基于OFDMA的无线电通信装置以及用于该无线电通信装置中的非线性失真的补偿的学习信号生成方法

摘要

本发明的OFDMA无线电通信装置包括：无线电发射器，其通过放大器来放大传输信号；和失真补偿单元，其基于学习信号，生成用于补偿所述放大器的非线性失真的失真补偿系数数据，并且将通过使OFDMA信号乘以该失真补偿系数数据而得的传输信号输入给所述无线电发射器。该装置还包括：MAC单元，其生成所述学习信号，并将其作为突发信号而插入到OFDMA帧的突发区域，对于该突发区域，可以向其中分配突发信号以生成OFDMA帧数据；以及PHY单元，其基于对于所述装置已经设置的OFDMA的传输模式，将所述OFDMA帧数据转换为频率域的所述OFDMA信号，并将其信号输入到所述失真补偿单元。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生成学习信号(learning signal)的技术，该学习信号用于获得用于补偿在基于OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access，正交频分多址)的无线电通信装置中的传输放大器中的非线性失真的失真补偿系数数据。

背景技术

OFDMA系统是这样一种系统：在OFDMA帧的频率-时间域中，将频率域划分为子信道，将时间域划分为符号，并将带宽作为表示所划分的域的时隙(slot)而分配给用户。OFDMA系统已被应用于例如WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互联)中。

基于OFDMA的无线电通信装置关注于传输放大器(其放大传输信号)的低成本和节能。然而，传输放大器的问题在于，在其中出现非线性失真。

因此，基于OFDMA的无线电通信装置普遍使用失真补偿单元，从而减小在传输放大器中出现的非线性失真的影响。

失真补偿单元通常生成失真补偿系数数据，用来补偿在传输放大器中出现的非线性失真。然而，为了获得该失真补偿系数数据，需要生成学习信号。

在例如专利文献1中公开了生成这种学习信号的技术。根据在专利文献1中公开的技术，失真补偿单元使用学习信号生成器和帧生成器来生成所述学习信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利JP 11-74806A

发明内容

本发明要解决的问题

然而，专利文献1中公开的技术有如下的问题：

(1)第一个问题

根据专利文献1中公开的技术，无线电通信装置需要设有学习信号作为固定数据。

然而，对于基于OFDMA的无线电通信装置设置的传输模式是由如下因数的组合而确定的。

·带宽，例如5MHz/7MHz/10MHz等等

·子载波置换规则，例如PUSC(Partial Usage of Subchannels，子信道的部分使用)/FUSC(Full Usage of Subchannels，子信道的全部使用)/AMC(Adaptive Modulation and channel Coding，自适应调制和信道编码)等

·通信系统，例如SISO(Single Input Single Output，单输入单输出)/MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)等

因此，当无线电通信系统利用失真补偿系数数据(其基本符合操作的OFDMA系统)来补偿传输放大器中的非线性失真时，存在这样一个问题：需要对该无线电通信系统设置固定数据，该固定数据对于OFDMA系统的传输模式的各个因数的每种组合来说都是专有的。

(2)第二个问题

通常来说，就在无线电通信装置启动之后，该无线电通信装置生成失真补偿系数数据(初始学习)，在该无线电通信装置进入用于用户业务通信的操作状态之后，该无线电通信装置周期性地生成失真补偿系数数据(周期性学习)。

换言之，在基于OFDMA的无线电通信系统的操作期间，执行周期性学习。因此，如果无线电通信系统是无线电基站，则在周期性学习操作期间在无线电基站中生成的固定数据被发送到终端站。

然而，根据专利文献1所公开的技术，由于在周期性学习操作期间，无线电基站发送固定数据而不考虑用户业务的拥塞和传输重复，存在系统吞吐量恶化的问题。此外，由于在周期性学习操作期间在无线电基站中生成的固定数据没有出现在MAP信息中，因此存在终端站侧接收固定数据作为无效数据，导致出现接收无序的问题。

