CN101022439A - 频分复用收发器装置及方法 - Google Patents

Abstract

频分复用收发器装置及方法。一种以移动站特有的频谱来发送数据的频分复用发送装置，其中：π/4连续相位旋转单元对发送码元序列中的各码元执行以π/4的增量递增或以－π/4的减量递减的相位旋转；码元重复和重排单元压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；相位旋转单元对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；并且发送单元发送经相位旋转的码元。

Description

频分复用收发器装置及方法

技术领域

本发明涉及用于通过移动站特有的频谱来发送和接收数据的频分复用收发器装置及方法，更具体地，涉及一种用于在对发送码元进行以移动站特有的速度改变的相位旋转后对该码元进行发送的频分复用发送装置和方法。

背景技术

DS-CDMA(直接序列-码分多址)将窄带发送信号乘以扩展码来在更宽的频带上扩展并发送该发送信号。在DS-CDMA中，当多个移动站中的每一个都在将发送信号乘以具有特定扩展因子SF的扩展码之后发送该发送信号时，信息发送速度变为1/SF。因此，为了获得相当于TDMA的频率利用率的频率利用率，在DS-CDMA中必须容纳等于移动站的SF数的大量信号。然而，在上行链路上的实际无线传播环境中，由于从各移动站到基站的传播条件存在差异(例如，由于传播延迟时间或传播路径波动存在差异)，导致多址干扰(MAI)(其中，来自各移动站的信号彼此干扰)的影响变得显著，从而降低了频率利用率。

因此，在下一代移动通信中，正在研究IFDMA(交错频分多址)作为能够减小MAI的影响的无线调制方法(参见JP2004-297756 A的说明书，以及“Investigations on Packet Error Rate of Variable Spreading and ChipRepetition Factors(VSCRF)-CDMA Wireless Access in Reverse LinkMulti-cell Environment”，The Institute of Electronics，Information andCommunication Engineers，Technical Report of IEICE，RCS2004-84(204-206))。该IFDMA调制方法在将发送信号乘以以移动站特有的速度变化的相位之后发送该发送信号，由此通过按照来自各移动站的信号在频率轴上彼此不交叠的方式将这些信号设置在频率轴上，来减小MAI。

图18是示出采用IFDMA调制方法的移动站的结构的框图，图19是说明IFDMA码元的图。信道编码器1a通过对所输入的二进制信息序列应用诸如turbo编码或卷积编码的纠错编码来执行信道编码，而数据调制器1b将经信道编码的数据转换为例如QPSK中的I、Q复分量(码元)。在IFDMA的一个帧内发送的码元被称作“IFDMA码元”，并且一个IFDMA码元由Q个码元构成，如图19的(a)(图中Q＝4)中所示的S0、S1、S2、S3。

码元重复和重排单元1c压缩IFDMA码元中的四个码元S0、S1、S2以及S3的时域，并重复生成各码元L次(图中L＝4)，以及重排被重复生成的码元，并按照与码元序列S0、S1、S2、S3相同的排列来设置这些码元(参见图19中的(b))。取Tc作为采样周期，码元重复周期Ts满足关系式Ts＝Tc×Q。相位旋转单元1d具有复数乘法器CML，复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转(参见图19中的(c))，并且无线发送器1e对从相位旋转单元1d输入的信号执行从基带频率到射频的上转换，此后无线发送器1e对信号进行放大，并通过天线对其进行发送。

当压缩了发送码元序列S0、S1、S2、S3的时域，并重复生成各个发送码元规定次数(L次)，且重排重复码元序列中的各码元以具有与码元序列S0、S1、S2、S3相同的排列时，重排后的重复码元序列将具有如图20中的(a)所示的梳齿形频谱。另外，通过对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转，梳齿形频谱的频谱位置如图20中的(a)至(d)所示偏移(shift)，并且频分复用发送变得可能。换言之，当相位旋转的速度为零时，来自相位旋转单元1d的输出信号的频谱将具有如图20中的(a)所示的梳齿形频谱特性，并且随着每单位时间Tc的相位旋转(频率)变化量增大，频谱将如图20中的(a)至(d)所示偏移。

NCO(数控振荡器)1g计算每单位时间Tc的相位旋转量θ，相位旋转单元1d的复数乘法器对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转，并执行频移处理。

在重复Q个码元L次之后，从NCO 1g输出的相位θ_k(t)由以下方程给出：

${\mathrm{\θ}}_k\left(t\right)=k\·2\mathrm{\π}\frac{W}{L}\·t=k\·2\mathrm{\π}\frac{1}{L\·Q\·\mathrm{Tc}}\·t---\left(1\right)$

$W=\frac{1}{\mathrm{Ts}}$ $\mathrm{QW}=\frac{1}{\mathrm{Tc}}$

其中，W为码元频率，k为与移动站相对应的值，并且为0、1、2、...、L-1中的任何一个值。NCO 1g输出相位θ_k(t)，该相位是在周期Tc根据方程(1)计算出的，并被调整为使得在IFDMA周期(＝L·Q·Tc＝16Tc)的相位旋转量为2π(使得对于IFDMA周期，相位将进行一个完整的循环)。

在NCO 1g中，频移设置单元1h设置每单位时间Tc的相位旋转变化量(角速度)Δω，并且利用参数k、L以及Q，根据以下方程计算角速度Δω：

$\mathrm{\Δ\ω}=k\·2\mathrm{\π}\frac{W}{L}=k\·2\mathrm{\π}\frac{1}{L\·Q}---\left(2\right)$

