[发明专利]无线通信系统、发送设备、接收设备及通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统、发送设备、接收设备、以及通信方法，在诸如SC-FDMA系统之类的使用扩频信号来执行通信的无线通信系统中根据传播路径控制频谱成形中的消减率。

背景技术

近年来，已经关于下一代移动通信系统进行了大量研究，并且已经提出了单频重用蜂窝系统作为提高系统频率利用率的系统，其中每个小区使用相同频带，以使得每个小区均能够使用分配至该系统的整个频带。

在下行链路(从基站设备到移动台的通信)中，OFDMA(正交频分多址)系统是最为可用的候选。OFDMA系统是一种通过使用OFDM信号将配置在时域和频域中的无线资源灵活地分配用于多个移动终端设备来执行通信的系统，OFDM信号通过根据接收状态对信息数据应用不同调制方案(例如64QAM(64元正交幅度调制)和BPSK(二进制相移键控))来执行通信。

在这种情况下，由于使用OFDM信号，PAPR(峰均功率比)可能变得非常高，并且高峰值功率在针对发送功率放大功能相对具有余量的下行链路通信中不会造成严重的问题，但是在针对发送功率放大功能不具有余量的上行链路(从移动台到基站设备)中的移动终端中将造成致命的问题。因此，在上行链路中需要一种基于PAPR较低的单载波系统的通信系统。

然而，在使用单载波系统时，不可能如同OFDMA系统中一样通过频率轴来根据接收状态来执行控制，因此，为了提高传输效率，采用SC-FDMA(单载波频分多址)系统作为被称为LTE(长期演进)的下一代蜂窝系统的上行链路的传输系统，在SC-FDMA系统中，在识别了整个系统频带的接收状态之后，通过诸如离散傅立叶变换(DFT)之类的时间频率变换将时间轴的单载波信号变换为频率信号，并将频率信号映射至频带中具有良好接收状态的一部分。

此外，在SC-FDMA系统中，为了通过离散频率来控制信号，关于针对时间频率变换而分块的信号(在本说明书下文中称为帧)，将具有比无线传播路径中的延迟波的最大延迟时间长的时间的帧的尾部的一部分波形添加到帧的头部作为CP(循环前缀)，并在接收设备中移除CP，由此使得可以循环接收帧中的传播路径的延迟波的影响。这使得可以将无线传播路径中的冲激响应呈现为等效循环卷积，并且可以独立地执行对通过DFT所获得的离散频率信号的值的信号处理。

通常，在SC-FDMA系统中需要均衡处理用于补偿无线传播路径导致的失真，但是在如上所述的能够使用CP通过离散频率进行控制的情况下，可以引用发送均衡技术，其中，在事先识别无线传播路径的冲激响应之后，将频率响应的逆特性与频率信号相乘以进行发送。在发送均衡技术中，接收信号的失真已经在接收设备中完全得到了补偿，并且向传播路径增益较低的离散频率分配大量功率，而向增益较高的离散频率分配少量功率。因此，在小尺寸终端执行发送的上行链路中，能量的传输效率降低。

作为从能量传输角度来看能够最大化接收设备中的接收能量的频谱成形技术，注水原理在信息理论领域中为人们所公知。图8示出了注水原理的概念。

首先，如图8(a)所示，如果在针对所有频率使用相同功率进行接收时获得接收信号与噪声功率比，则能够确认的是：接收信号与噪声功率比的频率越高，则能量的传输效率越高，以及频率越低，则能量的传输效率越低。

接下来，如图8(b)所示，在变换为接收噪声与信号功率比(这是接收信号与噪声功率比的倒数)之后，将与横轴平行的直线P设置为满足关于图的下列条件。位于直线P下方、并被噪声信号功率比和直线P所包围的部分(图8(b)中的斜线所指示的部分)的面积是发送功率Q。此时，由于直线与每个频率的噪声信号功率比之间的差是每个频率的发送功率Q，因而可以确定如图8(c)所示的要分配至每个频率的发送功率。由于在与发送功率相对应的水量从顶部注入图8(b)的噪声信号功率比、并将聚集的水的深度设置为发送功率Q时发送功率的分布为最优，因此这被称为注水原理。

通过应用注水原理，应用消减处理，向传播路径增益较高的频率分配较大量的能量，给增益较低的频率分配较少量的能量，而不给增益显著低的频率(图8(b)中没有被分配发送功率的部分R)分配任何功率。在这种情况下，尽管可以从能量的角度来最大化接收能量，然而传播路径的冲激响应的路径数目(抽头数目)增大，并且作为帧中的信号干扰的码间干扰突出，因而造成最大化的接收能量无法利用的问题。