正交頻率分隔多路傳輸方法及其發送和接收裝置的製作方法
2023-06-17 03:58:41 3
專利名稱：正交頻率分隔多路傳輸方法及其發送和接收裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於採用正交頻率分隔多路(後面稱為OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)傳輸方法的無線傳輸系統，特別是關於適於移動通信系統中使用的正交頻率分隔多路傳輸方法及其發送和接收裝置。
近年來，在聲音信號和圖象信號的傳輸中，數字調製方法的開發很盛行。其中在數字地面播送中，多通路幹擾強而頻率利用率高的正交波率分隔多路(OFDM)調製方法引起人們的關注。OFDM調製方法是一種以多個(數百至數千)相互正交的載波分別調製數字傳輸數據的方法。有關細節在文獻「採用OFDM的移動體數字聲音播送」(NHK，VIEW 1993，5)等中有介紹。
在採用OFDM調製方法的數字聲音播放中，各個載波分別以差動QPSK方式調製。差動QPSK方式就是使數據與符號間的相位差相對應地傳輸的方式，在接收方能依靠延遲檢波方法來對數據進行解調。因而具有使解調器較之採用同步檢波方式結構簡單的優點。
而差動QPSK方式是一種也適合於移動通信系統的調製方式。在移動通信系統的接收裝置中，由於通道上發生的衰減等的影響接收信號的包絡線和相位會發生變化。然而，差動QPSK方式由於是利用符號間的相位差來對數據進行解調的，因衰減而使接收信號波形變化的影響減小，所以能穩定地接收數據。
另一方面，在數位電視播放中利用OFDM調製方式時，為提高傳輸率必須使各個載波的調製方式多值化。在採用OFDM調製方式的數位電視播放的情況中，一般均採用多值QAM方式作各載波的調製方式。但在多值QAM方式下，由於不能進行先前所述的差動調製，為對多值QAM調製波進行解調在接收方就需要求出各個載波的振幅和相位。為此而提出了，周期地發送振幅和相位已知的基準符號，利用它們來對多值QAM符號解調的方法。
圖15為表示歷來的OFDM傳輸方式的舉例的圖形，是文獻「採用多值OFDM的地面系統數字播放用調製方式的探討」(1992NHK技研公開資料P28-36)中記載的內容該示例中，OFDM的載波數為448，每一OFDM符號中448個數據的1/8作為振幅和相位已知的基準數據。基準數據以外的有效數據波作為16QAM符號加以傳送。而由於每一OFDM符號傳送基準數據的載波的位置是改變的，對一個載波來說每8個符號傳輸一次基準數據。這樣，就由多個OFDM符號構成一傳送幀，而在予先確定的位置上發送基準數據。在接收方，由再生幀同步來接收基準數據，將之作為基準來時16將其QAM符號進行解調。
發送基準數據的間隔由考慮因衰減等原因引起的接收信號波的變動來決定。在城市等地區中的流動接收裝置的情況中，由於來自各個方面的多種電波的相互幹擾，接收信號波的包絡線和相位作隨機變化。這種包絡線和相位變化各自按照與瑞利(Rayleigh)分布作相同的分布。在這樣的瑞利通道中，接收信號波在時間上和頻率上發生變化，但將其時間幅度和頻率幅度認為是大致上是恆定的。它的分別被稱之為相干時間和相干帶寬。在圖15中，基準數據的發送間隔必須要比通道的相干時間要小得多。
然而，在上述這樣的歷來的OFDM傳輸方式中，因要傳送基準數據而存在有降低數據傳輸效率的問題。例如在圖15的例子中，因為對各個載波8個符號要傳送一次基準數據，傳輸效率降代到7/8。
本發明出於對上述情況的考慮，目的就在於提供，在即使受到衰減等的影響也能在接收方可靠地對多值調製符號進行解調，而且能以降低基準數據的傳送量來提高數據傳輸率的，適用於移動通信系統的正交頻率分隔多路傳輸方法及其發送裝置和接收裝置。
為達到上述目的，本發明的正交頻率分隔多路傳輸方法就在於在發送方，在時間方向和頻率方向二維地配置多個槽隙構成傳送幀、在限定此傳送幀的規定槽隙中插入基準符號進行發送、與此同時在其它槽隙中將經由至少包含PSK調製方式的多種數字調製方式調製的多個信息符號以與前述各數據解調方式相對應的預定的位置關係插入並加以發送；另一方面在接收方，根據接收到的傳送幀中的前述PSK符號檢測接收信號的振幅和相位變化、根據此檢測結果對前述傳送幀中的基準符號進行校正、根據此校正後的基準符號來解調信息符號。
本發明的正交頻率分隔多路傳輸方法的特徵分別在於以採用下列各種方式作為發送由PSK調製方式調製的PSK信息符號的方式。
亦即，其第一方式為，在時間方向和頻率方向上位置以一定的間隔予先固定地確定的槽隙中插入PSK信息符號進行發送的方法。
第二方式為，針對時間方向其位置以一定的間隔被予先固定地確定、而針對頻率方向其位置則隨時間變化地被確定的槽隙中插入PSK信息符號進行發送的方法。
