ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРИЕМА СИГНАЛА В СИСТЕМЕ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ СХЕМУ OFDM
TRANSMITTING DEVICE, RECEIVING DEVICE AND METHOD OF RECEIVING SIGNAL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING OFDM SCHEME

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к технологиям мобильной связи. Более конкретно, изобретение относится к передающему устройству, приемному устройству и способу приема сигнала в системе мобильной связи, использующей схему мультиплексирования с ортогональным разделением по частоте (OFDM, orthogonal frequency division multiplexing).
Уровень техники
В системе мобильной связи третьего поколения, например в системе IMT-2000, такие сигналы, как пилотные сигналы и сигналы данных, передаются в соответствии со схемой множественного доступа с кодовым разделением (CDMA, Code Division Multiple Access). В таких системах связи пилотные сигналы используются для оценки канала и играют основную роль в процессе обеспечения качества приема. Таким образом, пилотные сигналы часто передаются с использованием более высокого уровня мощности по сравнению с остальными сигналами (повышение мощности, power boost).
В то же время в последующих системах мобильной связи, приходящих на смену системам третьего поколения, для повышения качества, скорости и пропускной способности системы в нисходящей линии связи планируется использовать более широкую полосу частот и схему OFDM (см., например, 3GPP, TR25.814). Кроме того, в таких планируемых в будущем системах мобильной связи (например, разрабатываемых в рамках технологии быстрого развития (LTE, Long Term Evolution)) предпочтительно повышать точность оценки канала на основе пилотных сигналов и, таким образом, передавать пилотные сигналы с использованием более высокого уровня мощности по сравнению с иными сигналами (например, сигналами данных). Пилотные сигналы могут, например, также называться опорными сигналами, обучающими сигналами и известными сигналами.
MAX
MAX
MAX
В схеме OFDM уровень полной мощности, необходимый для передачи сигналов во временном интервале (таймслоте, time slot), достигается путем суммирования плотностей мощности сигналов данных, отображенных во все поднесущие. Если уровень Pall полной мощности превышает максимально допустимый уровень P мощности передачи передатчика, то возникают нежелательные искажения передаваемого сигнала. Таким образом, желательно, чтобы уровень Pall полной мощности не превосходил максимально допустимый уровень P мощности передачи. Однако, поскольку до окончательного определения сигналов данных неизвестно, какие типы сигналов данных в какие поднесущие будут отображаться, достаточно трудно после отображения сигналов данных в поднесущие установить уровень Pall полной мощности таким образом, чтобы он не превосходил максимально допустимый уровень P мощности передачи.
MAX
Кроме того, поскольку отсутствует необходимость в постоянной передаче опорных сигналов, каждый временной интервал не обязательно должен содержать эти опорные сигналы. Таким образом, в том случае, если опорные сигналы необходимо передавать с использованием высокого уровня мощности, уровни Pall полной мощности, необходимые для соответствующих временных интервалов, значительно отличаются. В данном случае представляется возможным зарезервировать достаточно большой запас для плотности мощности данных, подлежащих отображению в каждую поднесущую, чтобы уровень Pall полной мощности каждого временного интервала не превышал максимально допустимый уровень P мощности передачи. Однако при таком подходе может уменьшиться эффективность усиления, обеспечиваемая усилителем мощности передачи.
Раскрытие изобретения
Одной из целей настоящего изобретения является повышение точности оценки канала, а также повышение эффективности усиления мощности передачи в системе мобильной связи, использующей схему OFDM.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается передающее устройство, служащее для посылки передаваемого сигнала, модулированного с использованием схемы OFDM. Передающее устройство содержит блок генерации передаваемого сигнала, выполненный с возможностью генерации передаваемого сигнала путем выполнения обратного преобразования Фурье опорных сигналов и сигналов данных, отображенных в поднесущие, и блок передачи, выполненный с возможностью беспроводной передачи передаваемого сигнала. В передающем устройстве уровень полной мощности, выделенной сигналам, подлежащим передаче во временном интервале, равен уровню полной мощности, выделенной сигналам, подлежащим передаче в любом другом временном интервале, а плотность мощности на единицу полосы частот опорных сигналов больше плотности мощности на единицу полосы частот сигналов данных.