因此，本发明的目标是提供一种基于OFDMA的无线电通信装置以及由该无线电通信装置执行的学习信号生成方法，它们能够解决上述问题。

解决问题的手段

根据本发明的基于OFDMA的无线电通信装置包括：无线电传输单元，其通过传输放大器放大传输信号；和失真补偿单元，其基于学习信号，生成用于补偿所述传输放大器的非线性失真的失真补偿系数数据，并且将通过使OFDMA信号乘以所述失真补偿系数数据而得的传输信号输入给所述无线电传输单元，

其中该无线电通信装置还包括：

MAC单元，其生成所述学习信号，并将所生成的学习信号作为突发信号而插入到OFDMA帧的突发区域；对于该突发区域，可以向其中分配突发信号以生成OFDMA帧数据；以及

PHY单元，其基于对于所述无线电通信装置设置的OFDMA系统的传输模式，将所述OFDMA帧数据转换为频率域的所述OFDMA信号，并将所述转换的OFDMA信号输入到所述失真补偿单元。

根据本发明的用于在基于OFDMA的无线电通信装置中生成学习信号的学习信号生成方法，其中该基于OFDMA的无线电通信装置包括：无线电传输单元，其通过传输放大器放大传输信号；和失真补偿单元，其基于所述学习信号，生成用于补偿所述传输放大器的非线性失真的失真补偿系数数据，并且将通过使OFDMA信号乘以所述失真补偿系数数据而得的传输信号输入给所述无线电传输单元，

其中该学习信号生成方法包括：

MAC处理步骤，其生成所述学习信号，并将所生成的学习信号作为突发信号而插入到OFDMA帧的突发区域；对于该突发区域，可以向其中分配突发信号以生成OFDMA帧数据；以及

PHY处理步骤，其基于对于所述无线电通信装置设置的OFDMA系统的传输模式，将所述OFDMA帧数据转换为频率域的所述OFDMA信号，并将所述转换的OFDMA信号输入到所述失真补偿单元。

本发明的效果

根据本发明的无线电通信装置，MAC单元生成用于获得失真补偿系数数据的学习信号，并将所生成的学习信号作为空突发信号插入到OFDMA帧中；而PHY单元基于对于无线电通信装置设置的传输模式，将OFDMA帧数据转换为频率域的OFDMA信号。

因此，获得了这样的效果：利用操作的OFDMA系统的失真补偿系数数据，补偿了在传输放大器中出现的非线性失真，而不必使用对于OFDMA系统的传输模式的各因数的组合来说专有的固定数据。

附图说明

图1是示出作为应用于根据本发明的无线电通信装置的示例性实施例的无线电基站的结构的框图，。

图2是说明图1所示的无线电基站的初始学习操作的原理图。

图3是说明图1所示的无线电基站的周期性学习操作的原理图。

具体实施方式

下面，将参照附图说明执行本发明的最佳模式。

在如下的示例性实施例中，尽管示例性地说明根据本发明的无线电通信装置应用于无线电基站，但本发明并不限制于此。

如图1所示，根据该示例性实施例的无线电基站包括MAC(介质访问控制)单元101、PHY(物理层)单元103、失真补偿单元104和模拟无线电传输单元105。

MAC单元101具有插入OFDMA帧的频率-时间域中的MAC层的各种类型信号，从而生成OFDMA帧数据102的功能。

这里，参照图2和图3，说明OFDMA帧的结构。

参照图2和图3，OFDMA帧由用于DL(Downlink，下行链路)的DL子帧和用于UL(Uplink，上行链路)的UL子帧构成。在这些图中，横轴表示符号号，竖轴表示子信道号。在UL子帧和DL子帧之间设有称为TTG(Transmit/Receive Transition Gap，传输/接收转换间隔)和RTG(Receive/Transmit Transition Gap，接收/传输转换间隔)的间隙时间。

在OFDMA帧的开始处，设有前同步码区，在其中总是插入相同的基准信号。在该区之后，设有FCH(frame control header，帧控制报头)区，在其中插入有定义DL-MAP区(将在下面进行说明)的编码模式和所使用的信道组的信号。此外，还设有DL-MAP区和UL-MAP；在该DL-MAP区中，插入有定义DL子帧中的DL的突发信号的分配位置的信号，而在该UL-MAP区中，插入有定义UL子帧中的UL的突发信号的分配位置的信号。

