CN1115814C - 宽带码分多址无线本地回路系统的调制信号发生器 - Google Patents

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Abstract

一种用于宽带码分多址(CDMA)无线本地回路(WLL)系统的调制信号发生器，包括：第一调制器，通过导频信道、同步信道、寻呼信道、至少一个功率控制和信令(PCS)信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；第二调制器，通过PCS信道和业务信道输出调制的I和Q信号；一加法器，将分别从第一和第二调制器输出的I和Q信号相加；一滤波器，分别滤波相加的I和Q信号；和一数/模转换器，分别转换滤波的I和Q信号并输出最后的I和Q信号。

Description

宽带码分多址无线本地回路 系统的调制信号发生器
本发明涉及一种用于宽带码分多址(code division multiple access，CDMA)无线本地回路(wireless local loop，WLL)系统的调制信号发生器。特别是，本发明涉及一种用于在具有2.3GHz宽频带的WLL-CDMA系统中执行放大器和解调器测试的调制信号发生器。
在发送和扩展该频带和以一个频率传送它之前，CDMA系统通过每个用户自己固有的代码使用公共频率多路传送每个用户的信号。在接收所述信号的情况下，首先执行接收信号的反向扩展，并在发送时利用相同代码对其多路传送，并且辨别每个信号。CDMA系统通过扩展频带增加频率使用效率，并使用代码支持密码。
在CDMA系统中，从一个基站(base station，BS)到一个无线终端(radioterminal，RT)的信道被称为正向链路，而从一个RT到一个BS的信道被称为反向链路。
在基本宽带CDMA系统中，其特征在于使用了5MHz的信道间隔。卷积编码器降低了传送比特误差。正交码被固有地指定给每个信道，以用于各自的正向链路区别。在宽带CDMA系统中，使用了直接序列扩展，并且芯片速率为4.096Mcps(兆芯片/每秒)。首先利用二进制移相键控(binary phase shiftkeying，BPSK)对每个信道进行调制，然后再利用正交移相键控(quadraturephase shift keying，QPSK)对每个信道进行调制。但是，可以利用较高的扩展速率扩展信道间隔。
宽带CDMA信道分为功率控制及信令(power control and signaling，PCS)信道和业务信道。所述PCS信道包括反向或正向导频信道和信令信道。所述业务信道包括选址信道、同步信道、寻呼信道和传送实时呼叫数据的业务信道。
一个BS的调制信道包括导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道和PCS信道。一个BS的每个信道包括一卷积编码器、一隔行扫描器(interleaver)、一符号中继器、一串/并转换器和一信号频带扩展器，特别是所述业务信道包括一加扰器。
一个无线终端的调制信道包括选址信道和业务信道。所述选址信道包括访问导频信道和访问信息信道，所述业务信道包括导频信道、PCS信道和业务信息信道。每个信道包括一卷积编码器、一隔行扫描器、一符号中继器、一串/并转换器和一信号频带扩展器。
在“CDMA蜂窝移动通信和网络保密(CDMA Cellular MobileCommunication and Network Security)”，第9，10章：Prentice Hall PTR，1997，一文中披露了采用CDMA技术的信道结构。
在如上所述的宽带CDMA系统的调制器中，频谱特性或输出信号特性取决于扩展代码模式和调制信号产生结构。调制方法影响RF放大器特性或信号解码器性能，其中，RF放大器放大发射机(BS或无线终端)中的模拟信号。因此，需要经过宽带CDMA技术调制的信号去测试宽带CDMA系统的放大器或解码器的性能。
在现有技术的CDMA系统中，为了测试RF放大器的旁瓣再生(sideloberegrowth)特性，使用具有与CDMA信号类似的频谱特性且其频带有限的噪声信号。但是，使用这种噪声信号不能正确地模仿实时CDMA信号，所述噪声信号也不能用于解调器的性能测试。
