专利名称：无线通信装置和无线通信方法
技术领域：
本发明涉及无线通信装置和无线通信方法。
技术背景面向下一代移动通信系统，为了实现超过100Mbps的数据速率，正在对 适合于高速分组传输的无线传输方式进行各种研究。为了实现这样的高速传 输，需要使所使用的频带宽带化，所以正在研究使用大约100MHz的带宽。在移动通信中进行这样的宽带传输时，通信信道变成由延迟时间互不相 同的多个路径构成的频率选择性信道，此特征已经广为人知。因此，在移动 通信中进行宽带传输时，产生在前的码元对后续的码元造成干扰的码间干扰 (ISI: InterSymbol Interference),导致比特差错率(BER: Bit Error Rate)特性的 恶化。此外，频率选择性信道是信道传递函数在频带内变动的信道，从而使 经这样的信道传播而接收的信号的频语产生失真。作为排除ISI的影响并改善BER特性的技术，存在均衡技术。其中，作 为时域均衡技术，众所皆知的是最大似然序列估计(MLSE: Maximum Likelihood Sequence Estimation)。然而，在MLSE中，随^各径数的增力口，均tf 器的结构变得非常复杂，并且进行均衡时所需的计算量也呈指数函数性的增 大。因此，作为均衡器的结构不依赖于路径数的均衡技术，频域均衡(FDE: Frequency Domain Equalization)备受瞩目(例如，参照非专利文献1)。在FDE中，将接收信号块通过快速傅立叶变换(FFT: Fast Fourier Transform)分解为正交频率分量，并将各个频率分量与近似于信道传递函数的 倒凄t的均衡加权相乘后，通过快速傅立叶逆变换(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)变换为时域信号。通过该FDE,能够补偿接收信号的频谦的失真， 其结果，降低ISI并改善BER特性。此外，关于均衡加权，使均衡后的频率 分量与发送信号分量之间的均方误差最小的最小均方误差(MMSE: Minimum Mean Square Error)加权，可提供最优的BER特性。[非专利文献1 ] D. Falconer, S. L. Ariyavistakul, A. Benyamin-Seeyar， and B. Eidson， "Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems", IEEE Commun. Mag., vol. 40, pp.58-66, Apr. 2002.发明内容发明需要解决的问题然而，在上述非专利文献1所记载的技术中，接收信号必须可作为FFT 块长度的重复信号来处理。因此，在发送端，将与码元块的末尾部分相同的 信号附加于码元块的开头，从而设置保护区间(GI: Guard Interval)。像这样设 置GI,则数据传输率降低相当于GI长度的程度。例如，在码元块长度为Nc 码元、GI长度为Ng码元时，数据传输率降低到Nc/(Nc+Ng)。本发明的目的是，提供能够维持良好的BER特性并提高传输效率的无线 通信装置和无线通信方法。解决该问题的方案本发明的无线通信装置所采用的结构包括FFT单元，对不具有保护区 间的接收信号进行FFT,从而获得多个频率分量；均衡单元，对所述频率分 量进行频域均衡；IFFT单元，对频域均衡后的频率分量进行IFFT，从而获得 信号序列；以及选择单元，选择所述信号序列的一部分。发明的有益效果根据本发明，能够维持良好的BER特性并提高传输效率。
图1是FDE的脉沖响应的一个例子。图2是ISI的说明图。图3是表示ISI造成的失真的图。图4是本发明实施方式1的FDE的动作说明图。图5是本发明实施方式1的无线通信装置的结构方框图。图6是本发明实施方式1的无线通信装置的BER特性图。图7是本发明实施方式2的FDE的动作说明图。图8是本发明实施方式2的无线通信装置的结构方框图。
具体实施方式
