专利名称：通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用单载波频分多址(SC-FDMA)方案的通信装置。
背景技术：
由于对于提高数据通信速度提高的需要，用于移动电话系统的访问方案等正在向 HSDPA/HSUPA(高速下行链路/上行链路分组访问)转变。由于进一步提高速度和容量并且减少延迟的目标，正在为了下一代方案进行LTE(长期演进)标准的研发。在LTE中，虽然下行链路采用与全球微波接入互操性(WiMAX)类似的正交频分多址(OFDMA)，但是考虑到终端节能，上行链路采用单载波频分多址(SC-FDMA)。图11示出了通过SC-FDMA方案进行的处理的示例。通过SC-FDMA方案执行传输的用户终端100a、100b和IOOc中的每一个都包括DFT单元101、零信号插入单元102、IFFT 单元103、并行至串行转换单元104、CP插入单元105和FE处理单元106。DFT单元101通过N1点DFT (离散傅立叶变换)将所传送的QAM信号(QAM调制信号)变换为频域信号，该QAM信号中的信息比特是QAM映射的。注意，N1指示通过SC-FDMA 符号传送的所传送QAM信号的数目，并且在用户终端IOOaUOOb和IOOc之间变化。此后，零信号插入单元102在频率轴上将零信号插入其中用户终端不传送数据的带(其它用户终端所使用的带)。然后，IFFT单元103通过N点IFFT (快速傅立叶反变换)将其中插入了零信号的频域信号变换为时域信号。IFFT单元103所获得的时域信号通过并行至串行转换单元104转换为串行信号， 并且然后，由CP插入单元105将CP(循环前缀)添加到该串行信号。该串行信号进一步进行FE (前端)处理(D/A转换、频率转换等)，并且将所处理的信号从用户终端的天线107进行传送。通过SC-FDMA方案执行接收的基站装置200可以通过频分复用同时接收来自多个用户(终端)的信号。基站装置200具有为各个用户提供的多个接收机电路200a、200b和 200c,使得基站装置200能够支持来自多个用户的同时访问。基站装置200中的接收机电路200a、200b和200c中的每一个包括FE处理单元 202XP移除单元203、串行至并行转换单元204、FFT单元205、零信号移除单元206、传送路径估计单元206、基准信号生成单元208、权重计算单元209、均等化单元210和IDFT单元 211。在基站装置200中，FE处理单元202对天线201接收到的信号执行FE处理(频率转换、A/D转换等)。随后，CP移除单元203执行CP移除。已经从其移除了 CP的接收到的信号由串行至并行转换单元204转换为并行信号。 此后，并行信号由FFT单元205进行N点FFT，并且由此被变换为频域信号。此外，零信号移除单元206从所述频域信号移除发射机侧的用户终端所插入的零信号。注意，在发射机侧上插入零信号的带(子载波)基于指示由基站装置分配给各个用户终端的频带的用户信息来进行标识。此外，传送路径估计单元207从包括在频域信号中的基准信号(已知信号)估计传送路径特征，并且由基准信号生成单元208生成基准信号。然后，权重计算单元209基于所估计的传送路径特征来计算权重。均等化单元210通过添加已经从其移除了零信号的频域信号(接收到的信号)以权重来执行均等化。然后，IDFT单元211对从均等化单元210输出的信号执行IDFT，并且输出QAM解调信号。在通过SC-FDMA方案执行接收的基站装置200中，由于接收机电路中的每一个针对每个用户输出QAM解调信号，所以需要与每次可分配的用户的数目相对应的这样的多个接收机电路。因此，通过SC-FDMA方案执行接收的通信装置具有增加其电路大小的问题。这里，专利文献1公开了一种技术，其中，为了减少通过SC-FDMA方案执行接收的基站装置的处理量，该基站装置检测从用户接收到的信号时序，并且进行调整，使得时序一致，由此接收机侧的基站装置一起对所有用户执行FFT。专利文献引用列表专利文献1 日本未审专利申请公开No. 2007-96468
发明内容