В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения можно повысить точность оценки канала, а также увеличить эффективность усиления мощности передачи в системе мобильной связи, использующей схему OFDM.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана неполная блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 показана неполная блок-схема, иллюстрирующая приемное устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой чертеж, на котором показаны настроенные уровни плотностей мощности в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой чертеж, на котором показаны настроенные уровни плотностей мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет собой чертеж, на котором показан способ выделения опорным сигналам неиспользуемой мощности пустых поднесущих.
Перечень обозначений
11: блок отображения
12: блок обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT, Inverse fast Fourier transform)
13: блок добавления защитного интервала (+СР)
14: блок управления плотностью мощности
15, 16: блок установки плотности мощности
21: блок удаления циклического префикса (-СР)
22: блок быстрого преобразования Фурье (FFT, Fast Fourier transform)
23: блок обратного отображения
24: блок оценки канала
25: блок декодирования канала
Осуществление изобретения
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения в передающем устройстве OFDM уровень мощности передачи управляется таким образом, чтобы уровень полной мощности, выделенной сигналам, подлежащим передаче в каком-либо временном интервале, был равен уровню полной мощности, выделенной сигналам, подлежащим передаче в любом другом временном интервале, а плотность мощности на единицу полосы частот опорного сигнала устанавливается больше плотности мощности на единицу полосы частот сигнала данных. Такая конфигурация позволяет выровнять уровень полной мощности передачи во всех временных интервалах и, таким образом, повысить эффективность усиления мощности. Кроме того, поскольку опорный сигнал в этой конфигурации передается с использованием более высокого уровня мощности по сравнению с другими сигналами, представляется возможным увеличить точность оценки канала. Информация о мощности, указывающая уровень мощности передачи опорных сигналов, может передаваться в приемное устройство в виде управляющей информации L1/L2 (низкоуровневая управляющая информация), широковещательной информации (ВСН) или управляющей информации L3 (высокоуровневая управляющая информация). В альтернативном варианте для системы может быть установлено фиксированное значение уровня мощности передачи опорных сигналов, так что не требуется передавать информацию о мощности каждый раз.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения отображение сигнала данных в предварительно определенную поднесущую предотвращено в том временном интервале, в котором должен передаваться опорный сигнал. Такая конфигурация позволяет выровнять плотность мощности на единицу полосы частот сигналов данных, подлежащих передаче в различных временных интервалах, независимо от того, должен ли в соответствующих временных интервалах передаваться опорный сигнал. Другими словами, такая конфигурация позволяет выровнять плотность мощности передачи сигналов данных во всех временных интервалах. Это, в свою очередь, устраняет необходимость иметь на приемном конце множество наборов информации о правдоподобии для сигналов данных, касающейся соответствующих уровней мощности передачи. Информация о мощности, указывающая поднесущие, куда предотвращено отображение сигналов данных, может передаваться в приемное устройство в виде управляющей информации L1/L2 (низкоуровневой управляющей информации), широковещательной информации (ВСН) или управляющей информации L3 (высокоуровневой управляющей информации). В альтернативном варианте для системы могут быть заданы фиксированные поднесущие, так что не требуется передавать информацию о мощности каждый раз.
Хотя настоящее изобретение описано ниже в различных вариантах осуществления, различия между этими вариантами не существенны для изобретения, и варианты осуществления могут быть реализованы как индивидуально, так и в сочетании друг с другом.
Первый вариант осуществления
На фиг.1 представлена неполная блок-схема передающего устройства OFDM в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Обычно передающее устройство в системе мобильной связи, использующей схему OFDM для нисходящей линии связи, входит в состав базовой станции. В альтернативном варианте передающее устройство может входить в состав любого другого оборудования, использующего для передачи схему OFDM. Как показано на фиг.1, передающее устройство содержит блок 11 отображения, блок 12 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), блок 13 добавления защитного интервала (+СР), блок 14 управления плотностью мощности и блоки 15 и 16 установки плотности мощности.
Блок 11 отображения отображает опорные сигналы с настроенной плотностью мощности и сигналы данных с настроенной плотностью мощности в несколько поднесущих, расположенных по оси частот. Обычно в поднесущие отображаются такие сигналы, как опорные сигналы и сигналы данных, как это показано на фиг.1. Однако и другие сигналы, такие как сигналы управления, также могут отображаться в поднесущие.
Блок 12 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) выполняет обратное быстрое преобразование Фурье отображенных сигналов и модулирует эти преобразованные сигналы согласно схеме OFDM с целью генерации эффективных символов в передаваемых символах.
