CN1406427A - 无线发射装置、无线接收装置以及多级调制通信系统 - Google Patents

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Abstract

P/S转换部分(302)以要发送给具有更高优先级的通信终端的数据序列分配给一个符号中的更高位比特的方式，在分配控制部分(303)的控制下，对以并行方式输入的数据序列(#1到#4)执行并行－串行转换。多级调制部分(304)对经过并行－串行转换的数据执行多级调制。S/P转换部分(305)将经过多级调制的符号转换为并行数据。乘法器(306－1到306－4)对以并行方式输出的符号执行扩频处理。多路复用部分(309)对扩频符号与经过扩频处理的分配通知信号进行多路复用。无线发射部分(310)对多路复用信号进行发射。

Description

无线发射装置、无线接收装置以及多级调制通信系统
技术领域
本发明涉及一种在数字无线通信系统中使用的无线发射装置、无线接收装置以及M级(M-ary)调制通信系统。
背景技术
在如移动通信系统的数字无线通信系统中，数据是采用调制方法进行传输的，从而可以获得所需的通信质量(例如，错误率不超过接收方的预定值)。在调制方法中，存在以作为调制单元的一个符号传输多个比特的M级调制方法。由于通过M级调制方法可以用一个符号(调制单元)传输多个信息比特，因此可以提高吞吐量。
这种M级调制方法包括：QPSK(Quaternary Phase Shift Keying，四相移相键控)，其中，用一个符号传输两个信息比特；16QAM(Quadrature Amplitudemodulation，正交幅度调制)，其中，用一个符号传输四个信息比特；以及64QAM，其中，用一个符号传输六个信息比特。在相同的传输环境下，用一个符号传输的信息量越大，吞吐量可以提高的程度就越大。
另外，已有人提出通过根据接收方的传输环境自适应地改变传输数据的调制方法来提高整体系统吞吐量的技术。这种技术称作自适应调制。
最近，通过无线通信终端如移动电话接收图象数据、由音乐发行服务提供的音乐数据等的需要目益增长。为了使得在短时间内接收如此大量的传输数据量成为可能，进一步提高下行链路吞吐量是需要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种在使用M级调制的数据通信中使得吞吐量能够提高的无线发射装置、无线接收装置以及M级调制通信系统。
如上所述，使用M级调制方法，用一个符号传输多个信息比特。例如，使用16QAM，用一个符号传输四个信息比特。在16QAM中，通过将16个信号点布置在IQ平面的不同位置上，可以用一个符号传输四个信息比特。信号空间图是表示这种信号点布置的装置。下面，以16QAM作为M级调制方法的示例，并且将对16QAM信号空间图进行描述。图1是示出16QAM信号点布置的信号空间图。
如图1所示，在16QAM中，分别通过执行I轴和Q轴上的四相幅度调制，将16个信号点布置在IQ平面的不同点上。通过这种方式，可以执行M级调制，并且可以用一个符号传输四个信息比特。当以这种方式执行M级调制时，以如图1所示的相邻信号点仅相差一个比特的方式布置信号点，从而改善误比特率特性。这称作“格雷(Gray)编码”。在图1中，括号中的数字表示比特分配。
当执行格雷编码时，一个符号中每个比特的错误率根据那个比特所分配的位置而不同。也就是说，在16QAM的情况下，错误确定第三和第四比特的概率高于第一和第二比特。下面将说明这一点。将对如下情况进行描述，其中，如图1所示，对于I信道和Q信道，阀值均为+2、0和-2。
图2是说明16QAM中的确定方法的图。图2中的黑点是图1所示的信号点，并且每个符号的比特分配与图1所示的相同。在接收方，如下确定每个符号的比特。
为考虑图1的最高位比特(最左边比特)b1，在I轴的正区域101(Q轴的右区域)内该比特为0，并且在I轴的负区域102(Q轴的左区域)内为1。因此，在接收方，如图2所示，当接收符号位于I轴正区域101内时，b1确定为0，并且当接收符号位于I轴负区域102内时，b1确定为1。也就是说，简单地通过确定接收符号位于这两个区域中的哪个区域就确定b1为0或1是可能的。换句话说，简单地通过确定I轴值的正/负就可以确定b1为0或1。
为考虑图1的次高位比特(左边第二比特)b2，在Q轴的正区域103(I轴的上区域)内该比特为0，并且在Q轴的负区域104(I轴的下区域)内为1。因此，在接收方，如图2所示，当接收符号位于Q轴正区域103内时，b2确定为0，并且当接收符号位于Q轴负区域104内时，b2确定为1。也就是说，简单地通过确定接收符号位于这两个区域中的哪个区域就确定b2为0或1是可能的。换句话说，简单地通过确定Q轴值的正/负就可以确定b2为0或1。
为考虑图1的第三高位比特(左边第三比特)b3，在I轴上范围为0到小于+2的区域105以及I轴上范围为-2到小于0的区域106内，该比特为0，并且在I轴上范围为大于或等于+2的区域107以及I轴上范围为小于-2的区域108内，该比特为1。因此，在接收方，如图2所示，当接收符号位于I轴上范围为0到小于+2的区域105或者I轴上范围为-2到小于0的区域106内时，b3确定为0，并且当接收符号位于I轴上范围为大于或等于+2的区域107或者I轴上范围为小于-2的区域108内时，b3确定为1。也就是说，为了确定b3是0还是1，确定接收符号位于这四个区域中的哪个区域是必要的。
