專(zhuān)利名稱(chēng)：頻分通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用多個(gè)頻率對(duì)上行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸進(jìn)行復(fù)用 的頻分通信系統(tǒng)。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種其中頻率關(guān)系為正交關(guān)系
從而使得能夠有效利用所使用的頻率的正交頻分復(fù)用(OFDM)方法。
背景技術(shù)：
過(guò)去，對(duì)上行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸執(zhí)行無(wú)線電頻率復(fù)用的通信 系統(tǒng)采用頻分雙工(FDD)方法或時(shí)分雙工(TDD)方法。
此外，在第三代移動(dòng)電話系統(tǒng)中，與在W-CDMA (寬帶碼分多址) 方法中使用的FDD方法相比，在TDS (時(shí)分同步)-CDMA (碼分多址) 以及其他系統(tǒng)中所采用的TDD方法，已通過(guò)針對(duì)上行鏈路信道和下行鏈 路信道使用相同的頻帶，實(shí)現(xiàn)了頻率的有效利用。
此外，存在以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)修改分配給上行鏈路傳輸和下行鏈路傳 輸?shù)臅r(shí)間的比例，可靈活地改變通信速度，并且可有效地提供非對(duì)稱(chēng)速 率數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。
此外，通過(guò)針對(duì)上行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸使用相同的頻率，可 預(yù)期上行鏈路/下行鏈路的相關(guān)性較高，因此在基站處可使用上行鏈路信 道來(lái)估計(jì)下行鏈路信道狀態(tài)?；蛘撸谝苿?dòng)站處可使用下行鏈路信道來(lái) 估計(jì)上行鏈路信道狀態(tài)。
為此，可在TDD系統(tǒng)中無(wú)需反饋地執(zhí)行在FDD系統(tǒng)中需要信道信 息反饋的方法(例如，自適應(yīng)調(diào)制、發(fā)送分集等)。
然而，在TDD系統(tǒng)中，為了防止上行鏈路/下行鏈路干擾，必須在 上行鏈路傳輸與下行鏈路傳輸之間進(jìn)行快速切換。這導(dǎo)致接收器和發(fā)送 器的結(jié)構(gòu)都更加復(fù)雜。此外，因?yàn)樵赥DD系統(tǒng)中上行鏈路/下行鏈路分配 僅限于時(shí)間方向，所以在頻率方向上有可能進(jìn)行更靈活的分配。
在日本專(zhuān)利特開(kāi)平第11-275036號(hào)中提出了這種技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例。 在CDMA/TDD方法中，使用具有TDMA結(jié)構(gòu)的信號(hào)，并且通過(guò)僅在子 幀的最后一個(gè)下行鏈路時(shí)隙中執(zhí)行廣播信道的發(fā)送和接收，可靈活地提 供各種業(yè)務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種正交頻分通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)不 僅保持了與TDD (時(shí)分雙工)系統(tǒng)相似的優(yōu)點(diǎn)，而且還使得能夠靈活地 修改上行鏈路/下行鏈路的分配比。
在第一方面中，提供了一種實(shí)現(xiàn)了上述目的的頻分通信系統(tǒng)，該頻 分通信系統(tǒng)具有通過(guò)上行鏈路和下行鏈路相連接的基站和移動(dòng)站，并且 該頻分通信系統(tǒng)的特征在于，將兩個(gè)頻率分配給所述上行鏈路和所述下 行鏈路。
在第二方面中，提供了一種實(shí)現(xiàn)了上述目的的頻分通信系統(tǒng)，該頻 分通信系統(tǒng)具有通過(guò)上行鏈路和下行鏈路相連接的一個(gè)基站和多個(gè)移動(dòng) 站，并且該頻分通信系統(tǒng)的特征在于，多個(gè)正交頻率在頻率軸和時(shí)間軸 上被分配給所述上行鏈路和所述下行鏈路以及所述多個(gè)移動(dòng)站。
在第三方面中，提供了一種實(shí)現(xiàn)了上述目的的頻分通信系統(tǒng)，該頻 分通信系統(tǒng)是第二方面的系統(tǒng)，并且其特征在于所述基站具有對(duì)所述 上行鏈路/下行鏈路的通信量比進(jìn)行監(jiān)測(cè)的通信量監(jiān)測(cè)部，并且根據(jù)由所 述通信量監(jiān)測(cè)部所監(jiān)測(cè)出的所述通信量比來(lái)確定在頻率軸和時(shí)間軸上對(duì) 所述多個(gè)頻率進(jìn)行的分配。
在第四方面中，提供了一種實(shí)現(xiàn)了上述目的的頻分通信系統(tǒng)，該頻 分通信系統(tǒng)是第一方面或第二方面的系統(tǒng)，并且其特征在于，分配給所 述上行鏈路和所述下行鏈路的頻率非常接近，使得頻率差是使所述上行 鏈路與所述下行鏈路之間的相關(guān)值較高的頻率差。
在第五方面中，提供了一種實(shí)現(xiàn)了上述目的的頻分通信系統(tǒng)，該頻 分通信系統(tǒng)是第四方面的系統(tǒng)，并且其特征在于，所述基站具有SIR測(cè) 量部，其針對(duì)上行鏈路的所述多個(gè)頻率中的每個(gè)頻率來(lái)測(cè)量信噪比(SIR