第三方式為，在相對頻率方向位置以一定的間隔被予先固定地確定、而相對時間方向位置則按照頻率變化地被確定的槽隙中插入PSK信息符號進行發送的方法。
第四方式為，將PSK信息符號在規定的頻率位置中時間方向上連續地發送。
第五方式為，將基準符號作差動編碼成基準來發送PSK信息符號。
另一方面，為達到上述目的本發明的發送裝置在多路化裝置中在時間方向和頻率方向二維地配置多個槽隙來構成傳送幀，在限定此傳送幀的規定槽隙中插入基準符號，同時在其他槽隙中將經由至少含有PSK調製方式的多種數字調製方式所調製的多個信息符號按前述各數字調製方式以預定的位置關係插入，並將前述基準符號和前述經調製多個信息符號加以多路化，在將由此多路化構成的傳送幀進行正交頻率分隔多路調製之後，作正交調製發送。
而本發明的發送裝置的特徵則在於，在前述多路化裝置與正交頻率分隔多路調製裝置之間設置差動編碼裝置，由此差動編碼裝置對經前述多路化裝置所構成的傳送幀中的PSK符號進行差動編碼。
而為達到上述目的的本發明的接收裝置，設置有為根據經過正交頻率分隔多路解調的解調信號中的基準符號分別檢測出前述多個載波的振幅誤差和相位誤差的誤差檢測裝置，根據上述解調信號中的PSK符號檢測接收信號的振幅變動和相位變動的變動檢測裝置，和根據這些檢測裝置所檢測得的結果生成校正信息的校正信息生成手段，根據該校正信息生成裝置所生成的校正信息對上述解調信號的信息符號的振幅和相位作均衡處理，由此來加以校正。
而且本發明接收裝置，在前述變動檢測裝置中設置有，根據由前述正交頻率分隔多路解調裝置輸出的解調信號中的前述PSK符號檢測接收信號的振幅變動和相位變動的檢測裝置，和根據此裝置檢測得的結果對插入有前述解調信號中前述PSK符號以外的信息符號的區域的振幅變動和相位變動加以插補和插補裝置。
再有，本發明的接收裝置另外還設置有為控制正交解調用的再生載波頻率的頻率控制裝置，在此頻率控制裝置中，將由變動檢測裝置檢測得的相位變動量加以平均以生成頻率控制信號，將此頻率控制信號加到前述接收裝置的正交解調裝置來控制再生載波頻率。
本發明的將在信息符號插入區間隔地插入有多個PSK符號並將這些PSK符號加以差動編碼的傳送幀作正交頻率分隔多路調製後由發送裝置向接收裝置作無線傳輸的傳輸系統中所使用的前述接收裝置中設置中接收正交頻率分隔多路調製信號加以正交解調的接收裝置，對由此接收裝置輸出的正交解調信號作正交頻率分隔多路解調的正交頻率分隔多路解調裝置，和延遲檢波裝置，由此延遲檢波裝置對上述正交頻率分隔多路解調裝置所輸出的解調信號中的PSK符號作延遲檢波，以此來進行解調。
而且本發明的接收裝置，除上述接收裝置、正交頻率分隔多路解調裝置和延遲檢波裝置外，還設置有，根據由前述延遲檢波裝置解調的PSK符號檢測接收信號的頻率變動的頻率變動檢測裝置和頻率控制裝置，由於此頻率控制裝置對上述頻率變動檢測手中檢測得的頻率變動量進行平均來生成頻率控制信號，將此頻率控制信號加到前述接收裝置的正交解調裝置進行對再生載波頻率的控制。
結果是如採用本發明的正交頻率分隔多路傳輸方法，在接收方根據PSK符號檢測接收信號波的振幅變動和相位變動，根據此檢測結果按基準符號對檢測得到的各載波的振幅誤差和相位誤差進行校正，根據此校正後的振幅誤差信號和相位誤差信號進行解調符號數據的均衡處理。因而，即使在傳送幀的信息符號區中不插入任何基準符號，由將因衰減引起的解調符號的振幅變動和相位變動可靠地加以均衡化，也能正確地再生信息符號。據此，就可能將傳送幀的整個信息符號區用於信息傳輸，從而能提高信息傳輸效率。
亦即，即使在像移動通信系統那樣的使用產生衰減的通道的情況下，亦能實現高質量和高效率的信息傳輸。
而在發送上述PSK符號時，如進行在時間方向和頻率方向上以一定的間隔予先固定地確定的位置的槽隙中插入PSK信息符號那樣地發送，也能簡單地進行PSK符號的多路化控制。
在發送上述PSK符號時，如進行在對於時間方向上位置以一定的間隔被固定地予先確定而在對於頻率方向上位置則隨時間變化地被確定的槽隙中插入PSK信息符號那樣的發送，雖然對於一個載波來看PSK符號數量減少，但是以全部載波傳輸PSK符號。因此，在通道特性的變動在時間方向小而在頻率方向大時，可滿意地檢測出通道特性的變動。
與此相反，在相對頻率方向上以一定間隔位置被予先固定地確定而相對時間方向則按照頻率位置被變化地確定的槽隙中插入PSK信息符號這樣來發送時，每一時間槽隙的PSK符號數雖然減少，但以全部時間槽隙傳輸PSK符號。因此，在通道特性的變動在頻率方向小而時間方向大時，能滿意地檢測到通道特性的變動。
而在規定的頻率位置中時間上連續地發送，PSK信息符號時，在接收方能在規定的載波上連續地檢測PSK符號的時間變化，因而比較在全部載波中間斷地發送PSK符號的情況，有可能正確地檢測出通道特性的變動。而在接收方出現再生載波的頻率誤差時，一定的載波上從時間方向上看會產生解調輸出的相位旋轉。因此，由於以規定的載波連續地傳輸PSK符號，就可能更正確地檢測再生載波的頻率誤差。
