專利名稱：Ofdm信號(hào)幀生成器、發(fā)射機(jī)、傳輸系統(tǒng)及生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及關(guān)于正交頻分多路復(fù)用(以下稱為″OFDM″)傳輸系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)幀的生成；尤其涉及一種OFDM信號(hào)幀生成器、發(fā)射機(jī)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及一種OFDM信號(hào)幀生成方法。
背景技術(shù)：
近來，OFDM傳輸系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用到諸如IEEE.11a之類的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中，并且還試驗(yàn)地把OFDM傳輸系統(tǒng)應(yīng)用到地面數(shù)字廣播與蜂窩通信中。OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)不需要多個(gè)傳播路徑所引起的多徑干擾的頻率響應(yīng)均衡，并且該系統(tǒng)適合于寬帶信號(hào)傳輸。
通常，在無線電通信中，傳播路徑的條件取決于接收端位置而不同。因此使用根據(jù)傳播路徑條件而在發(fā)射方改變傳輸速率的自適應(yīng)調(diào)制/解調(diào)技術(shù)。當(dāng)執(zhí)行自適應(yīng)調(diào)制/解調(diào)時(shí)，發(fā)射機(jī)獲得來自接收方的接收信號(hào)質(zhì)量值，然后根據(jù)接收信號(hào)質(zhì)量值來改變傳輸速率。利用諸如接收信號(hào)功率值、接收信號(hào)噪聲功率比和多普勒頻率之類的期望接收信號(hào)質(zhì)量值(期望的幀差錯(cuò)率)來在接收方確定接收信號(hào)質(zhì)量值。
圖1示出了常規(guī)OFDM信號(hào)幀生成器93的示例，自適應(yīng)調(diào)制/解調(diào)技術(shù)應(yīng)用在其中。傳輸部分包括幀生成器93、OFDM調(diào)制器92和RF部分91。
在幀生成器93中，速率信息確定器94使用接收信號(hào)質(zhì)量值來確定速率信息。不用說關(guān)于信息比特?cái)?shù)、編碼速率、調(diào)制階(modulationorder)以及擴(kuò)展因子，速率信息可以包括上面那些之外的信息或者只是上面那些信息的一部分。數(shù)據(jù)符號(hào)串生成器95按照速率信息生成一塊數(shù)據(jù)符號(hào)串。當(dāng)接收方為了解調(diào)而需要速率信息時(shí)，速率信息也被包括在信息符號(hào)串中。導(dǎo)頻符號(hào)生成器96生成導(dǎo)頻符號(hào)。多路復(fù)用器97把所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)和導(dǎo)頻符號(hào)排列為一個(gè)時(shí)間頻率隙，并生成一個(gè)發(fā)射信號(hào)幀。OFDM調(diào)制器92對(duì)幀中的信號(hào)進(jìn)行OFDM調(diào)制。OFDM調(diào)制信號(hào)受到頻率變換并被RF部分91發(fā)射。
圖2示出了使用常規(guī)幀生成器的OFDM收發(fā)信機(jī)的框圖。發(fā)射機(jī)90中的數(shù)據(jù)符號(hào)生成器95包括編碼器95A、用于生成調(diào)制階的映射單元95B和擴(kuò)展單元95C。
另一方面，接收機(jī)80包括RF部分81、OFDM解調(diào)器82、信道估計(jì)器83、接收信號(hào)質(zhì)量確定器85和解擴(kuò)/解映射/解碼單元84。接收信號(hào)由RF部分81進(jìn)行下變換并受到OFDM解調(diào)器82的OFDM解調(diào)。信道估計(jì)器83使用OFDM已解調(diào)信號(hào)和導(dǎo)頻符號(hào)來執(zhí)行信道估計(jì)。信道估計(jì)器83估計(jì)用于傳輸?shù)拿總€(gè)子載波的信道值(幅度和相位)以及應(yīng)用到接收天線的噪聲功率值。接收信號(hào)質(zhì)量確定器85使用信道估計(jì)值和估計(jì)噪聲功率值來計(jì)算接收的信號(hào)噪聲功率比。使用這些值以及期望的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定接收信號(hào)質(zhì)量值。解擴(kuò)/解映射/解碼單元84使用信道估計(jì)值和OFDM已解調(diào)信號(hào)來對(duì)信息符號(hào)串解調(diào)。
圖3示出了生成的傳輸幀的示例。詳細(xì)的OFDM信號(hào)參數(shù)如圖12所示。導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式為這樣的結(jié)構(gòu)使得對(duì)于每個(gè)子載波，分別在幀的頭尾排列4個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，并且在幀的中間排列12個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。圖13示出了在使用圖3中的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的情況下，接收信號(hào)質(zhì)量值、速率信息(編碼速率、調(diào)制階、擴(kuò)展因子、信息比特?cái)?shù))和由此得到的傳輸速率的相應(yīng)表格。速率確定器使用與從接收機(jī)80中反饋的接收信號(hào)質(zhì)量值″1-3″相應(yīng)的圖13相應(yīng)表格中的信息來確定上述速率信息。例如，當(dāng)接收信號(hào)質(zhì)量為“1”時(shí)，CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))比特的12比特加到一個(gè)″945比特″的輸入信息符號(hào)串中，導(dǎo)致957比特(大約960比特)。另一方面，通過執(zhí)行編碼速率為″1/2″的FEC(前向糾錯(cuò))以及2比特/Hz的QPSK(四相移相鍵控)來以擴(kuò)展因子″1″進(jìn)行擴(kuò)展，從而生成960個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)符號(hào)，作為編碼/調(diào)制/擴(kuò)展處理之后的符號(hào)。