使用宽带CDMA技术的BS或无线终端具有多个信道，并且按照该标准，数字增益和数据传输速率以及扩展代码进行变化。但是，现有技术的测试装置能够产生这种宽带CDMA信号。
本发明的一个目的是提供一种用于宽带码分多址无线本地回路系统的调制信号发生器，通过产生调制信号克服现有技术的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种用于宽带码分多址无线本地回路系统的调制信号发生器，它能够设置每个信道将被调制的信号资源、数据传输速率、数字增益、基准时钟、扩展代码和操作模式。
通过阅读本发明下面的详细描述和参考附图，本发明的其它目的将变得更加明显。
根据本发明的用于宽带码分多址(CDMA)无线本地回路(WLL)系统的调制信号发生器的优选实施例包括：
第一调制器，用于通过导频信道、同步信道、寻呼信道、至少一个功率控制和信令(PCS)信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；
第二调制器，用于通过PCS信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；
一加法器，用于将分别从所述第一和第二调制器输出的I和Q信号相加；
一滤波器，用于分别滤波相加的I和Q信号；和
一数/模转换器，用于分别转换滤波的I和Q信号并输出最后的I和Q信号。
在该实施例中，所述发生器最好还包括一定时和控制模块，用于给每一个所述调制器提供用于设置信道数字增益的数字增益选择信号、用于设置信道数据传输速率的传输速率选择信号、用于选择信道操作模式的信道选择信号。
所述信道选择信号最好被用于将所述第一和第二调制器的每一个信道设置为功率控制信道、信令信道、业务信道、导频信道、同步信道和寻呼信道中的一个。
所述定时和控制模块最好将一基准时钟提供给所述第一和第二调制器。
所述发生器最好还包括一个ROM，用于把要调制的数据模式传输给所述第一和第二调制器。
所述数据模式最好具有任意的PN序列格式。
所述信道最好包括：
一数据符号发生器，用于产生要调制的数据模式；
一卷积编码器，用于编码所述数据模式；
一串/并转换器，用于将编码后的信号转换成并行形式的I和Q信号；
一符号中继器，用于重复控制转换的I和Q信号的数据速率；
一PN代码扩展器，用于将经过中继的I和Q信号乘以PN码并扩展；和
一Hadamard(哈达马特)码扩展器，用于将经过PN扩展的I和Q信号乘以Hadamard码并扩展。
所述信道最好还包括一个ROM，用于将用于选择所述卷积编码器的限制长度的一信号和一I/Q交换选择信号分别传输给所述第一和第二调制器。
所述信道最好还包括一个ROM，用于将用于扩展PN码的一PN码种子(seed)和用于扩展Hadamard码的Hadamard码数传输给所述第一和第二调制器。
所述滤波器最好由一个具有44抽头系数的有限脉冲响应(finite impulseresponse，FIR)滤波器组成。
所述发生器最好根据用户的设置工作于一个基站或工作于一个无线终端。
图1示出了根据本发明的调制信号发生器示意图的一个优选实施例。
图2示出了图1中的任一信道的示意图。
图3示出了图1中的功率控制和信令信道的示意图。
图4示出了图1中的业务信道的示意图。
根据本发明用于宽带码分多址(CDMA)无线本地回路(WLL)系统的调制信号发生器的一个优选实施例包括：
第一调制器，用于通过导频信道、同步信道、寻呼信道、至少一个功率控制和信令(PCS)信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；
第二调制器，用于通过PCS信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；
一加法器，用于将分别从所述第一和第二调制器输出的I和Q信号相加；
一滤波器，用于分别滤波相加的I和Q信号；和
一数/模转换器，用于分别转换滤波的I和Q信号并输出最后的I和Q信号。
在该实施例中，所述发生器最好还包括一定时和控制模块，用于给每一个所述调制器提供用于设置信道数字增益的数字增益选择信号、用于设置信道数据传输速率的传输速率选择信号、用于选择信道操作模式的信道选择信号。