$f=\frac{\mathrm{\Δ\ω}}{2\mathrm{\π}\·\mathrm{Tc}}=\frac{k}{L\·Q\·\mathrm{Tc}}$

旋转相位量设置单元1i包括加法器ADD和用于施加延迟时间T(＝Tc)的延迟单元DLY，并且每单位时间Tc根据以下方程执行计算，以每次将旋转相位θ增加Δω，并输出该结果。

θ＝θ+Δω    (3)

转换器1j计算旋转相位量θ在复平面中的I、Q分量(x，y)，并将这些分量输入给相位旋转单元1d。通过令重复码元序列中的码元为S(＝X+jY)，相位旋转单元1d根据以下方程执行计算并输出计算结果。

(X+jY)×(x+jy)

实际上，相位旋转单元1d中的复数乘法器CML对各个实数部分和虚数部分计算(Xx-Yy)和(Xy+Yx)，并将其输出。

如果k＝0，则频移量为零(Δf＝0)，并且频谱将变为如图20中的(a)所示。如果k＝1，则根据方程(2)，频移量将变为Δf＝2π/L×Q，并且如果Q＝L＝4，则如图21中的(c)所示，相位将以π/8的增量变化，而频谱将变为如图21中的(d)或图20中的(b)所示。另外，如果k＝2，则根据方程(2)，频移量将变为Δf＝4π/L×Q。如果Q＝L＝4，则对于每一个Tc相位将以增量π/4变化，而频谱将变为如图20中的(c)所示。此外，如果k＝3，则根据方程(2)，频移量将变为Δf＝6π/L×Q。如果Q＝L＝4，则对于每一个Tc相位以增量3π/8变化，而频谱将变为如图20中的(d)所示。结果，即使当多个移动站同时访问同一基站时，各移动站的频谱在频率轴上也将是正交的，从而可以减小发送信号之间的干扰。

通常，移动站是靠电池进行工作的，为了延长可能的通信时间，期望提高无线单元中的发送放大器的效率。另外，为了使发送信号不会因发送放大器而失真，线性特性是理想的。如图22所示，当输入功率较低时，发送放大器的输入/输出特性表现出线性特性，然而随着输入功率增加，当输入功率为Pmax或更大时，输入/输出特性变为非线性，如虚线所示。当输入功率为Pmax或更大时，由于该非线性特性而导致出现非线性失真。

当工作点接近Pmax时，为了高效率地使用发送放大器，输入功率超过Pmax，并且当发送信号很大时出现失真，然而，当工作点远离Pmax而使得不会出现失真时，发送放大器效率降低。为了满足这些相冲突的要求，使发送信号的PAPR(峰值对平均功率比)较小是非常重要的。PAPR是发送信号的峰值功率值与平均功率值之比。在PAPR很大的情况下，当放大器的工作点接近Pmax且发送信号处于峰值时从放大器输出的信号失真，而在PAPR较小的情况下，当发送信号处于峰值时从放大器输出的信号不会失真，从而可以有效地利用放大器。

存在一种现有技术，其目的在于减小CDMA调制方法中的峰值因子(参见JP2005-57582 A的说明书)。在该现有技术中，当经复用的CDMA信号超过发送放大器的输入极限时，对于其在I-Q复平面中的位置接近特定的码元位置的码元执行功率控制，并且考虑用户的码元率和所要求的SIR来执行功率电平控制。

然而，在该现有技术中，在IFDMA调制方法中不能减小发送信号的PAPR。

发明内容

因此，本发明的一个目的是减小IFDMA调制方法中的发送信号的PAPR。

本发明的另一目的是通过减小发送信号的PAPR而在不出现失真的情况下有效地利用发送放大器。

-第一频分复用收发器装置和方法

本发明的第一频分复用发送装置以移动站特有的频谱发送数据，并且该装置包括：π/4连续相位旋转单元、码元重复和重排单元、相位旋转单元以及发送单元。π/4连续相位旋转单元对发送码元序列中的各码元执行以π/4的增量递增或以-π/4的减量递减的相位旋转；码元重复和重排单元压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的多个码元，以使其具有与发送码元序列相同的排列；相位旋转单元对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；并且发送单元发送经相位旋转的码元。

对于相位旋转，相位旋转单元在重复码元序列的每一个周期，以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量来改变对重复码元序列中的各码元执行的旋转的量。

本发明的第一频分复用接收装置包括：接收单元、相位旋转单元、以及解调单元；其中，接收单元接收从发送装置发送的重复码元序列中的各码元；相位旋转单元对于各移动站生成在重复码元序列的各周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量变化的相位，并对重复码元序列中的各接收到的码元执行具有该相位的相位旋转；并且解调单元组合在重复码元序列的各周期处从相位旋转单元输出的同一码元的分量，并对经组合的码元序列中的各码元执行以-π/4的减量递减或以π/4的增量递增的相位旋转，以解调发送码元。

-第二频分复用收发器装置和方法

第二频分复用发送装置以移动站特有的频谱来发送数据，并且该装置包括：π/4相位旋转单元、码元重复和重排单元、相位旋转单元以及发送单元。π/4相位旋转单元对发送码元序列中的偶数号码元或奇数号码元执行π/4或-π/4相位旋转；码元重复和重排单元压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与发送码元序列相同的排列；相位旋转单元对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；并且发送单元发送经相位旋转的码元。对于相位旋转，相位旋转单元在重复码元序列的各个周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量改变对重复码元序列中的各码元执行的旋转的量。

本发明的第二频分复用接收装置包括：接收单元、相位旋转单元、以及解调单元；其中，接收单元接收从发送装置发送的重复码元序列中的各码元；相位旋转单元对于各移动站生成在重复码元序列的各周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量变化的相位，并对重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转；并且解调单元组合在重复码元序列的各周期处从所述相位旋转单元输出的同一码元的分量，并对偶数号码元或奇数号码元执行-π/4或π/4相位旋转，以解调发送码元。

