)明的主題是執(zhí)行導頻的已知信號的幅度調整(增益控制)，或者為導頻分配在多值正交調幅中具有大幅度的信號，以增大已知信號的C/N比，使得即使當通信環(huán)境中C/N比低時，也能夠對用戶數(shù)據(jù)精確地執(zhí)行相位補償。
通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖1是現(xiàn)有OFDM通信裝置的方框圖；圖2是OFDM發(fā)送/接收信號的結構示意圖；圖3是現(xiàn)有OFDM通信裝置中發(fā)送信號的信號空間圖；圖4是本發(fā)明第一實施例的OFDM通信裝置的方框圖；圖5是第二實施例的OFDM通信裝置中發(fā)送信號的信號空間圖；圖6是本發(fā)明第三實施例的OFDM通信裝置的方框圖；圖7是本發(fā)明第四實施例的OFDM通信裝置的方框圖；以及圖8是本發(fā)明第五實施例的OFDM通信裝置的方框圖。
下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。(第一實施例)圖4是本發(fā)明第一實施例的OFDM通信裝置的方框圖。
首先，每個副載波的發(fā)送數(shù)據(jù)(消息)在調制部101中進行數(shù)字調制處理，例如QPSK(正交相移鍵控)或QAM(正交調幅)，然后在IFFT部102中被IFFT運算為OFDM信號。
導頻的已知信號被輸出到乘法器103，以使用預定系數(shù)進行幅度調整。已知信號以與上述相同的方式在IFFT部102中被IFFT運算為OFDM信號。
這些OFDM信號在D/A轉換部104中被轉換為基帶信號?；鶐盘柦?jīng)過低通濾波器(未圖示)，從信號中除去無用的分量，然后在放大器中被放大，以作為發(fā)送信號經(jīng)天線發(fā)送。
同時，經(jīng)天線接收到的信號在自動增益控制部中進行增益控制，成為基帶信號。基帶信號經(jīng)過正交檢測處理，然后經(jīng)過低通濾波器，從信號中除去無用的頻率分量，并且在A/D轉換部108中被A/D轉換。此外，接收信號通過正交檢測處理分離為同相分量和正交分量，然而，在圖中示出單個信號路由。
基帶信號在FFT運算部107中被FFT運算，以獲得分配給每個副載波的信號。該信號被輸出到相干檢測部106，以使用導頻符號進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部105，并且在那里進行相位補償，成為接收數(shù)據(jù)(消息)。
下面說明具有上述結構的OFDM通信裝置的操作。
導頻的發(fā)送數(shù)據(jù)、即已知信號被輸出到乘法器103，以使用預定系數(shù)進行幅度調整(增益控制)。換言之，乘法器103將已知信號乘以預定系數(shù)，以執(zhí)行幅度調整?？紤]到例如差錯率惡化和整個發(fā)送功率中峰值功率的增量，該系數(shù)被適當設置在使已知信號的幅度大于消息信號的幅度的范圍內。此外，由于導頻數(shù)小于所有載波數(shù)，所以導頻的增益的增量對峰值功率的增量不總是具有大的影響。
這樣幅度調整過的已知信號與正交調制過的消息信號一起被IFFT運算為OFDM信號。OFDM信號被D/A轉換為基帶信號，然后被放大，以作為發(fā)送信號經(jīng)天線發(fā)送。
經(jīng)天線接收到的接收信號被轉換為數(shù)字信號，然后被FFT運算。運算過的信號使用分配給信號頭部用于符號同步捕獲的導頻符號進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部105。
相位補償部105對相干檢測過的信號進行兩級相位補償使用導頻符號作為參考的相位補償、和使用導頻的已知信號的相位補償。
換言之，對于相干檢測過的信號，由衰落引起的相位變化通過使用導頻符號作為參考的相位補償來除去。其次，對于除去由衰落引起的相位變化的信號，由剩余頻偏引起的相位變化通過使用載頻的已知信號作為參考的相位補償來除去。
