專利名稱：通信裝置和通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在組合了turbo碼和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出)的通信系統(tǒng)中使用的通信裝置和通信方法。
背景技術(shù)：
對于無線通信，糾錯(cuò)碼是一種用來發(fā)送/接收高可靠信息的不可或缺的技術(shù)。近年來，turbo碼作為一種具有強(qiáng)糾錯(cuò)能力的糾錯(cuò)碼而正在變?yōu)殛P(guān)注的焦點(diǎn)。
如圖1中所示，基本的turbo編碼器由多個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積編碼器(RSC)通過交織器并行連接而構(gòu)成，并輸出系統(tǒng)位(信息位)X和奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2。
此外，近年來，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出)作為一種能夠有效地利用有限的頻帶而實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)南到y(tǒng)正在成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
MIMO是一種使用發(fā)送和接收兩用的陣列天線來在相同頻帶內(nèi)使用多個(gè)特征向量同時(shí)發(fā)送/接收獨(dú)立信號的系統(tǒng)。采用這種MIMO，使得不需要擴(kuò)展頻帶就能夠擴(kuò)大發(fā)送容量。
通過組合turbo碼和MIMO來改善通信質(zhì)量的研究也正在進(jìn)行中。
這里，當(dāng)各特征向量間發(fā)送的系統(tǒng)位和奇偶校驗(yàn)位的比率相等時(shí)，通信質(zhì)量的改善量隨著各個(gè)特征值變得更均勻而增加，并且，通信質(zhì)量的改善效果隨著最大特征值和其它特征值之間的差的增大而降低。
然而，在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中并不考慮特征值的幅度，而每個(gè)特征向量的系統(tǒng)位和奇偶校驗(yàn)位的比率總保持恒定，因此當(dāng)最大特征值和其它特征值之間的差很大時(shí)，采用turbo碼所帶來的通信質(zhì)量的改善效果將會(huì)降低。
特別是在諸如蜂窩系統(tǒng)的基站的情形下，在該蜂窩系統(tǒng)的基站中，為了覆蓋更廣范圍的目的而將發(fā)送端的天線設(shè)定在高處，于是最大特征值變得遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它特征值，因此看來有必要增加某些改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在組合了turbo碼和MIMO的通信系統(tǒng)中使用的通信裝置和通信方法，即使在最大特征值和其它特征值之間相差很大的情況下，也能夠得到對通信質(zhì)量的充分改善效果。
該目的可以通過如下方法達(dá)到測定最大特征值和其它特征值之間的比率，基于測定結(jié)果來控制將要分別用各個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)的類型。


圖1圖示了turbo編碼器的配置的一個(gè)例子；圖2圖示了采用MIMO的通信系統(tǒng)的一個(gè)例子；圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的通信裝置的配置方框圖；圖4A圖示了用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的通信裝置的每個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)；圖4B圖示了用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的通信裝置的每個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的通信裝置的配置方框圖；圖6A圖示了用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的通信裝置的每個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)；以及圖6B圖示了用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的通信裝置的每個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)提出了本發(fā)明，注意到由于MIMO的通信質(zhì)量的改善量與特征值的幅度成正比，因此當(dāng)最大特征值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它特征值時(shí)，只用具有最大特征值的特征向量來發(fā)送系統(tǒng)位能夠獲得編碼增益并提高通信質(zhì)量的改善量。