为考虑图1的最低比特(最右边比特)b4，在Q轴上范围为0到小于+2的区域109以及Q轴上范围为-2到小于0的区域1 10内，该比特为0，并且在Q轴上范围为大于或等于+2的区域111以及Q轴上范围为小于-2的区域112内，该比特为1。因此，在接收方，如图2所示，当接收符号位于Q轴上范围为0到小于+2的区域109或者Q轴上范围为-2到小于0的区域110时，b4确定为0，并且当接收符号位于Q轴上范围为大于或等于+2的区域111或者Q轴上范围为小于-2的区域112内时，b4确定为1。也就是说，为了确定b4是0还是1，确定接收符号位于这四个区域中的哪个区域是必要的。
因此，对于b1和b2，只需要确定接收符号位于两个区域中的哪个区域，但是，对于b3和b4，则需要确定接收符号位于四个区域中的哪个区域。另外，确定区域101到104大于确定区域105到112。因此，错误确定b1或b2的概率低于错误确定b3或b4的概率。
这种情形不限于16QAM。也就是说，如果以多个比特包含在一个符号中的方式执行M级调制方法，情形可以说是相同的，并且每个比特的错误率不同，高位比特更不容易出错(虽然，错误率在16QAM等中对于多个比特是相同的)。
本发明者考虑到M级调制符号中每个比特的错误抵抗力根据比特位置而不同，并且发现通过根据每个比特对错误的抵抗力将包含在一个符号的数据(在16QAM的情况下，4比特数据)分配给每个比特可以调节数据错误率(也就是，数据质量)，提出本发明。
为了实现上述目的，在本发明中，当数据采用M级调制方法进行调制时，在传输之前，将优先使得更少出错的数据(也就是，优先具有高质量的数据)分配给作为调制单元的一个符号中的高位比特。通过这种方式，可以提高吞吐量。
附图简述
图1是示出16QAM信号点布置的信号空间图；
图2是说明16QAM中的确定方法的图；
图3是示出传统M级调制通信系统中通信终端、扩频码和比特分配间的关系的图；
图4是示出传统M级调制系统中的错误率特性的图；
图5是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中通信终端、扩频码和比特分配间的关系的图；
图6是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置结构的方框图；
图7是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置结构的方框图；
图8是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置典型操作的图；
图9是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置的信号点布置的图；
图10是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置典型操作的图；
图11是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置的每个通信终端错误率特性的图；
图12是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置结构的方框图；
图13是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置结构的方框图；
图14是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统典型操作的图；以及
图15是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统中的典型数据质量的图。
最佳实施方式
下面将参照附图对本发明的多个实施例进行说明。
(实施例1)
传统地，当在CDMA数字通信系统中基站同时向多个通信终端传输数据时，传输给每个通信终端的数据在进行传输之前通过对应于相关通信终端的扩频码进行扩频，如图3所示。下面将对使用16QAM作为M级调制方法同时向四个通信终端#1到#4传输数据的情况进行描述。图3是示出传统M级调制通信系统中通信终端、扩频码和比特分配间的关系的图。在此，b1表示最高位比特，b2表示次高位比特，b3表示第三高位比特，并且b4表示最低位比特。
传统地，在进行传输之前，传输给通信终端#1的数据用扩频码#1进行扩频，传输给通信终端#2的数据用扩频码#2进行扩频，传输给通信终端#3的数据用扩频码#3进行扩频，并且传输给通信终端#4的数据用扩频码#4进行扩频，如图3所示。也就是说，传统地，在通信终端与扩频码之间存在对应关系。
在此，如上所述，错误确定b1或b2的概率低于错误确定b3或b4的概率。也就是说，分配给b1或b2的数据比分配给b3或b4的数据具有更高的质量。
然而，传统地，传输给通信终端#1到#4的数据逐通信终端地进行M级调制。也就是说，在一个符号中传输给每个终端的4比特数据为各个通信终端分配给最高位比特b1到最低位比特b4。因此，当在通信终端间比较b1到b4的平均错误率时，只要如传输环境的条件相同，这些平均错误率将相同。也就是说，所有通信终端中平均错误率的错误率特性如图4的标号203所示，并且是相同的。图4是示出传统M级调制系统中的错误率特性的图。在该图中，标号201表示b1与b2的错误率特性，标号202表示b3与b4的错误率特性，并且标号203表示b1到b4平均错误率的错误率特性。
在此，例如在执行自适应调制的通信系统中，根据传输环境在基站上选择调制方法，从而该平均错误率满足通信终端方的所需质量。然而，如果由于衰落等造成的传输环境临时恶化而导致数据接收SIR降级，b1到b4的平均错误率203可能不能满足所有通信终端的所需质量，如图4所示。在使用ARQ(Automatic Repeat reQuest，自动重复请求)的通信系统中，这种情况下将发生对所有通信终端的数据重新传输，并且整体系统吞吐量将大大降低。