Блок 13 добавления защитного интервала (+СР) присоединяет защитные интервалы к сигналам, модулированным по схеме OFDM (на этом этапе - к эффективным символам), и, таким образом, генерирует символы OFDM, образующие передаваемый сигнал. Передаваемый сигнал передается беспроводным образом компонентом, не показанным на фигуре. Защитный интервал также называется циклическим префиксом и генерируется путем дублирования части эффективного символа в передаваемом символе.
Для краткости изложения такие компоненты, как последовательно-параллельный преобразователь (S/P) и параллельно-последовательный преобразователь (P/S), не показаны на фиг.1. Однако специалист в данной области техники имеет представление о том, что такие компоненты при необходимости могут быть предусмотрены вместе с блоком 11 отображения и блоком 12 IFFT.
Блок 14 управления плотностью мощности определяет плотность мощности (плотность мощности на единицу полосы частот) данных, подлежащих отображению в соответствующие поднесущие. В этом случае под термином "данные" понимаются опорные сигналы и сигналы данных. Как описывается далее, в этом варианте осуществления изобретения плотность мощности настраивается таким образом, что уровни Pall полной мощности, необходимой для передачи сигналов, становятся по существу одинаковыми во всех временных интервалах.
Блок 15 установки плотности мощности выполняет настройку плотности мощности опорных сигналов согласно запросу, поступающему из блока 14 управления плотностью мощности.
Блок 16 установки плотности мощности выполняет настройку плотности мощности сигналов данных согласно запросу, поступающему из блока 14 управления плотностью мощности.
На фиг.2 представлена неполная блок-схема, иллюстрирующая приемное устройство OFDM. Обычно приемное устройство в системе мобильной связи, использующей схему OFDM для нисходящей линии связи, входит в состав пользовательского устройства. В альтернативном варианте приемное устройство может входить в состав любого другого оборудования, использующего для передачи схему OFDM. Как показано на фиг.2, приемное устройство содержит блок 21 удаления циклического префикса (-СР), блок 22 быстрого преобразования Фурье (FFT), блок 23 обратного отображения, блок 24 оценки канала и блок 25 декодирования канала.
Блок 21 удаления циклического префикса (-СР) удаляет защитные интервалы из символов OFDM принятого сигнала и, таким образом, извлекает из принятого сигнала эффективные символы.
Блок 22 быстрого преобразования Фурье (FFT) выполняет быстрое преобразование Фурье эффективных символов принятого сигнала и, таким образом, демодулирует эффективные символы в соответствии со схемой OFDM.
Блок 23 обратного отображения выделяет из демодулированного сигнала опорные сигналы и сигналы данных.
Блок 24 оценки канала выполняет оценку канала на основе выделенных опорных сигналов и, таким образом, определяет параметры компенсации канала для сигналов данных. В этом варианте осуществления изобретения блок 24 оценки канала выполняет оценку канала на основе информации о мощности, указывающей плотность мощности опорных сигналов, отправленных с передающей стороны. Информация о мощности может быть послана из передающего устройства, изображенного на фиг.1, в приемное устройство, изображенное на фиг.2, с помощью сигнала управления или в виде широковещательной информации (ВСН), или в виде информации уровня 3 (layer 3).
Блок 25 декодирования канала декодирует сигналы данных, выполняя компенсацию канала на основе результатов оценки канала, и передает декодированные сигналы данных на вход следующего блока обработки (не показан).
Так же, как и на фиг.1, на фиг.2 для краткости изложения не показаны такие компоненты, как последовательно-параллельный преобразователь (S/P) и параллельно-последовательный преобразователь (P/S). Однако специалист в этой области техники имеет представление о том, что такие компоненты при необходимости могут быть предусмотрены вместе с блоком 22 FFT и блоком 23 обратного отображения.
Ниже описывается пример обработки. Передающее устройство, изображенное на фиг.1, последовательно в предварительно определенные интервалы времени передает передаваемые сигналы, каждый из которых содержит предварительно определенное количество символов OFDM. Предварительно определенный интервал времени может быть назван временным интервалом (таймслотом) или временным интервалом передачи (TTI, Transmission Time Interval). В этом варианте осуществления изобретения блок 14 управления плотностью мощности управляет плотностью мощности таким образом, что сигналам, передаваемым в любом временном интервале, выделяется по существу одинаковый уровень полной мощности.
