CN1099173C - 码分多路复用信号的发送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明用于扩展频谱通信的码分多路复用信号的发送装置具有不产生寄生振荡并不需要大传输补偿的模拟放大器，因而实现了放大器的低功率、低成本和简单的设计。多信道传输信号以扩展代码被再生为扩展频谱，所得的码分多路复用信号经过峰值限幅，使得末级模拟放大器能够具有小的补偿。

Description

码分多路复用信号的发送装置
技术领域
本发明涉及码分多路复用信号的发送装置，并特别涉及包括多段正交码转换传输信息、再生带有对复合信号扩展码的扩展频谱、并发送所得的无线多路复用信号的发送装置。
背景技术
以往用于扩展频谱通信的码分多路复用信号发送装置(例如，在刊物“TIA/EIA INTERIM STANDARD，TIA/EIA/IS-95-A，7，1.3.1” May 1995中所述的码分多路复用通信设备)其发送机部分设计为：如图8所示，多信道的传输信息11-i(这里i＝1，2，…，n)被扰频，使得从多信道组合所得的多路复用信号21具有接近白噪声的特征。
扰频是以乘法器12-i分别对传输信息11-i乘以由扰频器15产生的扰频信号Si而进行的。传输信息正交变换是将扰频后的传输信息分别由乘法器13-i乘以由正交码产生器14分别产生的正交码Wi。然后，信道的传输信息被乘以由信息功率控制器15提供的功率设置值Ai，使得每一信道具有预定的功率水平，并且所有信道所得的传输信息由加法器18相加。加法器18的输出由乘法器19乘以由扩展码产生器20提供的扩展码(简称为PN码)，结果是扩展频谱多路复用信号21。多路复用的信号21使其取样速率由内插器23升高，使得该速率受到数字滤波器带宽的限制。在取样速率升高到4倍的情形下，例如，内插器23操作在原始取样点之间插入三个0-振幅取样。使用基带滤波器24限制附加取样信号的带宽。基带滤波器24使其输出信号由一个D/A转换器25转换为模拟信号，由一RF电路26转换频率而具有载波频率，由放大器27放大功率，并由天线28发送。
上述传统的码分多路复用通信设备发送装置使用扰频器15以便提供带有接近于白噪声特性的多路复用信号，于是所有信道的信号同时具有相同数值的机会比较少，而放大器没有过振幅的输入信号成分。
然而，上述扩展码一般为伪随机数，并且由于多通信信道的相加跟随扩展频谱的再生，故多路复用信号21的振幅实际上一般为正态分布。即，可能出现大振幅的信号成分，虽然其出现的频率很低。当模拟末级放大器27接收振幅超过其线性工作区的输入信号时，该放大器使其输出信号失真，结果是在其带宽之外产生寄生振荡。从天线28释放寄生振荡是非法的，因而关键是设计电路使得它不会产生寄生振荡。为此，模拟放大器27设有宽的线性工作区，即大的补偿。由于图8在D/A转换器25之后的电路设置配置有模拟电路，装设大的补偿引起放大器降低了功率效率，并需要较高的电压的电源。此外，大尺寸的D/A转换器25和RF电路26与装置的低制造成本及紧凑的设计意图不符。
发明内容
于是，本发明的目的是要提供一种能够降低传输补偿而不产生寄生振荡的码分多路复用信号的发送装置和方法。
为了达到以上目的，本发明的一种码分多路复用信号发送装置，包括：
产生扩展频谱码分多路复用信号的装置；
限制该码分多路复用信号振幅的限幅器；
限制所述限幅器输出信号带宽的第一基带滤波器；
输出部分，该部分包含用来对所述第一基带滤波器的输出信号进行频率转换以便提供载波频率并放大被转换信号的电路；
其中所述限幅器包括限制码分多路复用信号的一个分支版本带宽的第二基带滤波器；
根据所述第二基带滤波器的输出信号产生用来控制传输信号振幅的衰减控制信号的控制电路；