因此，在本实施例中，要传输给具有更高优先级的通信终端的数据在进行传输之前分配给符号中的高位比特，并且对于传输给高优先级通信终端的数据，可以可靠地满足所需质量。通过这种方式，可以提高整体系统吞吐量。
图5是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中通信终端、扩频码和比特分配间的关系的图。虽然在传统上通信终端与扩频码之间存在对应关系，但是在本实施例中，通信终端与数据比特分配位置之间存在对应关系。也就是说，要传输给最高优先级通信终端(在此假定为通信终端#1)的数据分配给b1，要传输给次高优先级通信终端(在此假定为通信终端#2)的数据分配给b2，要传输给第三高优先级通信终端(在此假定为通信终端#3)的数据分配给b3，并且要传输给最低优先级通信终端(在此假定为通信终端#4)的数据分配给b4。
如上所述，分配给b1到b2的数据比分配给b3到b4的数据具有更高的质量。因此，作为使用图5所示的比特分配类型的结果，要传输给通信终端#1的数据和要传输给通信终端#2的数据比使用图3所示的比特分配时具有更好的质量，并且使得总是可以满足所需的质量。
结果，甚至当由于衰落等造成的传输环境临时恶化而导致数据接收SIR降级时，要传输给通信终端#1的数据和要传输给通信终端#2的数据也能可靠地满足所需的质量。也就是说，使得传输给高优先级通信终端的数据可靠地满足所需的质量。因此，高优先级通信终端可以更早地完成数据接收。另外，使得减少数据重新传输次数成为可能，并且可以提高整体系统吞吐量。
下面将对根据本实施例的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置和无线接收装置进行描述。图6是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置结构的方框图，并且图7是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置结构的方框图。在此描述中，假定无线发射装置安装在基站中进行使用，并且无线接收装置安装在通信终端中进行使用。将对同时将数据传输给四个通信终端的情况进行描述。
在无线发射装置300中，编码部分301-1到301-4分别对数据序列#1到#4执行编码处理，并且将已经过编码处理的数据输出到P/S(parallel/serial，并行/串行)转换部分302。数据序列#1到#4分别是要传输给通信终端#1到#4的数据序列。
P/S转换部分302将以并行方式输入的数据序列#1到#4变换为串行形式，并且将该数据输出到M级调制部分304。此时，P/S转换部分302执行并行/串行转换，从而传输给高优先级通信终端的数据序列根据分配控制部分303(后面将要描述)的控制，分配给符号中的高位比特。
M级调制部分304对已经过并行/串行转换的数据执行M级调制。在此，由于需要同时向四个通信终端传输数据，因此假定使用允许在一个符号中传输四个比特数据的16QAM作为M级调制方法。因此，M级调制部分304将已经过并行/串行转换的数据放在图1所示的一个信号点上。已经过M级调制的符号输出到S/P(serial/parallel，串行/并行)转换部分305。
S/P转换部分305将从M级调制部分304串行输入的符号转换为并行形式，并且将其输出到乘法器306-1到306-4。也就是说，S/P转换部分305以输入的次序将从M级调制部分304串行输入的符号分配给乘法器306-1到306-4。乘法器306-1到306-4分别用扩频码#1到#4与从S/P转换部分305以并行形式输出的符号进行相乘。已经过扩频处理的符号输出到多路复用部分309。
分配控制部分303根据通信终端优先级，指示数据序列#1到#4所分配的比特。也就是说，分配控制部分303控制P/S转换部分302，从而传输给高优先级通信终端的数据分配给符号中的高位比特。后面将给出对比特分配的详细描述。
分配控制部分303将表示哪个数据序列已分配给哪个比特的分配通知信号输出到调制部分307。分配通知信号由调制部分307进行调制，在乘法器308中用扩频码#A进行相乘，然后输入到多路复用部分309。
多路复用部分309对从乘法器306-1到306-4以及乘法器308输出的所有信号进行多路复用，并且将结果信号输出到无线发射部分310。无线发射部分310对多路复用信号执行预定无线处理，如向上转换，然后利用天线311将多路复用信号传输到无线接收装置400。在下面描述中，假定无线接收装置400安装在通信终端#1中。
利用无线接收装置400的天线401接收的多路复用信号在无线接收部分402中进行预定无线处理，如向下转换，然后输入到分配部分403。分配部分403将多路复用信号分配到乘法器404-1到404-4以及乘法器408。
乘法器404-1到404-4分别用扩频码#1到#4与从分配部分403输出的多路复用信号进行相乘。通过这种方式，从多路复用信号中提取通过扩频码#1到#4进行扩频的符号。已经过解扩处理的符号输入到P/S转换部分405。
P/S转换部分405将以并行形式输入的符号转换为串行形式，并且将其输出到M级解调部分406。M级解调部分406对已经过并行/串行转换的符号执行在无线发射装置300中所执行的M级调制对应的解调处理，并且将结果信号输出到S/P转换部分407。也就是说，M级解调部分406执行基于16QAM的M级解调。
S/P转换部分407将从M级解调部分406串行输入的数据序列转换为并行形式，并且将结果信号输出到选择部分411。此时，S/P转换部分407根据转换控制部分410(后面将要描述)的控制执行与无线发射装置300中的P/S转换部分302所执行的并行/串行转换相反的串行转换。