此時，對于接收信號中包含的導頻的已知信號，檢測每個副載波的相位差，并且計算所有副載頻的相位差的平均。該相位差的平均是接收信號的相位旋轉量(剩余頻偏校正量)。
導頻被分離后的其余接收信號、即用戶數(shù)據(jù)按照獲得的相位旋轉量進行相位補償。這樣相位補償過的信號被取出作為接收消息。
由于發(fā)送端增加已知信號的幅度，所以能夠為已知信號獲得高C/N比。從而，在通信環(huán)境中，即使當熱噪聲的電平高時，換言之，即使當C/N比低時，接收端也能夠接收到具有足以檢測相位誤差的電平的導頻的已知信號，從而維持相位誤差檢測的精度。因此，能夠使用已知信號以高精度執(zhí)行相位誤差檢測，并且對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償。(第二實施例)本實施例說明用多值正交調幅系統(tǒng)來發(fā)送消息信號的情況。當用多值正交調幅系統(tǒng)(這里用16QAM系統(tǒng))來發(fā)送消息信號時，接收端的信號點排列如圖5所示。
在圖5所示的信號空間圖中，由于從原點到信號點的距離表示幅度，所以隨著離原點的距離變長，幅度也變大。即，在圖5中，信號點(0010)、(1010)、(1000)和(0000)具有大幅度。
發(fā)送端執(zhí)行載波分配，使得分別與上述信號點對應的信號成為導頻的已知信號。這四個信號點的幅度大于其他信號點的幅度，如上所述。從而，認為與這些信號點對應的信號等價于在第一實施例中通過將已知信號乘以預定系數(shù)而獲得的結果信號。換言之，認為這些信號點是通過對其他信號點執(zhí)行幅度調整而獲得的。
這樣，以導頻發(fā)送的具有大幅度的信號在接收端被轉換為數(shù)字信號，然后被FFT運算。運算過的信號使用分配給信號頭部用于符號同步捕獲的導頻符號進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部105。
相位補償部105以與實施例1相同的方式對相干檢測過的信號進行兩級相位補償使用導頻符號作為參考的相位補償、和使用導頻的已知信號的相位補償。
由于發(fā)送端使用在多值正交調制系統(tǒng)中獲得的幅度大的信號作為已知信號，所以能夠為已知信號獲得高C/N比。這種情況使得無需特別的幅度調整(增益控制)，從而能夠簡化裝置。
根據(jù)這種結構，在通信環(huán)境中，即使當熱噪聲的電平高時，換言之，即使當C/N比低時，接收端也能夠接收到具有足以檢測相位誤差的電平的導頻的已知信號，從而維持相位誤差檢測的精度。因此，能夠使用已知信號以高精度執(zhí)行相位誤差檢測，并且對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償。(第三實施例)本實施例說明下述情況將幅度調整中使用的系數(shù)設置為通過使用比特移位器及加法和減法可獲得的值，而不使用乘法器，以便減小硬件規(guī)模。
圖6是本發(fā)明第三實施例的OFDM通信裝置的方框圖。在圖6中，與圖4相同的部分被賦予與圖4相同的標號，以省略其說明。
圖6所示的OFDM通信裝置設有比特移位器301，以取代乘法器103。幅度調整(增益控制)通過該比特移位器301來執(zhí)行。
下面說明具有上述結構的OFDM通信裝置的操作。
導頻的數(shù)據(jù)、即已知信號被輸出到比特移位器301，以使用預定系數(shù)進行幅度調整(增益控制)。換言之，通過在比特移位器301中執(zhí)行比特移位和加法，對已知信號執(zhí)行幅度調整。