所述信道选择信号最好被用于将所述第一和第二调制器的每一个信道设置为功率控制信道、信令信道、业务信道、导频信道、同步信道和寻呼信道中的一个。
所述定时和控制模块最好将一基准时钟提供给所述第一和第二调制器。
所述发生器最好还包括一ROM，用于把要调制的数据模式传输给所述第一和第二调制器。
所述数据模式最好具有任意的PN序列格式。
所述信道最好包括：
一数据符号发生器，用于产生要调制的数据模式；
一卷积编码器，用于编码所述数据模式；
一串/并转换器，用于将编码后的信号转换成并行形式的I和Q信号；
一符号中继器，用于重复控制转换的I和Q信号的数据速率；
一PN代码扩展器，用于将经过中继的I和Q信号乘以PN码并扩展；和
一Hadamard码扩展器，用于将经过PN扩展的I和Q信号乘以Hadamard码并扩展。
所述信道最好还包括一ROM，用于将用于选择所述卷积编码器的限制长度的一信号和一I/Q交换选择信号分别传输给所述第一和第二调制器。
所述信道最好还包括一ROM，用于将用于扩展PN码的一PN码种子和用于扩展Hadamard码的Hadamard码数传输给所述第一和第二调制器。
所述滤波器最好由一个具有44抽头系数的有限脉冲响应(FIR)滤波器组成。
所述发生器最好根据用户的设置工作于一个基站或工作于一个无线终端。
根据本发明的调制信号发生器使用了CDMA技术。经调制的信号被用于测试RF放大器和解调器的性能。通过选择数据速率、每个信道的数字增益和扩展代码，所述调制信号发生器能够产生各种类型的调制信号。另外，所述发生器使用一个可编程只读存储器(PROM)，用于存储将被调制的信号源，并能够通过替换所述ROM数据有选择地产生一个无线终端(RT)信号。
宽带CDMA系统使用伪噪声(pseudo-noise，PN)码和Hadamard码执行扩展。首先使用PN码然后使用Hadamard码扩展将被扩展的信号。扩展代码由信道种类和正/反向信道操作模式确定。因此，根据本发明的调制信号发生器使用户能够选择扩展代码。
图1简要示出了根据本发明的调制信号发生器的优选实施例的示意图。如图1所示，所述发生器具有ROM 110、120、130和140，用于存储调制器操作参数和任意数据模式形式的数据源；第一到第四调制器210、220、230和240，用于在从所述ROM分别接收数据源和操作参数之后，产生分别由一时钟信号、一复位信号和一控制信号所调制的同相(in phase，I)信号和正交(quadrature，Q)信号；I和Q加法器310和320，用于将由所述第一到第四调制器产生的四对I和Q信号相加；FIR滤波器410和420，在相加后的I和Q信号中只选择基带信号；和数/模转换器510，用于将经过滤波的I和Q信号分别转换成模拟信号。第一到第四调制器210、220、230和240从定时和控制模块520接收时钟信号和复位信号。
定时和控制模块520对由用户输入的数字增益选择信号和传输速率选择信号以及信道选择信号和基准时钟选择信号进行处理并产生一个时钟信号、一个复位信号和一个控制信号。所述定时和控制模块通过对从一个振荡器提供的基准时钟进行处理，产生在每个模块和滤波器以及D/A转换器中都需要的时钟。
图2简要地示出了图1所示调制信号发生器的任意一个信道的示意图。如图2所示，所述任意一个信道包括控制和时钟发生器610，用于输入来自用户的数字增益选择信号、传输速率选择信号和信道选择信号，并产生一个控制信号和一个时钟信号；数据符号发生器620，用于从所述控制和时钟信号发生器输入控制信号和时钟信号，并从ROM 110输入任意数据模式，同时产生一数据符号；卷积编码器630，用于对所述数据符号编码；串/并转换器640，用于将编码后的信号转换为I和Q信号；符号中继器650，用于以恒定预定符号速率重复产生转换的I和Q信号；PN码发生器660，用于从所述ROM 110输入PN码选择信号并产生一个PN码；Hadamard码发生器670，用于从所述ROM 110输入一个Hadamard码选择信号并产生Hadamard码；和信号频带扩展器680，用于将所述中继信号乘以一个PN码和一个Hadamard码并扩展它们。所述信号频带扩展器产生被扩展的数字I信号和被扩展的数字Q信号。
如图2所示，数字增益选择信号和传输速率选择信号以及信道选择信号不是输入给ROM 110，而是输入给控制和时钟信号发生器610。因此，所述调制器能够串行接收三个信号而无须改变ROM 110。