200680013133.6说明书第3/7页以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。 (实施方式1)在本实施方式中，对通过单载波发送的信号进行FDE。 首先，说明本实施方式的FDE的动作原理。在FDE中，各个码元块的块长度是Nc码元时，使用Nc个均衡加权 w(k)(k=0~Nc-l)。也就是说，FDE与使传递函数为w(k)(k=0~Nc-l)的线性 滤波处理等效。图1表示从MMSE-FDE的传递函数求出的线性滤波器的脉沖 响应的一个例子。在此，假设码元块长度Nc=256码元，传播路径的路径数 L= 16个。由图1可知，FDE的脉沖响应集中于大约以时刻t=0为中心的较狭 的范围。另夕卜，本发明的FDE不需要GI。因此，在互不相同的延迟的多个路径存 在于传播路径中的情况下，如图2所示，在各个码元块的开头部分，产生来 自前一个码元块的末尾部分的ISI。例如，假设L个路径之间的延迟时间差的 最大值(延迟波的最大延迟量)为A码元，则ISI区间为从码元块的开头开始的 A码元区间。如此，在码元块的开头产生A码元区间的ISI,在FFT时无法 获得正确的频率分量，从而在FDE后的信号序列中产生失真。然后，该ISI 造成的失真在时间上以图1所示的脉冲响应的扩散程度扩散。换言之，在时 间上从ISI区间远离的位置，该ISI造成的失真小到可忽视的程度。因此，例如，假设图1所示的脉沖响应的扩散为士M码元，则ISI造成的 失真为如图3所示的状态，在FDE后的各个码元块中，t=A+M~Nc-M-l码 元区间的失真小到可忽视的程度。所以，如图4所示，在FDE后的各个码元 块中，若仅选择t二A+M Nc-M-l码元区间的信号，即使未在各个码元块中 附力口GI，也能够获得没有失真的均衡后的信号。另外，为了获得连续的均衡 后的信号，将FFT区间的起点以每Nc-2M-A码元来依序移位。如此，将多 个FFT区间设定成相互重叠(重复)的状态，同时设定比各个FFT区间短的选 择区间，从而对不具有GI的信号进行FDE时，能够获得没有失真的连续的 信号。由此，本发明能够实现不需要GI的FDE。其结果，由于在发送端无需附 加GI,所以能够提高传输效率。接着，说明本实施方式的无线通信装置。图5表示本实施方式的无线通 信装置IO的结构。 发送端的无线通信装置将未附加GI的单载波信号无线发送到接收端的 无线通信装置10。无线接收处理单元12通过天线11接收不具有GI的单载波信号，并对该 单载波信号进行下变频等的无线处理。并且，无线接收处理单元12将接收信 号序列输出到设定单元13以及FFT单元14,该接收信号序列是将无线处理 后的接收信号按各码元时间进行样本化而获得的。如图4所示，设定单元13基于延迟波的最大延迟量与FDE的脉沖响应 的扩散，对FFT单元14设定Nc码元的FFT区间，并且对选择单元17设定 比FFT区间短的Nc-2M-A码元的选择区间。而且，如图4所示，设定单元 13将本次要设定的FFT区间的起点以及选择区间的起点，设定为从上次设定 的FFT区间的起点以及选4奪区间的起点开始移位了相当于Nc-2M-△码元的 定时。如此，依序设定FFT区间以及选择区间，从而能够将具有Nc码长度 的多个FFT区间设定成相互重叠的状态，并且能够使在上次设定的选择区间另外，如上所述，在此假设延迟波的最大延迟量为A码元，FDE的脉冲 响应的扩散为士M码元。FFT单元14在设定单元13所设定的FFT区间内，对不具有GI的接收 信号序列进行Nc大小的FFT，从而获得多个频率分量。具体而言，FFT单元 14从接收信号序列依序提取具有Nc码长度的码元块，将该码元块通过Nc 点FFT分解为Nc个正交频率分量。这些多个频率分量一皮并行输出到FDE单 元15。也就是说，FDE单元15中所输入的信号为在基于延迟波的最大延迟 量与FDE的脉冲响应的扩散而设定的FFT区间内被施以FFT的信号。FDE单元15将各个频率分量与MMSE均4軒加权相乘，对各个频率分量 进行FDE。 FDE后的各个频率分量被并行输出到IFFT单元16。此外，关于 MMSE均衡加权，例如使用《武田等， <周波数選択性7 二 一 -y》夕'f气木 》(二 fct 3空間'周波数領域処理奮用^ 3 DS-CDMA <^伝送特性>，電子 情報通信学会技術研究報告，RCS2003-33， pp.21-25， 2003-05》中所记载的 技术。IFFT单元16对FDE后的各个频率分量进行IFFT,从而获得FDE后的 信号序列。具体而言，IFFT单元16通过Nc点IFFT,将FDE后的各个频率 分量变换为Nc码元的信号序列。Nc码元的信号序列被输出到选择单元17。