在OFDM信號(hào)傳輸?shù)慕庹{(diào)中，需要估計(jì)每個(gè)子載波的信道值，該數(shù)值被用于在接收方的發(fā)射。在此，假定作為一種簡(jiǎn)單而具有高估計(jì)精度的信道估計(jì)方法，在每個(gè)子載波中，總的八個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)受到同步相加，以估計(jì)信道(假定一個(gè)幀中的信道變化非常小)。
在圖3中，Pp/Pi表示每一子載波的導(dǎo)頻符號(hào)功率(Pp)與在解擴(kuò)之后每一調(diào)制符號(hào)的功率比。通常，為了獲得滿意的信道估計(jì)精確度，數(shù)值(Pp/Pi)優(yōu)選地為大約6-10dB。在圖3的情況下，Pp/Pi為大約9dB。在由上述常規(guī)幀生成器所生成的發(fā)射信號(hào)幀中，導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式以及導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)是固定的，與接收信號(hào)質(zhì)量值無關(guān)。
導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)自適應(yīng)改變以便可靠地執(zhí)行OFDM通信的一種技術(shù)已經(jīng)被建議(參考日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)No.2000-151548)。

發(fā)明內(nèi)容
可是，在上面的常規(guī)幀生成器中，導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式是固定的。當(dāng)導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式固定時(shí)，信道估計(jì)精確度受到限制。因此，在使用常規(guī)幀生成器的OFDM傳輸系統(tǒng)中，存在有下列困難。即，在接收信號(hào)質(zhì)量極差(即信號(hào)噪聲功率比很低)的信道中，即使當(dāng)企圖使用自適應(yīng)調(diào)制/解調(diào)技術(shù)來以滿意地降低的傳輸速率建立通信時(shí)，也會(huì)由于信道估計(jì)中的差錯(cuò)而導(dǎo)致通信失敗。
例如，圖4示出了在接收信號(hào)質(zhì)量值極差的情況示例，使用常規(guī)幀生成器，傳輸速率低于4kbps。在這個(gè)示例中，擴(kuò)展因子為240，傳輸速率被降低。在圖4中，Pi增益表示如圖4所示結(jié)構(gòu)中的Pi相對(duì)于如圖3所示結(jié)構(gòu)中的Pi的增量。即，通過擴(kuò)展以便降低傳輸速率，當(dāng)接收方執(zhí)行解擴(kuò)時(shí)，每一個(gè)調(diào)制符號(hào)獲得大約24dB的增益?？墒?，在本例中，Pp/Pi降低到″-14dB″；因此，信道估計(jì)精確度下降。
本發(fā)明已經(jīng)被建議來解決上述問題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種OFDM信號(hào)幀生成器、發(fā)射機(jī)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及一種OFDM信號(hào)幀生成方法，即使在接收信號(hào)質(zhì)量極差的通信信道中，也可防止那些通信失敗的狀態(tài)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的OFDM信號(hào)幀生成器是這樣一種OFDM信號(hào)幀生成器，它包括速率確定裝置，它基于接收機(jī)中與由接收機(jī)接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定裝置，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定裝置，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成裝置，它基于速率信息和功率放大率來生成一塊要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成裝置，它基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)是通過包括上述OFDM信號(hào)幀生成器來表征的、發(fā)射OFDM信號(hào)的發(fā)射機(jī)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)傳輸系統(tǒng)是這樣一個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)，它包括發(fā)射OFDM信號(hào)的發(fā)射機(jī)和用于接收OFDM信號(hào)的接收機(jī)，其中所述接收機(jī)包括接收信號(hào)質(zhì)量確定裝置，用于確定接收機(jī)中與接收OFDM信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)質(zhì)量值；和反饋裝置，用于把確定的接收信號(hào)質(zhì)量值反饋給發(fā)射機(jī)；所述發(fā)射機(jī)包括速率確定裝置，它基于通過反饋獲得的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定裝置，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定裝置，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成裝置，它基于速率信息和功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成裝置，它基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