所述信道作为信令信道或业务信道工作。由于所述发生器的目的是测试所述调制信号的特性，所以，根据本发明的调制信号发生器不包括隔行扫描器和加扰器。
图3简要地示出了图1所示的功率控制和信令信道。如图3所示，所述功率控制和信令信道包括：卷积编码器710，用于从ROM 110输入任意数据模式并使用由用户选择的有限长度K对其编码；符号中继器720，用于输入一个功率控制位并以与所述卷积编码器输出相同的符号速率产生该功率控制位；符号中继器730，用于输入作为I信号的所述卷积编码器的输出信号和作为Q信号的所述符号中继器720的输出信号，并将所述输出信号发送给PN码扩展器；PN码扩展器740，用于输入所述PN码扩展器输出的I和Q信号，并使用由用户选择的一个PN码对它们进行扩展；I/Q交换器750，用于输入被扩展的I和Q信号，并在需要时将I信号和Q信号彼此交换；和Hadamard码扩展器760，用于输入被交换的信号并使用由用户选择的Hadamard码对它们进行扩展。
图4简要地示出了图1所示的业务信道的示意图。如图4所示，所述业务信道包括：卷积编码器810，用于从ROM 110输入一个任意数据模式，并使用由用户选择的有限长度K对它们编码；串/并转换器820，用于输入编码信号并产生一个I信号和一个Q信号；符号中继器830，用于以希望的符号速率产生I信号和Q信号；PN码扩展器840，用于使用由用户选择的PN码对所述符号中继器的输出信号进行扩展；和Hadamard码扩展器850，用于使用由用户选择的Hadamard码对已经被扩展的I和Q信号进行扩展。
每个模块包括4个功率控制信令信道和4个业务信道。一个功率控制信令信道和一个业务信道作为一对信道工作。因此，每个模块包括四对信道。
调制器1将第一对信道设置为导频信道和同步信道，将第二对信道的业务信道设置为寻呼信道。调制器1不使用所述第二对信道的功率控制信令信道。另外，第三对信道和第四对信道被设置为信令信道和业务信道。调制器3和4的所有这些信道对被设置为功率控制信令信道和业务信道。因此，根据本发明的调制信号发生器能够产生导频信道信号、同步信道信号、寻呼信道信号和14个“功率控制信令信道+业务信道”。
一个调制器的信道是由信道选择信号确定的。6位信道选择信号具有下述含义。如表1所示，所述信道选择信号的第四或第五位选择所述调制器，该调制器的信道被设置为：
表1
    信道选择信号(5：4)     信号的含义
    00     调制器1
    01     调制器2
    10     调制器3
    11     调制器4
如表2所示，所述信道选择信号的第二或第三位选择一对信道，其信道被设置为：
表2
    信道选择信号(3：4)     信号的含义
    00     第一对信道
    01     第二对信道
    10     第三对信道
    11     第四对信道
在调制器1中，所述信道选择信号的第二和第三位00表示一导频信道、一寻呼信道和一同步信道，位10没有意义。
如表3所示，所述信道选择信号的第零和第一位表示选择信道的操作模式。
表3
    信道选择信号(1：0)     信号的含义
    00     未使用
    01     功率控制
    10     信令
    11     业务
在调制器1中，第零和第一位1O表示导频信道，01表示同步信道，11表示寻呼信道。
例如，如果所述信道选择信号是000001，那么，它表示调制器1的第一对信道被设置为导频信道。
调制器的数据传输速率是由传输速率选择信号确定的。3位传输速率选择信号具有表4所示的含义。
表4
    位(2：0)     数据传输速率
    000     8kbps
    001     16kbps
    010     32kbps
    011     未使用
    100     64kpbs
    101     128kpbs
    110     未使用
    111     未使用
另外，调制器的每个信道能够根据数字增益选择信号产生模式。10位数字增益选择信号可以设置数字增益为0到1024。
