无线通信方法、无线发射装置和接收装置的制作方法

专利名称：无线通信方法、无线发射装置和接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用时间分集和频率分集的无线通信方法，无线发射 装置和无线接收装置。
背景技术：
通常， 一些分集技术已经应用于无线通信领域。分集是一种通过 使用多种无线通信资源来发射和接收多个信号，以及通过在接收端选 择处于良好通信状态的接收信号或通过合并多个接收信号来改进接 收质量的技术。作为分集类型，存在其中在不同的时间两次发射相同 信号的时间分集，其中利用两个不同的频率来发射相同信号的频率分 集，其中利用布置在不同位置处的两个天线来接收所发射的信号的天 线分集，或者其中合并经由不同路径到达天线的多个延迟波的路径分 集。
NTT DoCoMo， KDDI， Mitsubishi Electric, NEC, Panasonic禾口 Sharp, "Repetition of AC認ACK in E-UTRA Uplink", PI-070101, 3GPP TSG-RAN WG1 Meeting, #47bis (2007.01)，(文献1)公开了一 种结合时间分集和频率分集的技术。在文献1中，如图1所示，根据 相同的数据信号(文献l中的ACK/NACK信号)生成两个具有不同 中心频率的发射RF信号，并且在不同的时间进行发射。由于该两个 发射RP信号具有不同的中心频率，即使在经由类似多径信道的具有 频率选择性的信号对其进行发射的情况下，两个发射RF信号同时通 过具有大功率衰减的频段的可能性很小(频率分集)。另外，因为两 个发射RF信号的发射时间是不同的，所以可以防止峰值功率增加， 这是由于发射RF信号正在变成多载波信号引起的，并且该两个发射 RF信号也可以防止在具有大功率衰减的时间带期间同时发射(时间分集)。
然而，在文献l中描述的方法中，频率转换必须执行两次，以便 以不同的频率在不同的时间发射相同的数据信号。在频率转换中，例 如，必须执行下述处理(a)生成正弦信号；(b)将通过对该数据信 号进行调制后获得的发射基带信号乘以该正弦信号；并且(C)对相乘后 的信号进行滤波。在文献1的方法中，通过使用具有不同频率的正弦 信号，两次执行上述处理。
通常，该类型的频率转换的处理需要增加与数据信号的信号长度 相符的计算量。在数字信号处理的情况下，乘法的次数要求与信号长 度成正比。因此，对于要求以较小尺寸制造的、轻便以及低功耗的移 动设备而言，并不适合于两次执行频率转换处理，因为这导致增加功 耗和电路尺寸。

发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种无线通信方法，包括根
据要发射的数据信号生成第一发射RF信号和第二发射RF信号，其 中所述第一发射RF信号和第二发射RF信号中的每个具有在频域中 呈对称形状的功率谱；在不同的时间发射所述第一发射RF信号和第 二发射RF信号；接收所述第一反射RF信号和第二发射RF信号以 生成第一接收RF信号和第二接收RF信号；并且根据所述第一接收 RF信号和第二接收RF信号来再现所述数据信号。


图1是包括基站和终端的无线通信系统的示意图2是例示在基站和终端中提供的发射和接收系统的方框图3例示了发射和接收基带信号以及发射和接收RP信号之间的
频率关系的实例；
图4例示了发射和接收基带信号以及发射和接收RF信号之间的
频率关系的另一实例；图5例示了信道响应的实例；
图6例示了 FDMA通信中的子带的频率配置的实例； 图7例示了 OFDMA通信中的子带和子载波的频率配置的实例； 图8例示了多个发射RP信号和多个接收RF信号之间的关系； 图9是例示根据第一实施例的发射机的方框图10是例示根据第一实施例的接收机的方框图11是解释在图9和图10中的计算单元中使用的复共轭计算的 图表；
图12例示了第一实施例中的每个单元的频率特性；
图13是例示根据第二实施例的发射机的方框图14是例示根据第二实施例的接收机的方框图15例示了第二实施例中的每个单元的频率特性；
图16例示了第一和第二发射RF信号的频率配置的实例；
图17是例示图13中的发射频率转换器的特定实例的方框图。
具体实施例方式
下面将参考附图来详细地说明本发明的各个实施例。 (无线通信系统)
如图1所示，根据本发明第一实施例的无线通信系统包括多个移 动终端，比如终端101到104;以及基站105。终端101到104位于 基站105的覆盖区108。这里，存在四个终端101到104和一个基站 105。然而，并不限于此。因此，例如，可以存在一个终端和多个基 站。在从基站105传送到终端101到104时使用下行链路106，在从 终端101到104传送到基站105时使用上行链路107。