現(xiàn)在參照附圖在下文對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2中的通信系統(tǒng)所示，將解釋這樣一種情況，其中，在每個(gè)都提供有陣列天線的通信裝置10和通信裝置20之間使用兩個(gè)特征向量A、B(假設(shè)具有最大特征值的特征向量是“A”)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。而且，假設(shè)每個(gè)實(shí)施例的通信裝置使用圖1中所示的turbo編碼器對發(fā)送數(shù)據(jù)編碼。
(實(shí)施例1)圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的通信裝置的配置的方框圖。
圖3中的通信裝置100是圖2中所示的通信裝置10、20中的一個(gè)。圖3中的通信裝置100主要由下列部分組成天線元件101-1～m、接收RF部分102-1～m、特征值展開部分103、分配方法選擇部分104、波束形成部分105、解調(diào)部分106和107、分配方法判定部分108、turbo解碼部分109、turbo編碼部分151、編碼分配部分152、重復(fù)部分153、調(diào)制部分154和155以及發(fā)送RF部分156-1～m。
多個(gè)天線元件101-1～m構(gòu)成自適應(yīng)陣列天線，接收從通信另一方發(fā)送來的信號，將信號輸出到相應(yīng)的接收RF部分102-1～m，并將從相應(yīng)發(fā)送RF部分156-1～m輸出的信號通過無線方式發(fā)送到通信另一方。
接收RF部分102-1～m對由相應(yīng)天線元件101-1～m接收到的信號執(zhí)行放大和下變頻等無線處理(radio processing)，并將基帶信號輸出到特征值展開部分103和波束形成部分105。
特征值展開部分103基于從接收RF部分102-1～m輸出的信號來計(jì)算輸入信號的相關(guān)矩陣或協(xié)方差矩陣的特征值和特征向量，并將特征值輸出到分配方法選擇部分104，將特征向量輸出到波束形成部分105。
分配方法選擇部分104計(jì)算出最大特征值和其它特征值之間的比率，將這個(gè)比率與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，基于判定結(jié)果選擇編碼分配方法，并將指示所選擇的編碼分配方法的命令(以下稱為“分配方法指示命令”)輸出到編碼分配部分152和調(diào)制部分154。對于分配方法選擇部分104的處理將在后面進(jìn)行更具體的說明。
波束形成部分105使用特征值展開部分103輸出的特征向量對從接收RF部分102-1～m輸出的信號進(jìn)行組合，并將組合的信號輸出到解調(diào)部分106、107。此外，波束形成部分105將調(diào)制部分154、155輸出的信號分為對應(yīng)天線元件數(shù)目的m個(gè)部分，用特征向量對每個(gè)信號執(zhí)行復(fù)數(shù)乘法處理，并將這些信號輸出到發(fā)送RF部分156-1～m。
解調(diào)部分106對波束形成部分105輸出的、并且用特征向量A接收的信號解調(diào)，將控制信號輸出到分配方法判定部分108，并將編碼數(shù)據(jù)輸出到turbo解碼部分109。此外，解調(diào)部分107對波束形成部分105輸出的、并且用特征向量B接收的信號進(jìn)行解調(diào)，并將編數(shù)據(jù)輸出到turbo解碼部分109。
分配方法判定部分108基于包含在解調(diào)部分106的輸出信號中的分配方法指示命令來判定通信另一方的編碼分配方法，并將判定結(jié)果輸出到turbo解碼部分109。
turbo解碼部分109基于分配方法判定部分108的判定結(jié)果對解調(diào)部分106、107輸出的編碼數(shù)據(jù)執(zhí)行turbo解碼處理，并提取接收數(shù)據(jù)。
turbo編碼部分151對發(fā)送數(shù)據(jù)執(zhí)行turbo編碼處理，并將由系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2組成的編碼數(shù)據(jù)輸出到編碼分配部分152。
編碼分配部分152基于來自分配方法選擇部分104的分配方法指示命令，將從turbo編碼部分151輸出的編碼數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制部分154或調(diào)制部分155，并將控制信號輸出到重復(fù)部分153。對于編碼分配部分152的處理將在后面進(jìn)行詳細(xì)的描述。
重復(fù)部分153對從turbo編碼部分151輸出的編碼數(shù)據(jù)(奇偶校驗(yàn)位Y2)執(zhí)行重復(fù)處理，并根據(jù)來自編碼分配部分152的控制信號將經(jīng)過重復(fù)處理之后的編碼數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制部分155。