乘法器408用扩频码#A与多路复用信号进行相乘。通过这种方式，从多路复用信号中提取通过扩频码#A进行扩频的分配通知信号。分配通知信号由解调部分409进行解调，然后输入到转换控制部分410。
转换控制部分410控制S/P转换部分407，从而根据分配通知信号执行与无线发射装置300中的P/S转换部分302所执行的并行/串行转换相反的串行转换。另外，转换控制部分410向选择部分411给出有关从中输出此终端(在此为通信终端#1)的数据序列的S/P转换部分407信号线路的指示。
选择部分411根据来自转换控制部分410的指示，选择此终端的数据序列，并且将该数据序列输出到解码部分412。解码部分412对由选择部分411选择的数据序列进行解码。通过这种方式，获得此终端(在此为通信终端#1)的数据序列。
现在将对用来把数据序列#1到#4分配给符号比特并且对其进行传输的操作进行具体的描述。图8是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置典型操作的图。在图8中，用dnm示出的数据表示传输给通信终端#n的第m数据。因此，例如，d11、d12、d13和d14对应于传输给通信终端#1的数据序列#1。dnm上面括号中示出的数字表示那个数据的内容(0或1)。S1表示从无线发射装置300传输的第一符号。
首先，P/S转换部分302执行并行/串行转换(P/S转换)，从而传输给高优先级通信终端的数据序列根据分配控制部分303的控制分配给符号中的高位比特。优先级高低次序在此假定如下：通信终端#1→通信终端#2→通信终端#3→通信终端#4。
优选级次序确定方法在此可以是下面方法：具有更好传输路径环境的通信终端分配更高的优先级。通过这种方式，原本高质量数据序列的质量由于好的传输路径环境得以进一步的提高，并且因此向传输路径环境好的通信终端传输数据可以更快速地可靠完成。
另一方法是：具有更大未传输数据量的通信终端分配更高的优先级。通过这种方式，传输给具有更大未传输数据量的通信终端的数据序列的质量得以进一步的提高，并且具有更大未传输数据量的通信终端的吞吐量得以进一步的提高。吞吐量越高，未传输数据量的减小就越快，因此优先级随着时间发生变化。因此，根据该方法，提高整体系统吞吐量同时保持所有通信终端的吞吐量大致相同是可能的。
另一方法是：由支付更高费用的用户使用的通信终端分配更高的优先级。根据该方法，传输给由支付更高费用的用户使用的通信终端的数据序列质量更好，因此可以提供根据所支付的费用区别对待用户方便性的通信服务。
另一方法是：例如，在执行自适应调制的通信系统中，传输环境越差的通信终端分配更高的优先级。通过这种方式，补偿由于差传输路径环境造成的质量恶化是可能的，并且传输路径环境差的通信终端的数据序列质量可以提高到所需的质量。由于传输路径环境好的通信终端的数据序列质量已经满足所需质量，因此使用这种方法使整体系统吞吐量得以提高。
可以根据本实施例的M级调制通信系统提供的服务，或者安装本实施例的M级调制通信系统所在的周围环境，确定使用这些确定方法中的哪个方法。
当优先级高低次序为通信终端#1-→通信终端#2→通信终端#3→通信终端#4时，P/S转换部分302执行并行/串行转换，从而数据d11、d12、d13和d14分配给符号S1到S4的最高位比特。类似地，P/S转换部分302将数据d21、d22、d23和d24分配给次高位比特，将数据d31、d32、d33和d34分配给第三高位比特，并且将数据d41、d42、d43和d44分配给最低位比特。通过这种方式，建立数据序列与符号中的特定比特位置之间的对应关系。
也就是说，与最高优先级通信终端#1对应的数据分配给最高位比特，与次高优先级通信终端#2对应的数据分配给次高位比特，与第三高优先级通信终端#3对应的数据分配给第三高位比特，并且与最低优先级通信终端#4对应的数据分配给最低位比特。因此，要传输给更高优先级通信终端的数据序列能够具有更低的比特率和更好的质量。使用16QAM，最高位比特的质量和次高位比特的质量是相同的，并且第三高位比特的质量和最低位比特的质量是相同的，因此传输给通信终端#1的数据序列质量与传输给通信终端#2的数据序列质量在此是相同的，并且传输给通信终端#3的数据序列质量与传输给通信终端#4的数据序列质量是相同的。
下一步，已经过并行/串行转换的数据使用16QAM由M级调制部分304进行M级调制。当符号S1为0011，符号S2为1110，符号S3为1000，并且符号S4为0101时，对这些符号进行调制，从而将它们布置在如图9的黑圈所示的信号点上。调制符号由S/P转换部分305进行串行/并行转换(S/P转换)。然后，符号S1到S4由乘法器306-1到306-4进行扩频处理。
在多路复用部分309中，对已经过扩频处理的符号S1到S4和已经过扩频处理的分配通知信号Sc进行多路复用。该多路复用信号然后传输到无线接收装置400。
然后，将对无线接收装置400的操作进行详细的描述。图10是示出根据本发明实施例1的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置典型操作的图。
由无线接收装置400接收的多路复用信号由乘法器404-1到404-4以及乘法器408进行解扩处理。通过这种方式，从多路复用信号中提取符号S1到S4以及分配通知信号Sc。符号S1到S4由P/S转换部分405进行并行/串行转换(P/S转换)，并且由M级解调部分406进行基于16QAM的M级解调。结果，以串行的方式输出数据序列d11、d21、d31、d41、d12、d22…。也就是说，分配有通信终端#1数据的数据序列输出到每个符号的最高位。