而且，依靠將基準符號作基準的差動編碼來發送PSK信息符號，以在接收方就有可能利用延遲檢波器來解調PSK符號，從而簡化接收裝置的結構。而採用差動PSK方式難以受到衰減的影響，由此在接收裝置中就能更進一步穩定地進行數據解調。
另一方面，如採用本發明的發送裝置，利用多路化裝置即可能以在傳送幀的槽隙中分別適當地配置基準符號和至少具有PSK符號的信息符號作成OFDM幀進行發送。
而藉助將PSK符號作差動編碼的信號發送能以延遲檢波來進行PSK符號的解調，從而能簡化接收裝置的結構。
而且利用本發明的接收裝置，由被插入在接收的傳送幀的信息符號區中的多個PSK符號檢測出接收信號波的振幅變動和相位變動，根據這一檢測結果對由基準符號檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差進行校正，使解調符號均衡化。由此，即使在傳送幀中未插入有多個基準符號，亦能正確地校正因衰減而引起的振幅變動和相位變動。
在本發明的接收裝置中，在由被間隔地插入在解調信號中的PSK符號檢測出接收波的振幅變動和相位變動時，根據這些檢測結果對被插入有解調信號中PSK符號以外的信息符號的區域的振幅變動和相位變動加以插補。再根據這種經插補的振幅變動和相位變動的信息，將信息符號作均衡化處理。因此，可能對全部信息符號進行最合適的均衡化。
而且藉助本發明的接收裝置，由解調PSK符號檢測相位變動或頻率誤差，將這些檢測值加以平均化，按其輸出對正交解調裝置中所使用的再生載波頻率作可變控制。由此即能達到再生載波的更正確的頻率同步。
對本說明書所列附圖的簡單說明圖1為說明本發明第一實施例有關的OFDM傳送方式的傳送幀格式圖；圖2為表示適用於本發明第一實施例有關的OFDM傳輸方式的發送裝置的主要部件結構的電路方框圖；圖3為表示適用於本發明第一實施例有關的OFDM傳輸方式的接收裝置的主要部件結構的電路方框圖；圖4為說明本發明第二實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀的格式圖；圖5為說明本發明第二實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀的格式圖；圖6為表示適用於本發明第三實施例有關的OFDM傳輸方式的發送裝置的主要部件結構的電路方框圖；圖7為表示適用於本發明的第三實施例有關的OFDM傳輸方式的接收裝置主要部件結構的電路方框圖；圖8為表示適用於本發明第四實施例有關的OFDM傳輸方式的接收裝置主要部件結構的電路方框圖；圖9為表示適用於本發明第五實施例有關的OFDM傳輸方式的接收裝置主要部件結構的電路方框圖；圖10為說明本發明其他實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀格式圖；圖11為說明本發明其他實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀格式圖；圖12為說明本發明其他實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀格式圖；圖13為說明本發明其他實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀格式圖；圖14為說明本發明其他實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀格式圖；和圖15為說明歷來的OFDM傳送方式的圖形。附圖中11-多路轉換器(MUX)；12-空符號發生器；13-基準符號發生器；14-逆快速離散傅立葉變換(IFFT)電路；15-保護期附加電路；16-正交調製器；17-數字/模擬(D/A)變換器；18. 21-頻率變換器；19-定時發生電路；22-模擬/數字(A/D)變換器；23-正交檢波器；24-快速離散傅立葉變換(FFT)電路；25-自動頻率控制電路(AFC)；26-定時再生電路；27-均衡處理用存貯器；28-基準符號誤差檢測器；29-基準符號發生器；30-校正電路；31-均衡電路；32. 61-QPSK符號誤差檢測器；33-插補電路；34-符號分離處理用存貯器；35-信號分離器；41-差動編碼用存貯器；
42-差動編碼器；51-延遲檢波用存貯器；52-延遲檢波器；62. 72-平均化電路；63. 73-加法器；71-頻率誤差檢測電路。
第一實施例圖1表示為說明涉及本發明第一實施的OFDM傳輸方式用的、OFDM符號的載波數為N、一幀的OFDM符號數為M時的傳送幀格式。亦即，在此實施例中，一幀由頻率方向和時間方面上N×M個符號數據構成。