利用本发明的第一频分复用发送装置和方法，对发送码元序列中的各码元执行以π/4的增量递增或以-π/4的减量递减的相位旋转；压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后将这些码元重复指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的多个码元，以使它们具有与发送码元序列相同的排列；对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；并且发送经相位旋转的码元，因此可以减小IFDMA调制方法中的发送信号的PAPR，并且通过减小发送信号的PAPR，可以在不出现失真的情况下有效地利用发送放大器。

另外，利用本发明，对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转的量在重复码元序列的各周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量变化，因此可以增大IFDMA调制方法中的发送信号的PAPR的减小量，并且可以在不出现失真的情况下更为有效地利用发送放大器。

此外，利用本发明的第一频分复用接收装置和接收方法，接收所发送的重复码元序列中的各码元，对于各移动站生成在重复码元序列的各周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量变化的相位，对重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转，组合从相位旋转单元输出的同一码元的分量，并且对经组合的码元序列中的各码元执行以-π/4的减量递减或以π/4的增量递增的相位旋转，以解调发送码元，因此可以准确地对利用上述发送方法发送的发送码元进行解调。

利用本发明的第二频分复用发送装置和方法，对发送码元序列中的偶数号码元或奇数号码元执行π/4或-π/4的相位旋转；压缩经相位旋转后发送码元序列中的各码元的时域，然后将这些码元重复指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的多个码元，以使它们具有与发送码元序列相同的排列；对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；并且发送经相位旋转的码元，因此可以减小IFDMA调制方法中的发送信号的PAPR，并且通过减小发送信号的PAPR，可以在不出现失真的情况下有效地利用发送放大器。

另外，利用本发明，对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转的量在重复码元序列的各周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量变化，因此可以增大IFDMA调制方法中的发送信号的PAPR的减小量，并且可以在不出现失真的情况下更为有效地利用发送放大器。

此外，利用本发明的第二频分复用接收装置和接收方法，接收所发送的重复码元序列中的各码元，对各移动站生成在重复码元序列的各周期处以k·2π/L(其中k为移动站特有的整数)为增量变化的相位，对于重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转，组合从相位旋转单元输出的同一码元的分量，并且对偶数号码元或奇数号码元执行-π/4或π/4的相位旋转，以解调发送码元，因此可以准确地对利用上述发送方法发送的发送码元进行解调。

根据以下结合附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。

附图说明

图1是解释本发明的原理的图。

图2是根据本发明第一实施例的频分复用发送装置的框图。

图3是解释频分复用发送装置的操作的图。

图4是解释利用移动站特有的频率不能减小PAPR时的情况的图。

图5是解释对各码元执行的相位旋转的量的图。

图6是详细解释其中在该第一实施例的图1中说明的信号点(A)至(D)中的任何一个发生变化的情况的图。

图7是根据本发明第二实施例的频分复用发送装置的框图。

图8是解释频分复用发送装置的操作的图。

图9是解释对各相应码元执行的相位旋转的总量的图。

图10是频分复用接收装置的框图。

图11是根据本发明第三实施例的频分复用发送装置的框图。

图12是解释频分复用发送装置的操作的图。

图13是解释根据移动站特有的频率不能减小PAPR时的情况的图。

图14是根据本发明第四实施例的频分复用发送装置的框图。

图15是解释频分复用发送装置的操作的图。

图16是解释根据本实施例对码元执行的相位旋转的总量的图。

图17是频分复用接收装置的框图。

图18是示出采用IFDMA调制方法的移动站的构造的图。

图19是说明IFDMA码元的图。

图20是说明频谱的图。

图21是解释相位旋转单元对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转的量的图。

图22是示出发送放大器的输入/输出特性的图。

具体实施方式

当将经信道编码的数据序列编码为QPSK中的I、Q复分量(码元)并对其进行发送时，并且当图1的(A)中所示的IQ复平面上的码元信号点如下变化时，

(-1，-1)→(1，1)→(1，1)→(-1，-1)    (A)

输入到发送放大器中的发送信号的峰值变大。换言之，当信号点沿上述对角线方向变化时，发送信号中出现峰值。出现峰值的码元变化并不限于上述变化，在以下变化的情况下也将出现峰值。

(1，1)→(-1，-1)→(-1，-1)→(1，1)    (B)

(1，-1)→(-1，1)→(-1，1)→(1，-1)    (C)

(-1，1)→(1，-1)→(1，-1)→(-1，1)    (D)

图1中的(B)是解释由上面的(C)给出的码元点的变化的图。换言之，当相邻码元之间的相位按照π→0→π变化时出现峰值。

因此，在本发明中，为了不出现上述变化，将发送码元序列中的偶数或奇数码元的相位旋转π/4或-π/4，或者，通过以π/4为增量依次增加相位(例如，0、π/4、2π/4、3π/4、...)或依次减小相位(例如，0、-π/4、-2π/4、-3π/4、...)来对发送码元序列中的各码元执行相位旋转。由此，防止码元点如以上(A)到(D)中所述变化，抑制发送信号的峰值，并减小PAPR。

(A)第一实施例

图2是本发明第一实施例的频分复用发送装置的框图，图3是解释频分复用发送装置的操作的图。该第一实施例的频分复用发送装置可用作移动站。

信道编码器11通过对所输入的二进制信息序列进行诸如turbo编码或卷积编码的纠错编码来执行信道编码，并且数据调制单元12将经信道编码的数据序列转换为例如QPSK中的I、Q复分量(码元)。如图3中的(a)所示，一个IFDMA码元由Q个码元S0、S1(S2、S3)(图中Q＝2)构成。