調(diào)制部分154對要用特征向量A發(fā)送的數(shù)據(jù)，也就是從編碼分配部分152輸出的編碼數(shù)據(jù)，以及來自分配方法選擇部分104的分配方法指示命令進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制信號輸出到波束形成部分105。
調(diào)制部分155對將要用特征向量B發(fā)送的數(shù)據(jù)，也就是從編碼分配部分152或重復(fù)部分153輸出的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制信號輸出到波束形成部分105。
發(fā)送RF部分156-1～m對從波束形成部分105輸出的信號進(jìn)行如放大和上變頻等無線處理，并將處理后的信號輸出到相應(yīng)的天線元件101-1～m。
接下來，將利用圖4A和圖4B對分配方法選擇部分104和編碼分配部分152的處理進(jìn)行詳細(xì)說明。圖4A和圖4B是用來說明用本實(shí)施例的各個(gè)特征向量發(fā)送的數(shù)據(jù)的示意圖。圖4A表示當(dāng)最大特征值和其它特征值的比率等于或低于閾值時(shí)用特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)；而圖4B表示當(dāng)最大特征值和其它特征值的比率大于閾值時(shí)用特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。
當(dāng)最大特征值和其它特征值之間的比率等于或低于閾值時(shí)，分配方法選擇部分104選擇用各自的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位的編碼分配方法，并輸出表示該選擇結(jié)果的命令“0”。
當(dāng)從分配方法選擇部分104輸入分配方法指示命令“0”時(shí)，編碼分配部分152將系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y1輸出到調(diào)制部分154，將系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y2輸出到調(diào)制部分155，并控制重復(fù)部分153以停止輸出編碼數(shù)據(jù)。
結(jié)果，如圖4A中所示，通信裝置100分別用特征值A(chǔ)、B來發(fā)送系統(tǒng)位X。
另一方面，當(dāng)最大特征值和其它特征值之間的比率大于閾值時(shí)，分配方法選擇部分104選擇僅用具有最大特征值的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位的編碼分配方法，并輸出顯示該選擇結(jié)果的命令“1”。
當(dāng)從分配方法選擇部分104輸入分配方法表示命令“1”時(shí)，編碼分配部分152將系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y1輸出到調(diào)制部分154，并控制重復(fù)部分153以便將編碼數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制部分155。
結(jié)果，如圖4B中所示，通信裝置100僅用具有最大特征值的特征向量A來發(fā)送系統(tǒng)位X，并用特征向量B發(fā)送重復(fù)的奇偶校驗(yàn)位Y2。在具有較小特征值的特征向量的情況下使用重復(fù)，能夠改善信號質(zhì)量并使得不同波束的質(zhì)量均勻。
因此，通過當(dāng)各自的特征值均勻時(shí)用各自的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位，而當(dāng)最大特征值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它特征值時(shí)僅用具有最大特征值的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位，通過通信質(zhì)量的改善能夠獲得將turbo碼和MIMO相組合的最大效果。
在圖4A和圖4B這兩種情況下，通信裝置100都用具有最大特征值的特征向量A發(fā)送分配方法指示命令。這樣可以減少接收端判定分配方法時(shí)的判定錯(cuò)誤，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
在圖4A和圖4B的情況下，用具有最大特征值的特征向量A從通信另一方發(fā)送出的信號被解調(diào)部分106解調(diào)，因此分配方法判定部分108從解調(diào)部分106的輸出信號中提取出分配方法指示命令，判定其內(nèi)容(“0”或“1”)，從而能夠得知通信另一方的編碼分配方法。