圖1中，在幀的第一時隙傳送全部載波上振幅為零(0)的OFDM符號。將其稱之為空符號，被用作為接收裝置中的同步用基準符號。第二時隙中傳送各載波的相位和振幅已知的基準OFDM符號。在接收裝置中它們被用作為同步用的基準符號的同時，還被利用作為對各載波的相位和振幅進行解調用的基準信號。第三號以下的時隙中傳送多個QAM符號作為主要的信息符號。
而在上述第三號以下的信息符號區域中，與如圖1中所示的多值QAM符號相混摻地在頻率方向和時間方向上以規定的間隔配置有QPSK符號。QPSK符號的時間間隔和頻率間隔是考慮通道的相干時間和相干頻寬來設定的。
另一方面，在接收上述那樣的傳輸格式的OFDM調製波信號的一方，由於接收基準符號時刻各個載波的振幅和相位是已知的，在此以後即以這些振幅和相位作為基準來進行信符號的解調。但在產生衰減的通道中，接收信號波的振幅和相位在時間上和頻率上會發生變化。因此，由上述信息符號中周期地包含著的QPSK符號檢測這種振幅和相位的變動量。QPSK符號為振幅一定的並呈現為相隔90°的四個相位。因此，如果在傳送QPSK符號的間隔上接收信號波的相位變化在±45°以內的話，就可能檢測出振幅和相位的變動量。而對不傳送QPSK符號的時隙和頻率槽隙，則對QPSK符號的檢測結果在時間方向和頻率方向上加以插補。
在接收方，利用上述這樣求得的振幅和相位變動量對基準符號的檢測結果進行校正。然後根據此經校正的基準符號的檢測結果來對各時隙和頻率槽隙的信息符號進行解調。
下面對運用上述OFDM傳輸方式的OFDM發送裝置和OFDM接收裝置加以說明。
圖2為表示OFDM發送裝置的主要部件結構的電路方框圖。
圖中，11為多路轉換器(MUX)，在此多路轉換器11中輸入多值QAM符號和QPSK符號作為信息符號數據。這裡，QAM符號和QPSK符號分別傳送例如分層結構信息數據中的高層次數據和代層次數據。空符號發生器12產生各載波振幅為零(0)的空符號數據，輸入給多路轉換器11。基準符號發生器13產生成為各載波的振幅和相位的基準的基準符號數據，輸入到多路轉換器11。多路轉換器11對作為上述所輸入的信息符號數據的QAM符號和QPSK符號、空符號數據、及基準符號數據進行多路化處理，由此來構成前面圖1中所示的傳送幀。
由多路轉換器11輸出的多路化符號數據，被輸入給逆快速離散傅立葉變換(IFFT)電路14。IFFT電路14藉助對N個符號數據進行IFFT運算來生成基帶OFDM調製波信號。而後，此IFFT電路14中所生成的OFDM調製波信號被輸入給保護期附加電路15。在此保持期附加電路15中，為降低多通道幹擾的影響，OFDM符號的後半部被複製到作為保護期間的符號的前部。由此保持期附加電路15輸出的OFDM調製波信號，在由正交調製器16以規定頻率的載波進行正交調製後，由數字/模擬(D/A)變換器17作模擬信號變換，然後由頻率變換器18作頻率變換成為規定的載波頻率加以發送。
19為定時電路，在此定時電路19中與由圖中未作出的時鐘產生電路所供給的時鐘信號同步地生成上述各由路的動作中所必要的時鐘和定時信號。
由於作成這樣的結構，在多路轉換器11中每一幀在信息符號區域中與QAM混雜地構成周期地插入QAM符號的傳送幀，此傳送幀經過OFDM調製後被上升變換到載波頻率進行發送。
另一方面，圖3為表示OFDM接收裝置的主要部件結構的電路方框圖。
該圖中，由發送裝置通過無線通道到達的無線調製波信號，經頻率變換器21作頻率變換成規定的中間頻率後，由模擬/數字(A/D)變換器22變換成數位訊號，被輸入到正交檢波器23。此正交檢波器23以再生載波時所輸入的中間頻率的OFDM調製波信號作正交檢波，輸出基帶OFDM調製波信號。
自動頻率控制(AFC)電路25，根據上述正交檢測波器23輸出的OFDM調製波信號的頻率檢測再生載波的頻率誤差，生成用於控制再生載波頻率的信號。而後，將此頻率控制信號反饋到正交檢波器23，由此對正交檢波器23內所產生的再生載波頻率作可變控制來實現載波同步。而由上述正交檢波器23輸出的OFDM調製信號還被輸入到定時再生電路26。此定時再生電路26根據上述OFDM調製波信號中所包含的基準符號，再生符號同步信號和幀同步信號等的定時信號的同時還再生時鐘，並將這些定時信號和時鐘供給接收裝置內的各個電路。並在此同時生成表示OFDM符號的有效符號部分的FFT窗，將其提供給快速離散傅立葉變換(FFT)電路24。
FFT電路24按照由上述定時電路26所提供的FFT窗，對由前述正交檢波器22輸出的OFDM解調波信號中的OFDM符號的有效符號部分進行FFT運算。由此FFT運算得到展現各載波的振幅和相位的複數數據。此複數數據被輸入到存貯器27。在此存貯器27中保護有包含傳送幀的信息符號區域中的PQSK符號的規定區域。這是為根據後述的QPSK符號檢測通道的振幅和相位的變動量，依靠將該檢測結果作時間方向和頻率方向的插補來求得不傳送QPSK符號的部分的變動量。由上述存貯器讀出的信息符號被送往均衡電路31，在此均衡電路31中作均衡處理。