技术问题 然而，在专利文献1的基站装置中，虽然可以通过一起对所有用户执行FFT来将接收到的SC-FDMA信号变换为频域信号，但是在FFT的后续级需要用于各个用户的电路。也就是说，专利文献1的基站装置被配置为从通过FFT获得的输出中针对每个用户选择一些子载波，并且在所选择的子载波上对每个用户执行均等化处理等。因此，为了执行均等化处理，基站装置仍然需要用于各个用户的电路。因此，本发明的目的是提供一种新的技术来减小能够通过SC-FDMA方案同时接收来自多个用户的信号的通信装置的电路大小。对问题的解决方案(1)本发明提供了一种能够通过SC-FDMA方案同时接收来自多个用户的信号的通信装置，所述通信装置包括多个天线；处理单元，该处理单元在频域中对多个SC-FDMA 信号执行多天线信号处理，多个SC-FDMA信号由多个天线接收；以及用户分离单元，该用户分离单元将通过多天线信号处理所获得的信号解复用为用于每个用户的信号，其中，处理单元被配置为在频域中执行多天线信号处理，多个SC-FDMA信号中的每一个仍然包括用于多个用户的信号，多个SC-FDMA信号由多个天线接收，并且用户分离单元被配置为基于 SC-FDMA方案中的用户分配信息来对通过多天线信号处理所获得的信号进行解复用。当在频域中执行多天线信号处理时，由于处理是在逐个频率的基础上执行的，所以即使一起执行多天线信号处理，其中仍然包括不同传送路径的多个用户的信号，也会对与每个用户相关联的每个频带执行适当的处理。上述发明利用了该事实。根据本发明的通信装置，一起执行多天线信号处理，其中接收到的SC-FDMA信号仍然包括用于多个用户的信号。此后，得到的信号可以基于用户分配信息(资源分配信息)被解复用成用于每个用户的信号。
因此，不需要为每个用户提供执行多天线信号处理的电路，这使得能够减小电路的大小。注意，虽然在本发明中执行由SC-FDMA方案进行的频分复用，但是除了频分复用之外，可以执行空间复用。也就是说，可以通过空间复用将多个用户分配到一个用户分配区域。在该情况下，根据分配信息，足以对每个用户分配区域执行基于用户分配信息的解复用。(2)在上述(1)中，处理单元优选地通过自适应阵列方案来执行多天线信号处理。在该情况下，移除了来自作为干扰站的另一小区中的用户终端等的干扰波，使得能够提高接收质量。注意，对于自适应阵列方案而言，存在例如ZF(零力)、匪SE (最小均方差)、 CMA (恒模算法)、MSN和CDMP方案。还注意，对于自适应阵列方案而言，还存在其中估计干扰信号的变换函数并且执行阵列合并以抵消干扰信号的方案。对于匪SE，存在LMS、SMI、 RLS、NLMS、Kalman滤波器、仿射投影算法等。(3)在上述(1)中，处理单元优选地通过分集方案执行多天线信号处理。在该情况下，可以获得分集增益。注意，对于分集方案，存在选择分集和合并分集，并且合并分集包括等增益合并和最大比率合并。(4)在上述(1)至C3)中，处理单元优选地在SC-FDMA方案中基于最小用户分配单元计算用于多天线信号处理的权重。在SC-FDMA方案中，接收到的SC-FDMA信号包括用于多个用户的信号。由于传送路径以在用户之间变化为特征，所以如果基于从多个用户接收到的信号来计算权重，则无法获得适当的权重。另一方面，通过基于最小用户分配单元来计算权重，保证了基于从相同用户接收到的信号来计算权重，并且因此能够获得适当的权重。此外，即使在分配给相同用户的区域中，来自多个干扰终端的干扰波也可以到达该区域。然而，利用最小用户分配单元，由于仅有一个干扰终端，所以通过基于最小用户分配单元计算权重能够适当执行干扰移除。注意，在LTE中，最小用户分配单元被称作资源块。(5)在上述(1)至(4)中，处理单元优选地使用包括在最小用户分配单元中的多个基准信号中的一些来在SC-FDMA方案中计算用于最小用户分配单元的数据子载波的权重， 该一些基准信号在作为权重计算目标的数据子载波附近。通过使用作为权重计算目标的数据子载波附近的最小用户分配单元中的一些基准信号来计算权重，由于使用在频率和时间中接近的用于相同用户的基准信号，所以更易于获得适当的权重。