如图2所例示，在下行链路106处理中，经由发射天线202从设 置在基站105上的发射机201发射该发射RF信号。在发射机201， 发射基带信号生成器211根据数据信号生成发射基带信号。该发射基 带信号被输入到RF发射单元212，并且进行RF处理。由RF发射单 元212执行的RF处理包括将发射基带信号上变频为RF频率的处理;以及对该上变频后的信号进行功率放大的处理。在一些情况下，RF 处理还包括滤波处理。通过RF发射单元212执行的此种RF处理生 成RF发射信号。
发射RF信号经由信道(传输路径)203到达设置在终端101到 104上的接收天线204，并且从接收天线204输出接收RF信号。该 接收RF信号被输入到接收机205，并且由RF接收单元221进行RF 处理。由RF接收单元221执行的RP处理包括放大接收RF信号的 处理，以及将该放大后的接收RF信号下变频为基带频率的处理。在 一些情况下，RF处理还包括滤波处理。通过RF接收单元执行的此 种RF处理生成接收基带信号。该接收基带信号还经由基带信号解调 器222进一步进行解调，以再现发射数据信号。
同时，在上行链路107处理中，经由发射天线202从设置在终端 101到104上的发射机201发射信号。该信号经由信道203到达设置 在基站105上的接收天线204，并且被输入到接收机205。上行链路 107中由发射机201和接收机205执行的处理与在上行链路106中执 行的处理相同。
发射和接收基带信号以及发射和接收RF信号之间的频率关系可 以是图3和图4中的任何一种。根据图3，发射基带信号和接收基带 信号的中心频率是DC，发射RF信号和接收RF信号的中心频率是载 波频率fc。与之相反，在图4中，发射基带信号和接收基带信号的中 心频率不是DC，载波频率fc不是发射RF信号和接收RF信号的中 心频率。
图5示出了由信道203处理的冲击响应(称为信道响应)的频率 特性。通常，信道203主要是多径信道。在多径信道中，增强、代替 或削弱每个其他信号功率的频率在各个信道中出现。在图3的实例 中，在接近频率&和-&的频带中出现相当大的功率降低。多径信道 的此种特性被称为频率选择性。
在其中由于此种频率选择性导致功率降低的频带中，当接收功率 变得低时，易受噪声的影响。因此，信噪比(SNR)恶化。这里，经 历接收功率降低的频带被称为FBlQwSNR。在发射RF信号是窄带信号时，当利用频带FB^sNR发射信号时接收错误的可能性增加。通常，
通过扩宽发射RF信号的带宽，可以防止发射RF信号的整个带宽并 入频带FB,。ws^，从而避免接收错误。
发射机201使用来进行发射的频带或可用于发射的频带被假设 划分为q个子带，如图6所示。这里，子带按照频率从低到高的顺序 被称为第一子带到第q子带。发射机201被假定使用一个子带来发射 信号。在反射时使用哪个子带，这取决于来自发射机201或接收机 205的指令。通过按照这种方式形成多个子带，可以实现其中同时发 射多个发射RF信号的频分复用(FDM)通信。
同吋，接收机205被假定接收使用任何一个子带从发射机201发 射的信号。子带数和子带的带宽不必是固定的。例如，子带数和子带 带宽可以根据发射时需要的发射速率以及同时通信的发射机和接收 机的数据而变化。
作为FDM通信的特殊情形，存在正交频分多址(OFDMA)通 信。图7示出了0FDMA通信中频率的用法。类似图6，所使用的频 带被分为p个子带。然而，与图6不同的是， 一个子带包括多个子载 波。每个子带被配置呈使得它们在频域彼此正交。换言之，每个子载 波被配置成不对其他子载波产生干扰。在本实施例中，通过将多个子 载波考虑为一个子带，甚至此种OFDMA通信也是适用的。
根据本实施例，在发射机301中根据相同的数据信号生成多个发 射RF信号。这些发射RF信号被经由发射天线202和信道203在不 同时间发射。接收机经由接收天线204接收经由信道203传输的多个 发射RF信号。
根据图8 (A)的实例，在不同的发射时间从发射机201发射两 个发射RF信号(第一和第二发射RF信号)。换言之，首先，发射第 一发射RF信号，随后，发射第二发射RF信号。接收机205经由信 道203接收第一和第二发射RF信号，如图8 (B)所示，由此获得第 一接收RF信号和第二接收RF信号。