的OFDM信號(hào)幀生成方法是一種在發(fā)射機(jī)中生成OFDM信號(hào)傳輸信號(hào)幀的OFDM信號(hào)幀生成方法，所述發(fā)射機(jī)把OFDM信號(hào)發(fā)射給接收機(jī)，所述方法包括速率確定步驟，基于接收機(jī)中與由接收機(jī)接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定步驟，基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定步驟，基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定步驟，基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成步驟，基于所述速率信息和所述功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成步驟，基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、所述導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
根據(jù)上述發(fā)明，基于接收機(jī)中與接收機(jī)接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)質(zhì)量值，來分別確定OFDM信號(hào)的速率信息、OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式、OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及OFDM信號(hào)的功率放大率。另外，基于速率信息和功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；并且基于所述數(shù)據(jù)符號(hào)、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
如上所述，在本發(fā)明中，通過按照接收信號(hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及功率放大率，則可生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。由于這一點(diǎn)，即使在接收信號(hào)質(zhì)量差的信道中，使用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)也能滿意地降低傳輸速率，并且導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)和導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式被改變，以便把信道估計(jì)精確度保持在滿意級(jí)別上。因此，可防止通信失敗的這樣一個(gè)狀態(tài)。
至于OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀的生成，可以使用如下方法。也就是說，在生成與數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)一樣多的導(dǎo)頻符號(hào)之后，按照導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來合成生成的導(dǎo)頻符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)；或者，在合成處理中，按照導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式合成與符號(hào)數(shù)一樣多的數(shù)據(jù)符號(hào)和導(dǎo)頻符號(hào)。
在上述情況中，優(yōu)選的是排列來使接收機(jī)把接收信號(hào)質(zhì)量值反饋給OFDM信號(hào)幀生成器。通過把來自接收機(jī)的接收信號(hào)質(zhì)量值反饋給OFDM信號(hào)幀生成器，則OFDM信號(hào)幀生成器可以按照適當(dāng)?shù)慕邮招盘?hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式和導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)，并生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
同時(shí)，可以如此排列以使關(guān)于所使用的子載波數(shù)、在所使用的子載波中的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)來確定導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式。在這種情況下，可基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
在如上所述的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式中，可以如此排列以使在發(fā)射信號(hào)幀的頻率隙上以特定的間隔選擇所使用的子載波數(shù)。在這種情況下，通過使用在頻率隙上以特定間隔選擇的多個(gè)子載波，可獲得頻率分集效果并減少相位調(diào)整，因此改善通信質(zhì)量。
同時(shí)，可以如此排列以使取決于幀數(shù)來改變所使用的子載波數(shù)。在這種情況下，由于不同的子載波使用于不同的傳輸幀(不同的時(shí)間)中，所以可以獲得頻率分集增益。