通过延长所述第二基带滤波器的引出线长度而滞后该码分多路复用信号另一分支版本的滞后电路；
以及一个衰减器，响应衰减控制信号而衰减所述滞后电路的输出信号，使得所述第一基带滤波器输出信号的振幅限制在预设振幅之内。
本发明的码分多路复用信号发送方法，包括步骤：
产生扩展频谱码分多路复用信号；
将该扩展频谱码分多路复用信号分成第一和第二码分多路复用信号；
限制所述第二码分多路复用信号的带宽；
根据带宽被限制的所述第二码分多路复用信号的振幅，产生一个控制信号；
滞后所述第一码分多路复用信号；
控制由所述控制信号所滞后的所述第一码分多路复用信号的振幅；
限制振幅被控制的所述第一码分多路复用信号的带宽；
对带宽被限制的所述第一码分多路复用信号进行频率转换，以提供一个载波频率，并且放大所转换的信号。
在本发明中，限幅器优选的电路配置包括：
(1)限幅电路用来在一定的信号电平对码分多路复用信号削波，而被削波的码分多路复用信号馈送到基带滤波器。
(2)可变衰减因数的一个衰减器置于码分多路复用信号通路上，不同于上述基带滤波器的另一个基带滤波器用来判定控制码分多路复用信号振幅的时间间距，以及一个振幅控制器用来按该时间间距控制衰减器的衰减因数。
(3)第(1)项的限幅电路在其输出端之后是第2项衰减器和振幅控制器，该控制器控制衰减器的衰减因数。
本发明的发送装置能够降低末级放大器的补偿而不会引起寄生振荡的产生。放大器能够具有可靠的狭窄的线性工作范围，使得能够进行低功率操作。作为模拟电路的D/A转换器和RF电路能够具有较小的动态范围，允许对装置进行紧凑和低成本的设计。基于本发明添加到传统的发送装置的衰减器，振幅控制器，及相关电路均为能够由一个LSI实现的数字电路，这有助于装置的小型化设计。
虽然经过在发送装置上限幅的信号接收使得多路复用的信号失真，但是对于接收装置对抗扩展频谱码分多路复用信号的主要噪声一般可归因于来自其它通信台的干扰信号，而该失真噪声可以相对忽略。因而，传统的接收装置可完整地用来接收扩展频谱码分多路复用信号。
附图说明
从参照附图对优选实施例所作的以下详细说明，本发明的这些及其它特点和优点将更为明显。
图1是表示基于本发明的第一实施例的码分多路复用信号发送装置的配置框图；
图2是图1中限幅电路22的一个实例的示意图；
图3A和3B是用来说明图1中限幅电路22的操作的图示；
图4是表示基于本发明的第二实施例的码分多路复用信号发送装置的配置框图；
图5是表示图4中的振幅控制器的配置框图；
图6是用来说明图5中振幅控制器操作的图示；
图7是表示基于本发明的第三实施例的码分多路复用信号发送装置的配置框图；
图8是表示传统的码分多路复用信号发送装置的配置框图；
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的实施例。
实施例1
图1是表示基于本发明的第一实施例的码分多路复用信号发送装置的框图。电路配置基本上与传统的装置相同，所不同之处在于出现了限幅电路22。
要被发送的多信道ch-1到ch-n的传输信息11-1到11-n被扰频，使得由组合多信道信号所得的多路复用信号21具有接近白噪声的特征。扰频是通过乘法器12-1至12-n分别对多路复用传输信息11-1至11-n乘上由扰频器15产生的扰频信号S1-Sn而进行的。扰频信号S1-Sn是与传输信息11-1到11-n的脉冲周期具有相同周期的双电平脉冲。
对于传输信息的正交变换，多路复用器12-1到12-n的输出信号分别通过乘法器13-1到13-n乘以正交码产生器14产生的正交码W1-Wn。正交码W1-Wn为具有与稍后将说明的PN代码芯片周期相同的周期正交函数代码，并且是这样一种脉冲信号，即传输信息脉冲周期内的Wi×Wi的整数值为1，而Wi×Wm(其中i≠m)的整数值为0。