这里，当发射时间不同时，这意味着第一发射RF信号和第二发 射RF信号的开始发射时间和结束发射时间不同。因此，第一发射RP信号和第二发射RF信号在时间轴上可以部分重叠，或者根本不重叠。 在使用FDM通信的情形下，第一发射RF信号和第二发射RF信号中 每个使用不同的子带，使得它们在每个发射RF信号彼此部分重叠的 状态下发射。在这种情况下，发射开始时间或发射结束时间需要不同。在本实施例中，为了实现时间分集，使用第一发射RF信号和第 二发射RF信号，并且在不同时间发射。根据通过对相同数据信号进 行调制而获得的发射基带信号，生成先前发射的第一发射RF信号和 随后发射的第二发射RF信号。如果调制方案和纠错编码方案相同， 则第一和第二发射RF信号将具有相同的时间波。按照这种方式，通过从发射机201两次发射具有相同时间波的发 射RF信号以及通过接收机205接收该两个发射RF信号，可以降低 接收错误的可能性。接收机可以选择和解调两个接收RF信号中的一 个，其被假定已经被更准确地接收，或者在合并它们后对两者都进行 解调。通过此种方法，可以降低接收错误。下面将详细地说明发射机 201和接收机205。(第一实施例中的发射机)将会参照图9来说明根据第一实施例的发射机201。如图9所示， 发射机201包括定时控制器300，发射数据块生成器301 ，调制器302， 存储器303，计算单元304， RF发射信号选择器305和RF发射单元 306。 RF发射单元306对应于图2中的RF发射单元212，并且与发 射天线307相连，该发射天线307对应于图2中的发射天线202。发 射数据块生成器301，调制器302，存储器303和计算单元304对应 于图2中的发射基带信号生成器211。发射数据块生成器301通过以恒定长度从纠错编码数据中切割 数据来生成发射数据块(要被发射的数据块，在下文也称为发射数据 信号)。发射数据信号例如是ACK (确认)/NACK (否认)/CQI (信 道质量指示符)，但是并不限于这些信号。根据来自定时控制器300 的指令将所生成的发射数据信号输入到调制器302。调制器302对从发射数据块生成器301输入的发射数据信号进行 调制，由此生成发射基带信号(第一发射基带信号)，其是调制信号。在调制器302中，使用常规公知的各种数字调制方案。此种调制方案 例如是BPSK (二进制相移键控)、QPSK (四相相移键控)、ASK (幅 移键控)、FSK(频移键控)、16QAM(16正交调幅)、64QAM或OFDM (正交频分复用)。在本实施例中，由于对发射机201而言将相同的发射数据信号发 射两次是必须的，所以由调制器302获得的发射基带信号(第一发射 基带信号)被存储在存储器303中。存储在存储器303中的发射基带 信号可以在需要时读出，存储在存储器303中的内容可以保持直到调 制器302输入新的发射基带信号。存储在存储器303中的发射基带信 号在定时控制器300给出的定时读出，并且被发射到计算单元304和 RF发射信号选择器305。在计算单元304，通过在发射机201和接收机205之间预定的计 算来计算从存储器303读出的发射基带信号。计算方法将会在稍后进 行说明。由计算单元304计算出的发射基带信号(第二发射基带信号) 被发射到RF发射信号选择器305。RF发射信号选择器305选择根据定时控制器300的指令从存储 器303读出的发射基带信号或从计算单元304输出的计算出的发射基 带信号中的一个。所选择的基带信号被输入到RF发射单元306。在RF发射单元306，对由RF发射信号选择器305选择的发射 基带信号进行频率转换，并被转换为RF信号，由此生成发射RF信 号。换言之，在RF发射单元306，生成与从存储器303读出的发射 基带信号(第一发射基带信号)对应的第一发射RF信号，并且生成 与从计算单元304读出的计算出的发射基带信号(第二发射基带信 号)对应的第二发射RF信号。这里，在计算单元304，对第一发射基带信号应用使第一和第二 发射RF信号在频域形成对称功率谱的计算，以生成第二发射基带信 号。在RF发射单元306，对第一和第二发射RF信号进一步进行功 率放大，且将其提供给发射天线307。从RF发射单元306输出的第 一和第二发射RF信号由发射天线307作为无线电波进行发射。定时控制器300如下控制每个单元的定时。首先，定时控制器300向发射数据块生成器301指示定时来生成发射数据块。在本实施 例，由于第一和第二发射RF信号被作为一个发射数据块发射，所以 定时控制器300控制下一发射数据块的输出以等待直到第二发射RF 信号的发射终止，从而存储器303的内容保持，直到第一和第二发射 RF信号的生成终止。每次发射第一和第二发射RF信号时，定时控制器300指示存储 器303来执行其中存储的基带信号的读出操作。此外，定时控制器 300指示RF发射信号选择器305来在第一发射RF信号的发射定时 选择从存储器303读出的第一发射基带信号，以及在第二发射RF 信号的发射定时选择从计算单元304输出的计算出的第二发射基带 信号。(第一实施例的接收机)将会参照图10说明根据第一实施例的接收机205。如图IO所示， 接收机205包括定时控制器400， RF接收单元402，信道均衡器403， 信道估计器404，选择器405，计算单元406，存储器407，合并器 408和解调器409。RF接收单元402对应于图2中的RF接收单元221 ， 其连接到与图2中的接收天线204对应的接收天线401。接收天线401接收从图9中的发射机201发射的第一和第二发射 RP信号，并且输出分别对应于第一和第二接收RF信号的第一和第 二接收RF信号。