下一步，在S/P转换部分407中，从M级解调部分406串行输出的数据序列根据转换控制部分410的控制转换为并行形式。转换控制部分410可以通过分配通知信号确定每个终端的数据已分配给哪个比特。在此，可以确定通信终端#1的数据d11、d12、d13和d14已分配给最高位比特，通信终端#2的数据d21、d22、d23和d24已分配给次高位比特，通信终端#3的数据d31、d32、d33和d34已分配给第三高位比特，并且通信终端#4的数据d41、d42、d43和d44已分配给最低位比特。
然后，转换控制部分410控制S/P转换部分407的串行/并行转换(S/P转换)，从而从M级解调部分406串行输出的数据序列经过S/P转换部分407转换后，输出每个数据序列#1到#4。根据该控制，执行串行/并行转换，并且如图10所示输出通信终端#1到#4的数据序列#1到#4。
然后，由选择部分411选择此终端的数据序列。选择部分411接收转换控制部分410有关从中输出此终端数据序列的S/P转换部分407信号线路的指示。选择部分411根据那个指示选择此终端的数据序列。在此，此终端为通信终端#1，并且因此选择部分411选择从S/P转换部分407信号线路中的最高信号线路输出的数据序列。通过这种方式，选择通信终端#1的数据序列#1(d11、d12、d13、d14)，并且将其输出到解码电路412。
该数据序列#1的全部为分配给符号最高位比特的数据。因此，甚至当由于衰落等造成的传输环境临时恶化而导致数据接收SIR降级时，该数据序列#1的质量也能可靠地满足所需质量。
因此，根据本实施例，因为高优先级通信终端的数据在进行传输之前分配给已经过M级调制的符号中的高位比特，所以高优先级通信终端的数据变得大大高于所需的质量。因此，使得高优先级通信终端的数据质量可靠地满足所需的质量。结果，对于高优先级通信终端，减小重新传输出现的可能性。而且，甚至当传输环境恶化时，防止数据质量不能满足所有通信终端中的所需质量也是可能的。因此，减少整个系统中数据重新传输的次数，并且可以提高整体系统吞吐量。
另外，由于对于高优先级通信终端，重新传输出现的可能性得以减小，因此高优先级通信终端可以更快速地完成数据传输。通过完成高优先级通信终端的数据传输，将分配给该通信终端的高质量比特分配给低优先级通信终端变得可能。结果，对于低优先级通信终端，重新传输的次数也得以减小，并且因此可以提高整体系统吞吐量。
当完成高优先级通信终端的数据传输并且将高质量比特分配给要传输给低优先级通信终端的数据时，同一终端的数据还可以采用在一个符号中分配两个或更多比特的方式进行传输。通过这种方式，可以进一步提高吞吐量。
另外，当相同的M级调制方法应用于所有通信终端(在本实施例中，对于所有通信终端都使用16QAM)时，传统上所有通信终端中的数据错误率特性都相同。然而，在本实施例中，由于根据优先级别执行比特分配，因此即使相同的M级调制方法应用于所有通信终端，根据优先级别为每个通信终端单独设置错误率特性是可能的，如图11所示。也就是说，如在本实施例中，当优先级高低次序为通信终端#1→通信终端#2→通信终端#3→通信终端#4并且16QAM应用于所有通信终端#1到#4时，可以使得通信终端#1和通信终端#2的错误率特性501好于通信终端#3和通信终端#4的错误率特性502。因此，根据本实施例，可以为一种M级调制方法设置多个错误率特性。通过这种方式，甚至当同一M级调制方法应用于多个通信终端时，用一种M级调制方法逐通信终端地执行质量控制也是可能的。
而且，由于用一种M级调制方法设置多个质量是可能的，因此通过在执行自适应调制的通信系统中选择调制方法时还选择传输数据所分配的比特，执行比传统自适应调制更精确的质量控制是可能的。
如果无线发射装置300安装在用于移动通信系统的基站中进行使用，并且无线接收装置400安装在用于移动通信系统的通信终端中进行使用时，基站的无线区域中的通信终端随着时间发生变化。也就是说，在本实施例中，通信终端#1到#4随着时间发生变化。因此，如果本实施例应用于移动通信系统，如上所述将分配通知信号传输给每个通信终端是必要的。
然而，在通信终端#1到#4不发生变化的无线通信系统(例如，无线LAN系统)中，比特分配可以预先为通信终端所知，并且因此不需要传输分配通知消息。因此，在这种无线传输系统中，可以从无线发射装置300和无线接收装置400中省略用于分配通知信号生成、传输、接收等的部分，从而使装置结构得以简化。
另外，例如使用16QAM，用一个符号为最大四个通信终端传输数据是可能的，并且使用64QAM，用一个符号为最大六个通信终端传输数据是可能的。因此，在本实施例中，可以根据同时向其传输数据的通信终端数目，选择所使用的M级调制方法。
(实施例2)
传统地，在使用ARQ(自动重复请求)技术的通信系统中，当执行重新传输时，对相同内容的符号进行重新传输。也就是说，当执行M级调制时，数据在一个符号中所分配的比特位置在第一次传输和重新传输时相同。
在此，如上所述，使用M级调制方法，错误确定一个符号中低位比特的概率会更高。例如，如上所述，在16QAM中，错误确定第三比特b3和第四比特b4的概率高于错误确定第一比特b1和第二比特b2的概率。因此，低位比特第三比特b3和第四比特b4在重新传输时容易出错。因此，对于b1到b4的平均错误率，满足重新传输时的所需质量也是很困难的，并且可能发生进一步的重新传输。
因此，在本实施例中，当重新传输时，数据在一个符号中所分配的比特位置与第一次传输时相比发生改变。也就是说，当重新传输时，在第一次传输时分配给高位比特的数据分配给低位比特，并且在第一次传输时分配给低位比特的数据分配给高位比特。结果，当重新传输时，错误确定在第一次传输时分配给低位比特的数据的概率得以降低。
在接收方，在第一次传输时传输的符号的解调结果与在重新传输时传输的符号的解调结果进行合并。结果，一个符号中的所有数据具有相同的错误抵抗力度，并且使得所有数据的质量可靠地满足所需的质量。因此，可以减小重新传输的次数，并且提高吞吐量。