由上述FFT電路24輸出的複數數據也被輸入給基準符號誤差檢測器28。在此基準符號誤差檢測器28中將接收的基準符號與由基準符號發生器29所產生的基準符號加以比較，由此來檢測各個載波的振幅誤差和相位誤差。此基準符號誤差檢測器28檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差被送往校正電路30加以保存。而在上述基準符號發生器29中在傳送幀的第二時隙產生被傳輸的N個基準符號數據。
而在本實施例的接收裝置中則設置有，QPSK符號誤差檢測器32，插補電路33，和校正電路30。QPSK符號誤差檢測器32檢測由均衡電路31所輸出的符號數據中所包含的QPSK符號由原來的振幅值和相位值偏離的量。這些檢測值表明因衰減而帶來的接收信號波的振幅和相位的變動量。
插補電路33對存貯器27中所保持的信息符號區中不傳送QPSK符號的槽隙和QPSK符號誤差檢測器32的輸出的插補。由此對存貯器27中所保持的全部時隙和頻率槽隙，檢測由基準符號接收時開始的振幅和相位的變動量。
校正電路30對按基準符號檢測得的振幅誤差信號和相位誤差信號，按照由上述插補電路33得的插補數據進行校正。而後將此經過校正的振幅誤差信號和相位誤差信號送給上述均衡電路31，根據這些誤差信號對上述存貯器27中所保存的信息符號作均衡處理。
由均衡電路31輸出的符號數據在暫時被保存在存貯器34中後提供給多路轉換器35。多路轉換器35除去空符號和基準符號，分離並輸出QAM符號和QPSK符號。
由於作成這樣的結構，經正交檢波器23和FFT電路24解調的第一幀的符號數據被輸出後。此一幀的符號數據中首先是最開始的數據區被保存到存貯器27中。而這時在基準符號誤差檢測器28中，對上述被解調的符號數據中的基準符號與本來的基準符號進行比較，由此檢測出各載波的振幅誤差和相位誤差，並將其振幅誤差信號和相位誤差信號通過校正電路30送給無衡電路31。由此在均衡電路31中，根據此被提供的振幅誤差信號和相位誤差信號，對上述保存在存貯器27中的最開始數據區的符號數據作均衡處理。
由此均衡電路31作均衡處理的符號數據一經輸出，即在QPSK符號誤差檢測器32中檢測上述符號數據中的QPSK符號由本來的振幅值和相位值的偏差。亦即，檢測因衰減引起的接收信號波的振幅和相位的變動量。然後根據此變動量的檢測值，在插補電路33中對上述存貯器27中保存的數據區中的QAM符號進行振幅和相位變動量的插補。由此來對存貯器27中保存的數據區的全部時隙和頻率槽隙，檢測出自基準符號接收時刻起的振幅和相位的變動量。
而後在檢測出各槽隙的振幅和相位的變動量時，即在校正電路30中，對先前以基準誤差檢測器28檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差，根據上述振幅和相位的變動量的檢測值進行校正，並將此經過校正的振幅誤差信號和相位誤差信號送至均衡電路31。因此在均衡電路31中，根據上述振幅誤差信號和相位誤差信號，對存貯器27中所保存的最開始的數據區的全部槽隙作均衡處理。
然後此經過均衡處理的上述最開始的數據區的符號數據，經過存貯器34被輸入到信號分離器35，在此空符號和基信符號被去除之後，QAM符號和QPSK符號被分離出送至後面的信號處理電路。
此後存貯器27中所保存的解調符號數據的下一數據區的每一個，重複進行以上所述的均衡控制處理。而在這些均衡控制中，將對各個先前進行的數據區的均衡處理中其最後的時隙所得到的校正電路30的輸出作為初始值來進行均稀控制。
因此，如採用這樣的接收裝置，按在傳送幀的信息符號區中周期地插入的多個QPSK符號檢測出接收信號波的振幅變動和相位變動，根據此檢測結果對由基準符號檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差進行校正，並對解調符號數據的波形作均衡處理。由此，即使傳送幀中未插入多個基準符號，也能對因衰減引起的振幅變動和相位變動進行正確的校正。
亦就是說，在本實施例中，發送裝置中在生成OFDM傳送幀並進行發送時，在幀的起始部分反只配置空符號和基準符號，而在信息符號數據區中分別在時間方向和頻率方向上以一定的間隔配置QPSK符號加以發送。另一方面在接收裝置中，按在上述傳送幀的起始部分配置的基準符號檢測出各載波的振幅誤差和相位誤差，並按各QPSK符號檢則出接收信號波的振幅變動和相位變動而根據其檢測結果對上述按基準符號檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差進行校正，根據此經過校正的振幅誤差信號和相位誤差信號進行解調符號數據的均衡處理。
因此如採用本實施例，即使在傳送幀的信息符號數據區中未插入任何基準符號，也能對因衰減引起的解調符號數據的振幅變動和相位變動進行可靠的均衡處理，從而能準確地再生信息符號數據。這樣就使得有可能將整個信息符號數據區均用於傳送信息，從而能提高信息傳輸效率。亦即，在像移動通信系統那樣使用產生衰減的通道的情況下，也能夠實現高質量且傳送效率高的信息傳輸。