第一和第二接收RF信号被输入到RF接收单元402。 在RF接收单元402，通过在对第一和第二接收RF信号进行放大后 转换为基带频率，生成第一和第二接收基带信号。第一和第二接收基 带信号被发射到信道估计器404和信道均衡器403。在信道估计器404，通过使用第一和第二接收基带信号来估计信 道响应，换言之，信道失真(信道中的发射RF信号经历的失真)。 这里的失真指示接收功率的变化和相位旋转。作为公知的估计相位失 真的方法，存在其中发射机发射在发射机和接收机之间预定的己知信 号(称为导频信号)的方法。图2中例示的发射机201也被考虑来发 射此种导频信号。类似于数据信号，从发射机201发射的导频信号也经历信道203上的失真。在接收机205，通过对发射导频信号和接收导频信号进行 比较，可以估计每个频率的接收功率的变化和相位旋转。指示按照此 种方式估计的信道响应的信息被从信道估计器404发射到信道均衡 器403。在信道均衡器403，对从RF接收单元402输出的第一和第二接 收基带信号进行抑制信道失真的处理(这被称为信道均衡)，并且输 出均衡后的第一和第二基带信号。在一些已知的信道均衡方法中，其 中通过将接收RF信号乘以信道响应的逆特性来抑制信道失真的方法 是通常使用的。换言之，在发射期间，在发射RF信号己经变得更弱 时，接收RF信号被放大，反之，在发射RF信号已经变得更强时， 接收RF信号被衰减。同时，当在发射期间发射RF信号经历相位旋 转时，乘以相反方向上的相位旋转。在信道均衡器403，利用上述处理来抑制信道失真，并且再现发 射RF信号的波形图。然而，由于信道估计结果具有比如噪声引起的 错误，以及由于计算造成的错误也出现在信道均衡中，所以很难完全 地再现发射RF信道的波形图。在多径信道中，由于信道响应具有频 率特性，取决于接收RF信号的频率，错误的程度不同。换言之，错 误的大部分和小部分都存在于接收RF信号谱中。在解调时这成为了 错误的原因。从信道均衡器403输出的均衡后的第一和第二基带信号被发射 到选择器405。根据来自定时控制器400的指令，选择器405将输入 的均衡后的基带信号导引到计算单元406或存储器407中。在计算单 元406，对均衡后的基带信号进行由图9中的发射器201中的计算单 元304执行的计算的逆计算。已经经历由计算单元406进行的计算的信号被输入到合并器 408。在合并器408，从存储器407读出的信号和从计算单元406输 出的信号被合并。解调器409利用与图7中的发射机201内的调制器 302应用的调制对应的解调来对从合并器408输出的信号(合并后的 基带信号)进行解调。结果是，解调器409再现原始发射数据。定时控制器400基于第一和第二发射RF信号的接收时间来给予信道均衡器403、信道估计器404、选择器405、存储器407和合并 器408处理指令。换言之，在导频信号被从发射机201发射时，定时 控制器400指示信道估计器404来执行估计操作。定时控制器400例如给与选择器405 —比特的选择控制信号，其 指示接收RF信号是第一接收RF信号或第二接收RF信号。结果是， 在接收RF信号是第一接收RF信号的情况下，接收RF信号选择器 405向存储器407输入与第一接收RF信号对应的均衡后的第一基带 信号。在接收RF信号是第二接收RF信号的情况下，接收RF信号 选择器405向计算单元406输入与第二接收RF信号对应的均衡后的 第二基带信号。在接收RF信号是第一接收RF信号的情况下，定时控制器400 命令存储器407存储与第一接收RF信号相对应的均衡后的第一基带 信号。所述定时控制器400还向合并器通知接收RF信号是第一接收 RF信号还是第二接收RF信号。结果是，在接收RF信号是第一接收 RF信号的情况下，合并器408等待与随后的第二接收RF信号对应 的均衡后的第二基带信号。在接收RF信号是第二接收RF信号的情 况下，合并器408将从存储器407读出的均衡后的第一基带信号与均 衡后的第二基带信号合并。此种接收处理可以去除对在发射侧接收的 第二发射基带信号的计算影响。根据本实施例，由发射机201根据第一发射基带信号生成第一发 射RF信号，并且根据通过使第一发射基带信号经历由计算单元304 进行的计算而获得的第二发射基带信号，生成第二发射RF信号。因 此，第一和第二发射RF信号可以具有不同的时间波而不会改变调制 器302的特性。因此，第一和第二发射RF信号的功率谱的形状可以 不同。从而，即使信道203是多径信道，并且第一和第二发射RF信 号是在信道203上利用相同的频率选择来捕获，第一和第二接收RF 信号在信道203上经历的影响也是彼此不同的。同时，在第一和第二接收RF信号如上所述在信道203上己经经 历不同影响时，在接收机205，此种影响还可以传播到均衡后的第一 和第二基带信号。