同時(shí)，在導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式中，優(yōu)選地可以如此排列以使幀長(zhǎng)度取決于接收信號(hào)質(zhì)量值而變化。在這種情況下，傳輸信號(hào)幀的生成過程中的自由度增加；因此可得到靈活的控制。例如，當(dāng)一幀中假定固定的信道變化很小(在信道中不變化)，通過增加幀長(zhǎng)度，則可以增加使用于數(shù)據(jù)符號(hào)的功率增益。此外，導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置優(yōu)選地可以以塊為基礎(chǔ)分配基于接收信號(hào)質(zhì)量值來應(yīng)用導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的那些子載波。更特別的，當(dāng)在信道中很少有變化時(shí)，可能存在有能夠使用同一傳輸估計(jì)信道值接收十個(gè)幀的這種狀態(tài)。在此種情況下，例如，使用只包括導(dǎo)頻的那種格式來排列第一幀，然后使用只包括數(shù)據(jù)的那種格式來排列第二幀到第十幀的每一幀，因此能夠確定幾個(gè)幀中的幀信息；從而，可以增加傳輸數(shù)據(jù)量。
可以對(duì)根據(jù)本發(fā)明的OFDM信號(hào)幀生成器或者對(duì)根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)做出如上所述有關(guān)結(jié)構(gòu)的各種排列。


圖1是示出常規(guī)幀生成器結(jié)構(gòu)的視圖。
圖2是使用常規(guī)幀生成器的OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)的框圖。
圖3是示出常規(guī)幀結(jié)構(gòu)示例的視圖。
圖4是示出常規(guī)低速幀結(jié)構(gòu)示例的視圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的幀生成器結(jié)構(gòu)的視圖。
圖6是使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的幀生成器的OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)框圖。
圖7是示出導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式第一示例的視圖。
圖8是示出導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式第二示例的視圖。
圖9是示出導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式第三示例的視圖。
圖10是示出導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式第四示例的視圖。
圖11是示出導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式第五示例的視圖。
圖12是示出OFDM信號(hào)參數(shù)第一示例的表格。
圖13是示出在接收信號(hào)質(zhì)量值和使用于常規(guī)速率確定器中的速率信息之間的關(guān)系示例的表格。
圖14是示出在接收信號(hào)質(zhì)量值和使用于根據(jù)實(shí)施例的速率確定器中的速率信息之間的關(guān)系示例的表格。
圖15是示出在接收信號(hào)質(zhì)量值和使用于根據(jù)實(shí)施例的導(dǎo)頻排列確定器中的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式之間的關(guān)系示例的表格。
圖16是示出在接收信號(hào)質(zhì)量值和使用于根據(jù)實(shí)施例的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定器中的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)之間的關(guān)系示例的表格。
圖17是示出在接收信號(hào)質(zhì)量值和使用于根據(jù)實(shí)施例的功率放大率確定器中的功率放大率之間的關(guān)系示例的表格。
圖18是示出OFDM信號(hào)參數(shù)第二示例的表格。
圖19是示出OFDM信號(hào)幀生成處理內(nèi)容的流程圖。
圖20是示出只有數(shù)據(jù)排列格式是可變的示例的視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。
圖5示出了這個(gè)實(shí)施例中的OFDM信號(hào)幀生成器13的框圖。下面描述與如圖1所示的常規(guī)幀生成器93的區(qū)別。即，如圖5所示的幀生成器13有一個(gè)導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定器20，使得取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式。同時(shí)，幀生成器13有一個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定器19，使得取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)。另外，幀生成器13有一個(gè)功率放大率確定器18，使得取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來改變功率放大率。
圖6是示出使用上述幀生成器13的OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)1的框圖。OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)1由裝備有圖5中的幀生成器13的發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)30組成。由于接收機(jī)30的結(jié)構(gòu)與圖2中的上述接收機(jī)80的結(jié)構(gòu)相同，所以在這里將省略它的描述。
OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)1的特征在于向發(fā)射機(jī)10提供的幀生成器13的結(jié)構(gòu)。如同常規(guī)類型一樣，幀生成器13中的速率信息確定器14取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定一個(gè)速率信息(編碼速率、調(diào)制階、擴(kuò)展因子)。在這個(gè)時(shí)候，使用圖14中的在接收信號(hào)質(zhì)量值和速率信息之間的相應(yīng)表格。在圖14中，作為與接收信號(hào)質(zhì)量值0相應(yīng)的速率信息，一個(gè)低速速率信息4kbps被增加。