(實(shí)施例2)圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的通信裝置配置的方框圖，圖5中的通信裝置200是圖2中所示的通信裝置1O、20中的一個(gè)。
在圖5中所示的通信裝置200中，和圖3中所示通信裝置100相同的組件被分配了與圖3中相同的參考標(biāo)號，并省略其說明。圖5中的通信裝置200采用對圖3中所示的通信裝置100添加了刪截部分(puncturing section)201的配置。此外，在圖5中的通信裝置中，編碼分配部分202執(zhí)行與圖3中的編碼分配部分152不同的處理。
turbo編碼部分151將系統(tǒng)位X輸出到編碼分配部分202，并將奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2輸出到刪截部分201。
刪截部分201對奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2進(jìn)行刪截，并將剩余的奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2輸出到編碼分配部分202，將刪截的奇偶校驗(yàn)位Y1’、Y2’輸出到重復(fù)部分153。
重復(fù)部分153對從刪截部分201輸出的編碼數(shù)據(jù)(奇偶校驗(yàn)位Y1’、Y2’)執(zhí)行重復(fù)處理，并根據(jù)來自編碼分配部分202的控制信號將重復(fù)處理后的編碼數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制部分155。
基于來自分配方法選擇部分104的分配方法指示命令，編碼分配部分202將turbo編碼部分151和刪截部分201輸出的編碼數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制部分154或調(diào)制部分155，并將控制信號輸出到重復(fù)部分153。
更具體地說，當(dāng)編碼分配部分202從分配方法選擇部分104接收到分配方法指示命令“0”時(shí)，便將系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2分別輸出到調(diào)制部分154、155，并控制重復(fù)部分153以便停止輸出編碼數(shù)據(jù)。
結(jié)果，如圖6A所示，通信裝置100用特征向量A、B發(fā)送系統(tǒng)為X和奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2。因此，可以使采用各個(gè)特征向量發(fā)送的信號作為一個(gè)編碼單元完成。
另一方面，當(dāng)編碼分配部分202從分配方法選擇部分104接收分配方法指示命令“1”時(shí)，便將系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2輸出到調(diào)制部分154，并控制重復(fù)部分153以便將編碼數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制部分155。
結(jié)果，如圖6B中所示，通信裝置100用特征向量A發(fā)送系統(tǒng)位X和奇偶校驗(yàn)位Y1、Y2，用特征向量B發(fā)送經(jīng)過刪截和重復(fù)的奇偶校驗(yàn)位Y1’、Y2’。因此，可以使從具有最大特征值的特征向量A發(fā)送的信號作為一個(gè)編碼單元完成，并且在對從具有不同于最大特征值的值的特征向量B發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼時(shí)分配輔助性角色。
如實(shí)施例1的情況所示，在圖6A和圖6B的任意一個(gè)中，通信裝置200從具有最大特征值的特征向量A發(fā)送分配方法指示命令。
此外，上述實(shí)施例對兩個(gè)特征向量的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明對特征向量的數(shù)目沒有限制。此外，本發(fā)明中turbo編碼器的配置并不僅限于圖1中所示的那一個(gè)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，組合了turbo代碼和MIMO的通信系統(tǒng)基于最大特征值和其它特征值之間的比率來控制將要用各個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)的類型，從而能夠獲得實(shí)現(xiàn)通信質(zhì)量的改善中組合turbo編碼和MIMO的最大效果。
本申請基于2003年2月18日提交的日本專利申請第2003-040217號，通過在此引用，清楚地包含了其全部內(nèi)容。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明適合用于組合turbo編碼和MIMO的通信系統(tǒng)中的通信裝置中。
權(quán)利要求