这里，计算单元406将逆计算应用于均衡后的第二发射基带信号，该逆计算是由发射机201中的计算单元304应用到第 二发射基带信号上的计算。随后，合并器408合并均衡后的第一和第 二基带信号。结果是，可以通过其他的第一和第二接收RF信号来补偿用于在 信道203上对第一和第二接收RF信号中的任何一个产生较大影响的 分量。相应地，可以进一步降低接收错误出现的可能性以及时间分集 效应，由此改善接收性能。将具体地描述计算单元304和406。在计算单元304，第一发射 基带信号是输入信号，其例如进行复共轭计算(第一计算)，以生成 第二发射基带信号。所述复共轭计算例如是其中复信号(其是输入信 号)的实部(实数分量)的符号被反转，或者被乘以-1。通过对输入 信号进行此种复共轭计算，信号频率可以被转移为相对于直流的轴对 称频率。图11示出了上述原理。例如，作为输入信号的具有正频率fo的 信号是在复平面上逆时针旋转的信号。当对该信号进行复共轭计算， 可以生成具有相同的旋转速率和相反的旋转方向的输出信号。这意味 着可以通过复共轭计算生成具有频率-fo的信号。将会使用图12 (A)、 (B)、 (C)、 (D)、 (E)和(F)说明根据 第一实施例的处理。图1中的无线通信系统以RF频率进行通信。然 而，为了说明方便，在图12 (A)到(F)中，省略由RF发射单元 306执行的从基带频率到RP频率的频率转换(上变频)以及由RF 接收单元402执行的从RF频率到基带频率的频率转换(下变频)。 此外，在图12(A)的信道响应中，仅仅示出载波频率fc周围的频带。 载波频率fc对应于基带信号中的DC。此外，在图12 (A)到(F) 中，FB,。wsnr代表具有低SNR的频带，其中接收功率减小，如图5 中所示。如图12 (A)的信道响应中所示，信道203具有接收功率在频率 fc+f,和fc-f2下降的特性。在这种情况下，具有频率fc+f\和fc-f2的 RF信号(基带中具有频率&和fc的信号)的SNR变得更低。图12 (B)、 (C)、 (D)、 (E)和(F)示出了每个基带信号的功率谱。例如，图12 (B)中示出了第一发射基带信号的功率谱。假设第 一发射基带信号的功率谱的一部分包括具有低SNR的频率f,分量。 当计算单元304将复共轭计算应用于第一发射RF基带信号时，获得 了具有图12 (C)中示出的功率谱的第二发射RF信号。如图12 (B) 和(C)中可明显看出的，第一发射基带信号和第二发射基带信号变 成在频域中相对于与DC对应的频率具有对称形状的功率谱。第一和第二发射基带信号分别在不同时间经由信道203从发射 机201作为第一和第二发射RF信号发射出。第一和第二发射RF信 号由接收机205经由信道203接收，作为第一和第二接收RF信号， 并且生成具有图12 (D)和(E)中示出的功率谱的第一和第二接收 基带信号。这里，在第一接收基带信号中，由于接收功率在信道203 上衰减，所以频率f,分量具有低SNR。因此，尽管谱形状可以在信 号均衡过程中修改，但是频率f,的附近处的分量包括大量错误。在功 率谱的一部分包括错误时，在时间波中也会发生错误。因此，显然的 是，错误倾向于在解调时发生。在本实施例中，第二发射基带信号是通过对第一发射基带信号进 行复共轭计算而获得的信号。由此，第二发射基带信号具有相对于第 一发射基带信号的功率谱的反转谱。通过由接收机204中的计算单元 406对与第二发射基带信号对应的第二接收基带信号进行复共轭计算 的逆计算(第二计算)，可以将反转谱反转到原始状态。因此，可以 获得具有图12 (F)中示出的功率谱的第二接收基带信号。按照这种 方式，在第二接收基带信号中，具有低SNR的频率f,分量转移为频 率-&。谱转换的逆计算是谱转换。复共轭计算的逆计算是复共轭计算自 身。换言之，计算单元406中执行的计算(第二计算)等效于第二次 执行在发射机中执行的计算(第一计算)。在第一接收基带信号中， 频率f,分量的SNR低，然而，其他频率分量的SNR相当高。对于计 算后的第二接收基带信号，频率-ft分量的SNR低，然而，其他频率 分量的SNR相当高。因此，通过在合并器408中合并第一接收基带 信号和计算出的第二接收基带信号，第一接收基带信号和第二接收基带信号可以相互补偿具有低SNR的部分。结果是，可以降低在解调 时发生错误的可能性。—按照这种方式，根据第一实施例，可以通过使在不同时间发射的 第一和第二发射RF信号的功率谱在频域形成对称性，可以获得频率 分集效应和时间分集效应。在这种情况下，仅仅必须增加复共轭计算， 其是非常简单的计算，与文献l中公开的方法相比，其具有较少的计算量和相当低的功耗。特别地，在第一发射基带信号是数字信号的情 况下，其中数字信号的最高有效位(MSB)指示校验位，剩余位指示 绝对值，通过仅仅反转该MSB可以实现复共轭计算。这里，复共轭计算己经用作计算单元304和406执行的计算。然 而，它不必必须是复共轭计算。复共轭计算是反转虚部的符号的计算。 