導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定器20使用如圖15所示在接收信號(hào)質(zhì)量值和導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式之間的相應(yīng)表格來確定導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式。作為圖15中的示范，當(dāng)接收信號(hào)質(zhì)量值為0時(shí)(低速傳輸情況)，使用一個(gè)與在接收信號(hào)質(zhì)量值不是0(接收信號(hào)是1-3的任一個(gè))的情況下不同的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式。
導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定器19使用如圖16所示在接收信號(hào)質(zhì)量值和導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)之間的相應(yīng)表格來確定導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)。當(dāng)接收信號(hào)質(zhì)量值為0時(shí)(低速傳輸情況)，使用一個(gè)與在接收信號(hào)質(zhì)量值不是0(該數(shù)值是1-3的任何一個(gè))的情況下不同的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)。
功率放大率確定器18使用如圖17所示在接收信號(hào)質(zhì)量值和功率放大率之間的相應(yīng)表格來確定功率放大率。當(dāng)只有一部分子載波被使用作為導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式(詳細(xì)的說明將稍后給出)時(shí)，使用此功率放大率。例如，當(dāng)只有一半可用子載波被使用并且全部發(fā)射功率被分配給所述一半子載波時(shí)，功率放大率將為″2″。當(dāng)不執(zhí)行功率放大時(shí)，功率放大率固定為″1″。
接下來，參見圖19，將描述在圖5的幀生成器13中執(zhí)行的OFDM信號(hào)幀生成處理。
首先，在S1，基于接收機(jī)30中與接收機(jī)30接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)質(zhì)量值，來分別確定要發(fā)射的OFDM信號(hào)的速率信息、OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式、OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及OFDM信號(hào)的功率放大率。在此，速率信息由速率信息確定器14確定；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式由導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定器20確定；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)由導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定器19確定；并且功率放大率由功率放大率確定器18確定。以上的接收信號(hào)質(zhì)量值是從接收機(jī)30到發(fā)射機(jī)10的反饋值。
然后，在S2，分別生成一塊數(shù)據(jù)符號(hào)串和導(dǎo)頻符號(hào)。在此，數(shù)據(jù)符號(hào)串生成器15取決于在S1確定的速率信息和功率放大率來對(duì)輸入信息符號(hào)串執(zhí)行一個(gè)處理，以便生成數(shù)據(jù)符號(hào)串。導(dǎo)頻符號(hào)生成器16生成與所確定導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)一樣多的導(dǎo)頻符號(hào)。
在S3，基于導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式，把所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)和導(dǎo)頻符號(hào)合成來生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
如上所述，根據(jù)此實(shí)施例，通過取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)和功率放大率，則可以生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。由于這一點(diǎn)，即使在接收信號(hào)質(zhì)量差的信道中，也可通過使用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)來滿意地降低傳輸速率，并且通過改變導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)和導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式，信道估計(jì)精確度也被保持在滿意的情形下。從而，可防止通信失敗的這樣一個(gè)狀態(tài)。
以下，將描述與接收信號(hào)質(zhì)量值″0″相應(yīng)的低速傳輸(4kbps)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的各種示例。在此，在下列假設(shè)下，將給出用于確定執(zhí)行低速傳輸?shù)膶?dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的指引。
(各個(gè)假設(shè))假設(shè)1導(dǎo)頻符號(hào)被插入到用于傳輸來執(zhí)行信道估計(jì)的每個(gè)載波中。
假設(shè)2用于發(fā)射一幀的發(fā)射功率為P。