(6)在上述(1)至(5)中，处理单元优选地使用从最小用户分配单元中的基准信号所计算的权重以及从在时间方向上与最小用户分配单元相邻的另一个最小用户分配单元中的基准信号所计算的权重，来在SC-FDMA方案中计算用于最小用户分配单元中的数据子载波的权重。在诸如其中在时间方向上向相同用户连续分配相同频带的LTE的方案的情况下，在时间方向上相邻的另一个最小用户分配单元也是相同用户的区域。因此，通过使用从在时间方向上相邻的另一个最小用户分配单元中的基准信号计算的权重，能够适当插入最小用户分配单元中的数据子载波的权重。(7)在上述(1)至(6)中，通信装置进一步包括用于基于解调信号来生成由多个天线分别接收到的信号的传送的信号副本的部件，该解调信号是通过对作为使用权重阵列合并的信号进行解调所获得的，权重是从包括在接收到的信号中的基准信号计算的，并且处理单元可以使用传送的信号副本重新计算权重。在该情况下，由于传送的信号副本还可以被用作虚拟基准信号，所以基准信号的数目实质上被增加，使得能够提高权重估计的准确性。(8)在上述(1)至(7)中，通信装置进一步包括用于基于对解调信号执行误差校正所获得的信号来生成由多个天线所接收到的信号的传送的信号副本的部件，该解调信号通过对作为使用权重进行阵列合并的信号进行解调所获得的，该权重是从包括在所接收到的信号中的基准信号进行计算的，并且该处理单元可以使用所传送的信号副本来重新计算权重。同样在该情况下，由于传送的信号副本还可以被用作虚拟机基准信号，所以基准信号的数目实质上被增加，使得能够提高权重估计的准确性。此外，由于通过误差校正对误差进行校正并且然后生成传送的信号副本，所以提高了传送的信号副本的准确性，并且因此还能够提高权重估计的准确性。本发明的有益效果根据本发明，不需要为每个用户提供使用权重执行多天线信号处理的电路，使得能够减小电路大小。
图1是无线通信系统的总体视图。图2是LTE上行链路帧结构的示图。图3是示出在具有时间(符号)轴和频率(子载波)轴的二维布置中的资源块的示图。图4是根据实施例的基站装置的框图。图5A是示出均等化之后(用户分离之前)的频域信号的示图，图5B是示出用于用户I(MSl)的信号的示图，图5C是示出用于用户2 (MS2)的信号的示图，并且图5D是示出用于用户3(MS3)的信号的示图。图6是示出如何执行权重插入的示图。图7是示出期望波和干扰波如何到达的示图。图8是示出期望波和干扰波的带的示图。图9是用于判定反馈型匪SE合并的框图。图10是示出判定反馈型匪S合并的处理过程的流程图。图11是示出一般SC-FDMA收发机系统的框图。
具体实施例方式以下将参考附图对本发明的优选实施例进行描述。注意，虽然在本实施例中，将 LTE(长期演进)作为通信方案的示例进行描述，但是通信方案不局限于此。图1示出了使用LTE方案的无线通信系统(例如，用于移动电话的通信系统)。如图1中所示，该通信系统采用小区配置，并且基站装置BSl和BS2被安装在各自小区中。基站装置BSl和BS2执行与小区中的移动站(用户终端)MS1、MS2和MS3的通信。 此外，每个基站装置BSl能够执行与其小区中的多个移动站MSl和MS2的同时通信。在该通信系统中，下行链路采用正交频分多址(OFDMA)，而上行链路采用单载波频
6分多址(SC-FDMA)。因此，基站装置BSl和BS2中的每一个都具有支持OFDMA方案的发射机电路；以及支持SC-FDMA方案的接收机电路。移动站MS1、MS2和MS3中的每一个都具有支持SC-FDMA方案的发射机电路(其与图9中的用户终端的发射机电路相同)；以及支持 OFDMA方案的接收机电路。图2示出了 LTE上行链路帧结构。该帧由多个移动站通过频率复用来共享，使得能够对基站装置进行多次访问。除了频率复用之外，可以执行空间复用。注意，移动站通过基站装置所进行的随机访问来实现帧同步。如图2中所示，一个LTE上行链路帧由在时间轴方向上布置的10个子帧组成，并且具有10[ms]([毫秒])的时间长度。一个子帧由在时间轴方向上布置的两个时隙组成，并且具有l[ms]的时间长度。 