下面将对根据本实施例的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置和无线接收装置进行描述。图12是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统中所使用的无线发射装置结构的方框图，并且图13是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统中所使用的无线接收装置结构的方框图。
在无线发射装置600中，检错码加入部分601以预定的单位将CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)比特或类似的检错码加入传输数据，并且将结果数据输出到纠错编码部分602。
例如，纠错编码部分602通过卷积编码等执行传输数据的纠错编码。经过纠错编码的数据通过缓冲区603输出到开关604。此时，传输数据存储在缓冲区603中。
开关604由控制部分609进行控制，并且在包括第一次传输的奇数传输的时候将缓冲区603连接到M级调制部分605，而在偶数传输的时候将缓冲区603连接到比特串转换部分606。
比特串转换部分606在奇数传输和偶数传输之间颠倒一个符号中的比特次序。也就是说，每次发生数据重新传输时，比特串转换部分606改变数据在一个符号中所分配的比特位置。通过这种方式，在奇数传输时分配给低位比特的数据在偶数传输时分配给高位比特，并且在奇数传输时分配给高位比特的数据在偶数传输时分配给低位比特。
M级调制部分605对从缓冲区603串行输入的数据或者其比特串已由比特串转换部分606进行转换的数据，执行M级调制。在此假定使用以一个符号传输四个数据比特的16QAM作为M级调制方法。M级调制部分605因此将输入数据放在图1所示的一个信号点上。已经过M级调制的符号输出到乘法器607。乘法器607用通信终端#1的扩频码#1与M级调制信号进行相乘。已经过扩频处理的符号输出到多路复用器608。
控制部分609根据从无线接收装置700传输的用于请求数据重新传输的重新传输请求信号，向缓冲区603指示要重新传输的数据。缓冲区603根据该指示把要重新传输的数据输出到开关604。
控制部分609还对重新传输请求信号的接收次数进行计数，并且执行开关604的开关控制，从而在包括第一次传输的奇数传输的时候将缓冲区603连接到M级调制部分605，而在偶数传输的时候将缓冲区603连接到比特串转换部分606。
另外，控制部分609生成表示相同数据传输次数的传输计数通知信号，并且将该信号传输给调制部分610。该传输计数通知信号由调制部分610进行调制，在乘法器611中用扩频码#A进行相乘，然后输入到多路复用器608。
多路复用部分608对从乘法器607输出的信号和从乘法器611输出的信号进行多路复用，并且将结果信号输出到无线发射部分612。无线发射部分612对多路复用信号执行预定无线处理，如向上转换，然后利用天线613将多路复用信号传输到无线接收装置700。
无线接收部分614对利用天线613接收的重新传输请求信号执行预定无线处理，如向下转换，然后将结果信号输入到乘法器615。乘法器615用扩频码#B与从无线接收部分614输出的重新传输请求信号进行相乘。已经过解扩处理的重新传输请求信号由解调部分616进行解调，并且输入到控制部分609。
在无线接收装置700中，无线接收部分702对利用天线701接收的多路复用信号执行预定无线处理，如向下转换，然后将多路复用信号输出到乘法器703和乘法器711。
乘法器703用扩频码#1与多路复用信号进行相乘。通过这种方式，从多路复用信号中提取通过扩频码#1进行扩频的符号。已经过解扩处理的符号输入到M级解调部分704。
M级解调部分704对已经过解扩处理的符号执行与无线发射装置600所执行的M级调制对应的解调处理，并且将解调结果输出到开关705。也就是说，M级解调部分704在此执行基于16QAM的M级解调。M级解调部分704为包含在一个符号中的每个数据项输出软判定值作为解调结果。
开关705由控制部分713进行开关控制，并且在包括第一次传输的奇数传输的时候将M级解调部分704连接到合并部分706，而在偶数传输的时候将M级解调部分704连接到比特串反向转换部分707。
比特串反向转换部分707执行在比特串转换部分606中由比特串转换部分606执行的比特串重新排列的反向操作。也就是说，比特串反向转换部分707将一个符号中的比特串次序恢复到比特串转换部分606对比特串进行转换之前的次序。重新排列的解调结果输出到合并部分706。
合并部分706将直接从M级解调部分704输入的解调结果或者其比特串已由比特串反向转换部分707进行转换的解调结果与存储在存储部分708中的解调结果进行合并。换句话说，合并部分706增加每个数据项的软判定值。通过这种方式，每次发生重新传输时，为每个数据项交替合并高质量的解调结果和低质量的解调结果。因此，一个符号中每个数据的解调结果质量都提高到相同的程度，并且使得所有数据的质量可靠地满足所需的质量。经过合并的解调结果输入到纠错编码部分709，并且还存储在存储部分708中。
纠错编码部分709例如根据Viterbi算法对从合并部分706输出的合并解调结果执行纠错编码。已经过纠错编码的数据输入到错误检测部分710。错误检测部分710通过CRC等执行错误检测。错误检测部分710检测不到错误的数据成为接收数据。如果错误检测部分710检测到错误，错误检测部分710生成重新传输请求信号，并且将该信号输出到调制部分714。
该重新传输请求信号由调制部分714进行调制，在乘法器715中用扩频码#B进行相乘，然后输入到无线发射部分716。无线发射部分716对经过扩频处理之后的重新传输请求信号执行无线处理，如向上转换，然后利用天线701将重新传输请求信号传输到无线发射装置600。