然而，即使取而代之，通过反转实部的符号也可以获得相同的结果。 此外，当计算单元304执行计算来以发射RF信号的虚部替换实部时 可以获得相同的结果。在这种情况下，通过使接收机205中的计算单 元406执行计算来以接收RF信号的虚部替换实部，可以恢复谱形状。按照上述方式，利用不需要两次执行频率转换的简单处理，可以 通过使用频率分集和时间分集两者实现高可靠无线通信。 (第二实施例的发射机)将会使用图13来解释根据本发明第二实施例的发射机201。图 13中示出的发射机具有添加到图9中示出的发射机201上的发射频 率转换器310。发射频率转换器310通过转换从调制器302输出的调制信号的频 率来生成第一发射基带信号。这里，作为实例，调制信号被假定转换 为具有中心频率&的信号。已经经历频率调制的第一发射基带信号被 输出到存储器303。图13中除发射频率转换器310之外的单元与第 一实施例中的相同。此外，假设计算单元304执行复共轭计算。然而， 如较早所述，它不必必须是复共轭计算。因此，第一实施例中提及的 其他计算也可以使用。 ' (第二实施例的接收机)图14示出了根据本发明的第二实施例的接收机205，其中接收频率转换器410被添加到图10中示出的接收机205。图14中除接收 频率转换器410之外的单元与第一实施例中的相同。此外，假设计算 单元406执行复共轭计算。然而，如较早所述，它不必必须是复共轭 计算。因此，第一实施例中提及的其他计算也可以使用。在接收频率转换器410，对来自合并器408的合并后的基带信号 进行频率转换，以生成转换后的基带信号。频率转换将频率向特定方 向(称为频移方向)移位特定量(称为频移量)。接收频率转换器410 中的频移量是通过将图13中示出的发射频率转换器310中的频移量 乘以-1获得的值。换言之，接收频率转换器410中的频移量与发射频 率转换器310中的频移量相等，但沿相反的频移方向。例如，在发射频率转换器310中的频率转换移位是f3 (频移量是f3，并且频移方向是正)的情况下，可以通过将接收频率转换器410的频移设置为-f3(频 移量是ft，并且频移方向是负)来补偿发射时的频移。使用图15 (A)、 (B)、 (C)、 (D)、 (E)禾卩(F)来说明根据第 二实施例的处理。这里，如图12 (A)至l」(F)中所说明的，省略由 RF发射单元306执行的从基带频率到RF频率的频率转换(上变频) 以及由RF接收单元402执行的从RF频率到基带频率的频率转换(下 变频)。此外，在图15 (A)的信道响应中，仅仅示出载波频率fc周 围的频带。载波频率fc对应于基带信号中的DC。此外，在图15 (A) 到(F)中，FB^sNR指示具有低SNR的频带，其中接收功率减小， 如图5中所示。如图15 (A)的信道响应中所示，假定信道203具有接收功率在 频率fc+f,和fc-f2下降的特性。在这种情况下，具有频率fc+fi和fc-f2 的RF信号(基带中具有频率C和-f2的信号)的SNR变得更低。图 15 (B)、 (C)、 (D)、 (E)和(F)示出了每个基带信号的功率谱。由于如图15 (B)中所示，对第一发射基带信号进行频率f3的频率转换，所以第一发射基带信号的谱的中心频率是频率f3。第一发射基带信号的谱包括频率-f2的分量。同时，第二发射基带信号是通过对 第一发射基带信号进行复共轭计算而获得的信号。因此，第二发射基 带信号的谱变成相对于第一发射基带信号的谱成轴对称，其中心为DC，并且其中心频率变成-f3，如图15 (C)中所示。通过使用复共 轭计算可以容易地改变第一发射RF信号和第二发射RF信号的中心 频率。因此，可以获得频率分集效应。第一和第二发射基带信号分别在不同时间经由信道203从发射 机201作为第一和第二发射RF信号发射出。第一和第二发射RF信 号由接收机205经由信道203接收，作为第一和第二接收RF信号。 与第一接收RF信号对应的第一发射基带信号具有以频率f3为中心的 谱，如图15 (D)中所示。第一接收基带信号的谱包括频率-f2的分量， 其是低SNR。同时，与第二接收RF信号对应的第二接收基带信号具 有以频率-f3为中心的谱，如图15 (E)所示。因此，它不包括频率-f2 分量(其是低SNR)，但整体具有相当高的SNR。在接收机205，通过对第二接收基带信号进行复共轭计算，将中 心频率恢复为f3，并且也可以恢复反转谱。因此，通过在合并器408 合并第一接收基带信号和经过复共轭计算后的第二接收基带信号，第 一接收基带信号的低SNR分量可以被恢复，可以降低解调时的错误。按照这种方式，根据第二实施例，可以通过简单的添加非常容易 的计算，比如，复共轭计算，来获得频率分集效应，以及时间分集效 应，如同第一实施例。另外，在第二实施例中，第一发射RF信号和 第二发射信号的频率可以通过合并频率转换来充分地分离。因此，可 以获得一种更为有效的频率分集效应。