π/4连续相位旋转单元13对各个输入的码元执行以π/4为增量递增的相位旋转(0、π/4、2π/4、3π/4、...)(参见图3中的(b))。将符号’赋予已经进行了相位旋转的码元。码元重复和重排单元14压缩IFDMA码元中的两个码元S0、S1’(S2’、S3’)的时域，然后重复生成各码元L次(图中L＝4)，并重排该重复码元序列，以使其具有与码元序列S0、S1’(S2’、S3’)相同的排列(参见图3中的(c))。令Tc为采样周期，以Ts＝Tc×Q为周期重复码元序列。

相位旋转单元15具有复数乘法器CML，该复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转，并且无线发送单元16对从相位旋转单元15输入的信号的频率执行从基带频率到射频的上转换，然后对该信号进行放大，并从天线发送该信号。

数控振荡器(NCO)17计算每单位时间Tc的相位旋转量θ，相位旋转单元15的复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转，并执行处理来进行频移。在重复Q个码元L次时从NCO17输出的相位θ_k(t)由方程(1)给出。NCO 17具有频移设置单元21，该频移设置单元21使用参数k、L和Q来利用方程(2)计算并设置每单位时间Tc的相位旋转的变化量(角速度)Δω，并输出该结果。旋转相位量设置单元22包括延迟单元DLY和加法器ADD，该延迟单元DLY施加由延迟时间设置单元23设定的延迟时间T(＝Tc)，并且旋转相位量设置单元22通过在每单位时间T执行方程(3)的操作，以Δω为增量增加相位旋转量θ，并输出该结果。转换器24计算相位旋转量θ的复平面中的I、Q分量(x，y)，并将这些分量输入到相位旋转单元15。以S(＝X+jY)作为重复码元序列的码元，相位旋转单元15执行计算(X+jY)·(x+jy)，并输出计算结果。实际上，相位旋转单元15的复数乘法器CML对各个实数部分和虚数部分计算(Xx-Yy)、(Xy+Yx)。

在该第一实施例中，即使当相邻码元之间的相位按照π→0→π变化时，对于各码元，相位旋转也以π/4为增量增加，因此可以防止信号点按照π→0→π变化，并且可以抑制峰值并减小PAPR。

(B)第二实施例

在第一实施例中，通过对各码元以π/4为增量增加相位旋转来减小PAPR，并且还通过相位旋转单元15来执行移动站特有的频移。因此，根据移动站特有的频率，可能存在不能减小PAPR的情况。为了解释这些情况，图4是解释第一实施例的频分复用发送装置的操作的图，其中图4中的(a)到(c)与图3中的(a)到(c)相同。

对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转量θ由方程(3)给出(参见图4中的(d))。当k＝1、L＝4并且Q＝2时，相位旋转单元15对各码元执行以π/4为增量依次增加的相位旋转。结果，对各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17的相位旋转的量如图4中的(e)所示，并且频谱如(g)中所示。

根据上述内容，由π/4连续相位旋转单元13和相位旋转单元15两者对各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17执行的相位旋转的总量如图5所示。如根据图5清楚所见，对各码元执行的相位旋转的量为π/2的整数倍。因此，根据发送码元的组合，相邻码元之间的相位按照π→0→π变化，出现了峰值并且不能有效地减小PAPR。

图6是解释在第一实施例中当相邻码元之间的相位按照π→0→π变化时的情况的图。如图6中的(a)所示，当发送码元S0为(0，0)(＝π/4)，发送码元S1为(0，0)(＝π/4)，发送码元S2为(1，1)(＝5π/4)并且发送码元S3为(1，1)(＝5π/4)等时，π/4连续相位旋转单元13对各个相应码元执行0、π/4、2π/4、3π/4等的相位旋转，因此如图6中的(b)所示，各码元的信号点的相位为π/4、2π/4、7π/4、0、...。

码元重复和重排单元14压缩发送码元S0、S1’、S2’、S3’、...中的每一个的时域，并重复各码元4次，重排这些码元(参见图6中的(c))。当k＝3、L＝4和Q＝2时，如图6中的(e)所示，相位旋转单元15对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转。结果，输入到无线发送单元16的重复码元序列中的各码元的相位变为如图6中的(f)所示，并且出现其中信号点的相位按照π→0→π变化的模式，并出现了峰值(过冲)。

考虑到上述情况，在第二实施例中，相位旋转单元15在重复码元序列的周期Ts(＝Tc×Q)处以k·2π/L为增量改变对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转的量。这里，k为移动站特有的整数。由此，频谱随k而改变，并且防止对重复码元序列中的各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17(参见图4中的(f))执行的相位旋转的总量变为π/2的整数倍，并且防止相邻码元之间的相位按照π→0→π变化。

(a)频分复用发送装置

图7是本发明第二实施例的频分复用发送装置的框图，图8是解释频分复用发送装置的操作的图，其中将相同的附图标号赋予与第一实施例中的相同的部分。该实施例的不同之处在于，NCO(数控振荡器)17对重复码元序列中的每一个周期Ts(＝Tc×Q)计算相位旋转量θ，相位旋转单元15中的复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行该量θ的旋转，并执行频移处理。从NCO 17输出的相位θ_k(t)由以下方程给出。

${\mathrm{\θ}}_k\left(t\right)=k\·2\mathrm{\π}\frac{W}{L}\·t=k\·2\mathrm{\π}\frac{1}{L\·\mathrm{Ts}}\·t---\left(4\right)$

这里，k为与移动站相对应的值，并且为0、1、2、…、L-1当中的任何一个值，并且W＝1/Ts。因此，在重复码元序列的各周期Ts(＝Tc×Q)处以k·2π/L为增量增加从NCO 17输出的相位θ，并且IFDMA周期(＝4Ts)构成了一个循环。