乘法器711用扩频码#A与多路复用信号进行相乘。通过这种方式，从多路复用信号中提取通过扩频码#A进行扩频的传输计数通知信号。传输计数通知信号由解调部分712进行解调，然后输入到控制部分713。
控制部分713根据由传输计数通知信号表示的相同数据传输次数，执行开关705的开关控制，从而在包括第一次传输的奇数传输的时候将M级解调部分704连接到合并部分706，而在偶数传输的时候将M级解调部分704连接到比特串反向转换部分707。
现在将对具有上述结构的M级调制通信系统的操作进行说明。图14是示出根据本发明实施例2的M级调制通信系统典型操作的图。在图14中，用dm示出的数据表示第m数据，并且dm上面括号示出的数字表示那个数据的内容(0或1)。S1和S1′分别表示在第一次传输时传输的符号和在重新传输(第二次传输)时传输的符号。
首先，在第一次传输时，无线发射装置600中的开关604将缓冲区603连接到M级调制部分605。因此，传输数据输入到M级调制部分605，而不经过比特串的转换。也就是说，在一个符号中，d1分配给第一比特，d2分配给第二比特，d3分配给第三比特，并且d4分配给第四比特。因此，在第一次传输时，d1和d2比d3和d4具有更高的质量，并且d3和d4比d1和d2具有更低的质量。包含d1到d4的符号使用16QAM由M级调制部分605进行M级调制。当该符号S1为1101时，对该符号进行调制，从而将它放在图14上面部分示出的IQ平面中的黑点所示的信号点S1。在多路复用器608中，调制符号与表示这是第一次传输的传输计数通知信号一起进行多路复用，然后传输到无线接收装置700。
在第一次传输的时候，无线接收装置700中的开关705将M级解调部分704连接到合并部分706。因此，从M级解调部分704输出的每个数据项的解调结果输入到合并部分706，而不经过比特串转换。也就是说，在第一次传输时，在无线接收装置700中，d1和d2的解调结果比d3和d4的解调结果具有更高的质量，并且d3和d4的解调结果比d1和d2的解调结果具有更低的质量。这些解调结果存储在存储部分708中。
在重新传输的时候(第二次传输)的时候，无线发射装置600中的开关604将缓冲区603连接到比特串转换部分606。因此，在第一次传输时存储在缓冲区603中的传输数据在输入到M级调制部分605之间由比特串转换部分606进行比特串转换。也就是说，颠倒在第一次传输时一个符号中的比特串次序。因此，d4分配给第一比特，d3分配给第二比特，d2分配给第三比特，并且d1分配给第四比特。因此，在第二次传输时，d3和d4比d1和d2具有更高的质量，并且d1和d2比d3和d4具有更低的质量。包含d1到d4的符号使用16QAM由M级调制部分605进行M级调制。当具有经过转换比特串的该符号S1′为1011时，对该符号进行调制，从而将它放在图14下面部分示出的IQ平面中的黑点所示的信号点S1′。在多路复用器608中，调制符号与表示这是第二次传输的传输计数通知信号一起进行多路复用，然后传输到无线接收装置700。
在重新传输的时候(第二次传输)的时候，无线接收装置700中的开关705将M级解调部分704连接到比特串反向转换部分707。因此从M级解调部分704输出的每个数据项的解调结果在输入到合并部分706之前进行比特串重新排列。也就是说，执行与无线发射装置600中的比特串转换部分606所执行的比特串重新排列相反的比特串重新排列，并且将一个符号中的比特串次序恢复到无线发射装置600对比特串进行转换之前的次序。作为这种重新排列的结果，d1返回到第一比特，d2返回到第二比特，d3返回到第三比特，并且d4返回到第四比特。此时，d1和d2的解调结果比d3和d4的解调结果具有更高的质量，并且d3和d4的解调结果比d1和d2的解调结果具有更低的质量。在合并部分706中，这些解调结果逐数据项地与存储在存储部分708中的解调结果进行合并。
作为通过这种方式对第一次传输解调结果与重新传输(第二次传输)解调结果进行合并的结果，一个符号中每个数据的解调结果的质量都提高到相同的程度，如图15所示。因此，通过重新传输使得所有数据的质量可靠地满足所需的质量。
因此，根据本实施例，在无线发射装置中，当重新传输时，以数据在一个符号中所分配的位置与第一次传输时相比发生改变的方式，对符号进行传输，并且在无线接收装置中，对在第一次传输时传输的符号解调结果与在重新传输时传输的符号解调结果进行合并。另外，根据本实施例，在奇数传输时分配给高位比特的数据在偶数传输时分配给低位比特，并且在奇数传输时分配给低位比特的数据在偶数传输时分配给高位比特。因此，一个符号中的所有数据具有相同的错误抵抗力度，并且使得所有数据的质量可靠地满足所需的质量。通过这种方式，可以减小重新传输的次数，并且提高吞吐量。
在本实施例中，无线接收装置采用这样的结构：使用合并之后的解调结果，执行纠错编码，但是也可以采用这样的结构：合并之后的解调结果直接进行硬判定，而不执行纠错编码。在这种情况下，对于传输数据，不再需要在无线发射装置中进行纠错编码。
另外，在本实施例中，采用这样的结构：在无线接收装置的合并部分中对一个符号的所有解调结果进行合并，但是也可以采用这样的结构：只对分配给特定比特的数据的解调结果进行合并。例如，可以采用这样的结构：只对高质量的解调结果进行合并。
而且，在本实施例中，对使用16QAM作为M级调制方法的情况进行了描述，因此在一个符号中可以设置两个质量级别：高或低。从而，采用这样的结构：每次发生重新传输时，将重新传输数据交替分配给符号中的高质量比特和低质量比特。然而，如果使用64QAM作为M级调制方法，在一个符号中可以设置三个质量级别：高、中或低。因此，当使用64QAM时，可以采用这样的结构：每次发生重新传输时，将重新传输数据连续分配给符号中的高质量比特、中质量比特和低质量比特。对于其它M级调制方法，如256QAM可以采用同样的方式。