值)；調(diào)制方法確定部，其根據(jù)所述SIR測(cè)量部的測(cè)量值來(lái)確定調(diào)制方法;
以及調(diào)制部，其將由所述調(diào)制方法確定部確定的調(diào)制方法應(yīng)用于所述多 個(gè)頻率中的對(duì)應(yīng)頻率。
在第六方面中，提供了一種實(shí)現(xiàn)了上述目的的頻分通信系統(tǒng)，該頻 分通信系統(tǒng)是第四方面的系統(tǒng)，并且其特征在于，所述基站具有SIR測(cè) 量部，所述SIR測(cè)量部針對(duì)上行鏈路的所述多個(gè)頻率中的每個(gè)頻率來(lái)測(cè)
量信噪比(SIR值)，并且所述SIR測(cè)量部確定被分配給所述多個(gè)移動(dòng)站
中的每個(gè)移動(dòng)站的頻率的測(cè)量值的平均值，并且所述基站具有調(diào)制方 法確定部，其確定與所述平均值相對(duì)應(yīng)的調(diào)制方法；調(diào)制方法確定部，
其根據(jù)由所述SIR測(cè)量部確定的測(cè)量值的平均值來(lái)確定針對(duì)各移動(dòng)站的 調(diào)制方法；和調(diào)制部，其將由所述調(diào)制方法確定部所確定的調(diào)制方法應(yīng)
用于被分配給所述多個(gè)移動(dòng)站的所述多個(gè)頻率的每一個(gè)頻率。 通過(guò)下面參照附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特征將變得更清晰。 通過(guò)本發(fā)明，可使用多個(gè)頻率執(zhí)行多信道上行鏈路傳輸和下行鏈路
傳輸。例如，將正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸中的子載波靈活地分配給 上行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸。由此，在保持與TDD (時(shí)分雙工)方法 相似的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可靈活地修改對(duì)上行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸?shù)姆?配比。


圖1是總體上對(duì)采用普通正交頻分復(fù)用(OFDM)方法的應(yīng)用了本 發(fā)明的收發(fā)器進(jìn)行說(shuō)明的圖； 圖2示出了幀結(jié)構(gòu)； 圖3說(shuō)明了本發(fā)明的特征；
圖4示出了當(dāng)在基站與移動(dòng)站之間形成上行鏈路和下行鏈路時(shí)，在 時(shí)間軸和頻率軸上對(duì)多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行分配的示例；
圖5A到5C示出了基站與移動(dòng)站#1以及移動(dòng)站#2之間的幀信號(hào)的 示例，并且說(shuō)明了保護(hù)間隔(GI)的意義；
圖6說(shuō)明了基站的同步部的操作；
圖7示出了基站的對(duì)子載波分配進(jìn)行控制的基帶部的配置的實(shí)施 圖8說(shuō)明了子載波分配/控制部33的操作；
圖9示出了用于說(shuō)明圖8的配置的操作流程； 圖IO說(shuō)明了用于確定信道分配模式的表的示例；
圖ll說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的與一自適應(yīng)調(diào)制方法相結(jié)合的基站的實(shí)施
方式；
圖12是利用子載波進(jìn)行多級(jí)調(diào)制的情況的概念圖； 圖13說(shuō)明了在多級(jí)調(diào)制電路中共同確定針對(duì)多個(gè)子載波的調(diào)制方 法的實(shí)施例；
圖14示出了針對(duì)在W-CDMA通信中基站使用兩個(gè)發(fā)送天線的情況 的系統(tǒng)配置；
圖15示出了將本發(fā)明應(yīng)用于使用空間分集的基站的實(shí)施方式的配
置；
圖16示出了圖15的實(shí)施方式配置的操作的概念；
圖17說(shuō)明了被應(yīng)用于使用頻率分集作為估計(jì)相干頻帶中的上行鏈 路傳播路徑狀態(tài)和下行鏈路傳播路徑狀態(tài)的方法的情況的基站的實(shí)施方 式的配置的實(shí)施例；以及
圖18示出了圖17的實(shí)施方式的操作的概念。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。以下說(shuō)明的實(shí)施方 式旨在便于本發(fā)明的理解，本發(fā)明的技術(shù)范圍不受這些實(shí)施方式的限制。
圖1總體上解釋了應(yīng)用了本發(fā)明的普通正交頻分復(fù)用(OFDM)方 法的收發(fā)器。
在圖1中，輸入到發(fā)送器側(cè)的傳輸數(shù)據(jù)按比特被分配到多個(gè)子載波。 接著，IFFT轉(zhuǎn)換器1進(jìn)行快速傅立葉逆變換(IFFT)以將信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí) 域。
P/S轉(zhuǎn)換器2把被轉(zhuǎn)換到時(shí)域的信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)，隨后保護(hù)間隔
(GI)插入電路3在各碼元處插入保護(hù)間隔(GI)。
在此，如圖2的幀結(jié)構(gòu)所示，保護(hù)間隔(GI)具有設(shè)置在開(kāi)始的