假設(shè)3在符號(hào)映射之后在擴(kuò)展之前由一幀傳輸所發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)為N。
假設(shè)4用于數(shù)據(jù)符號(hào)的功率為Pi。
假設(shè)5用于導(dǎo)頻符號(hào)的功率為Pp＝P-Pi。
假設(shè)6用于傳輸?shù)淖虞d波數(shù)為K。
如上所述，在信號(hào)傳輸中，通常為了達(dá)到信道估計(jì)中的滿意精確度，需要把每一載波所使用的導(dǎo)頻符號(hào)功率和擴(kuò)展之前一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)調(diào)制的功率之間的功率比保持為一個(gè)固定電平(大約8dB)。假設(shè)功率比為D，則上面的情形被如下公式(1)表示(P-PiK)/(PiN)=D---(1)]]>當(dāng)為Pi求解公式(1)時(shí)，獲得如下公式(2)。
Pi=N·PD·K+N---(2)]]>在接收信號(hào)質(zhì)量(接收信號(hào)功率噪聲功率比)差的信道中，不得不增加pi。因此，從公式(2)可以看出，不言而喻，子載波數(shù)K越小就越優(yōu)選?？墒?，在衰落信道中，當(dāng)子載波數(shù)K小時(shí)，導(dǎo)致這樣的折衷即，通過解調(diào)，很難獲得由于頻率分集而來的質(zhì)量改善。
因此，從上面的試驗(yàn)來看，在低速傳輸中，優(yōu)選的是如下排列發(fā)射信號(hào)幀；即，所使用的子載波數(shù)減少到獲得頻率分集效果的程度，以便把功率分配給少數(shù)子載波。
圖7示出了低速傳輸?shù)膶?dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的第一示例，它通過使用上述指引而被提供。在此，例如，信息符號(hào)串的調(diào)制流如下所述。把CRC比特的2比特加到輸入信息符號(hào)串的″2比特″，導(dǎo)致4比特。并且輸入信息符號(hào)串受到使用速率為″4/7″的BCH碼的編碼率為″4/7″的前向糾錯(cuò)(FEC)；并受到2比特/Hz的″QPSK″調(diào)制；然后以擴(kuò)展因子″4″擴(kuò)展之。從而，生成16碼片的數(shù)據(jù)符號(hào)作為在編碼/調(diào)制/擴(kuò)展之后的符號(hào)。
在圖7的情況下，被用于傳輸?shù)乃膫€(gè)子載波先前被選擇，并且只有四個(gè)子載波被用于一幀的傳輸。在這種情況下，由于整個(gè)功率被分配給四個(gè)子載波，所以功率放大率為″20″。在這種情況下，通過考慮擴(kuò)展因子為“4”的情況，與圖3相比的Pi增益為80(＝20×4)，其大約為19dB益，并且Pp/Pi被保持在大約6dB。同時(shí)，通過使用四個(gè)子載波，可以獲得一個(gè)頻率分集增益。以上的被使用的載波數(shù)可以多于四個(gè)。
圖8示出了由本發(fā)明提供的低速導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的第二示例。在圖8的情況下，用于傳輸?shù)淖虞d波只有一個(gè)；并且整個(gè)發(fā)射功率被分配給所述唯一一個(gè)子載波(功率放大率為″80″)。在此情況下信息符號(hào)串的調(diào)制流例如如下所述。把CRC比特的2比特加到輸入信息符號(hào)串的″2比特″，導(dǎo)致4比特。
并且信息符號(hào)串受到使用速率為″4/7″的BCH碼的編碼率為″4/7″的前向糾錯(cuò)(FEC)；并受到2比特/Hz的″QPSK″調(diào)制；然后以擴(kuò)展因子″2″擴(kuò)展之。從而，生成8碼片數(shù)據(jù)符號(hào)作為在編碼/調(diào)制/擴(kuò)展之后的符號(hào)。在這種情況下，Pi增益增加到大約22dB，而Pp/Pi也增加到大約8dB?？墒?，在這種情況下，由于使用單個(gè)子載波，所以在解調(diào)時(shí)未獲得頻率分集。然而，當(dāng)接收機(jī)有多個(gè)接收天線時(shí)，通過接收分集增益補(bǔ)償頻率分集損失。
圖9示出了由本發(fā)明提供的低速導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的第三示例。在圖9中，根據(jù)幀數(shù)來改變被用于傳輸?shù)淖虞d波數(shù)(圖9中，一個(gè)子載波)。至于改變基準(zhǔn)，能使用接收機(jī)預(yù)先已知的模式。通過使用這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴煌淖虞d波使用于不同的傳輸幀(不同的時(shí)間)中，所以可以預(yù)期頻率分集效果。在這個(gè)示例中，信息符號(hào)串的調(diào)制流與上述第二示例的相同。
圖10和圖11分別示出了由本發(fā)明提供的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的第四和第五示例。與上述第一到第三示例(結(jié)構(gòu)如圖7-圖9所示)相比，OFDM信號(hào)參數(shù)被改變。參見示出細(xì)節(jié)的圖18，不言而喻，在延長(zhǎng)幀長(zhǎng)度后，Pi增益會(huì)增加。還在這個(gè)示例中，假定由于一幀中的相位調(diào)整引起的信道改變很小。如圖10所示第四示例中的信息符號(hào)串的調(diào)制流例如如下所述。把CRC比特的3比特加到輸入信息符號(hào)串的″8比特″，導(dǎo)致11比特。輸入信息符號(hào)串受到使用4比特的BCH碼的前向糾錯(cuò)(FEC)，并受到2比特/Hz的″QPSK″調(diào)制，并且以擴(kuò)展因子″8″擴(kuò)展之，則生成64碼片的數(shù)據(jù)符號(hào)作為在編碼/調(diào)制/擴(kuò)展之后的符號(hào)。另一方面，例如，圖11的第四示例中的信息符號(hào)串的調(diào)制流如下所述。把CRC比特的3比特加到輸入信息符號(hào)串的″8比特″，導(dǎo)致11比特。輸入信息符號(hào)串受到使用4比特的BCH碼的前向糾錯(cuò)(FEC)，并且受到2比特/Hz的″QPSK″調(diào)制；并且以擴(kuò)展因子″4″擴(kuò)展之。因此，生成32碼片數(shù)據(jù)符號(hào)作為在編碼/調(diào)制/擴(kuò)展之后的符號(hào)。