L
H
L
H
На фиг.3 представлена схема, на которой показаны опорные сигналы с управляемой плотностью мощности и сигналы данных с управляемой плотностью мощности, отображенные в поднесущие на оси частот. На фиг.3 показаны выходные сигналы блока 11 отображения с фиг.1. Обозначения t1, t2, t3 и t4 на оси времени указывают четыре временных интервала. Обозначения f1, f2, f3, f4, f5 и f6 на оси частот указывают шесть поднесущих. В каждом из временных интервалов t1 и t4 опорный сигнал и сигналы данных мультиплексируются по частоте. Во временных интервалах t1 и t4 плотность мощности сигналов данных установлена на уровне P, а плотность мощности опорных сигналов установлена на уровне Pref. Во временных интервалах t2 и t3 опорный сигнал не мультиплексирован. Плотность мощности сигналов данных во временных интервалах t2 и t3 установлена на уровне P. В этом варианте осуществления изобретения значения плотности мощности настраиваются таким образом, чтобы уровень Pall(t1)=5×P+Pref полной мощности, необходимой для передачи сигналов во временном интервале t1, равнялся уровню Pall(t2)=6×P полной мощности, необходимой для передачи сигналов во временном интервале t2. Другими словами, значения плотности мощности настраиваются так, чтобы были равны уровни полной мощности во всех временных интервалах:
Pall(t1)=Pall(t2)=Pall(t3)=Pall(t4)=…
После настройки плотностей мощности и уровней полной мощности передаваемые сигналы посылаются из передающего устройства, изображенного на фиг.1, и принимаются приемным устройством, как это показано на фиг.2. В данном случае в приемное устройство передается первая информация о мощности, указывающая разность между плотностью Pref мощности передачи опорных сигналов и плотностью мощности передачи других сигналов. Если первая информация о мощности часто изменяется, то эта информация может передаваться с помощью низкоуровневого сигнала управления, например, сигнала управления L1/L2. Если первая информация о мощности изменяется через сравнительно длительные интервалы времени, то эта информация может передаваться в виде информации сигнализации L3 или в виде широковещательной информации (ВСН). Кроме того, если первая информация о мощности зафиксирована в системе, то указанную информацию каждый раз передавать не требуется. В любом случае имеется возможность точного выполнения оценки канала путем сравнения плотности Pref мощности с мощностью приема опорного сигнала.
Таким образом, первый вариант осуществления изобретения позволяет настроить значения плотности мощности таким образом, чтобы были равны уровни Pall полной мощности во всех временных интервалах. Это, в свою очередь, позволяет передавать опорные сигналы с использованием более высокого уровня мощности по сравнению с другими сигналами и, таким образом, точнее выполнять оценку канала.
Указанное выше количество поднесущих и временных интервалов приведено только в качестве примеров для описания варианта изобретения. На практике сигналы передаются с использованием большого количества поднесущих и временных интервалов. На фиг.3 для краткости показан только один опорный сигнал, отображаемый в один временной интервал. Однако в один временной интервал может отображаться любое количество опорных сигналов. Кроме того, настоящее изобретение может применяться в том случае, когда помимо опорных сигналов и сигналов данных выполняется отображение таких сигналов, как сигналы управления.
Второй вариант осуществления
L
H
L
H
H
L
H
L
В первом варианте осуществления изобретения сигналы отображаются во все поднесущие, а значения плотности мощности настраиваются таким образом, чтобы уровни Pall полной мощности во всех временных интервалах были равны. По этой причине плотность P мощности сигналов данных во временных интервалах t1 и t4 отличается от плотности P мощности сигналов данных во временных интервалах t2 и t3 (P<P). Таким образом, в первом варианте осуществления изобретения оценка правдоподобия (информация о правдоподобии) сигналов данных, передаваемых с использованием плотности P мощности, отличается от оценки правдоподобия (информации о правдоподобии) сигналов данных, передаваемых с использованием плотности P мощности. Строго говоря, в этом случае необходимо формировать различные наборы информации о правдоподобии для сигналов данных с плотностью P мощности и сигналов данных с плотностью P мощности, вследствие чего усложняется процесс декодирования. Второй вариант осуществления настоящего изобретения нацелен на решение этой проблемы или уменьшение ее негативных последствий.