在數(shù)字信號處理中，由于通過一比特移位，信號的幅度成為原來幅度的一半，所以二比特移位成為原來幅度的0.25倍。比特移位器301將一比特移位的輸出信號和二比特移位的輸出信號相加，以獲得具有0.75倍于原來幅度的輸出信號，再將具有0.75倍于原來幅度的輸出信號和具有原來幅度的已知信號相加，從而獲得具有1.75倍于原來幅度的輸出信號。此外，放大率可以通過比特移位器及加法和減法來適當確定。這樣，由于本實施例的結構無需乘法器，所以能夠減少運算量，從而減小硬件規(guī)模。
這樣幅度調整過的已知信號與正交調制過的消息信號一起被IFFT運算為OFDM信號。OFDM信號被D/A轉換為基帶信號，然后被放大，以作為發(fā)送信號經(jīng)天線發(fā)送。
經(jīng)天線接收到的接收信號被轉換為數(shù)字信號，然后被FFT運算。運算過的信號使用分配給信號頭部用于符號同步捕獲的導頻符號進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部105。
相位補償部105以與第一實施例相同的方式對相干檢測過的信號進行兩級相位補償使用導頻符號作為參考的相位補償、和使用導頻的已知信號的相位補償。
由于發(fā)送端增加已知信號的幅度，所以能夠為已知信號獲得高C/N比。從而，在通信環(huán)境中，即使當熱噪聲的電平高時，換言之，即使當C/N比低時，接收端也能夠接收到具有足以檢測相位誤差的電平的導頻的已知信號，從而維持相位誤差檢測的精度。因此，能夠使用已知信號以高精度執(zhí)行相位誤差檢測，并且對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償。(第四實施例)本實施例說明下述情況按照信道品質來切換幅度調整中使用的系數(shù)，以便改善相位誤差檢測特性，同時防止峰值功率增加。
圖7是本發(fā)明第四實施例的OFDM通信裝置的方框圖。在圖7中，與圖4相同的部分被賦予與圖4相同的標號，以省略其說明。
圖7所示的OFDM通信裝置對相位補償部105的輸出執(zhí)行信道估計，使用閾值對估計出的信道值進行確定，以切換幅度調整中使用的系數(shù)。即，圖7所示的OFDM通信裝置具有確定部401，對相位補償過的信號進行象限確定；減法器402，獲得確定結果和接收信號之差；減法器403，獲得該減法結果和預定閾值之差；確定部404，對該減法結果進行確定；以及選擇器405，根據(jù)確定結果來選擇幅度調整中使用的系數(shù)。
下面說明具有上述結構的OFDM通信裝置的操作。
導頻的發(fā)送數(shù)據(jù)、即已知信號被輸出到乘法器103，以使用預定系數(shù)進行幅度調整(增益控制)。換言之，乘法器103將已知信號乘以預定系數(shù)，以執(zhí)行幅度調整。
這樣幅度調整過的已知信號與正交調制過的消息信號一起被IFFT運算為OFDM信號。OFDM信號被D/A轉換為基帶信號，然后被放大，以作為發(fā)送信號經(jīng)天線發(fā)送。
經(jīng)天線接收到的接收信號被轉換為數(shù)字信號，然后被FFT運算。運算過的信號使用分配給信號頭部用于符號同步捕獲的導頻符號進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部105。
相位補償部105以與第一實施例相同的方式對相干檢測過的信號進行兩級相位補償使用導頻符號作為參考的相位補償、和使用導頻的已知信號的相位補償。
相位補償過的信號在確定部401中進行象限確定。象限確定過的信號被輸出到減法器402，以與相位補償過的信號進行減法處理，并且該減法結果被輸出到減法器403。減法器403對減法器402的減法結果與閾值執(zhí)行減法處理。該閾值按照信道品質來適當設置。
減法器403中的減法結果被輸出到確定部404，以使用閾值進行確定，并且確定結果被輸出到選擇器405。按照使用閾值獲得的確定結果，換言之，按照信道品質，選擇器405選擇已知信號的幅度調整中使用的系數(shù)。例如，在信道品質良好的情況下，換言之，在減法器402的減法結果未超過閾值的情況下，選擇器405選擇相對小的系數(shù)1，以抑制峰值功率的增加。另一方面，在信道品質惡劣的情況下，換言之，在減法器402的減法結果超過閾值的情況下，選擇器405選擇相對大的系數(shù)2，以向已知信號提供大的幅度調整，從而改善相位誤差檢測特性。這樣，能夠改善相位誤差檢測特性，同時防止峰值功率增加。