而在發送裝置中以一定的間隔插入QPSK符號進行發送，在接收裝置中根據按照這些QPSK符號檢測得的振幅變動和相位變動，來進行對QAM符號的振幅變動和相位變動的插補處理。由此即可能對全部的信息符號進行最適宜的均衡處理。並能保持多值QAM高傳輸率。
第二實施例本實施例為對前述第一實施例中說明的OFDM傳輸方式作進一步改進，對信息符號數據區中以一定的時間間隔和頻率間隔配置的QPSK符號作差動編碼來進行傳輸。
圖4和圖5表明適用於本實施例有關的OFDM傳輸方式的傳送幀格式。
首先，圖4的OFDM傳輸方式為以幀的第二時隙的基準符號作為差動編碼的基準，對信息符號數據區的各QPSK符號按圖中箭頭所示時間方向順次進行差動編碼再進行傳輸。這一傳輸方式對通道特性在時間上變動小的情況很有利。
另一方面，圖5的OFDM傳輸方式為以由頻率最低的載波傳送的基準符號作為差動編碼的基準，對信息符號數據區的各QPSK符號按圖中箭頭所示頻率方向作差動編碼再進行傳輸。這一傳輸方式對通道特性在頻率上變動小的情況很有利。
在這些方式以外，還按照QPSK符號的配置和通道特性考慮有各種不同的差動編碼。
圖9為表明適用於上述對QPSK符號作差動編碼加以傳輸的方式的OFDM發送裝置的結構的電路方框圖。在此圖中與前述圖2相同的部分標以同一符號而省卻對之作詳細說明。
在多路轉換器11與IFFT電路14之間插入配置在存貯器41前的差動編碼器42。存貯器41中一次顧貯為進行差動編碼的由多路轉換器11所輸出的多路化符號數據。差動編碼器42對由上述存貯器41讀出的多路化符號數據中的QPSK符號以基準符號作為基準在時間方向或頻率方向作差動編碼。
依靠使用這樣的發送裝置，各幀的信息符號數據區中配置的各QPSK符號被加以差動編碼再進行發送。因而，在接收這樣的傳送幀的接收裝置中，就有可能採用延遲檢波器來對上述QPSK符號進行解調，由此而能實現僅接收QPSK符號的簡易型接收裝置。
第三實施例本實施例為在傳送由QAM符號和QPSK符號構成的層次結構數據或獨立的數據的情況中，對QPSK符號作差動編碼再進行發送，以此來作成僅接收QPSK符號的簡易型的接收裝置。
圖7為表示適用於本實施例有關的OFDM傳輸方式的接收裝置的結構的電路方框圖。該圖中與前述圖3相同的部分均標以同一符號並省略它的詳細說明。
亦就是說，由FFT電路24輸出的複數數據組成的符號數據在一旦存貯到存貯器51中後被輸入給延遲檢波器52。在此延遲檢波器52中，對上述存貯51中所存貯的符號數據中的QPSK符號，按作差動編碼的順序在當前符號的前一個符號上進行延遲檢波。然後將由此延遲檢波器52輸出的符號數據輸入給信號分離器35。
在此選擇輸出QPSK符號的解調結果部分。
依靠這樣的載運QAM符號與QPSK符號相互獨立的數據並將QPSK符號差動編碼來進行發送的方式，在接收方就可能作成僅對上述差動編碼的QPSK符號依靠進行延遲檢波來加以解調的簡易型接收裝置。作為這種接收的例如就可考慮採用分頁。
(第四實施例)本實施例為在OFDM接收裝置中，根據QPSK符號的相位變動的檢測結果生成再生載波的頻率控制信號。依靠將這一頻率控制信號反饋到正交檢波器來進行對再生載波頻率的可變控制。
圖8為表示本實施有關的OFDM接收裝置的結構的電路方框圖。此圖中與前述圖3中相同的部分標以同一符號並省略對其的詳細說明。
在圖8中，由QPSK符號誤差檢測器61檢測得的相位誤差信號被輸入到平均化電路62，在此平均化電路62中作平均化處理。然後，由此平均化電路62輸出的信號在加法器63中被加到由AFC電路25輸出的信號上成為頻率控制信號，被輸入給正交檢波器23的本地振蕩器。由此，再生載波頻率不僅按AFC電路25所生成的頻率檢測信息、而且還根據QPSK符號的相位變動被加以控制。
這裡，QPSK符號的相位變動不僅是因通道變化所產生的，而且也是由於再生載波的頻率誤差引起的。儘管因衰減所引起的相位變化是隨機的，而因載波頻率誤差所帶來的相位變化則在全部載波都是一定的。因此，在如圖8中所示那樣將由QPSK符號誤差檢測器61得到的相位誤差信號在平均化電路62中作平均處理，就可以檢測出再生載波的頻率誤差。而後，將表徵此頻率誤差的信號加到AFC電路25的輸出信號上，並提供給正交檢波器23，從而就能實現再生載波更準確的頻率同步。
第五實施例本實施例為在先前作為第三實施例所述的僅接收QPSK符號的簡易型接收裝置中，根據解調後的QPSK符號的相位變動來生成再生載波的頻率控制信號，依靠將此頻率控制信號反饋到正交檢波器，由此來對再生載波頻率進行可變的控制。
圖9為表示本實施例有關的OFDM接收裝置的結構的電路方框圖。此圖中與前述圖7的相同部分被標以同一符號並省略對其的詳細說明。