從第一到第五示例(圖7-11)中，作為用于慢速傳輸?shù)目赡軒Y(jié)構(gòu)，多個(gè)幀結(jié)構(gòu)是可用的。因此，他們中之一被選擇并且在圖15中導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式被確定為″0″。同時(shí)，在導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式″0″中，可使調(diào)制階、編碼速率和擴(kuò)展因子多樣化，并且可以包括除了4kbps之外的多塊速率信息。另外，可以增加導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的數(shù)量。
此外，正如第二和第三示例(圖8和圖9)中所示范的，在一幀中的信道變化很小假定為固定(信道中沒有變化)的情況下，通過延長(zhǎng)幀長(zhǎng)度，能夠增加Pi增益。因此，可使用在圖15中具有不同幀長(zhǎng)度的一個(gè)導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式。在導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式被確定時(shí)的那一點(diǎn)處確定導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)。例如，正如圖15和圖16中關(guān)系所示范的，當(dāng)導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式被確定為″0″時(shí)，接收信號(hào)質(zhì)量值為″0″并且導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)為″48″。
在上面的實(shí)施例中所述的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式中，從所有的子載波中，可以分配一部分子載波塊(例如，子載波塊1-5)。例如，可以如此排列以使子載波被預(yù)先組成到幾個(gè)塊中并在塊的基礎(chǔ)上被分配。為了更具體，當(dāng)在傳播路徑中很少有變化時(shí)，可能存在能夠使用同一估計(jì)信道值來接收十個(gè)幀的那種狀態(tài)。在這種情況下，例如，使用只包括導(dǎo)頻的那種格式來排列第一幀，而使用只包括數(shù)據(jù)的那種格式來排列第二幀到第十幀的每一幀，以使能夠確定幾個(gè)幀中的幀信息；因此，可以增加傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)量。
如上所述根據(jù)本發(fā)明，可取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及功率放大率，以便生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。由于這一點(diǎn)，即使在接收信號(hào)質(zhì)量差的信道中，使用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)也能滿意地降低傳輸速率，并且通過改變導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)和導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式，信道估計(jì)精確度也能夠被保持在滿意級(jí)別上。因此，可防止通信失敗的這樣一個(gè)狀態(tài)。
以上實(shí)施例示出了導(dǎo)頻排列格式和數(shù)據(jù)排列格式都是可變的示例，但是還可以實(shí)現(xiàn)只有數(shù)據(jù)排列格式是可變的示例，如圖20所示。
此外，以上的實(shí)施例都是基于同時(shí)使用頭部導(dǎo)頻和尾部導(dǎo)頻的幀結(jié)構(gòu)來進(jìn)行描述的，但是本發(fā)明還易于適合于使用頭部導(dǎo)頻或尾部導(dǎo)頻的幀結(jié)構(gòu)，或適合于使用分散導(dǎo)頻的幀結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種OFDM信號(hào)幀生成器，包括速率確定裝置，它基于與由接收機(jī)接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收機(jī)中的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成裝置，它基于所述速率信息和所述功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成裝置，它基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、所述導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的OFDM信號(hào)幀生成器，其中所述接收信號(hào)質(zhì)量值被所述接收機(jī)反饋給OFDM信號(hào)幀生成器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的OFDM信號(hào)幀生成器，其中關(guān)于所使用的子載波數(shù)、所使用的子載波中的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)來確定所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的OFDM信號(hào)幀生成器，其中在傳輸信號(hào)幀的頻率隙上以特定的間隔來選擇所述所使用的子載波數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的OFDM信號(hào)幀生成器，其中取決于幀數(shù)來改變所述所使用的子載波數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的OFDM信號(hào)幀生成器，其中在所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式中，幀長(zhǎng)度取決于所述接收信號(hào)質(zhì)量值而變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的OFDM信號(hào)幀生成器，其中所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置以塊為基礎(chǔ)分配基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來應(yīng)用導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式的那些子載波。