多路复用器13-1到13-n的输出信号被乘以由功率控制器17提供的功率设置值A1-An，使得每一信道具有预设的功率水平，并且所得的所有信道的传输信息由加法器18相加。相加的信号由乘法器19乘以扩展代码产生器20所提供的一个PN代码，结果产生一多路复用信号21该信号馈送到限幅电路22。限幅电路22的操作是要限制峰值振幅，即它在一定的信号电平对多路复用信号进行削波。限幅电路22的输出信号29通过对信号实现附加采样的内插器23及限制附加采样信号带宽的基带滤波器24而馈送，然后由D/A转换器26转换为一模拟信号。该模拟信号在频率上由RF电路26转换而具有载波频率，由放大器27放大到具有一定功率电平，并由天线28发送。这些操作基本上与传统电路配置相同，所不同在于使用了限幅电路22。
图2表示图1中所示的限幅电路22的配置一例，图3说明这一电路的操作。限幅电路22包括：比较多路复用信号21与正峰值振幅30的比较器32a，比较多路复用信号21与由多路复用器31对正峰值振幅30极性反向所得的信号的比较器32b，由比较器32b的输出控制以选择多路复用信号21或反向信号的选择器33b，以及由比较器32a的输出控制以选择正峰值振幅30或选择器33b的输出的选择器33a
如图3所示，比较器32a比较多路复用信号21与正峰值振幅30，如果前者大于后者，则产生一信号使选择器33a选择并释放其H输入。比较器32b比较多路复用信号21与正峰值振幅30乘以-1所得的负峰值振幅，并如果前者大于后者，则产生一信号使得选择器33b选择并释放其H输入。
选择器33b通过选择其H输入或者L输入而分别释放多路复用信号21或者负峰值振幅。选择器33a通过选择其H输入或者L输入而分别释放峰值振幅30的削波信号或者选择器33b的输出。削波信号34a和34b示于图3A的例子中。
假设信号振幅具有图3B所示的正态分布35，并且限幅电路22对信号在两倍标准偏差σ的电平进行削波，则由36a和36b表示的信号为图3B例子中的削波信号。虽然削波操作使多路复用信号失真并产生噪声，但是码分多路复用(CDMA)中主要噪声一般归因为来自其它台站的干扰信号，因而削波信号噪声可被忽略。
第一实施例的电路配置只是简单的基于向传统的电路配置添加简单的限幅电路22。
实施例2
图4是表示基于本发明第二实施例的码分多路复用信号发送装置的框图。图中，与图1相同的部分由相同的符号标出，并省略其详细的说明。这一实施例的装置以两种途径处理多路复用信号21。一个多路复用信号22-1由内插器23a和基带滤波器24a再生其频带限制，之后馈送到振幅控制器41。振幅控制器41检测带宽受限信号的振幅，并在检测出信号振幅大于预设电平时，改变衰减信号42以衰减滞后的多路复用信号，这将在稍后说明。另一多路复用信号22-2由滞后电路43滞后，在时间上与基带滤波器24a的滞后时间相等。衰减器44由振幅控制器41产生的衰减信号42控制以衰减滞后的多路复用信号22-2。衰减器44的输出信号通过另一内插器23b和基带滤波器24b馈送，使之受到带宽限制。因而，基带滤波器24b的输出信号处于由振幅控制器41规定的振幅电平之内。基带滤波器24b的输出信号40由D/A转换器21、在频率上转换信号提供载波频率的RF电路22、以及放大器23处理，并由天线24发送。
图5表示振幅控制器41的配置的一例。振幅控制器41的组成为：除法电路45，寄存器48-1到48-n，比较器47-1到47-n。除法电路45以峰值振幅30的数值除基带滤波器24a的输出信号40的数值。