在DL子帧中，在DL-MAP区和UL-MAP区之后，在DL-MAP区中所定义的位置中，插入例如用户业务的DL的突发信号。在该说明书中，将在DL子帧中能够分配DL的突发信号的区域定义为“突发区域”。

本示例性实施例的特征在于：MAC单元101生成用于获得失真补偿系数数据的学习信号，并将所生成的学习信号作为空突发信号插入突发区域中，作为例如用户业务的通常的突发信号。

再次参照图1，PHY单元103具有基于对无线电基站设置的传输模式，将从MAC单元101输出的OFDMA帧数据102转换为数字IQ信号的功能，该数字IQ信号是频率域的OFDMA信号。

例如，如果PHY单元103执行SISO通信，它连续地对OFDMA帧数据102执行错误校正编码、子载波调制、子载波置换、串-并转换、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，反向快速傅里叶变换)、并-串转换和保护间隔添加，从而生成所述数字IQ信号。

另一方面，如果PHY单元103执行MIMO通信，尽管该PHY单元103以相似于对于SISO通信的顺序进行处理，该PHY单元103额外地在子载波置换处理之前执行分离信号的MIMO处理。

失真补偿单元104的主要信号系统包括：失真补偿器107，其将从PHY单元103输出的数字IQ信号乘以由计算单元115(稍后描述)计算的失真补偿系数数据，从而执行非线性失真补偿处理；以及DAC(数模转换器)108，其将从失真补偿器107输出的数字IQ信号转换为模拟信号。

模拟无线电传输单元105包括：正交调制器109，其对于从DAC108输出的模拟传输信号进行正交调制，并将调制的信号转换为射频信号；传输放大器110，其放大从正交调制器109输出的射频信号；定向耦合器111，其通过天线106在空间中发射从传输放大器110输出的射频信号，并将该射频信号回馈到失真补偿单元104；以及降频变换器112，其将被回馈给失真补偿单元104的射频信号频率变换为中频信号。

失真补偿器107回馈系统包括：ADC(模数转换器)113，其将从降频变换器112输出的中频信号转换为数字信号；正交解调器114，其解调从ADC 113输出的数字信号，并从中抽取数字IQ信号；以及计算单元115，其补偿从PHY单元103输出的数字IQ信号的延迟，并将补偿的信号除以由正交解调器114所解调的数字IQ信号，从而计算失真补偿系数数据。

此外，MAC单元101具有发送轮询信号的功能，该轮询信号用于向计算单元115发出有关是否已完成用于生成失真补偿系数数据的学习操作的查询；计算单元115具有向MAC单元101回复是否已完成所述学习操作的功能。

在下文中，参照图1至3，说明根据本示例性实施例的无线电基站的操作。

如图1所示，在无线电基站中，首先，MAC单元101生成用于获取失真补偿系数数据的学习信号，并将该信号作为空突发信号插入OFDMA帧的突发区域中，从而生成OFDMA帧数据102。

随后，PHY单元103基于对无线电基站已经设置的传输模式，将所述OFDMA帧数据102转换为数字IQ信号，该数字IQ信号是频率域的OFDMA信号。

随后，失真补偿单元104将该数字IQ信号乘以失真补偿系数数据，从而执行用于补偿传输放大器110的非线性特征的非线性失真补偿处理。

然后，模拟无线电传输单元105对传输数据(该传输数据是数字IQ信号被DAC 108所转换成为的模拟信号)执行正交调制，从而将该传输数据转换为射频信号。通过天线106，在空间中发射该射频信号。