復(fù)制了IFFT數(shù)據(jù)(導(dǎo)頻、有效碼元)的末端規(guī)定時(shí)段部分的前保護(hù)間隔 (GI);和設(shè)置在末尾的復(fù)制了 IFFT數(shù)據(jù)的開(kāi)始規(guī)定時(shí)段部分的后保護(hù) 間隔(GI)。 一個(gè)碼元時(shí)段是由前保護(hù)間隔、后保護(hù)間隔以及IFFT數(shù)據(jù) 形成的。
添加有保護(hù)間隔(GI)的基帶信號(hào)被D/A轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)， 并且在經(jīng)低通濾波器5滾降(rolloff)之后被輸入到調(diào)制器6。
調(diào)制器6利用該模擬信號(hào)來(lái)對(duì)一無(wú)線電頻率下的載波7進(jìn)行調(diào)制。 來(lái)自調(diào)制器6的無(wú)線電頻率信號(hào)經(jīng)帶通濾波器8限制帶寬，而后被功率
放大器9放大，并經(jīng)循環(huán)器io從天線n發(fā)射出去。
從天線11輸出的信號(hào)通過(guò)衰落傳播路徑并且被另一側(cè)的接收器的天 線11接收到。為了方便，使用圖1的收發(fā)器配置來(lái)對(duì)另一側(cè)的接收操作 進(jìn)行說(shuō)明。
所接收的無(wú)線電頻率信號(hào)被帶通濾波器12、線性放大器13以及解 調(diào)器14轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)。
然后，由低通濾波器15減小噪聲，并且由A/D轉(zhuǎn)換器16執(zhí)行到數(shù) 字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。此外，獲得同步，在保護(hù)間隔去除電路17中從基帶信號(hào) 中去除保護(hù)間隔(GI)，并且針對(duì)每個(gè)碼元提取用于FFT處理的數(shù)據(jù)。然 后，由S/P轉(zhuǎn)換器18將所提取的用于FFT處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行信號(hào)， 并且由FFT電路19執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)以將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域 子載波信號(hào)。
在具有上述配置的收發(fā)器中，如示出的幀結(jié)構(gòu)所示，當(dāng)對(duì)排列在頻 率軸上的多個(gè)正交子載波頻率進(jìn)行劃分并且執(zhí)行雙工發(fā)送時(shí)，可以對(duì)上 行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸進(jìn)行靈活的分配。
艮P，用于待經(jīng)歷快速傅立葉逆變換(IFFT)處理的發(fā)送數(shù)據(jù)的子載 波可靈活地分配給上行鏈路和下行鏈路。
借此，不再需要高速上行鏈路/下行鏈路切換。此外，在時(shí)間軸上， 也執(zhí)行在上行鏈路與下行鏈路之間的時(shí)分分配。因此，與傳統(tǒng)的時(shí)分雙工(TDD)相比，可更靈活地修改上行鏈路/下行鏈路的分配比。
艮P，在圖1中，快速傅立葉逆變換(IFFT)部IO將來(lái)自發(fā)送站的發(fā)
送信號(hào)分配到正交頻率的一部分。因?yàn)樯闲墟溌沸盘?hào)和下行鏈路信號(hào)被 分配給不同的子載波，所以針對(duì)在接收側(cè)上所分配的子載波而言，發(fā)送
側(cè)的IFFT部輸入為"0"。
另一方面，在接收側(cè)上僅使用在由快速傅立葉變換(FFT)部19進(jìn) 行了 FFT之后在接收側(cè)上分配的子載波的輸出。
通過(guò)在天線11處設(shè)置循環(huán)器IO，可在一定程度上抑制發(fā)送信號(hào)泄露 到接收器中。然而，即使存在一些泄漏，在接收側(cè)也可通過(guò)FFT去除正 交分量。
圖4是當(dāng)在基站與移動(dòng)站之間配置上行鏈路和下行鏈路時(shí)在時(shí)間軸 (t)和頻率軸(f)上對(duì)多個(gè)移動(dòng)站(在圖4的示例中為兩個(gè)移動(dòng)站，#1 和#2)進(jìn)行分配的示例。
在圖4中，例如，"Up#l"是移動(dòng)站#1的上行鏈路，即，分配給從 移動(dòng)站#1發(fā)送到基站的信號(hào)的上行鏈路。雖然對(duì)于移動(dòng)站#1，上行鏈路 和下行鏈路的分配是對(duì)稱(chēng)的，但是對(duì)于移動(dòng)站#2，該分配是不對(duì)稱(chēng)的。
這樣，考慮到通信量的非對(duì)稱(chēng)性，對(duì)于每個(gè)移動(dòng)站都可以進(jìn)行分配。 此外，按使得上行鏈路分配頻率與下行鏈路分配頻率之間的間隔盡可能 小的方式進(jìn)行分配。于是，可在基站處(使用嵌入幀的開(kāi)始處的碼元時(shí) 段中的導(dǎo)頻碼元；見(jiàn)圖2)執(zhí)行上行鏈路信號(hào)信道估計(jì)，并且當(dāng)有必要時(shí)， 可以執(zhí)行內(nèi)插和其他操作以高度可靠地對(duì)下行鏈路信號(hào)信道進(jìn)行估計(jì)。
這意味著基站和各移動(dòng)站在不用互相發(fā)信號(hào)的情況下就可以共享上 行鏈路信道信息和下行鏈路信道信息。此外，通過(guò)借助正交頻分復(fù)用 (OFDM)來(lái)有效地利用頻率，頻率使用的效率等同于時(shí)分雙工(TDD) 方法的效率。