信道编码器11通过对所输入的二进制信息序列进行诸如turbo编码或卷积编码的纠错编码来执行信道编码，并且数据调制单元12将经信道编码的数据序列转换为例如QPSK中的I、Q复分量(码元)。如图8中的(a)所示，一个IFDMA码元由Q个码元S0、S1(S2、S3)(图中Q＝2)构成。

π/4连续相位旋转单元13对各个输入的码元执行以π/4为增量递增的相位旋转(0、π/4、2π/4、3π/4、...)(参见图8中的(b))。将符号’赋予已经进行了相位旋转的码元。码元重复和重排单元14压缩IFDMA码元中的两个码元S0、S1’(S2’、S3’)的时域，然后重复生成各码元L次(图中L＝4)，并重排该重复码元序列，以使其具有与码元序列S0、S1’(S2’、S3’)相同的排列(参见图8中的(c))。

相位旋转单元15的复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转。更具体地，相位旋转单元15在重复码元序列的各个周期Ts(＝Q×Tc)处以k·2π/L为增量改变对各码元执行的相位旋转的量，如图8中的(d)所示。这里，k为移动站特有的整数，并且为0、1、2、...、L-1中的任何一个值。无线发送单元16对从相位旋转单元15输入的信号的频率执行从基带频率到射频的上转换，此后无线发送单元16对该信号进行放大并从天线对其进行发送。

如图8中的(a)至(d)所示，通过压缩发送码元序列中的码元S0、S1中的每一个的时域，然后重复这些码元指定次数(L＝4)并重排重复码元序列中的各码元，以使它们具有与码元序列S0、S1相同的排列，而出现了梳齿形频谱(参见图8中的(g))。通过对重复码元序列中的各码元执行在重复码元序列的各周期Ts(＝Q×Tc)处以k·2π/L为增量变化的相位旋转，梳齿形频谱的频谱位置取决于k并按照与图20所示相同的方式偏移。

在NCO 17中，参数设置单元20在频移单元21中设定通过来自基站的通知获得的k和L，频移单元21随后利用参数k、L来计算每重复码元序列周期Ts的相位旋转的变化量Δω(＝k·2π/L)，并输出该结果。旋转相位量设置单元22包括加法器ADD和施加延迟时间T(＝Tc×Q)的延迟单元DLY，并且相位旋转量设置单元22在重复码元序列的各周期Ts处执行如下计算

θ＝θ+Δω，

以Δω为增量增加相位旋转量θ，并输出结果(参见图8中的(d))。延迟时间设置单元23将重复码元序列的周期Ts(＝Tc×Q)设定为延迟单元DLY的延迟时间T。转换器24计算相位旋转量θ的复平面中的I、Q分量(x，y)，并将这些分量输入到相位旋转单元15。当k＝1时，相位旋转量θ在各周期Ts处以π/2为增量变化(参见图8中的(e))，并且频谱变为如图8中的(g)所示。

相位旋转单元15的复数乘法器CML根据以下方程对由S(＝X+jY)表示的重复码元序列中的码元执行计算

(X+jY)×(x+jy)，

并输出计算结果。实际上，复数乘法器对每一个实数部分和虚数部分计算(Xx-Yy)、(Xy+Yx)，并将其输出。

在该第二实施例的频分复用发送装置中，对于k＝1、L＝4且Q＝2，如图8中的(e)所示，相位旋转单元15对重复码元序列中的各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17执行相位旋转。结果，π/4连续相位旋转单元13和相位旋转单元15对各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17执行的相位旋转的总量变为如图9所示。如从图9清楚所见，对各码元执行的相位旋转量为π/4的整数倍。结果，利用该第二实施例，相邻码元之间的相位不会按照π→0→π变化，可以抑制峰值，并且可以有效地减小PAPR。

(b)频分接收装置

图10是频分复用接收装置的框图，并且该频分复用接收装置可用作基站。

无线接收单元31接收无线信号，并对其频率进行到基带信号的下转换，此后QPSK解调单元32对该基带信号执行QPSK解调，并且AD转换器33将解调结果(码元)转换为数字信号，并将其输入到相位旋转单元34。NCO 35具有与频分复用发送装置的NCO 17类似的结构，并在重复码元序列的各周期Ts(＝Tc×Q)处执行以下方程的计算

θ＝θ-Δω    (5)，

并沿发送的相反方向执行相位旋转，或者换言之，以-Δω为减量减小相位旋转量θ。

相位旋转单元34中的复数乘法器CML根据利用方程(5)计算的相位旋转量θ对从AD转换器33输入的码元执行相位旋转，以将该信号恢复为其原始相位，并将所生成的重复码元序列(如图8中的(c)所示)输入到码元解调单元36。码元解调单元36对重复码元序列中的码元S0进行积分以对发送码元S0进行解调，并对重复码元序列中的码元S1’进行积分以对发送码元S1’进行解调。换言之，码元解调单元36的开关36a在采样周期Tc处将输出端子从0切换到1，并且码元S0的积分器36b₀对重复码元S0进行积分以对发送码元S0进行解调，并且类似地，码元S1’的积分器36b₁对重复码元S1’进行积分以对发送码元S1’进行解调。类似地对后续的发送码元S2’、S3’、...进行解调。

并行到串行转换器37将发送码元S0、S1’(S2’、S3’、...)转换为串行并且发送结果，并且-π/4连续相位旋转单元38对各输入码元执行以-π/4为减量减小的相位旋转(0、-π/4、-2π/4、-3π/4、...)，以将它们恢复为它们的原始相位S0、S1(S2、S3)，并将这些码元输入到解码器39，解码器39对所输入的码元S0、S1(S2、S3)中的每一个执行纠错解码处理，并将结果输入到数据处理单元(图中未示出)。