此外，模拟无线电传输单元105将已经过传输放大器110的射频信号回馈到失真补偿单元104。失真补偿单元104基于所回馈的射频信号而生成上述失真补偿系数数据。

此外，MAC单元101向计算单元115发送轮询信号，从而向其发出有关是否已经完成学习操作的查询，而计算单元15向MAC单元101回复有关是否已经完成学习操作。

这里，将学习操作(其生成用于补偿传送放大器110中的非线性失真的失真补偿系数数据)分为两种类型的操作，并详细说明这些学习操作。

这些操作中的一个是在无线电基站启动之后立即执行、并初始地生成失真补偿系数数据的学习操作(初始学习)；而另一个学习操作是在无线电基站进入操作状态(执行用户业务通信)之后，该无线电基站周期性执行的学习操作(周期性学习)。

<初始学习操作>

当在无线电基站启动之后，初始地生成失真补偿系数数据的时候(初始学习)，需要尽快地生成失真补偿系数数据。

因此，如图2所示，在MAC单元101在OFDMA帧的DL-MAP区和UL-MAP区中插入必要的广播消息之后，MAC单元101在突发区域中插入学习信号(空突发信号)，直至该突发区域的末尾也被该学习信号所填充。在该初始学习操作期间，MAC单元101向计算单元115发送轮询信号，从而向该计算单元115发出有关是否已完成学习操作的查询，同时，计算单元115向MAC单元101回复有关是否已完成该学习操作。

如果轮询结果表示已完成学习操作，则转换到周期性学习操作。

如果轮询结果表示还未完成学习操作，则继续初始学习操作。

<周期性学习操作>

当在转换到用于用户业务的操作状态之后，进行学习操作时(周期性学习)，考虑到用户业务的拥塞和传输重复，需要插入必要的学习信号而不限制DL的带宽。

因此，如图3所示，在MAC单元101在每个OFDMA帧的DL-MAP区和UL-MAP区中插入必要的广播信息之后，对每M(M是2或更大的整数)个帧插入X(X是1或更大的整数，但小于突发区域中的符号的总数)个符号的学习信号。

然而，考虑到用户业务的拥塞和传输重复，如果已经在OFDMA帧的恰前M个帧中插入了X个或更多个符号的突发信号，那么MAC单元101不在该OFDMA帧中插入学习信号。

换言之，MAC单元101丢弃向OFDMA帧分配学习信号，即便它们具有预定的帧号。因此，由于可以有效地分配用户业务，失真补偿单元104可以周期性地更新失真补偿系数数据，而无需限制DL的通信带宽。

所述的X个符号和M个帧是提供商需要合适地设置的参数，从而可以稳定地执行周期性学习操作。

如上所述，在本示例性实施例中，MAC单元101生成用于获取失真补偿系数数据的学习信号，并将其作为空突发信号插入到OFDMA帧中，而PHY单元103基于对无线电基站已经设置的传输模式，将OFDMA帧数据转换为频率域的OFDMA信号，并将该转换的信号输入到失真补偿单元104中。

因此，获得了这样的效果：利用操作的OFDMA系统的失真补偿系数数据，可以补偿传输放大器110中的非线性失真，而无需对于OFDMA系统的传输模式的各因数的组合来说专有的固定数据。

此外，获得了这样的效果：由于将学习信号插入作为OFDMA帧中的MAC层的有效信号，因此，即便终端站在周期性学习操作期间接收到学习信号，该终端站将该学习信号接收作为MAC层的自寻址有效信号，从而可以避免由于非自寻址信号的接收而造成的接收无序。

此外，在本示例性实施例中，MAC单元101在初始学习操作期间，在全部OFDMA帧的突发区域中插入学习信号，直至该突发区域的末尾也被学习信号所填充。

因此，获得了这样的效果：在初始学习操作期间，可以快速地生成失真补偿系数数据。

此外，在本示例性实施例中，MAC单元101在周期性学习期间，在每M个OFDMA帧的突发区域中，插入X个符号的学习信号。另外，如果在周期性学习期间，在每M个OFDMA帧的突发区域中已经插入了X个符号或更多的学习信号，则MAC单元101将不再在突发区域中插入学习信号。