来自除法电路45的相除的结果46分别与保持在寄存器48-1到48-n的数值由比较器47-1到47-n进行比较。如果除法输出46大于由寄存器保持的数值，则每一比较器47-I产生高(H)电平输出。每一比较器47-i将其输出供给相关寄存器的LOAD端，使得当比较器产生一高电平输出时除法输出加载到寄存器。
响应在寄存器的SHIFT端接收的高(H)电平输入，寄存器48-1到48-n使得其内容向右移动一个位置，即寄存器48-n接收寄存器48-(n-1)的内容，寄存器48-(n-1)接收48-(n-2)的内容，等等，寄存器48-1接收“1”并且寄存器48-n作为衰减信号42传送其内容。在4等分附加采样的情形下寄存器LOAD和SHIFT端上的信号定时由图5中49和50表示。
图6表示第二实施例操作时的信号波形。图6A所示的是当检测到信号超过预设电平时基带滤波器24a输出信号的波形。在检测的时间点处，滞后电路的输出信号由基带滤波器的引线长度的延长而衰减。图6B所示为信号40’，这是由衰减器44衰减并由内插器23b及基带滤波器24b处理的多路复用信号。
虽然多路复用信号部分的衰减降低了信道之中的正交属性并产生了噪声，但衰减的周期短于信号周期，因而这一噪声相对于其它台站的干扰可以忽略。
实施例3
图7是表示基于本发明第三实施例码分多路复用信号发送装置的框图。图中，与图1和图4相同的部分由相同的符号标出，并且省略其详细的说明。这一实施例的装置如同在第二实施例中那样在振幅由类似于第一实施例的电路22的限幅电路22a限制之后以两个途径处理多路复用信号21。特别地，多路复用信号21馈送到内插器23a并还馈送到滞后电路43。这一电路配置能够降低由衰减器44施加的衰减程度，因而降低了在长引出基带滤波器24的情形下信号的失真，并还能够降低振幅控制器41中寄存器48的动态范围(位数)等等，故能够使电路部件减小尺寸。

Claims (4)

1.一种码分多路复用信号发送装置，包括：
产生扩展频谱码分多路复用信号的装置；
限制该码分多路复用信号振幅的限幅器；
限制所述限幅器输出信号带宽的第一基带滤波器；
输出部分，该部分包含用来对所述第一基带滤波器的输出信号进行频率转换以便提供载波频率并放大被转换信号的电路；
其中所述限幅器包括限制码分多路复用信号的一个分支版本带宽的第二基带滤波器；
根据所述第二基带滤波器的输出信号产生用来控制传输信号振幅的衰减控制信号的控制电路；
通过延长所述第二基带滤波器的引出线长度而滞后该码分多路复用信号另一分支版本的滞后电路；
以及一个衰减器，响应衰减控制信号而衰减所述滞后电路的输出信号，使得所述第一基带滤波器输出信号的振幅限制在预设振幅之内。
2.根据权利要求1的码分多路复用信号发送装置，其中所述限幅器包括一个以预设信号电平对码分多路复用信号削波的限幅电路。
3.根据权利要求1的码分多路复用信号发送装置，其中所述控制电路被设置成：如果所述第二基带滤波器的输出信号超过预设振幅，由滤波器引出线长度的延长而被滞后的信号被限幅的延长而衰减，该延长由所述第二基带滤波器被在相关于滤波器引线长度的周期内的输出所分除。
4.一种码分多路复用信号发送方法，包括步骤：
产生扩展频谱码分多路复用信号；
将该扩展频谱码分多路复用信号分成第一和第二码分多路复用信号；
限制所述第二码分多路复用信号的带宽；
根据带宽被限制的所述第二码分多路复用信号的振幅，产生一个控制信号；
滞后所述第一码分多路复用信号；
控制由所述控制信号所滞后的所述第一码分多路复用信号的振幅；
限制振幅被控制的所述第一码分多路复用信号的带宽；
对带宽被限制的所述第一码分多路复用信号进行频率转换，以提供一个载波频率，并且放大所转换的信号。
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