一个时隙由在时间轴方向上布置的7个(或6个)符号(SC-FDMA符号)组成，并且具有 0.5[ms]的时间长度。在每个SC-FDMA符号的前端附加该符号的最后部分的副本，作为循环前缀(CP)。 注意，每个SC-FDMA符号由N个子符号构成(N是大于或等于2的整数)，该N个子符号是调制的数据符号(QPSK调制数据符号、QAM调制数据符号等)。在LTE数据信道中，时隙中的第四个符号(符号编号3)具有作为已知信号的基准信号，而其它符号则具有数据信号。还如图3中所示，在时隙中的第四个符号(符号编号3) 中，所有子载波都具有基准信号。 在LTE中，设置了被称作资源块的最小用户分配单元，并且一个资源块包括7个或 6个符号X12个子载波。在LTE中，当在时间轴方向(符号方向)上看时，相同的子载波 (频带)被分配给相同的用户。也就是说，在时间轴方向上连续布置的多个资源块被分配给相同的用户。注意，一个资源块与在符号方向(时间轴方向)上看的一个时隙相对应。注意，用户分配(频率分配)由基站装置BS1、BS2和BS3来确定，并且使用下行链路帧向移动站MSI、MS2和MS3中的每一个通知所确定的用户分配信息(用户信息；MAP信息)。移动站MSl、MS2和MS3使用由基站装置分配的其各自频率(子载波)来执行上行链路通信。图4示出了根据本实施例的基站装置BS2和BS2中的每一个中的接收机电路。接收机电路支持多个用户。因此，与其中向一个用户提供一个接收机电路的图9中的基站装置不同，单个接收机电路能够向多个用户输出调制信号(QAM调制信号，QAM调制数据符号)。该基站装置具有多个天线(图4中为两个天线)Ia和lb，以执行诸如自适应阵列或分集的多天线信号处理。基站装置进一步具有处理序列A和B，其数目与天线Ia和Ib的数目相对应。各个天线Ia和Ib所接收的接收信号可以由与各个天线相关联的各个处理序列A和B变换为频域信号。处理序列A和B分别包括FE处理单元加和2b、CP移除单元3a和3b、串行至并行转换单元4a和4b以及FFT单元fe和釙。FE处理单元加和2b对各个天线Ia和Ib接收到的信号(SC-FDMA信号)执行FE处理(频率转换、A/D转换等)。随后，CP移除单元3a和3b执行CP移除。已经从其移除了 CP的接收到的信号分别由串行至并行转换单元如和4b转换为并行信号。此后，并行信号分别由FFT单元fe和恥进行N点FFT (快速傅立叶变换)，并且由此被变换为频域信号。 处理序列A和B中的FFT单元fe和恥中的每一个都输出基站装置的所有通信频带(用于上行链路通信的所有频带)的频域信号。也就是说，在从处理序列A和B中的每一个输出的频域信号中，不对用于多个用户的SC-FDMA信号进行解复用，并且因此频域信号仍然包括用于多个用户的信号。从多个处理序列A和B所输出的多个频域SC-FDMA信号被提供给单个多天线信号处理单元6，其中，频域SC-FDMA信号仍然包括用于多个用户的信号。因此，本实施例的基站装置不需要在FFT之后移除在不同于每个用户带的那些带中所插入的零信号。多天线信号处理单元6在频域中对由多个天线Ia和Ib接收到的多个频域信号执行诸如自适应阵列或分集的多天线信号处理以合并信号，并且输出单个信号作为处理结^ ο当多天线信号处理单元6通过自适应阵列方案执行多天线信号处理时，来自作为干扰站的另一小区中的移动站MS3的干扰波被移除，使得能够提高接收质量。注意，对于自适应阵列方案而言，存在ZF方案和MMSE方案，并且在这些方案中，接收方侧使用已知信号 (基准信号)来计算权重。此外，对于自适应阵列方案而言，还存在CMA方案、MSN和DCMP方案等。在CMA中， 使用基准信号的恒包络属性来计算权重。在MSN和DCMP中，利用已知的期望信号的到达方向来计算权重。此外，对于自适应阵列方案而言，还存在其中估计干扰信号的变换函数并且执行合并以取消干扰信号的方案。这里，ZF方案是用于应用在合并的输出信号=传送的信号时所获得的权重的方案，其中忽略噪声。另一方面，MMSE方案是应用权重w的方案，合并的输出信号相对于基准信号的误差功率(均方误差)在权重w处变为最小。