因此，当在周期性学习期间，考虑到用户业务的拥塞和传输重复而设置了X个符号和M个帧时，由于可以做出不插入学习信号的安排，获得了这样的效果：可以周期性地更新失真补偿系数数据，而无需做出在吞吐量恶化方面的让步。

至此，已经参照示例性实施例说明了本发明。然而，本领域技术人员可以理解，再不偏离本发明的范围的情况下，可以以各种方式改变本发明的结构和细节。

本申请要求2008年11月18日提交的日本专利申请JP2008-294285的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种基于OFDMA的无线电通信装置，包括：无线电传输单元，和失真补偿单元；该无线电传输单元通过传输放大器放大传输信号；该失真补偿单元基于学习信号，生成用于补偿所述传输放大器的非线性失真的失真补偿系数数据，并且将通过使OFDMA信号乘以所述失真补偿系数数据而得的传输信号输入给所述无线电传输单元，

其中，该无线电通信装置还包括：

MAC单元，该MAC单元生成所述学习信号，并将所生成的学习信号作为突发信号而插入到OFDMA帧的突发区域；其中，对于该突发区域，可以向其中分配突发信号以生成OFDMA帧数据；以及

PHY单元，该PHY单元基于对于所述无线电通信装置设置的OFDMA系统的传输模式，将所述OFDMA帧数据转换为频率域的所述OFDMA信号，并将所述转换的OFDMA信号输入到所述失真补偿单元，

其中，在所述无线电通信装置启动之后直至初始地并全部地生成所述失真补偿系数数据，所述MAC单元在全部OFDMA帧的突发区域中插入所述学习信号，直到该突发区域的末尾也被该学习信号填充为止。

2.如权利要求1所述的无线电通信装置，

其中，在已经初始地并全部地生成了所述失真补偿系数数据，并且已经发生了到操作状态的转换之后，所述MAC单元在OFDMA帧的突发区域中，对每M个帧插入X个学习信号；其中X是1或更大的整数，但小于所述突发区域中的符号的总数，而M是大于2的整数。

3.如权利要求2所述的无线电通信装置，

其中，如果在已经发生了到操作状态的转换之后，已经在所述OFDMA帧中的前M个帧中插入了X个或更多个符号的突发信号，则所述MAC单元不再插入所述学习信号。

4.一种用于在基于OFDMA的无线电通信装置中生成学习信号的学习信号生成方法，其中该基于OFDMA的无线电通信装置包括：无线电传输单元，和失真补偿单元；该无线电传输单元通过传输放大器放大传输信号；该失真补偿单元基于所述学习信号，生成用于补偿所述传输放大器的非线性失真的失真补偿系数数据，并且将通过使OFDMA信号乘以所述失真补偿系数数据而得的传输信号输入给所述无线电传输单元，

其中，该学习信号生成方法包括：

MAC处理步骤：生成所述学习信号，并将所生成的学习信号作为突发信号而插入到OFDMA帧的突发区域；对于该突发区域，可以向其中分配突发信号以生成OFDMA帧数据；以及

PHY处理步骤：基于对于所述无线电通信装置设置的OFDMA系统的传输模式，将所述OFDMA帧数据转换为频率域的所述OFDMA信号，并将所述转换的OFDMA信号输入到所述失真补偿单元，

其中，在所述无线电通信装置启动之后直至初始地并全部地生成所述失真补偿系数数据，所述MAC处理步骤在全部OFDMA帧的突发区域中插入所述学习信号，直到该突发区域的末尾也被该学习信号填充为止。

5.如权利要求4所示的学习信号生成方法，

其中，在已经初始地并全部地生成了所述失真补偿系数数据，并且已经发生了到操作状态的转换之后，所述MAC处理步骤在OFDMA帧的突发区域中，对每M个帧插入X个学习信号；其中X是1或更大的整数，但小于所述突发区域中的符号的总数，而M是大于2的整数。

6.如权利要求5所示的学习信号生成方法，

其中，如果在已经发生了到操作状态的转换之后，已经在所述OFDMA帧中的前M个帧中插入了X个或更多个符号的突发信号，则所述MAC处理步骤不再插入所述学习信号。