选择单元17选择信号序列并输出到解调单元18，该信号序列为Nc码元 的信号序列中的一部分的信号序列，即，设定单元13所设定的选择区间内的 信号序列。也就是说，选择单元17在FDE后的信号中，选择基于延迟波的 最大延迟量与FDE的脉沖响应的扩散而设定的选择区间内的信号。如此选择 一部分的信号，从而能够将FDE的处理次数控制到最低程度，仅提取出未受 到干扰的影响的信号。解调单元18对由选择单元17依序选择的信号序列进行解调处理，从而 获得接收数据。通过重复进行上述的处理，能够获得连续的无失真的FDE后的信号。 接着，图6表示具有上述结构的无线通信装置的BER特性。该BER特 性是，使用假设天线数为Nr=l、传播路径为路径数L46的指数衰减模型以 及a二0dB和6dB的两种指数衰减系数，并进行计算机仿真而得到的。在图6 中，实线(无GI)为本实施方式的无线通信装置的BER特性，虚线(有GI)为对 具有GI的信号进行FDE的以往的无线通信装置的BER特性。由图6可知， 根据本实施方式，与以往相同，维持良好的BER特性。尤其在BER=1.E-03 时，可知BER特性比以往的BER特性分别改善0.5dB(a=0dB时)和ldB(a=6dB 时)。如此，根据本实施方式，即使对不具有GI的信号进行FDE，也能够维持 良好的BER特性。因此，由于在发送端无需对发送信号附加GI，所以能够 提高传输效率。换言之，能够维持良好的BER特性并提高传输效率。另外， 以往的方式必须使用与由发送端设定的码元块相同大小的FFT，相对于此， 在本实施方式中，能够在接收端自由地设定FFT区间，所以能够灵活地设计 接收端的无线通信装置。(实施方式2)本实施方式的FDE的动作原理，基本上与实施方式1的FDE相同。但 是，在本实施方式中，乂十通过OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)发送的信号进行FDE。为了提取OFDM码元内的各个副载波信号，需要OFDM码长度的信号。 换言之，只要在OFDM码元中缺少了 一个样本，就无法正确地提取副载波信 可。因此，如图7所示，在本实施方式中，将选择区间(Nc-2M-A码元)设定 为一 OFDM码长度Ns以上。并且，根据Nc-2M-A^Ns,将FFT区间Nc设 定为Nc^Ns+2M+A。接着，说明本实施方式的无线通信装置。图8表示本实施方式的无线通 信装置20的结构。另外，对于与实施方式1的无线通信装置(图5)相同的结 构，省略其说明。发送端的无线通信装置将未附加GI的OFDM信号无线发送到接收端的 无线通信装置20。无线接收处理单元12通过天线11接收不具有GI的OFDM信号，并对 该OFDM信号进行下变频等的无线处理。并且，无线4妻收处理单元12将接 收信号序列输出到设定单元13以及FFT单元14,该接收信号序列是将无线 处理后的接收信号按各码元时间进行样本化而获得的。如图7所示，设定单元13基于延迟波的最大延迟量与FDE的脉冲响应 的扩散，对FFT单元14设定Nc=Ns+2M+A样本的FFT区间，并且对选4奪单 元17 i殳定Ns码元的选4奪区间。FFT单元14在设定单元13所设定的FFT区间内，对不具有GI的接收 信号序列进行Nc二Ns+2M+A的大小的FFT，从而获得多个频率分量。FFT单元21对选4奪单元17所选4奪的Ns码元的信号序列进行FFT，从而 获得各个副载波的信号。各个副载波的信号被并行输出到P/S(并串变换)单元 22。在此，假设FFT单元21的FFT大小为OFDM码长度Ns。也就是说， FFT单元21的FFT区间与OFDM码元的区间 一致。P/S单元22将被并行输入的各个副载波的信号变换为串行，并输出到解 调单元18。如上所述，根据本实施方式，对OFDM信号也能够获得与实施方式l相 同的效果。此外，也可根据传播环境，例如延迟扩展等，自适应地改变上述各个实 施方式中的△、 M、 Nc。另外，在将时域的信号变换为频域的信号时，除了FFT之外，还可使用 DFT、离散傅立叶变换等其他的频率变换方式。此外，FFT区间有时被表示为FFT窗。另外，本发明不限于MMSE-FDE,也能够同样地适用于ZF-FDE等其他 的FDE。