圖5示出了基站與移動(dòng)站#1以及#2之間的幀信號(hào)，并且解釋了保護(hù) 間隔(GI)的意義。
圖5A示出了基站中的下行鏈路發(fā)送信號(hào)和從移動(dòng)站#1和#2接收的 上行鏈路信號(hào)?；揪哂型讲?，如圖6所示。在圖6中，由同步位插
入電路23不斷地向移動(dòng)站#1和#2中的每一個(gè)發(fā)送同步概率信號(hào)。同時(shí)，
檢測(cè)電路21使用從移動(dòng)站發(fā)送的上行鏈路信號(hào)中的保護(hù)間隔(GI)來(lái)檢 測(cè)來(lái)自移動(dòng)站#1和#2中的每一個(gè)的上行鏈路信號(hào)的接收定時(shí)。定時(shí)比較 器22將檢測(cè)到的接收定時(shí)與發(fā)送定時(shí)進(jìn)行比較。
當(dāng)下行鏈路發(fā)送信號(hào)幀邊界(TD)滯后時(shí)，向移動(dòng)站的每一個(gè)發(fā)送 用于提前發(fā)送定時(shí)的命令，而當(dāng)下行鏈路發(fā)送信號(hào)幀邊界(TD)領(lǐng)先時(shí)，
向移動(dòng)站的每一個(gè)發(fā)送用于延遲發(fā)送定時(shí)的命令。借此，能夠同時(shí)保持
下行鏈路發(fā)送定時(shí)a。以及移動(dòng)站W(wǎng)和#2的上行鏈路接收定時(shí)b,和c,。
艮口，圖5B示出了移動(dòng)站#1中的下行鏈路接收信號(hào)和上行鏈路發(fā)送 信號(hào)。出現(xiàn)了具有延遲時(shí)間t,的時(shí)間偏移，其等同于基站與移動(dòng)站#1之 間的傳輸時(shí)間。因此，相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間T。，在T。",時(shí)刻接收到來(lái)自基站 的下行鏈路發(fā)送信號(hào)a。作為下行鏈路接收信號(hào)a,。另一方面，根據(jù)來(lái)自基 站的用于提前發(fā)送定時(shí)的命令，在T。-t,時(shí)刻發(fā)送在基站處作為接收信號(hào) b,而接收的來(lái)自移動(dòng)站W(wǎng)的發(fā)送信號(hào)b。。
圖5C示出了移動(dòng)站#2中的下行鏈路接收信號(hào)和上行鏈路發(fā)送信號(hào)。 類(lèi)似地是，出現(xiàn)了具有延遲時(shí)間^的時(shí)間偏移，其等同于基站與移動(dòng)站 #2之間的傳輸時(shí)間。因此，相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間T。，在T。+^時(shí)刻接收到來(lái) 自基站的下行鏈路發(fā)送信號(hào)a。作為下行鏈路接收信號(hào)a;。另一方面，根 據(jù)來(lái)自基站的用于提前發(fā)送定時(shí)的命令，在T。 -t2時(shí)刻發(fā)送在基站處作為 接收信號(hào)c,而接收的來(lái)自移動(dòng)站^的發(fā)送信號(hào)c。。
此外，在圖5B和5C中，移動(dòng)站#1和#2與下行鏈路發(fā)送信號(hào)a,和a, 的有效碼元的開(kāi)始處相一致地執(zhí)行FFT處理。因?yàn)閳D6所示的上述同步 部保持了上行鏈路/下行鏈路的正交性，所以可從接收信號(hào)中去除由發(fā)送 信號(hào)所引起的干擾。
此外，當(dāng)由于多徑而引起的延遲擴(kuò)展(delay spreading)的效果小于 前保護(hù)間隔的長(zhǎng)度(T。1j;r。nt)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)完全去除。在移動(dòng)站進(jìn)行接
收時(shí)，與下行鏈路接收信號(hào)的有效碼元的開(kāi)始處相一致地執(zhí)行FFT。當(dāng) 傳播延遲時(shí)間(t,， t2)的兩倍小于后保護(hù)間隔的長(zhǎng)度(Te,^^)時(shí)，能
夠從接收信號(hào)中完全去除發(fā)送信號(hào)的干擾。
此外，針對(duì)下行鏈路信號(hào)的延遲擴(kuò)展，與上行鏈路信號(hào)相似，當(dāng)延 遲擴(kuò)展小于前保護(hù)間隔的長(zhǎng)度(T。,_FR。NT)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)完全去除。
在此，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，基站在考慮來(lái)自各移動(dòng)站的接收質(zhì)量估計(jì) 值和各移動(dòng)站的通信量非對(duì)稱(chēng)性的情況下，確定對(duì)移動(dòng)站的各子載波的 分配和上行鏈路/下行鏈路分配。
在發(fā)送側(cè)移動(dòng)站中，將發(fā)送碼元分配給所分配的子載波，將"0"分 配給其他頻率，并由IFFT電路1執(zhí)行快速傅立葉逆變換處理。另一方面，
在接收側(cè)移動(dòng)站中，在FFT電路19進(jìn)行了快速傅里葉變換處理之后，在 隨后的信號(hào)處理中僅使用所分配的子載波。
因?yàn)楸仨氼A(yù)先向移動(dòng)站通知所分配的子載波，所以要準(zhǔn)備下行鏈路 控制信道等。當(dāng)使用專(zhuān)用子載波作為控制信道時(shí)，如果控制數(shù)據(jù)例如為d。 而其他個(gè)體數(shù)據(jù)為dd，則利用頻率f。下的子載波對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)
制，結(jié)果如下公式(1)所示。 [公式]
w。W =(《+A)'exp(/'2W) …(1)