当基准信号(导频信号)是s(i)并且接收到的信号为x(i)时，匪SE方案由以下等式来表示[等式1]E [ I e (i) 12] = [ I s (i) -wHx (i) |2] — min由于MMSE方案具有移除干扰波的能力，所以即使接收到的信号的干扰波分量很大，也能够提高接收质量。也就是说，在具有诸如图1所示的小区配置的通信系统的情况下，基站装置BSl可以从另一小区中的移动站MS3接收干扰波；然而，利用匪SE方案，可以移除来自另一小区的干扰波。匪SE方案包括基于最速下降法的LMS(最小均方)、RLS(递归最小平方)、作为使用样本值的直接方法的SMI (采样矩阵求逆),NLMS (规范化LMQ ,Kalman滤波器、仿射投影法等。对于MSN方案和DCMP方案中的到达方向估计方法，存在MUSIC、ESPRIT、MODE和 Capon方法、线性预测方法、傅立叶方法等。
上述方案中的每一个的权重都由权重计算单元62根据基于上述方案中的每一个的算法来进行计算。特定地，权重计算单元62通过例如使用包括在多个天线Ia和Ib接收到的多个频域信号(SC-FDMA信号)中的基准信号以及基准信号生成单元63所生成的基准信号(已知信号)来针对每个频率(对每个子载波)估计传送路径特征来计算权重。注意， 随后将描述使用SMI计算权重的示例。权重计算单元62针对基站装置的所有通信频带(用于上行链路通信的所有频带) 来计算权重。由于针对每个频率(子载波)计算权重，所以即使传送路径特征由于不同用户使用不同频率(子载波)而在频率(子载波)之间大幅变化，也能够适当计算权重。此外，权重计算单元62针对保证要对相同用户提供的每个区域(由时间轴和频率轴所表示的二维区域，参见图幻来计算权重。因此，权重计算单元62通过ZR、SMI等来针对作为最小用户分配单元的每个资源块计算权重。通过针对作为最小用户分配单元的每个资源块确定权重，可以仅使用从相同用户传送的基准信号来计算权重，并且由此，可以防止使用从不同用户传送的基准信号不恰当地计算权重。注意，这一点将稍后进行描述。多个频域SC-FDMA信号被提供到处理单元6中的均等化单元61。在均等化单元 61中，每一个仍然包括用于多个用户的信号的多个SC-FDMA信号与针对基站装置的所有通信频带(用于上行链路通信的所有频带)所计算的权重相加，并且由此被合并。多天线信号处理单元6还可以在频域中通过分集(天线分集)方案执行多天线信号处理，而不是通过自适应阵列方案执行多天线信号处理。对于分集方案而言，存在选择分集和合并分集。选择分集是从多个天线所接收到的信号中选择高质量信号的方案。在该情况下，选择信号等同于设置权重，其中，未选择的信号合计为0。在合并分集中，通过使多个信号与权重相乘来合并信号，可以提高信号质量。注意，合并分集包括等增益合并和最大比率合并。注意，当处理单元6也通过分集执行处理时，每一个仍然包括用于多个用户的信号的多个SC-FDMA信号是处理目标，并且因此输出仍然包括用于多个用户的信号的信号。图5A示出了从均等化单元61输出的频域信号。该信号由用户分离单元7解复用为用于每个用户的信号(图5B至图5D)。用户分离单元7基于指示对用户的频率分配的用户信息(SC-FDMA方案中的用户分配信息)来执行频域信号的用户分离。例如，假设在通信频带中，对第一用户终端MS1、第二用户终端MS2和第三用户终端MS3的频率分配如图5A中所示。注意，在图5A中，用于N1个子载波的带被分配给第一用户终端MS1、用于N2个子载波的带被分配给第二用户终端MS2，并且用于队个子载波的带被分配给第三用户终端MS3。如图5B至5D中所示，用户分离单元7基于指示上述频率分配的用户信息来将图 5A中所示的频域信号解复用为用于每个用户的信号。从用户分离单元7输出的每个用户的信号(频域信号)由对各个用户提供的IDFT 单元8a、8b和8c进行离散傅立叶反变换(IDFT)。IDFT单元8a、8b和8c将用于每个用户的频域信号变换为时域QAM解调信号。注意，解调时的IDFT点的数目根据分配给每个用户的带的大小N1, N2 ^P N30同时，如前所述，在本实施例中，当权重计算单元62计算权重时，基于资源块来确定权重。