另外，本发明能够同样地适用于采用FDE的其他数字传输方式(例如， MC-CDMA、 DS-CDMA、 IFDMA等)。例如，将本发明适用于采用DS-CDMA 的第三代移动通信方式(W-CDMA、 CDMA2000等)时，能够不变更信号才各式 而引入FDE,能够改善传输特性。此外，也可将上述各个实施方式的无线通信装置装载于移动通信系统中 所使用的无线通信移动台装置和无线通信基站装置。另外，无线通信移动台 装置有时被表示为UE，无线通信基站装置有时被表示为NodeB。另外，在上述各个实施方式中，举例说明了以硬件构成本发明的情况， 但本发明也可通过软件来实现。另外，用于上述各个实施方式的说明中的各功能块，通常被作为集成电 路的LSI来实现。这些块既可以被单独地集成为一个芯片，也可以一部分或 全部被集成为一个芯片。虽然此处称为LSI,但根据集成度的不同，也可以 被称为IC、系统LSI、超大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 处理器来实现。也可以使用在LSI制造后可编程的FPGA(Field Programmable Gate Array),或者可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。出现替代LSI集成电路化的新技术，当然可利用新技术进行功能块的集成化。 还存在着适用生物技术等的可能性。本说明书基于在2005年4月25日申请的日本专利申请第2005 - 126657 号。其内容全部包含于此。工业实用性本发明能够适用于移动通信系统等。
权利要求
1.一种无线通信装置，包括FFT单元，对不具有保护区间的接收信号进行FFT，从而获得多个频率分量；均衡单元，对所述频率分量进行频域均衡；IFFT单元，对频域均衡后的频率分量进行IFFT，从而获得信号序列；以及选择单元，选择所述信号序列的一部分。
2. 如权利要求1所述的无线通信装置，其中，还包括设定单元，基于延迟波的最大延迟量以及所述频域均衡的脉冲响应的扩 散，设定FFT区间，所述FFT单元在所述FFT区间内进行FFT。
3. 如权利要求1所述的无线通信装置，其中，还包括设定单元，基于延迟波的最大延迟量以及所述频域均衡的脉冲响应的扩 散，设定选择区间，
4. 如权利要求1所述的无线通信装置，其中，还包括设定单元，将多个FFT区间设定成相互重叠的状态，同时设定比所述FFT 区间短的选择区间，所述FFT单元在所述FFT区间内进行FFT; 所述选择单元选择在所述选择区间内的信号序列。
5. 如权利要求1所述的无线通信装置，其中， 所述接收信号是OFDM信号， 所述无线通信装置还包括设定单元，设定与所述OFDM信号的码长度相等的选^^区间， 所述选择单元选择在所述选择区间内的信号序列。
6. —种无线通信移动台装置，包括权利要求1所述的无线通信装置。
7. —种无线通信基站装置，包括权利要求1所述的无线通信装置。
8. —种无线通信方法，对在基于延迟波的最大延迟量以及频域均衡的脉冲响应的扩散而设定的 FFT区间内进行了 FFT的信号，进行频域均4軒。 9.如权利要求8所述的无线通信方法，其中，从频域均衡后的信号中，选择基于延迟波的最大延迟量以及频域均衡的 脉沖响应的扩散而设定的选择区间内的信号。
全文摘要
能够维持良好的BER特性并提高传输效率的无线通信装置。在该装置中，设定单元(13)基于延迟波的最大延迟量与FDE的脉冲响应的扩散，对FFT单元(14)设定Nc码元的FFT区间，并且对选择单元(17)设定比FFT区间短的Nc-2M-Δ码元的选择区间。而且，设定单元(13)将本次要设定的FFT区间的起点以及选择区间的起点，设定为从上次设定的FFT区间的起点以及选择区间的起点开始移位了相当于Nc-2M-Δ码元的定时。另外，假设延迟波的最大延迟量为Δ码元、FDE的脉冲响应的扩散为±M码元、码元块长度为Nc。
文档编号H04J11/00GK101164266SQ200680013133
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月24日 优先权日2005年4月25日
发明者安达文幸, 平松胜彦, 武田和晃, 留场宏道, 西尾昭彦 申请人:松下电器产业株式会社;国立大学法人东北大学