而且，在本实施例中，采用这样的结构：无线发射装置向无线接收装置通知传输次数，但是无线接收装置对传输次数进行计数而不是被通知传输次数，也是可能的。
另外，在本实施例中，对重新传输方法不存在任何特定的限制。因此，可以使用SAW(Stop-And-Wait，停止与等待)方法、GBN(Go-Back-N，后退N)方法、SR(Selective-Repeat，选择性重复)方法、混合型ARQ方法等作为重新传输方法。
而且，在上述实施例1和2中，根据传输路径环境随着时间改变无线发射装置中的M级调制方法是理想的。也就是说，对于上述实施例1和2，结合自适应调制一起使用是理想的。
而且，本发明不限于上述实施例1和2，并且可以进行修改并实现。例如，在上述实施例1和2中，作为例子对M级值的数目为16(也就是，一个符号由四个比特组成)的情况进行了描述，但是只要使用一个符号包含多个比特并且错误率对于每个比特不同的M级调制方法，就可以类似地实现上述实施例1和2。
另外，本发明的M级调制通信系统可以应用于数字无线通信系统如移动通信系统。也就是说，无线发射装置可以应用于基站，并且无线接收装置可以应用于通信终端如移动站。
如上所述，根据本发明，在使用M级调制的数据通信中提高吞吐量是可能的。
本申请基于提交日期为2000年12月27日的日本专利申请号2000-398772，其全部内容特此加入以作参考。

Claims (16)

1.一种无线发射装置，包括：
分配设备，根据每个比特的质量将数据分配给调制单元中的每个比特，其中，每个比特的质量根据所述调制单元中的比特位置而不同，从而使得每个数据间的质量不同；
调制器，对所述调制单元执行M级调制；以及
发射器，执行经过M级调制的调制单元的无线发射。
2.如权利要求1所述的无线发射装置，其中，所述分配设备将具有更高质量的数据分配给调制单元中的高位比特。
3.如权利要求1所述的无线发射装置，其中：
所述分配设备通过在序列和调制单元中的比特位置之间建立对应关系，把要进行同时传输的多个数据序列分配给多个比特；以及
所述调制器对包含所有所述多个数据序列的调制单元执行M级调制。
4.如权利要求3所述的无线发射装置，其中，所述分配设备把要传输给具有更高优先级的通信终端的数据序列分配给调制单元中的高位比特。
5.如权利要求3所述的无线发射装置，进一步包括：通知信号发射器，将表示哪个数据序列已分配给哪个比特的分配通知信号传输给分别对应于多个数据序列的多个通信方。
6.如权利要求1所述的无线发射装置，其中，每次数据重新传输时，所述分配设备改变每个数据在调制单元中所分配的比特位置。
7.一种无线接收装置，包括：
接收器，接收包含所有多个数据序列的调制单元；
解调器，对所述调制单元执行M级解调；以及
提取器，提取分配给所述调制单元中特定比特的传输给此装置的数据。
8.如权利要求7所述的无线接收装置，进一步包括接收分配通知信号的通知信号计数器；
其中，所述提取器根据由所述分配通知信号表示的分配位置，提取传输给此装置的数据。
9.一种无线接收装置，包括：
接收器，接收调制单元；
解调器，对所述调制单元执行M级解调；
合并器，每次发生数据重新传输时，合并包含在所述调制单元中每个数据的解调结果；以及
解码器，使用经过合并的解调结果，执行解码处理。
10.一种提供有无线发射装置的基站，所述无线发射装置包括：
分配设备，根据每个比特的质量将数据分配给调制单元中的每个比特，其中，每个比特的质量根据所述调制单元中的比特位置而不同，从而使得每个数据间的质量不同；
调制器，对所述调制单元执行M级调制；以及
发射器，执行经过M级调制的调制单元的无线发射。
11.一种提供有无线接收装置的通信终端，所述无线接收装置包括：
接收器，接收包含所有多个数据序列的调制单元；
解调器，对所述调制单元执行M级解调；以及
提取器，提取分配给所述调制单元中特定比特的传输给此装置的数据。
12.一种提供有无线接收装置的通信终端，所述无线接收装置包括：
接收器，接收调制单元；
解调器，对所述调制单元执行M级解调；
合并器，每次发生数据重新传输时，合并包含在所述调制单元中每个数据的解调结果；以及
解码器，使用经过合并的解调结果，执行解码处理。
13.一种M级调制通信系统，在无线发射装置中：
通过在序列和调制单元中的比特位置之间建立对应关系，把要进行同时传输的多个数据序列分配给多个比特；
对包含所有所述多个数据序列的调制单元执行M级调制；和
执行经过M级调制的调制单元的无线发射；以及
在无线接收装置中：
接收所述调制单元；
对所述调制单元执行M级解调；和
提取分配给所述调制单元中特定比特的传输给此装置的数据。
14.一种M级调制通信系统，在无线发射装置中：
每次发生数据重新传输时，改变每个数据在调制单元中所分配的比特位置，并且将所述每个数据分配给一个比特。
对所述调制单元执行M级调制；和
执行经过M级调制的调制单元的无线发射；以及
在无线接收装置中：
接收所述调制单元；
对所述调制单元执行M级解调；
每次发生数据重新传输时，合并包含在所述调制单元中每个数据的解调结果；以及
使用经过合并的解调结果，执行解码处理。
15.一种M级调制方法，包括如下步骤：
根据每个比特的质量将数据分配给调制单元中的每个比特，其中，每个比特的质量根据所述调制单元中的比特位置而不同；以及
对所述调制单元执行M级调制。
16.如权利要求15所述的M级调制方法，其中，将具有更高质量的数据分配给调制单元中的高位比特。
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