在圖9中，延遲檢波器的輸出分枝輸入到頻率誤差檢測電路71。頻率誤差檢測電路71利用經時間方向上作延遲檢波的QPSK符號檢測出相位的時間變化。頻率誤差檢測電路71的輸出，在平均化電路72中作平均化處理之後，在加法器73中被加到AFC電路25的輸出再提供給正交檢波器23。
採用這樣的結構，由延遲檢波後的QPSK符號的相位變動檢測出再生載波的頻率變動，根據此檢測結果來校正再生載波的頻率。因此能夠達到再生載波的準確的頻率同步。
其他實施例本發明的OFDM傳輸方式另外也考慮到下面所示的各種實施例。圖10～圖14分別表示各自的傳送幀的格式。
首先，圖10中所示的方式為傳送QPSK符號的載波的位置雖然與前述第一實施例(圖1)的相同，但將QPSK符號的位置在時間上錯開來進行傳輸。採用這種方式，雖然一個時隙的QPSK符號數要減少，但QPSK符號在全部時隙中傳輸。因此，在通道特性的變動在頻率方向小而在時間方向大的情況下，能滿意地檢測通道特性的變動。
下面圖11中所示的方式，傳送QPSK符號的時隙的位置雖然與第一實施例(圖1)相同，但將QPSK符號的位置在頻率方向錯開為進行傳送。如採用這一方式，另然對一個頻率槽隙來看QPSK符號數會減少，但在全部頻率槽隙中傳輸QPSK符號。因此在通道特性的變動在時間方向小而在頻率方向大的情況下，能滿意地檢測通道特性的變動。
而且，雖然在圖10的方式中對在會部時隙中傳輸QPSK符號的情況進行說明，在圖11的方式中對全部頻率槽隙傳輸QPSK符號的情況進行了說明，但按照通道特性採用此二者的中間方式也可。
另一方面，圖12中所示的方式，另然在將各QPSK符號在時間方向和頻率方向分別作等間隔的配置這一點上與前述第一實施例(圖1)是相同的，但僅在規定的載波中在時間方向上連續地傳輸QPSK符號。
利用這種方式作幀傳送，在接收裝置中能檢測出規定的載波中的QPSK符號在時間上的連續變化。因而就有可能較之第一實施例(圖1)更準確地檢測出通道特性的變化。而在接收裝置中存在再生載波的頻率誤差的情況下，一定的載波中從時間方向上看產生解調輸出的相位旋轉。因此，如圖12中所示那樣在規定的頻率槽隙中連續地傳輸QPSK符號，就可能比前述第一實施例更準確地檢測出再生載波的頻率誤差。
而圖13中所示的方式為在先前所述的圖10的方式中，在規定的載皮上時間方向連續地傳輸QPSK符號，在這一方式中也能與前述圖12中所述方式同樣地更正確地檢測再生載波的頻率誤差。
另外圖14中所示的方式，在先前所述的圖11的方式中，在規定的載波上使QPSK符號在時間方向連續地傳送。在這一方式中也能與前述圖12中所述方式同樣地更正確地檢測出再生載波的頻率誤差。
當然，本發明並不限定於上述各實施例，例如，在上述各實施例中，雖然是關於採用QPSK符號和多值QAM符號作為信息符號的情況的說明，但按照通道的條件代替QPSK符號向採用8PSK、16PSK等的其他PSK符號也可以。而且，也可能採用多值QAM符號以外的其他調製方式和多調製方式。
另外，對於構成一傳送幀的時隙數和頻率槽隙數、以及發送裝置和接收裝置的結構等，在不超出本發明的精神的範圍內可以作種種實際變形。
在以上詳細說明那樣的OFDM傳輸方式中，發送方以在時間方向和頻率方向上二維地配置多數的槽隙來構成傳送幀，在限定此傳送幀的規定的槽隙中插入基準符號，進行發送，同時在其他的槽隙中以按照各相應數字調製方式予先決定的位置關係插入由至少包含PSK調製方式的多個數字調製方式調製的多個信息符號進行發送；另一方面，在接收方，根據接收到的傳送幀中的前述PSK符號檢測接收信號的振幅和相位的變動，根據此檢測結果對前述傳送幀中的基準符號進行校正，根據此校正後的基準符號對信息符號進行解調。
因此按照本發明，就能夠提供即使受到衰減等的影響在接收方也能可靠地解調多值調製符號，而且能實現以降低基準數據的傳送量來提高數據傳輸效率，和適用於移動通信系統的正交頻率分隔多路傳輸方法及其發送裝置和接收裝置。
權利要求
1.一種正交頻率分隔多路傳輸方法，採用正交頻率分隔多路調製方式由發送方向接收方無線傳送信息，其特徵是所述發送方，在時間方向和頻率方向上二維地配置多個槽隙構成傳送幀，在限定該傳送幀的規定的槽隙中插入基準符號進行發送，同時在其他槽隙中按照各相應數字調製方式予定的位置關係插入由至少包含PSK調製方式的多種調製方式調製的多個信息符號進行發送；而在接收方，根據接收到的傳送幀中的所述PSK符號檢測接收信號的振幅和相位的變動，根據此檢測結果校正所述傳送幀中的基準符號，根據該校正後的基準符號對信息符號進行解調。
2.權利要求1所述正交頻率分隔多路傳輸方法，其特徵是發送方將經PSK調解方式調製的PSK信息符號間斷地插入在時間方向和頻率方向上以一定的間隔預先固定地確定位置的槽隙中進行發送。