H
H
H
H
H
H
H
H
Фиг.4 представляет собой чертеж, на котором показаны настроенные уровни плотностей мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Так же, как и в первом варианте осуществления изобретения, значения плотности мощности настраиваются так, чтобы были равны уровни Pall полной мощности во всех временных интервалах: Второй вариант осуществления изобретения отличается от первого тем, что поднесущая, в которую сигнал не отображается, находится во временном интервале, содержащем опорный сигнал. В параллелепипедах, обозначенных пунктирными линиями, уровни мощности поднесущей f1 во временном интервале t1 и поднесущей ft во временном интервале t4 равны нулю, и в эти поднесущие сигнал не отображен. При этом значения плотности мощности всех сигналов данных, отображенных в поднесущие, одинаковы (P). Как показано на фиг.4, в этом варианте осуществления изобретения плотность Pref мощности опорных сигналов вычисляется по формуле Pref=P+P=2×P. Уровень Pall полной мощности во временных интервалах t2 и t3 вычисляется по формуле Pall(t2)=Pall(t3)=6×P, а уровень Pall полной мощности во временных интервалах t1 и t4 вычисляется по формуле Pall(t1)=Pall(t4)=4×P+(2×P)=6×P. Таким образом, в этом варианте осуществления изобретения отображение сигналов в одну или большее количество поднесущих предотвращается во временных интервалах, содержащих опорный сигнал, а неиспользуемая мощность для поднесущих выделяется опорному сигналу. Благодаря этому можно передавать опорный сигнал с использованием более высокого уровня мощности по сравнению с другими сигналами, при этом поддерживая постоянное значение уровня Pall полной мощности.
В этом случае в приемное устройство передается вторая информация о мощности, указывающая поднесущие (в дальнейшем называемые "пустые поднесущие" (null subcarriers)), в которые сигнал не отображается. Если вторая информация о мощности часто изменяется, то эта информация может передаваться с помощью низкоуровневого сигнала управления, например сигнала управления L1/L2. Если вторая информация о мощности изменяется через сравнительно длительные интервалы времени, то эта информация может передаваться в виде информации сигнализации L3 или в виде широковещательной информации (ВСН). Кроме того, если вторая информация о мощности зафиксирована в системе, то эту информацию каждый раз передавать не требуется. В зависимости от предъявляемых требований количество пустых поднесущих может изменяться. Позиции пустых поднесущих могут быть зафиксированы либо изменяться со временем или в соответствии с шаблоном скачкообразной перестройки частоты, служащим для изменения позиций пустых поднесущих в частотном направлении и/или временном направлении.
H
H
H
H
H
Как показано на фиг.4, плотность Pref мощности опорного сигнала вычисляется по формуле Pref=P+P. В альтернативном варианте, показанном на фиг.5, плотность Pref мощности может складываться из значения P и некоторой доли P (например, Pref=(3/2)×P). То есть количество пустых поднесущих может определяться в соответствии с уровнем мощности передачи опорных сигналов.
Как было описано выше, во втором варианте осуществления изобретения опорные сигналы можно передавать с использованием более высокого уровня мощности по сравнению с другими сигналами и поддерживать постоянную плотность мощности сигналов данных, обеспечивая при этом равные уровни Pall полной мощности во всех временных интервалах. Таким образом, второй вариант осуществления изобретения позволяет воспользоваться преимуществами первого варианта без увеличения количества наборов информации о правдоподобии для сигналов данных.
Настоящее изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами осуществления. Изменения и модификации могут быть выполнены без выхода за рамки настоящего изобретения. Хотя для облегчения понимания настоящего изобретения в приведенном выше описании используются конкретные значения, эти значения приводятся только для примера, поэтому, если не указано иное, могут использоваться также и другие значения. Различия между вариантами осуществления изобретения не существенны для настоящего изобретения, и эти варианты могут использоваться как индивидуально, так и в сочетании друг с другом. Хотя в приведенном выше описании устройств, применяемых в вариантах осуществления настоящего изобретения, использованы функциональные блок-схемы, эти устройства могут быть реализованы аппаратным образом с помощью программного обеспечения или комбинации этих средств.
По данной заявке испрашивается приоритет по заявке Японии 2007-001858, поданной 9 января 2007 года, содержание которой целиком включено в состав настоящей заявки посредством ссылки.