1.一種用在利用多個(gè)特征向量使用發(fā)送和接收共用的陣列天線發(fā)送/接收獨(dú)立信號的系統(tǒng)中的通信裝置，包括turbo編碼部分，對發(fā)送數(shù)據(jù)執(zhí)行turbo編碼，并得到系統(tǒng)位和校驗(yàn)位的編碼數(shù)據(jù)；特征值計(jì)算部分，計(jì)算所述每個(gè)特征向量的特征值；分配方法選擇部分，基于最大特征值和其它特征值的比率選擇要用所述每個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)的分配方法；以及發(fā)送部分，基于所選擇的分配方法用所述每個(gè)特征向量發(fā)送預(yù)先確定的編碼數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，當(dāng)最大特征值和其它特征值之間的比率大于預(yù)先確定的閾值時(shí)，所述分配方法選擇部分選擇第一分配方法，由此僅從具有最大特征值的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位；當(dāng)最大特征值和其它特征值之間的比率等于或低于所述閾值時(shí)，選擇第二分配方法，由此從所有的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位。
3.如權(quán)利要求2所述的通信裝置，進(jìn)一步包括重復(fù)部分，其重復(fù)奇偶校驗(yàn)位，其中在所述分配方法選擇部分選擇所述第一分配方法時(shí)，所述發(fā)送部分從具有不同于最大特征值的特征向量發(fā)送所述重復(fù)后的奇偶校驗(yàn)位。
4.如權(quán)利要求3所述的通信裝置，進(jìn)一步包括刪截部分，刪截奇偶校驗(yàn)位，其中所述重復(fù)部分重復(fù)刪截的奇偶校驗(yàn)位；并且當(dāng)所述分配方法選擇部分選擇所述第一分配方法時(shí)，所述發(fā)送部分從具有最大特征值的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位和經(jīng)過所述刪截后剩余的奇偶校驗(yàn)位，并從不同于最大特征值的的特征向量發(fā)送經(jīng)過所述重復(fù)后的奇偶校驗(yàn)位。
5.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，所述發(fā)送部分從具有最大特征值的特征向量發(fā)送指示由所述分配方法選擇部分選擇的分配方法的分配方法指示命令。
6.一種用在利用多個(gè)特征向量使用發(fā)送和接收共用的陣列天線發(fā)送/接收獨(dú)立信號的系統(tǒng)中的通信裝置，該通信裝置與如權(quán)利要求5所述的通信裝置進(jìn)行無線通信，包括分配方法判定部分，從用具有最大特征值的特征向量發(fā)送的信號中提取分配方法指示命令，并判定相應(yīng)于各個(gè)特征向量的編碼數(shù)據(jù)的分配方法；以及turbo解碼部分，基于所述分配方法判定部分的判定結(jié)果，對用各個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行turbo解碼。
7.一種用在利用多個(gè)特征向量使用發(fā)送和接收共用的陣列天線發(fā)送/接收獨(dú)立信號的系統(tǒng)中的通信方法，包括對發(fā)送數(shù)據(jù)執(zhí)行turbo編碼，并得到系統(tǒng)位和奇偶校驗(yàn)位的編碼數(shù)據(jù)的步驟；計(jì)算所述各個(gè)特征向量的特征值的步驟；基于最大特征值和其它特征值之間的比率選擇從所述各個(gè)特征向量發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)的分配方法的步驟；以及基于所選擇的分配方法用所述各個(gè)特征向量發(fā)送預(yù)先確定的編碼數(shù)據(jù)的步驟。
全文摘要
特征值展開部分(103)計(jì)算在輸入信號的相關(guān)矩陣或協(xié)方差矩陣的特征值和特征向量。如果最大特征值和其它特征值的比率等于或低于閾值，則分配方法選擇部分(104)選擇用于在每個(gè)隊(duì)列向量中發(fā)送系統(tǒng)位的符號分配方法。結(jié)果，通信裝置(100)在每個(gè)隊(duì)列向量發(fā)送系統(tǒng)位X。另一方面，如果最大特征值和其它特征值的比率大于閾值，則所述分配方法選擇部分(104)選擇用于僅僅在最大特征值的特征向量發(fā)送系統(tǒng)位的符號分配方法。結(jié)果，通信裝置(100)僅僅在最大特征值的特征向量中發(fā)送系統(tǒng)位X。因此，在組合中使用了turbo符號和MIMO的通信系統(tǒng)中，即使在最大特征值和其它特征值之間存在大的差，也能夠改善通信質(zhì)量。
文檔編號H04J15/00GK1751454SQ20048000440
公開日2006年3月22日 申請日期2004年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者星野正幸, 上原利幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社