在移動(dòng)站處，通過(guò)對(duì)上述d。進(jìn)行解碼，可接收到來(lái)自基站的控制信息。
圖7示出了基站的控制子載波分配的基帶部的配置的實(shí)施例。在基 站的發(fā)送側(cè)，在IFFT電路1進(jìn)行快速傅立葉逆變換處理之前，執(zhí)行子載 波分配。
對(duì)到達(dá)多個(gè)移動(dòng)站l至N中的每一個(gè)的下行鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)執(zhí)行由編 碼器30和調(diào)制器31所執(zhí)行的編碼和調(diào)制處理，并且將結(jié)果輸入到子載 波分配電路32。
另一方面，在基站的接收側(cè)，接收信號(hào)經(jīng)歷由FFT電路19進(jìn)行的快 速傅里葉變換處理，接著被輸入到子載波選擇電路34。子載波分配電路 32和子載波選擇電路34由子載波分配/控制部33來(lái)控制。
下面參照?qǐng)D8來(lái)解釋子載波分配/控制部33的操作。在圖8中，由 下行鏈路數(shù)據(jù)產(chǎn)生部300來(lái)表示圖7中的發(fā)送側(cè)編碼電路30和調(diào)制器31 ， 并且由上行鏈路數(shù)據(jù)解碼部301來(lái)表示接收側(cè)信道估計(jì)/解調(diào)電路35和解
碼電路36。此外，在IFFT電路1的后一級(jí)設(shè)有高頻電路部40，在FFT 電路19的前一級(jí)設(shè)有高頻電路部41。此外，還設(shè)置有上行鏈路/下行鏈 路通信量比監(jiān)測(cè)器302。
圖9示出了用于解釋圖8的配置的操作流程。參照該流程圖，上行 鏈路/下行鏈路通信量比檢測(cè)器302監(jiān)測(cè)針對(duì)每個(gè)用戶(移動(dòng)站)輸入到 下行鏈路數(shù)據(jù)產(chǎn)生部300的數(shù)據(jù)通信量以及輸出到上行鏈路數(shù)據(jù)解碼部 301的數(shù)據(jù)通信量，并且定期確定上行鏈路/下行鏈路通信量比(步驟Sl)。
子載波分配/控制部33將通信量比檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)到的上行鏈路/下行 鏈路通信量比作為通信量信息來(lái)輸入，并以使得信道分配總為最優(yōu)的方 式對(duì)子載波分配電路32和子載波選擇電路34進(jìn)行控制。
艮P，基于該通信量信息，如果計(jì)算出的上行鏈路/下行鏈路通信量比 與先前值相同(在步驟S2中為"否")，則子載波分配/控制部33不改變 信道分配。
如果該上行鏈路/下行鏈路通信量比不同于先前值(在步驟S2中為 "是")，則根據(jù)圖IO所示的表的示例來(lái)確定信道分配模式(步驟S3)。 例如當(dāng)從1:1變?yōu)?:1時(shí)，分配從1號(hào)模式變?yōu)?號(hào)模式，并且按此方式 對(duì)子載波分配部32進(jìn)行控制。因?yàn)樵摲峙湫畔⒈仨氃谙滦墟溌房刂菩诺?上發(fā)送以通知移動(dòng)站MS，所以該信息還被傳遞到下行鏈路數(shù)據(jù)串產(chǎn)生部 300 (步驟S4)。
此外，對(duì)子載波選擇部34進(jìn)行控制，使得基于該分配信息來(lái)執(zhí)行對(duì) 所選擇子載波的添加和刪除(步驟S5)。
在此，已知通過(guò)自適應(yīng)調(diào)制來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸率的方法，其中根據(jù)無(wú) 線電環(huán)境(接收信號(hào)對(duì)噪聲的比(SIR:信號(hào)對(duì)干擾功率比))來(lái)改變調(diào) 制方法和編碼率。
例如，在無(wú)線電基站處，當(dāng)無(wú)線電接收狀態(tài)差時(shí)(當(dāng)SIR低時(shí))使 用QPSK，而當(dāng)接收狀態(tài)好時(shí)使用16QAM調(diào)制方法?？赡艽嬖谡{(diào)制方法 以及編碼率都改變的情況。即，可根據(jù)接收環(huán)境自動(dòng)執(zhí)行選擇，從而在 接收狀態(tài)差時(shí)使用具有強(qiáng)大糾錯(cuò)性能的代碼，而在接收狀態(tài)好時(shí)使用具 有較弱糾錯(cuò)性能的代碼。
這樣，針對(duì)無(wú)線電環(huán)境的狀態(tài)，使調(diào)制方法和編碼率的組合最優(yōu)化， 從而能夠提高數(shù)據(jù)傳輸率。
本發(fā)明可與這種自適應(yīng)調(diào)制方法相結(jié)合。圖11說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的 與一自適應(yīng)調(diào)制方法相結(jié)合的基站的實(shí)施方式。
在圖11中，在接收側(cè)，子載波選擇部34使用在前面的實(shí)施方式中
說(shuō)明的方法來(lái)判斷對(duì)各用戶的子載波頻率分配，并且接收選擇電路402
僅選擇進(jìn)行解調(diào)所必需的信號(hào)。
在發(fā)送側(cè)，在調(diào)制之前，發(fā)送選擇部400利用由子載波選擇部34所 選擇的子載波來(lái)發(fā)送"0"。
在接收側(cè)，由解調(diào)器35對(duì)各個(gè)所選擇的子載波執(zhí)行解調(diào)并且由信道 估計(jì)部403對(duì)各個(gè)所選擇的子載波執(zhí)行信道估計(jì)，并且SIR測(cè)量部404 計(jì)算SIR值。