由于發(fā)送端增加已知信號的幅度，所以能夠為已知信號獲得高C/N比。從而，在通信環(huán)境中，即使當熱噪聲的電平高時，換言之，即使當C/N比低時，接收端也能夠接收到具有足以檢測相位誤差的電平的導頻的已知信號，從而維持相位誤差檢測的精度。因此，能夠使用已知信號以高精度執(zhí)行相位誤差檢測，并且對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償。(第五實施例)本實施例說明下述情況改善信道品質估計的可靠性，以便改善已知信號的幅度調整的精度。
圖8是本發(fā)明第五實施例的OFDM通信裝置的方框圖。在圖8中，與圖7相同的部分被賦予與圖7相同的標號，以省略其說明。
圖8所示的OFDM通信裝置具有平均部501，在多個符號或多個時隙中對減法器402的結果進行平均。
下面說明具有上述結構的OFDM通信裝置的操作。
導頻的發(fā)送數(shù)據(jù)、即已知信號被輸出到乘法器103，以使用預定系數(shù)進行幅度調整(增益控制)。換言之，乘法器103將已知信號乘以預定系數(shù)，以執(zhí)行幅度調整。
這樣幅度調整過的已知信號與正交調制過的消息信號一起被IFFT運算為OFDM信號。OFDM信號被D/A轉換為基帶信號，然后被放大，以作為發(fā)送信號經(jīng)天線發(fā)送。
經(jīng)天線接收到的接收信號被轉換為數(shù)字信號，然后被FFT運算。運算過的信號使用分配給信號頭部用于符號同步捕獲的導頻符號進行相干檢測。相干檢測過的信號被輸出到相位補償部105。
相位補償部105以與第一實施例相同的方式對相干檢測過的信號進行兩級相位補償使用導頻符號作為參考的相位補償、和使用導頻的已知信號的相位補償。
相位補償過的信號在確定部401中進行象限確定。象限確定過的信號在減法器402中與相位補償過的信號進行減法處理，并且該減法結果被輸出到平均部501。平均部501存儲多個符號或多個時隙的減法結果以計算平均，并且將平均輸出到減法器403。減法器403對平均部501的平均與閾值執(zhí)行減法處理。該閾值按照信道品質來適當設置。
平均部501中的平均被輸出到確定部404以使用閾值進行確定，并且確定結果被輸出到選擇器405。按照使用閾值獲得的確定結果，換言之，按照信道品質，選擇器405選擇已知信號的幅度調整中使用的系數(shù)。例如，按照信道品質，選擇器405選擇幅度調整中使用的系數(shù)以進行切換。
具體地說，在信道品質良好的情況下，換言之，在減法器402的減法結果未超過閾值的情況下，選擇器405選擇相對小的系數(shù)1，以抑制峰值功率的增加。另一方面，在信道品質惡劣的情況下，換言之，在減法器402的減法結果超過閾值的情況下，選擇器405選擇相對大的系數(shù)2，以向已知信號提供大的幅度調整，從而改善相位誤差檢測特性。這樣，能夠改善相位誤差檢測特性，同時防止峰值功率增加。此外，由于多個符號或多個時隙的減法結果被存儲，同時計算該結果的平均，所以改善了信道品質估計的可靠性，因此可以進一步優(yōu)選增益系數(shù)。
這樣，由于發(fā)送端增加已知信號的幅度，所以能夠為已知信號獲得高C/N比。從而，在通信環(huán)境中，即使當熱噪聲的電平高時，換言之，即使當C/N比低時，接收端也能夠接收到具有足以檢測相位誤差的電平的導頻的已知信號，從而維持相位誤差檢測的精度。因此，能夠使用已知信號以高精度執(zhí)行相位誤差檢測，并且對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償。