在图10中，仅示出了一个移动站的结构，然而每个移动站都有相位旋转单元34、NCO 35以及码元解调单元36。

利用上述频分复用接收装置，可以准确地解调从第二实施例的频分复用发送装置发送的发送码元。

(C)第三实施例

图11是本发明第三实施例的频分复用发送装置的框图，图12是解释该频分复用发送装置的操作的图。在图11所示的频分复用发送装置中，将相同的附图标号赋予与图2中所示的第一实施例中相同的部分。该实施例的不同之处在于，在第一实施例中，π/4连续相位旋转单元13对各输入码元执行以π/4为增量增加的相位旋转，然而在该第三实施例中，π/4相位旋转单元51将偶数号码元或奇数号码元的相位旋转π/4或-π/4，如图12中的(b)所示。

信道编码器11通过对所输入的二进制信息序列进行诸如turbo编码或卷积编码的纠错编码来执行信道编码，并且数据调制单元12将经信道编码的数据序列转换为例如QPSK中的I、Q复分量(码元)。如图12中的(a)所示，一个IFDMA码元由Q个码元S0、S1(S2、S3)(图中Q＝2)构成。

π/4相位旋转单元51将偶数号码元或奇数号码元的相位旋转π/4或-π/4(在图12的(b)中，将奇数号码元的相位旋转π/4)，码元重复和重排单元14压缩IFDMA码元中的两个码元S0、S1’(S2、S3’)的时域，然后重复各码元L次(图中L＝4)，并重排重复码元序列，以使其具有与码元序列S0、S1’(S2、S3’)相同的排列(参见图12中的(c))。由符号S1’、S3’、S5’...来表示已进行了π/4相位旋转的奇数号码元S1、S3、S5...。相位旋转单元15中的复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转，并且无线发送单元16对从相位旋转单元15输入的信号的频率执行从基带频率到射频的上转换，然后对该信号进行放大，并从天线对于其进行发送。

数控振荡器(NCO)17计算每单位时间Tc的相位旋转量θ，相位旋转单元15的复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转，并执行处理来进行频移。在重复Q个码元L次时从NCO17输出的相位θ_k(t)由方程(1)给出。NCO 17具有频移设置单元21，该频移设置单元21使用参数k、L和Q来利用方程(2)计算并设置每单位时间Tc的相位旋转的变化量(角速度)Δω，并输出该结果。旋转相位量设置单元22包括延迟单元DLY和加法器ADD，该延迟单元DLY施加由延迟时间设置单元23设置的延迟时间T(＝Tc)，并且旋转相位量设置单元22通过每单位时间T执行方程(3)的操作，以Δω为增量增加相位旋转量θ，并输出该结果。转换器24计算相位旋转量θ的复平面中的I、Q分量(x，y)，并将这些分量输入到相位旋转单元15。以S(＝X+jY)作为重复码元序列的码元，相位旋转单元15执行如下计算

(X+jY)·(x+jy)，

并输出计算结果。

在该第三实施例中，即使当相邻码元之间的相位按照π→0→π变化时，偶数号码元或奇数号码元的相位也旋转π/4或-π/4，因此可以防止信号点按照π→0→π变化，并且可以抑制峰值并减小PAPR。

(D)第四实施例

在第三实施例中，将偶数号码元或奇数号码元的相位旋转π/4或-π/4以减小PAPR，然而还由相位旋转单元15执行移动站特有的频移。因此，存在如下情况，其中根据移动站特有的频率，可能不能减小PAPR，图13是解释第三实施例的频分复用发送装置对于这些情况的操作的图，其中，图13中的(a)至(c)与图12中的(a)至(c)相同。

对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转量θ由方程(3)给出(参见图13中的(d))。当k＝1、L＝4和Q＝2时，相位旋转单元15对各码元执行以π/4为增量连续增加的相位旋转。结果，对各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17的相位旋转量变为如图13中的(e)所示，并且频谱变为如图13中的(g)所示。

根据上述内容，由π/4相位旋转单元51和相位旋转单元15两者对各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17执行的相位旋转的总量变为如图5所示。如根据图5清楚可见，根据发送码元的组合，出现了如下情况：相邻码元之间的相位按照π→0→π变化，出现了峰值，并且不能有效地减小PAPR。

考虑到上述情况，在第四实施例中，相位旋转单元15在重复码元序列的周期Ts(＝Tc×Q)处以k·2π/L为增量改变对重复码元序列中的各码元执行的相位旋转的量。这里，k为移动站特有的整数。由此，频谱随k而改变，并且防止对重复码元序列中的各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17(参见图13中的(f))执行的相位旋转的总量为π/2的整数倍，并且防止相邻码元之间的相位按照π→0→π变化。

(a)频分复用发送装置

图14是本发明第四实施例的频分复用发送装置的框图，图15是解释频分复用发送装置的操作的图，其中将相同的附图标号赋予与图7中示出的第二实施例中相同的部分。该实施例的不同之处在于，在第二实施例中，π/4连续相位旋转单元13对各个输入码元执行以π/4为增量增加的相位旋转(0、π/4、2π/4、3π/4、...)，然而在该第四实施例中，π/4相位旋转单元51将偶数号码元或奇数号码元的相位旋转π/4或-π/4，如图15中的(b)所示(在该实施例的示例中，将奇数号码元的相位旋转π/4)。

信道编码器11对所输入的二进制信息序列执行信道编码，QPSK数据调制单元12将经信道编码的数据序列转换为例如QPSK中的I、Q复分量(码元)。如图15中的(a)所示，一个IFDMA码元由Q个码元S0、S1(图中Q＝2)构成。