3.權利要求1所述正交頻率分隔多路傳輸方法，其特徵是發送方將經PSK調製方式調製的PSK信息符號間斷地插入對於時間方向其位置是以一定的間隔預先固定地確定的而對於頻率方向其位置是隨時間變化地確定的槽隙中進行發送。
4.權利要求1所述正交頻率分隔多路傳輸方法，其特徵是發送方將經PSK調製方式調製的PSK信息符號間斷地插入對於頻率方向其位置是以一定的間隔預先固定地確定的而對於時間方向其位置是隨頻率變化地確定的槽隙中進行發送。
5.權利要求1至4中任一個所述正交頻率分隔多路傳輸方法，其特徵是發送方在規定的頻率位置中時間方向連續地發送經PSK調製方式調製的PSK信息符號。
6.權利要求1至5中任一個所述正交頻率分隔多路傳輸方法，其特徵是發送方將基準符號作差動編碼成基準來發送經PSK調製方式調製的PSK信息符號。
7.一種發送裝置，用於採用正交頻率分隔多路調製方式由此發送裝置向接收裝置無線傳輸信息的傳輸系統中，其特徵是設置有在時間方向和頻率方向上二維地配置多個槽隙構成傳送幀、在限定此傳送幀的規定的槽隙中插入基準符號、同時在其他槽隙中以按照各相應的數字調製方式預先確定的位置關係插入由至少包含PSK調製方式的多路數字調製方式調製的多個信息符號、將所述基準符號和所述經調製的多個信息符號加以多路化的多路化裝置，為對由該多路化裝置構成的傳送幀進行正交頻率分隔多路調製的正交頻率分隔多路調製裝置，和為對該正交頻率分隔多路調製裝置的輸出信號作正交調製並發送的發送裝置。
8.權利要求7所述發送裝置，其特徵是在所述多路化裝置與正交頻率分隔多路調製裝置之間設置有差動編碼裝置，由此差動編碼裝置對由所述多路化裝置構成的傳送幀中的PSK符號進行差動編碼。
9.一種接收裝置，用於將在規定的槽隙中插入基準符號而在信息符號插入區間斷地插入多個PSK符號的傳送幀，採用多個載波作正交頻率分隔多路調製後由發送裝置向此接收裝置作無線傳輸的傳輸系統中，其特徵是設置有為接收正交頻率分隔多路調製信號進行正交解調的接收裝置，為對該接收裝置輸出的正交解調信號作正交頻率分隔多路解調的正交頻率分隔多路解調裝置，為根據該正交頻率分隔多路解調裝置所輸出的解調信號中的所述基準符號分別檢測所述多個載波的振幅誤差的相位誤差的誤差檢測手段，為根據所述正交頻率分隔多路解調裝置所輸出的解調信號中的所述PSK符號檢測接收信號的振幅變動和相位變動的變動檢測裝置，根據由所述誤差檢測裝置檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差，以及由所述變動檢測裝置檢測得的接收信號的振幅變動和相位變動，生成校正信息的校正信息生成裝置，和根據由該；校正信息生成裝置生成的校正信息，對所述正交頻率分隔多路的解調裝置所輸出的解調信號的信息符號的振幅和相位進行校正的均衡裝置。
10.權利要求9所述接收裝置，其特徵是所述變動檢測裝置具有，根據所述正交頻率分隔多路的解調裝置所輸出的解調信號中的所述PSK符號檢測接收信號的振幅變動和相位變動的檢測裝置，和根據由此裝置得到的檢測結果對插入有所述解調信號中的所述PSK符號以外的信息符號的區間的振幅變動和相位變動進行插補的插補裝置。
11.權利要求9或10所述接收裝置，其特徵是設置有頻率控制裝置，將由所述變動檢測裝置檢測得的相位變動量加以平均生成頻率控制信號，將此頻率控制信號送到所述接收裝置的正交解調裝置來控制再生成波頻率。
12.一接收裝置，用於將在信息符號插入區中間斷地插入多個PSK符號並將這些PSK符號作差動編碼的傳送幀作正交頻率分隔多路調製後由發送裝置向此接收裝置作無線傳輸的系統中，其特徵是設置有接收正交頻率分隔多路調製波信號進行正交解調的接收裝置，對由此接收裝置輸出的正交解調信號進行正交頻率分隔多路解調的正交頻率分隔多路解調裝置，和藉助對該正交頻率分隔多路解調裝置所輸出的解調信號中的PSK符號作延遲檢波來進行解調的延遲檢波裝置。
13.權利要求12所述接收裝置，其特徵是設置有根據由所述延遲檢波裝置解調的PSK符號檢測接收信號的頻率變動的頻率變動檢測裝置，和將由該頻率變動檢測裝置檢測得的頻率變動量加以平均以生成頻率控制信號、將此頻率控制信號送至所述接收裝置的正交解調裝置來控制再生載波頻率的頻率控制裝置。
全文摘要
本發明發送裝置中，生成OFDM傳送帖進行發送時，在幀的開關部分僅配置以空符號和基準符號，在信息符號數據區在時間方向和頻率方向分別以一定的間隔配置QPSK符號進行發送。另一方面在接收裝置中，按上述傳送幀的開關部分所配置的基準符號檢測各載波的振幅誤差和相位誤差，並由各QPSK符號檢測接收波的振幅變動和相位變動，根據此檢測結果對上述按基準符號檢測得的各載波的振幅誤差和相位誤差進行校正，並作均衡處理。
文檔編號H04L27/26GK1138256SQ9610373
公開日1996年12月18日 申請日期1996年3月22日 優先權日1995年3月23日
發明者關隆史, 多賀升, 衝田茂, 石川達也 申請人:株式會社東芝