上述實施例1至5任一個中的OFDM通信裝置都適用于基站和通信終端裝置，例如數(shù)字無線通信系統(tǒng)中的移動臺。將本發(fā)明應用到其上使得這種裝置能夠對用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行精確的相位補償，并且當載波噪聲比(C/N比)低時進一步執(zhí)行高度抵抗多徑干擾的通信。
本發(fā)明不限于上述第一至第五實施例，而是能夠以各種修改來實施。此外，上述第一至第五實施例可以適當組合來實施。
如上所述，本發(fā)明的OFDM通信裝置執(zhí)行以導頻發(fā)送的已知信號的幅度調整(增益控制)，或者為導頻分配在多值正交調幅中具有大幅度的信號，從而該裝置提高已知信號的C/N比，因此即使當通信環(huán)境中的C/N比低時，也能夠對用戶數(shù)據(jù)精確地執(zhí)行相位補償。
本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
本申請基于1999年3月16日提交的日本專利申請No.HEI11-070899，其全部內容明確包含于此作為參考。
權利要求
1.一種OFDM通信裝置，包括幅度調整部件，用于調整以導頻發(fā)送的已知信號的幅度，使得所述幅度大于以其他副載波發(fā)送的信號的幅度；以及發(fā)送部件，用于發(fā)送OFDM信號，該OFDM信號包含具有調整過的幅度的已知信號、和所述以其他副載波發(fā)送的信號。
2.一種OFDM通信裝置，包括載波分配部件，用于將幅度相對大的多值正交調幅過的信號分配給載頻；以及發(fā)送部件，用于發(fā)送OFDM信號，該OFDM信號包含分配給所述載頻的信號、和分配給其他副載波的信號。
3.如權利要求1所述的OFDM通信裝置，其中，所述幅度調整部件由比特移位器和加法器-減法器構成。
4.如權利要求1所述的OFDM通信裝置，還包括信道品質估計部件，用于估計通信信道的品質；以及幅度調整控制部件，用于按照估計出的品質來控制幅度調整。
5.如權利要求4所述的OFDM通信裝置，其中，所述信道品質估計部件具有平均部件，用于平均多個符號或多個時隙的估計出的信道品質值。
6.一種OFDM通信方法，包括幅度調整步驟，用于調整以導頻發(fā)送的已知信號的幅度，使得所述幅度大于以其他副載波發(fā)送的信號的幅度；以及發(fā)送步驟，用于發(fā)送OFDM信號，該OFDM信號包含具有調整過的幅度的已知信號、和所述以其他副載波發(fā)送的信號。
7.一種OFDM通信方法，包括載波分配步驟，用于將幅度相對大的多值正交調幅過的信號分配給載頻；以及發(fā)送步驟，用于發(fā)送OFDM信號，該OFDM信號包含分配給所述載頻的信號、和分配給其他副載波的信號。
8.如權利要求6所述的OFDM通信方法，還包括信道品質估計步驟，用于估計通信信道的品質；以及幅度調整控制步驟，用于按照估計出的品質來控制幅度調整。
9.如權利要求8所述的OFDM通信方法，其中，所述信道品質估計步驟具有平均步驟，用于平均多個符號或多個時隙的估計出的信道品質值。
全文摘要
導頻的發(fā)送數(shù)據(jù)、即已知信號被輸出到乘法器103,以使用預定系數(shù)進行幅度調整(增益控制)?？紤]到例如差錯率惡化和整個發(fā)送功率中峰值功率的增量,該系數(shù)被適當設置在使已知信號的幅度大于消息信號的幅度的范圍內。此外,由于導頻數(shù)小于所有載波數(shù),所以導頻的增益的增量對峰值功率的增量不總是具有大的影響。
文檔編號H04L27/26GK1267154SQ0010404
公開日2000年9月20日 申請日期2000年3月14日 優(yōu)先權日1999年3月16日
發(fā)明者須藤浩章 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社