π/4相位旋转单元51将奇数号码元的相位旋转π/4(参见图15中的(b))，码元重复和重排单元14压缩IFDMA码元中的两个码元S0、S1’的时域，然后重复各码元L次(图中L＝4)，并重排重复码元序列，以使其具有与码元序列S0、S1’相同的排列(参见图15中的(c))。由符号S1’、S3’、S5’...来表示已进行了π/4相位旋转的奇数号码元S1、S3、S5...。使用Tc作为采样周期，以周期Ts＝Q×Tc来重复码元序列S0、S1’。

相位旋转单元15的复数乘法器CML对重复码元序列中的各码元执行移动站特有的相位旋转。更具体地，相位旋转单元15在重复码元序列的每个周期Ts(＝Q×Tc)处以k·2π/L为增量改变对各码元执行的相位旋转的量，如图15中的(d)所示。这里，k为移动站特有的整数，并且为0、1、2、...、L-1当中的任何一个值。无线发送单元16对从相位旋转单元15输入的信号的频率执行从基带频率到射频的上转换，此后无线发送单元16对该信号进行放大并从天线对其进行发送。

如图15中的(a)至(d)所示，通过压缩发送码元序列中的码元S0、S1中的每一个的时域，然后重复这些码元预定次数(L＝4)并重排重复码元序列中的各码元，以使它们具有与码元序列S0、S1相同的排列，出现了梳齿形频谱(参见图15中的(g))。通过对重复码元序列中的各码元执行在重复码元序列的各周期Ts(＝Q×Tc)处以k·2π/L为增量变化的相位旋转，梳齿形频谱的频谱位置取决于k并按照与图20所示相同的方式偏移。

在NCO 17中，参数设置单元20在频移单元21中设定通过来自基站的通知获得的k和L，频移单元21利用参数k、L来计算每重复码元序列周期Ts的相位旋转的变化量Δω(＝k·2π/L)，并输出该结果。旋转相位量设置单元22包括加法器ADD和施加延迟时间T(＝Tc×Q)的延迟单元DLY，并且相位旋转量设置单元22在重复码元序列的各周期Ts处执行如下计算

θ＝θ+Δω，

以Δω为增量增加相位旋转量θ，并输出结果(参见图15中的(d))。延迟时间设置单元23设定重复码元序列的周期Ts(＝Tc×Q)作为延迟单元DLY的延迟时间T。转换器24计算相位旋转量θ的复平面中的I、Q分量(x，y)，并将这些分量输入到相位旋转单元15。当k＝1时，相位旋转量θ在各周期Ts处以π/2为增量变化(参见图15中的(e))，并且频谱变为如图15中的(g)所示。

相位旋转单元15的复数乘法器CML根据以下方程对以S(＝X+jY)表示的重复码元序列中的码元执行计算

(X+jY)×(x+jy)，

并输出计算结果。

在该第四实施例的频分复用发送装置中，对于k＝1、L＝4且Q＝2，相位旋转单元15对重复码元序列中的各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17执行相位旋转，如图15中的(e)所示。结果，对各码元S00、S11、S02、S13、S04、S15、S06、S17执行的相位旋转的总量变为如图16所示。如从图16清楚可见，对各码元执行的相位旋转量为π/4的整数倍。因此，利用该第四实施例，相邻码元之间的相位不会按照π→0→π变化，可以抑制峰值，并且可以有效地减小PAPR。

(b)频分复用接收装置

图17是频分复用接收装置的框图，其中将相同的附图标号赋予与图10中示出的频分复用接收装置中相同的部分。

无线接收单元31接收无线信号，并对其频率进行到基带信号的下转换，此后QPSK解调单元32对该基带信号执行QPSK解调，并且AD转换器33将解调结果(码元)转换为数字信号，并将其输入到相位旋转单元34。NCO 35具有与频分复用发送装置的NCO 17类似的结构，并在重复码元序列的各周期Ts(＝Tc×Q)处执行以下方程的计算

θ＝θ-Δω，

并沿发送的相反方向执行相位旋转，或者换言之，以-Δω为减量减小相位旋转量θ。

相位旋转单元34中的复数乘法器CML根据利用以上方程计算的相位旋转量θ对从AD转换器33输入的码元执行相位旋转，以将该信号恢复为其原始相位，并将所生成的重复码元序列(如图15中的(c)所示)输入到码元解调单元36。码元解调单元36对重复码元序列中的码元S0进行积分以对发送码元S0进行解调，并对重复码元序列中的码元S1’进行积分以对发送码元S1’进行解调。换言之，码元解调单元36中的开关36a在采样周期Tc处将输出端子从0切换到1，并且码元S0的积分器36b₀对重复码元S0进行积分以对发送码元S0进行解调，并且类似地，码元S1’的积分器36b₁对重复码元S1’进行积分，π/4相位旋转单元36c将经积分的码元S’的相位旋转-π/4以对发送码元S’进行解调。解码器39对所输入的码元S0、S1中的每一个执行纠错解码处理，并将结果输入到数据处理单元(图中未示出)。

在图17中，仅示出了一个移动站的结构，然而每个移动站都有相位旋转单元34、NCO 35以及码元解调单元36。

利用上述频分复用接收装置，可以准确地解调从第四实施例的频分复用发送装置发送的发送码元。

因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以提出本发明的很多明显且很大不同的实施例，所以应当理解，除了如在所附权利要求中限定的以外，本发明并不限于其具体实施例。

Claims (14)