[权重计算方法1]特定地，例如，当通过SMI计算权重时，权重计算单元62根据关于包括在每个资源块中的12个基准信号的接收到的信号矢量来计算SMI权重，并且SMI权重可以应用于包括在该资源块中的所有数据子载波。SMI算法是一种方法，其中，从采样的接收到的信号和基准信号来计算相关矩阵R 和相关矢量P，并且从相关矩阵R和相关矢量P直接计算SMI权重W。SMI算法由以下等式来表示
权利要求
1.一种能够通过SC-FDMA方案同时接收来自多个用户的信号的通信装置，所述通信装置包括多个天线；处理单元，所述处理单元在频域中对多个SC-FDMA信号执行多天线信号处理，所述多个SC-FDMA信号是由所述多个天线接收的；以及分离单元，所述分离单元对通过所述多天线信号处理获得的信号解复用，其中所述处理单元被配置为在频域中执行所述多天线信号处理，所述多个SC-FDMA信号中的每一个仍然包括用于所述多个用户的信号，所述多个SC-FDMA信号是由所述多个天线接收的，并且所述用户分离单元被配置为基于所述SC-FDMA方案中的用户分配信息来对通过所述多天线信号处理所获得的信号进行解复用。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述处理单元通过自适应阵列方案执行多天线信号处理。
3.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述处理单元通过分集方案执行多天线信号处理。
4.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述处理单元在SC-FDMA方案中基于最小用户分配单元计算用于所述多天线信号处理的权重。
5.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述处理单元使用包括在最小用户分配单元中的多个基准信号中的一些来在SC-FDMA方案中计算用于所述最小用户分配单元中的数据子载波的权重，所述一些基准信号邻近作为权重计算目标的所述数据子载波。
6.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述处理单元使用从最小用户分配单元中的基准信号所计算的权重以及从在时间方向上与所述最小用户分配单元相邻的另一个最小用户分配单元中的基准信号所计算的权重，来在SC-FDMA方案中计算用于所述最小用户分配单元中的数据子载波的权重。
7.如权利要求1所述的通信装置，进一步包括用于基于通过对使用权重进行阵列合并的信号进行解调所获得的解调信号来生成由所述多个天线分别接收到的信号的传送信号副本的部件，所述权重是从包括在所接收到的信号中的基准信号计算的，其中所述处理单元使用所述传送信号副本来重新计算所述权重。
8.如权利要求1所述的通信装置，进一步包括用于基于通过对解调信号执行误差校正所获得的信号来生成由所述多个天线所接收到的信号的传送信号副本的部件，所述解调信号是通过对使用权重进行阵列合并的信号进行解调所获得的，所述权重是从包括在所接收到的信号中的基准信号计算的，其中所述处理单元使用所述传送信号副本来重新计算所述权重。
全文摘要
一种能够通过SC-FDMA方案同时接收来自多个用户的信号的通信装置减小了其电路大小。通信装置(BS1、BS2)能够通过SC-FDMA方案同时接收来自多个用户的信号。该通信装置(BS1、BS2)包括多个天线(1a和1b)；处理单元(6)，该处理单元对频域中接收到的多个SC-FDMA信号执行多天线信号处理，所接收到的SC-FDMA信号由多个天线(1a和1b)接收；以及用户分离单元(7)，该用户分离单元(7)基于SC-FDMA方案中的用户分配信息来将通过多天线信号处理所获得的信号解复用为用于每个用户的信号。
文档编号H04J11/00GK102210108SQ200980144469
公开日2011年10月5日 申请日期2009年10月26日 优先权日2008年11月7日
发明者平川满, 持田英史 申请人:住友电气工业株式会社