然后，SIR值比較部406將計(jì)算出的SIR值與閾值進(jìn)行比較，并且 調(diào)制方法確定部407根據(jù)預(yù)先制備的表來(lái)確定調(diào)制方法。
另一方面，在發(fā)送側(cè)，子載波分配部32和發(fā)送選擇部400再次使用 在前面的實(shí)施方式中描述的方法來(lái)分配和選擇子載波頻率，并且多級(jí)調(diào) 制部401針對(duì)各用戶(移動(dòng)站)，執(zhí)行對(duì)經(jīng)并行轉(zhuǎn)換位串的多級(jí)調(diào)制。
在此，圖12是對(duì)各子載波的多級(jí)調(diào)制的概念圖。圖12僅提取并示 出了與圖12有關(guān)的部分。
在圖12中，多級(jí)調(diào)制部401具有與子載波相對(duì)應(yīng)的多個(gè)多級(jí)調(diào)制電 路。信道估計(jì)部403執(zhí)行信道估計(jì)，并且SIR測(cè)量部404計(jì)算SIR值。 然后，由SIR值比較部406將計(jì)算出的SIR值與閾值進(jìn)行比較，并且在 調(diào)制方法確定部407中，根據(jù)預(yù)先制備的表來(lái)確定對(duì)子載波的調(diào)制方法。
多級(jí)調(diào)制部401的多個(gè)多級(jí)調(diào)制電路中的每一個(gè)根據(jù)這些確定由此 確定的調(diào)制方法，利用從發(fā)送選擇部400輸入的數(shù)字信號(hào)d。來(lái)執(zhí)行調(diào)制。
如圖13所示，SIR測(cè)量電路404可以確定分配給各用戶(移動(dòng)站) 的多個(gè)子載波(例如，f, ， f3， f5)的平均SIR，該平均SIR被與一SIR 閾值進(jìn)行比較，并且在規(guī)定條件下，可在多級(jí)調(diào)制部401的多級(jí)調(diào)制電 路中共同為對(duì)應(yīng)的多個(gè)子載波確定調(diào)制方法。
為了說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用的其他實(shí)施例，作為發(fā)送分集的一個(gè)實(shí)施例， 對(duì)W-CDMA (其為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng))中的閉環(huán)發(fā)送分集進(jìn)行說(shuō)明。
在W-CDMA中，釆用其中使用兩個(gè)發(fā)送天線的方法。圖14示出其
中使用兩個(gè)發(fā)送天線的情況下的系統(tǒng)配置。導(dǎo)頻信號(hào)產(chǎn)生部500產(chǎn)生互 相正交的導(dǎo)頻碼型P,和P2 ，并將導(dǎo)頻碼型P,和P2從基站的兩個(gè)發(fā)送天線
AA和AB發(fā)送出去。
在移動(dòng)站的接收側(cè)，通過(guò)接收天線AC接收到導(dǎo)頻碼型P,和&，并且
控制量計(jì)算部501計(jì)算已知導(dǎo)頻碼型與所接收導(dǎo)頻信號(hào)之間的相關(guān)性。
基于計(jì)算出的相關(guān)性，可以估計(jì)從基站的各發(fā)送天線AA和AB到 移動(dòng)站接收天線AC的信道脈沖響應(yīng)矢量h,和l 。
利用該信道估計(jì)值，計(jì)算基站的各發(fā)送天線的使功率PW最大化的 振幅和相位控制矢量(權(quán)矢量)
接著通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行量化，且通過(guò)在復(fù)用電路502中利用信道信號(hào) 將結(jié)果復(fù)用為反饋信息，將該信息從發(fā)送天線AD發(fā)送到基站。
然而，不必發(fā)送相位控制矢量(權(quán)矢量)中的全部?jī)蓚€(gè)值w,和w" 當(dāng)該矢量被確定為w嚴(yán)l時(shí)，僅發(fā)送w,的值就足夠了。
在此，功率PW由公式(3)表示。
<formula>formula see original document page 13</formula>…'(3)
<formula>formula see original document page 13</formula> ， (4)
在公式(3)中，分別來(lái)自天線AA和AB的仏和&形成信道脈沖響 應(yīng)矢量。
如果脈沖響應(yīng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則&由下面公式(5)來(lái)表示。 [公式]
<formula>formula see original document page 13</formula> …(5)
在軟切換時(shí)，代替公式(3)，計(jì)算如公式(6)所給出的使功率最大
化的控制矢量。 [公式]
在此，Hk是對(duì)來(lái)自第k基站的信號(hào)的信道脈沖響應(yīng)。
在W-CDMA中，規(guī)定了兩種方法，它們是將加權(quán)因子w,量化到1 位的模式1以及將加權(quán)因子巧量化為4位的模式2。
在模式1中，通過(guò)在每個(gè)時(shí)隙發(fā)送1位反饋信息來(lái)執(zhí)行控制，使得 在控制速度快時(shí)，量化粗糙，因此無(wú)法進(jìn)行精確控制。
另一方面，在模式2中，控制采用4位的信息，使得可進(jìn)行更精確 的控制；另一方面，在每時(shí)隙發(fā)送l位，在4個(gè)時(shí)隙上發(fā)送了 1個(gè)字的 反饋信息。因此，當(dāng)衰落頻率高時(shí)，無(wú)法追蹤衰落，并且特性發(fā)生劣化。
因此，當(dāng)用于發(fā)送反饋信息的上行鏈路信道信號(hào)傳輸速率受限時(shí)， 要在控制精度與衰落追蹤響應(yīng)之間進(jìn)行權(quán)衡。