8.一種發(fā)射OFDM信號(hào)的發(fā)射機(jī)，包括OFDM信號(hào)幀生成器，所述發(fā)射機(jī)包括速率確定裝置，它基于與由接收機(jī)接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收機(jī)中的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成裝置，它基于所述速率信息和所述功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成裝置，它基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、所述導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
9.一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括用于發(fā)射OFDM信號(hào)的發(fā)射機(jī)和用于接收OFDM信號(hào)的接收機(jī)，其中，所述接收機(jī)包括接收信號(hào)質(zhì)量確定裝置，用于確定接收機(jī)中與接收OFDM信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)質(zhì)量值；和反饋裝置，用于把確定的接收信號(hào)質(zhì)量值反饋給所述發(fā)射機(jī)；和所述發(fā)射機(jī)包括速率確定裝置，它基于通過反饋獲得的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定裝置，它基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成裝置，它基于所述速率信息和所述功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成裝置，它基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、所述導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
10.一種發(fā)射機(jī)中生成OFDM信號(hào)傳輸信號(hào)幀的OFDM信號(hào)幀生成方法，所述發(fā)射機(jī)把OFDM信號(hào)發(fā)射給接收機(jī)，所述方法包括速率確定步驟，基于與由接收機(jī)接收到的OFDM信號(hào)有關(guān)的接收機(jī)中的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的速率信息；導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定步驟，基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定步驟，基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；功率放大率確定步驟，基于所述接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的功率放大率；數(shù)據(jù)符號(hào)生成步驟，基于所述速率信息和所述功率放大率來生成要被發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)串；和傳輸信號(hào)幀生成步驟，基于所生成的數(shù)據(jù)符號(hào)、所述導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及所述導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式來生成要被發(fā)射的OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的是在接收信號(hào)質(zhì)量很差的通信路徑中防止通信失敗的狀態(tài)。向位于發(fā)射OFDM信號(hào)的發(fā)射機(jī)10中的幀生成器13重新提供如下裝置導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式確定器20，它基于接收機(jī)30中的接收信號(hào)質(zhì)量值來確定OFDM信號(hào)的導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式；導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)確定器19，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)；和功率放大率確定器18，它基于接收信號(hào)質(zhì)量值來確定功率放大率。從而，可取決于接收信號(hào)質(zhì)量值來改變導(dǎo)頻&數(shù)據(jù)排列格式、導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)以及功率放大率，以便生成OFDM信號(hào)的傳輸信號(hào)幀。由于這一點(diǎn)，即使在接收信號(hào)質(zhì)量差的信道中，使用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)也能滿意地降低傳輸速率，并把信道估計(jì)精確度保持在滿意級(jí)別上，因此，可防止通信失敗的這樣一個(gè)狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1574823SQ200410049068
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者阿部哲士, 須田博人, 富里繁, 藤井啟正, 山田武史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