另外，在第二实施例中，因为 仅对第一发射基带信号进行频率转换，所以与两个发射基带信号都进 行频率转换的情形相比，计算量显著减少。将会详细地解释第二实施例的优点。根据传统技术，比如文献1， 为了生成具有不同中心频率的第一和第二发射RF信号，必须两次执 行频率转换。如较早所述，由于频率转换的计算量大，所以要求的电 路尺寸变得更大。此外，对每次发射执行此种频率转换导致功耗增加。 至于接收端，必须使畢有不同中心频率的第一和第二接收RF信号以 不同的频移量进行频率转换来生成接收基带信号。同吋，根据第二实施例，仅对第一发射基带信号要求在发射机 201中执行的频率转换。第二发射基带信号可以通过对第一发射基带信号进行复共轭计算来生成，比如通过简单地反转虚数分量的符号来生成。频率转换不是必须的。要求仅对从合并器408获得的合并后的 接收基带信号执行在接收机205中执行的频率转换。 (发射RF信号的频率配置) 将会参照图6解释第一和第二发射RF信号的优选频率配置。发 射机201的可发射频带被限制在fc-4fo和fc+4f。之间(带宽为8f0)， 如图16中所示。可发射频带被划分为8个子带，来自发射机201的 发射RF信号的带宽被假定为f。。发射RF信号的发射时间被假定为 T。。如图16中所示，第一发射RF信号和第二发射RF信号被布置在 可发射频带的两端。换言之，第一发射RF信号的中心频率被设置为 fc-3.5fo，第二发射RF信号的中心频率被设置为fc+3.5fo。此后，第 一发射RF信号和第二发射RF信号的频率间隔被最大化。因此，在 信道203上经历的第一和第二发射RF信号的信道失真变成几乎不相 关，由此最大化频率分集效应。此吋，根据第二实施例生成第二发射基带信号。换言之，生成第 一发射基带信号，随后，对第一发射基带信号进行复共轭计算来生成 第二发射基带信号。在图16的实例中，在发射第一发射RF信号后， 无时间间隔地发射第二发射RF信号。然而，在发射第一发射RF信 号后，以特定时间间隔来发射第二RF信号，同样也是好的。 (DFT-s-OFDMA的应用实例)将会参照图17来说明发射频率转换器310的优选实例。图17示 出了在称为DFT-s-OFDMA的通信方案中使用的频率转换和采样率 转换设备。DFT表示离散傅立叶变换，s表示扩频，OFDMA表示正 交频分多址。在根据图16中示出的频率配置发射第一和第二发射RF 信号的情况下，当在发射机201中生成第一发射RP信号时，频率转 换器310被要求对转换器302生成的第一发射基带信号进行频率转 换，以获得具有中心频率-3.5fo的信号。在图17的发射频率转换器310中，调制器302的输出首先被输 入到DFT (离散傅立叶变换)单元501，其是第一转换器。作为DFT单元501的输出，获得频域的信号谱。这里，作为实例，DFT单元 501中的DFT大小是4。由DFT单元501获得的第一信号谱具有由IFFT (快速傅立叶逆 变换)单元503转换的中心频率，该IFFT单元是第二转换器。它随 后被转换为时间波，以生成第一发射基带信号。由DFT单元501获 得的信号谱被输入到对应于IFFT单元503的从-4fo到-3f。的频率的第 一到第四输入端口。 "0"值发生单元503将"0"输入到IFFT单元的 其他第五到第32端口。换言之，图17的实例中的IFFT大小是32。因此，为了使这对 应于从-4fo到4f。的频率，第一到第四输入端口变成与从-4fo到-3fo的 频率对应的输入端口 。当观察到采样率为4fQ的IFFT单元503的输出 时，获得其中时间波被转换为中心频率-3.5fo的第一发射基带信号。在类似于图17配置发射频率转换器310的情况下，仅仅在生成 第一发射RF信号时需要操作DFT单元501和IFFT单元503。与其 中在生成第一和第二发射RF信号时都需要DFT单元和IFFT单元操 作文献1相比，通过仅在生成第一发射RF信号时操作DFT单元501 和IFFT单元503，功耗可以降低几乎一半。
权利要求
1、一种无线通信方法，包括根据要发射的数据信号生成第一发射RF信号和第二发射RF信号，所述第一发射RF信号和第二发射RF信号分别具有在频域中成对称形状的功率谱；在不同的时间发射所述第一和第二发射RF信号；接收所述第一和第二发射RF信号，以生成第一接收RF信号和第二接收RF信号；并且根据所述第一接收RF信号和第二接收RF信号再现所述数据信号。
2、 一种发射设备，包括发射机，用于根据要发射的数据信号生成第一发射RF信号和第 二发射RF信号，在不同的时间输出所述第一发射RF信号和第二发 射RF信号，所述第一发射RF信号和第二发射RF信号分别具有在 频域中成对称形状的功率谱；以及发射天线，用于发射所述第一发射RF信号和所述第二发射RF 信号。
3、 如权利要求2所述的设备，其中，所述第一发射RJF信号和 所述第二发射RF信号具有不同的中心频率。