在W-CDMA Release 99規(guī)范中，為了避免由于發(fā)送反饋信息而降低 上行鏈路信道傳輸效率，沒(méi)有考慮使用多于兩個(gè)發(fā)送天線的情況。然而， 為了增加反饋信息的量并且允許更新速率降低，可以擴(kuò)展到三個(gè)或更多 個(gè)天線。
當(dāng)存在N個(gè)發(fā)送天線時(shí)，在無(wú)線電基站處使用不同的發(fā)送天線來(lái)發(fā) 送N個(gè)互相正交的導(dǎo)頻信號(hào)g(t)， P2(t)， ...， PN(t)。
這些導(dǎo)頻信號(hào)的關(guān)系如公式(7)所示。
= 0 <"力 … (7)
在上面的公式(6)中，各導(dǎo)頻信號(hào)經(jīng)受由于衰落而引起的振幅和相 位變化，并且這些信號(hào)的合成被輸入到移動(dòng)站接收天線AC。
在移動(dòng)站的接收器中，通過(guò)由控制量計(jì)算部501確定所接收導(dǎo)頻信 號(hào)與P,(t)， P2(t)， ...， P,(t)的相關(guān)性，能夠估計(jì)針對(duì)各導(dǎo)頻信號(hào)的信道脈 沖響應(yīng)矢量&， &， ...， hN。
利用這些信道脈沖響應(yīng)矢量，如公式(8)所示，可針對(duì)基站的各發(fā) 送天線來(lái)計(jì)算使功率PW最大化的振幅和相位控制矢量(權(quán)矢量)；[公式]
K,，^，…，ww:f
對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行量化并利用上行鏈路信號(hào)將結(jié)果復(fù)用為反饋信息，
并將該信息從天線AD發(fā)送到基站。
然而，在此情況下也同樣，當(dāng)確定了值w,—時(shí)，僅發(fā)送w,， w3，...， w,的值就足夠了。
尸W = l^i/H^w' . . ( 8 )
"i&,…，^〗 …(9)
在基站側(cè)，反饋信息由接收天線AE接收，并且由反饋信息提取電 路503提取。反饋信息提取電路503基于所提取的反饋信息來(lái)控制振幅/ 相位控制電路504。
因此，在W-CDMA系統(tǒng)中的閉環(huán)發(fā)送分集中，采用將下行鏈路功 率作為反饋信息從移動(dòng)站發(fā)送到基站這種配置。
應(yīng)用本發(fā)明，通過(guò)根據(jù)相干頻帶中的上行鏈路傳輸來(lái)估計(jì)下行鏈路 傳輸?shù)膫鞑ヂ窂綘顟B(tài)，可以省略來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的反饋。
圖15示出了采用空間分集的基站應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式的配置， 而圖16示出了該實(shí)施方式的操作的概念。
圖15所示的基站配置具有屬于第一天線lla的發(fā)送/接收系統(tǒng)和屬于 第二天線lib的發(fā)送/接收系統(tǒng)。
在該基站中，從由兩個(gè)天線lla和lib接收到的信號(hào)中提取針對(duì)特 定用戶的信號(hào)。在圖15所示的實(shí)施方式中，移動(dòng)設(shè)備1將各子載波f。 、 f2 、 f,用于下行鏈路，并將f,、 f3、 ^用于上行鏈路。
例如，在對(duì)下行鏈路傳輸中的子載波f。進(jìn)行傳播路徑估計(jì)時(shí)，移動(dòng) 設(shè)備1使用與子載波f。正交的子載波(即，在上行鏈路中使用的相鄰子載 波f,)的信道估計(jì)值。
艮口，在圖15中，子載波選擇部34a從第一天線lla所接收到的上行 鏈路信號(hào)中選擇了子載波f,的信號(hào)，并且由信道估計(jì)部403a執(zhí)行信道估
計(jì)。類(lèi)似地，子載波選擇部34b從第二天線llb所接收到的上行鏈路信
號(hào)中選擇了子載波f;的信號(hào)，并且由信道估計(jì)部403b執(zhí)行信道估計(jì)。
將這些估計(jì)值輸入相位/振幅比較部410，并且如圖16所示，振幅/ 相位比較部410在振幅和相位方面對(duì)天線lla的f,的信道估計(jì)值與天線 lib的f,的信道估計(jì)值進(jìn)行比較；基于該比較結(jié)果，復(fù)數(shù)權(quán)值產(chǎn)生部411 對(duì)公式(2)所示的使上面的公式(3)的功率PW為最大的權(quán)矢量進(jìn)行 計(jì)算。然后，乘法器413對(duì)計(jì)算出的權(quán)矢量執(zhí)行乘法，從而對(duì)下行鏈路 功率進(jìn)行控制。
圖17說(shuō)明了釆用頻率分集的基站的配置的實(shí)施例，作為根據(jù)相干頻 帶內(nèi)的上行鏈路傳輸來(lái)估計(jì)下行鏈路傳播路徑狀態(tài)的方法。圖18示出了 該實(shí)施例的操作的概念。
本實(shí)施方式是使用頻率分集的情況下的實(shí)施例，但與針對(duì)空間分集 的圖15和圖16所示的實(shí)施方式相似，在下行鏈路傳播路徑估計(jì)中可使
用相鄰載波的信道估計(jì)值，從而可以省略來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的反饋。
在圖17和圖18中，為了確定針對(duì)其執(zhí)行頻率分集的子載波f。和f。的
下行鏈路傳播路徑狀態(tài)，例如，針對(duì)子載波f。，使用相鄰的正交子載波f〃
而針對(duì)子載波fn，使用相鄰的正交子載波4+1。