1、一种用于以移动站特有的频谱来发送数据的频分复用发送装置，其包括：

第一相位旋转单元，用于对发送码元序列中的各码元执行以π/4的增量递增或以-π/4的减量递减的相位旋转；

码元重复和重排单元，用于压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；

第二相位旋转单元，用于对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；以及

发送单元，用于发送所述经相位旋转的码元。

2、一种用于以移动站特有的频谱发送数据的频分复用发送装置，其包括：

第一相位旋转单元，用于对发送码元序列中的各码元执行以π/4的增量递增或以-π/4的减量递减的相位旋转；

码元重复和重排单元，用于压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；

第二相位旋转单元，用于对经重排的重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；以及

发送单元，用于发送所述经相位旋转的码元；其中

所述第二相位旋转单元在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量改变对所述重复码元序列中的各码元执行的旋转的量，其中k为移动站特有的整数。

3、根据权利要求2所述的频分复用发送装置，其中

所述第二相位旋转单元包括：

相位旋转生成单元，用于生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量增加的相位；以及

复数乘法器，用于对所述重复码元序列中的各码元执行所生成的相位旋转。

4、一种根据权利要求2所述的频分复用接收装置，其包括：

接收单元，用于接收从所述发送装置发送的重复码元序列中的各码元；

相位旋转单元，用于对各移动站生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量变化的相位，并对所述重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转，其中k为移动站特有的整数；以及

解调单元，用于组合从所述相位旋转单元输出的同一码元的分量，并对经组合的码元序列中的各码元执行以-π/4为减量递减或以π/4为增量递增的相位旋转，以对所述发送码元进行解调。

5、一种用于以移动站特有的频谱来发送数据的频分复用发送装置，其包括：

第一相位旋转单元，用于对发送码元序列中的偶数号码元或奇数号码元执行π/4或-π/4相位旋转；

码元重复和重排单元，用于压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；

第二相位旋转单元，用于对所述重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；以及

发送单元，用于发送所述经相位旋转的码元。

6、一种用于以移动站特有的频谱来发送数据的频分复用发送装置，其包括：

第一相位旋转单元，用于对发送码元序列中的偶数号码元或奇数号码元执行π/4或-π/4相位旋转；

码元重复和重排单元，用于压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后重复这些码元指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；

第二相位旋转单元，用于对所述重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；以及

发送单元，用于发送所述经相位旋转的码元；其中

所述第二相位旋转单元在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量改变对所述重复码元序列中的各码元执行的旋转的量，其中k为移动站特有的整数。

7、根据权利要求6所述的频分复用发送装置，其中

所述第二相位旋转单元包括：

相位旋转生成单元，用于生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量增加的相位；以及

复数乘法器，用于对所述重复码元序列中的各码元执行所生成的相位旋转。

8、根据权利要求6所述的频分复用接收装置，其包括：

接收单元，用于接收从所述发送装置发送的重复码元序列中的各码元；

相位旋转单元，用于对各移动站生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量变化的相位，并对所述重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转，其中k为移动站特有的整数；以及

解调单元，用于组合从所述相位旋转单元输出的同一码元的分量，并对偶数号码元或奇数号码元执行-π/4或π/4相位旋转，以对所述发送码元进行解调。

9、一种用于以移动站特有的频谱来发送数据的频分复用发送方法，包括：

第一步骤，用于对发送码元序列中的各码元执行以π/4的增量递增或以-π/4的减量递减的相位旋转；

第二步骤，用于压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后将这些码元重复指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；

第三步骤，用于对所述重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；以及

第四步骤，用于发送所述经相位旋转的码元；其中

在所述第三步骤中，对所述重复码元序列中的各码元执行的旋转的量在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量变化，其中k为移动站特有的整数。

10、根据权利要求9所述的频分复用发送方法，其中

所述第三步骤包括以下步骤：

生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量增加的相位；以及

对所述重复码元序列中的各码元执行所生成的相位旋转。

11、根据权利要求9所述的频分复用接收方法，包括：

第五步骤，用于接收从所述发送装置发送的重复码元序列中的各码元；

第六步骤，用于对各移动站生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量变化的相位，并对所述重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转，其中k为移动站特有的整数；以及

第七步骤，用于组合从所述相位旋转单元输出的同一码元的分量，并且对经组合的码元序列中的各码元执行以-π/4的减量递减或以π/4的增量递增的相位旋转，以对所述发送码元进行解调。

12、一种用于以移动站特有的频谱来发送数据的频分复用发送方法，包括：

第一步骤，用于对发送码元序列中的偶数号码元或奇数号码元执行π/4或-π/4相位旋转；

第二步骤，用于压缩相位旋转后的发送码元序列中的各码元的时域，然后将这些码元重复指定次数(L次)，并且重排所获得的重复码元序列中的码元，以使其具有与所述发送码元序列相同的排列；

第三步骤，用于对所述重复码元序列中的各码元执行以移动站特有的速度变化的相位旋转；以及

第四步骤，用于发送所述经相位旋转的码元；其中

在所述第三步骤中，对所述重复码元序列中的各码元执行的旋转的量在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量变化，其中k为移动站特有的整数。

13、根据权利要求12所述的频分复用发送方法，其中

所述第三步骤包括以下步骤：

生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量增加的相位；以及

对所述重复码元序列中的各码元执行所生成的相位旋转。

14、根据权利要求12所述的频分复用接收方法，包括：

第五步骤，用于接收从所述发送装置发送的重复码元序列中的各码元；

第六步骤，用于对各移动站生成在所述重复码元序列的各周期处以k·2π/L的增量变化的相位，并对所述重复码元序列中的各个接收到的码元执行具有该相位的相位旋转，其中k为移动站特有的整数；以及

第七步骤，用于组合从所述相位旋转单元输出的同一码元的分量，并且对偶数号码元或奇数号码元执行-π/4或π/4相位旋转，以对所述发送码元进行解调。

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