4、 如权利要求2所述的设备，其中，所述第一发射RF信号具 有最低可发射频率，所述第二发射RF信号具有最高可发射频率。
5、 如权利要求2所述的设备，其中，所述发射机包括调制器、 第一计算单元和RF发射单元，所述调制器用于调制所述数据信号以生成第一发射基带信号，该第一发射基带信号具有第一功率谱，所述 第一计算单元用于对该第一发射基带信号进行第一计算，以生成第二发射基带信号，该第二发射基带信号的功率谱在频域中相对于所述第一功率谱成对称形状，所述RF发射单元用于对所述第一发射基带信 号和所述第二发射基带信号进行RF处理，以生成所述第一发射RF 信号和所述第二发射RF信号。
6、 如权利要求5所述的设备，其中，所述第一发射基带信号是 具有实部和虚部的复数信号，并且所述计算是通过将所述实部和所述 虚部中的任何一个乘以-1来完成的。
7、 如权利要求5所述的设备，其中，所述第一发射基带信号是 具有实部和虚部的复数信号，并且所述计算利用所述虚部来替换所述 实部。
8、 如权利要求2所述的设备，其中，所述发射机包括调制器、 第一频率转换器、第一计算单元和RF发射单元，所述调制器用于调 制所述发射数据信号以生成调制信号，第一频率转换器以第一频移量 和第一频移方向对所述调制信号进行频率转换，以生成第一发射基带 信号，所述第一计算单元用于对该第一发射基带信号进行第一计算， 以生成第二发射基带信号，该第二发射基带信号的功率谱在频域中相 对于所述第一功率谱成对称形状，所述RF发射单元用于对所述第一 发射基带信号和所述第二发射基带信号进行RF处理，以生成所述第 一发射RF信号和所述第二发射RF信号。
9、 如权利要求8所述的设备，其中，所述第一发射基带信号是 具有实部和虚部的复数信号，并且所述计算是通过将所述实部和所述 虚部中的任何一个乘以-1来完成的。
10、 如权利要求8所述的设备，其中，所述第一发射基带信号是 具有实部和虚部的复数信号，并且所述计算利用所述虚部来替换所述 实部。
11、 如权利要求8所述的设备，其中，所述频率转换器包括第一 频率转换器和第二频率转换器，所述第一频率转换器用于将所述调制信号转换为频域中的第一信号谱，所述第二频率转换器用于转换所述 第一信号谱的中心频率，并且将其转换为时间波，以生成所述第一发 射基带信号。
12、 如权利要求ll所述的设备，其中，所述第一转换器是DFT 单元，所述第二转换器是IFFT单元。
13、 一种无线接收设备，包括接收天线，用于接收从如权利要求5所述的发射设备发射的所述 第一发射RF信号和所述第二发射RF信号，以获得第一接收RF信 号和第二接收RF信号；RF接收单元，用于对所述第一接收RF信号和所述第二接收RF 信号进行RF处理，以生成第一接收基带信号和第二接收基带信号；信道均衡器，用于对所述第一接收基带信号和第二接收基带信号 进行信道均衡，以获得均衡后的第一基带信号和均衡后的第二基带信 号；第二计算单元，用于对所述均衡后的第二基带信号进行第二计算；合并器，用于合并已经经过所述第二计算的所述均衡后的第二基 带信号和所述均衡后的第一基带信号，以获得合并后的基带信号；以 及解调器，用于对所述合并后的基带信号进行解调，以再现所述数 据信号。
14、 一种无线接收设备，包括接收天线，用于接收从如权利要求8所述的发射设备发射的所述 第一发射RF信号和所述第二发射RF信号，以获得第一接收RF信号和第二接收RF信号；RF接收单元，用于对所述第一接收RF信号和所述第二接收RF 信号进行RF处理，以生成第一接收基带信号和第二接收基带信号；信道均衡器，用于对所述第一接收基带信号和第二接收基带信号 进行信道均衡，以获得均衡后的第一基带信号和均衡后的第二基带信 号；第二计算单元，用于对所述均衡后的第二基带信号进行第二计算；合并器，用于合并已经经过所述第二计算的所述均衡后的第二基 带信号和所述均衡后的第一基带信号，以获得合并后的基带信号；第二频率转换器，用于以所述第一频移量和第二频移方向对所述 合并后的基带信号进行频率转换，以生成转换后的基带信号，其中所 述第二频移方向与所述第一频移方向相反；以及解调器，用于对所述转换后的基带信号进行解调，以再现所述数 据信号。
全文摘要
一种无线通信方法，包括根据要发射的数据信号生成第一发射RF信号和第二发射RF信号，所述第一发射RF信号和第二发射RF信号分别具有在频域中成对称形状的功率谱；在不同的时间发射所述第一和第二发射RF信号；接收所述第一和第二发射RF信号，以生成第一接收RF信号和第二接收RF信号；并且根据所示第一接收RF信号和第二接收RF信号再现所述数据信号。
文档编号H04L25/03GK101267420SQ20071018509
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月8日 优先权日2007年3月15日
发明者佐方连, 出口典孝, 坂耕一郎, 秋田耕司 申请人:株式会社东芝