在子載波選擇部34中，選擇了子載波f,和f。+,，由解調(diào)器35進(jìn)行解 調(diào)，并由信道估計(jì)部403進(jìn)行信道估計(jì)。然后，由相位/振幅比較部410 針對(duì)信道估計(jì)值執(zhí)行振幅和相位的比較，并且復(fù)數(shù)權(quán)值產(chǎn)生部411基于 該比較結(jié)果，以使上面的公式(3)中的功率PW為最大的方式，如公式 (2)所示地對(duì)權(quán)矢量進(jìn)行計(jì)算。然后，計(jì)算出的權(quán)矢量由乘法器413執(zhí) 行乘法，從而控制下行鏈路功率。
在圖17和圖18的實(shí)施方式中，選擇具有低相關(guān)性的頻率作為子載 波f。和f。，從而獲得了盡可能多的分集效果。另一方面，針對(duì)下行鏈路傳 輸，進(jìn)行調(diào)制并且在具有相同復(fù)數(shù)碼元串d。的不同子載波f。和f,上發(fā)送數(shù)
據(jù)。針對(duì)未使用的載波以及用于上行鏈路的載波，插入"0"。
己經(jīng)利用OFDM對(duì)本發(fā)明的各方面進(jìn)行了描述，但是在上行鏈路與 下行鏈路子載波頻率之間不需要有正交關(guān)系。應(yīng)用于簡(jiǎn)單的FDM系統(tǒng)也
是可行的。
工業(yè)實(shí)用性
如上所述，通過(guò)利用正交的頻率對(duì)上行鏈路傳輸和下行鏈路傳輸執(zhí) 行復(fù)用，能夠?qū)ι闲墟溌穫鬏敽拖滦墟溌穫鬏斶M(jìn)行靈活的分配。因此， 能夠提供在保持了與TDD (時(shí)分雙工)通信相似的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)能夠靈活 地修改上行鏈路/下行鏈路的分配比的系統(tǒng)。
本申請(qǐng)是2005年1月14日提交的國(guó)際申請(qǐng)PCT/JP2005/000399的
延續(xù)部分。
權(quán)利要求
1、一種頻分通信系統(tǒng)，所述頻分通信系統(tǒng)具有通過(guò)上行鏈路和下行鏈路相連接的基站和移動(dòng)站，其中，兩個(gè)不同頻率被分配給所述上行鏈路和所述下行鏈路。
2、 一種頻分通信系統(tǒng)，所述頻分通信系統(tǒng)具有通過(guò)上行鏈路和下《亍 鏈路相連接的一個(gè)基站和多個(gè)移動(dòng)站，其中，多個(gè)不同頻率在頻率軸和 時(shí)間軸上被分配給所述上行鏈路和所述下行鏈路以及所述多個(gè)移動(dòng)站。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻分通信系統(tǒng)，其中，所述基站具有對(duì)所 述上行鏈路和所述下行鏈路的通信量比進(jìn)行監(jiān)測(cè)的通信量監(jiān)測(cè)部，并且 所述多個(gè)頻率在頻率軸和時(shí)間軸上的分配是根據(jù)由所述通信量監(jiān)測(cè)部監(jiān) 測(cè)到的通信量比來(lái)確定的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的頻分通信系統(tǒng)，其中，分配 給所述上行鏈路和所述下行鏈路的頻率具有非常接近的頻率差，使得所 述上行鏈路與所述下行鏈路之間的相關(guān)值較高。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻分通信系統(tǒng)，其中，所述基站包括SIR 測(cè)量部，其針對(duì)所述上行鏈路的所述多個(gè)頻率中的每個(gè)頻率來(lái)測(cè)量信噪 比，即SIR值；調(diào)制方法確定部，其根據(jù)所述SIR測(cè)量部的測(cè)量值來(lái)確 定調(diào)制方法；以及調(diào)制部，其將由所述調(diào)制方法確定部確定的調(diào)制方法 應(yīng)用于所述多個(gè)頻率中的每個(gè)頻率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻分通信系統(tǒng)，其中，所述基站包括SIR 測(cè)量部，所述SIR測(cè)量部針對(duì)所述上行鏈路的所述多個(gè)頻率中的每個(gè)頻 率來(lái)測(cè)量信噪比，即SIR值，并且所述SIR測(cè)量部確定針對(duì)被分配給所 述多個(gè)移動(dòng)站中的每個(gè)移動(dòng)站的頻率的測(cè)量值的平均值，并且所述基站 還包括調(diào)制方法確定部，其根據(jù)由所述SIR測(cè)量部確定的測(cè)量值的平均值 來(lái)確定與各移動(dòng)站相對(duì)應(yīng)的調(diào)制方法；和調(diào)制部，其將由所述調(diào)制方法確定部確定的調(diào)制方法應(yīng)用于被分配 給所述移動(dòng)站的所述多個(gè)頻率中的每個(gè)頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及頻分通信系統(tǒng)。正交頻分通信系統(tǒng)確保了具有與時(shí)分雙工相似的優(yōu)點(diǎn)并且允許以更靈活的方式改變上行鏈路和下行鏈路之間的分配比，該正交頻分通信系統(tǒng)包括經(jīng)由上行鏈路和下行鏈路而相互連接的多個(gè)移動(dòng)站和一個(gè)基站。在頻率軸和時(shí)間軸上將多個(gè)互相正交的頻率分配給所述上行鏈路和所述下行鏈路以及所述多個(gè)移動(dòng)站。
文檔編號(hào)H04J4/00GK101099319SQ200580046559
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者伊達(dá)木隆, 木村大, 澤本敏郎, 箕輪守彥 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社