每一调制器从ID(HW ID)识别它自己的ID。也就是，以硬件观点来看，该硬件(hardware ID，HW_ID)用于设置有关每一调制器的ID。2位硬件ID的含义如表5中所示。
表5
    硬件ID(5：4)     含义
    00     调制器1
    01     调制器2
    10     调制器3
    11     调制器4
如果信道被建立，每个调制器根据存储在ROM 110中的参数工作。ROM110存储将被输入给卷积编码器710、810的限制长度选择信号、用于产生将被输入给PN码扩展器740、840的PN码的PN码种子、输入给I/Q交换器750的I/Q交换选择信号、用于确定代码扩展器和I/Q交换器的工作的正/反向选择信号、和输入到Hadamard码扩展器750、850的Hadamard码数。
如果输入给卷积编码器710、810的限制长度选择信号为0，则K为9。如果所述选择信号为1，那么K为7。有两个PN码种子，一个是用于扩展I信号的PN I种子，另一个是用于扩展Q信号的PN Q种子。正向PN I种子的例子如下：
“00000000000000000000000000000001”
正向PN Q种子的例子如下：
“00000000000000000000000000000001”
如果输入给I/Q交换器750的I/Q交换选择信号是0，则不执行交换。但是，如果该信号是1，则I和Q彼此交换。如果正/反向选择信号是0，它表示反向选择信号，即，用于无线终端的调制信号，如果该选择信号是1，它表示正向选择信号，即，用于BS的调制信号。
输入给Hadamard码扩展器760、850的Hadamard码是由所述信道选择信号的第四和第五位确定的。表6示出了正向信道的Hadamard码，它是根据信道选择信号设置的。
表6
  调制器      第一对信道       第六对信道      第五对信道      第四对信道
调制器1   H0   H1     X   H6   H7   H8   H   H
调制器2   H10   H11   H12   H13   H14   H15   H16   H17
调制器3   H18   H19   H20   H21   H22   H23   H24   H25
调制器4   H26   H27   H28   H29   H30   H31   H32   H33
如图3和4所示，如果调制器接收用于表6工作的参数，则该调制器输入存储在ROM中的任意数据模式。所述信道选择数的第三至第五位可以选择任意数据模式。该数据模式可以具有PN序列的形式，以更正确地决定调制特性。因此，将被输入给调制器的每个信道的数据模式是由根据每个信道选择数所选择的PN种子所产生的PN序列确定的。
具体地说，在调制器1中，导频信道从其中所有数据模式都是0的一个ROM中接收数据模式。并且，同步信道和寻呼信道从一个ROM中接收具有20ms长度的数据模式的一个帧。替换所述ROM可以改变所述参数和数据模式。
如图3和4所示，从一个ROM产生的数据被卷积编码和串/并变换并且通过符号中继器变为I和Q信号。该符号中继的I信号和Q信号由信道选择信号选择的Hadamard码进行扩展并由PN码进行扩展。
每个调制器将分别从4个信道输出的11位I信号和11位Q信号相加，并输出13位的I信号I1、I2、I3、I4和13位的Q信号Q1、Q2、Q3、Q4。
I加法器310将从每个调制器210、220、230、240输出的13位I信号I1、I2、13、I4相加并输出相加后的15位I信号(I_sum)。Q加法器320将从每个调制器210、220、230、240输出的13位Q信号Q1、Q2、Q3、Q4相加并输出相加后的15位Q信号(Q_sum)。
I滤波器410滤波相加后的I_sum信号，Q滤波器420滤波相加后的Q_sum信号。一个滤波器滤波15位I和Q信号。此时，该滤波器输出被认为是连接到滤波器后面部分的D/A转换器的输入范围的16位或20位信号的滤波信号。D/A转换器510分别将滤波的I信号(I_fir)和滤波的Q信号(Q_fir)转换成模拟I信号(I_analog)和模拟Q信号(Q_analog)。
在本发明中，我们仅仅解释了具有4个调制器的调制信号发生器。但是，在其它的实施例中，调制器2到4可以包括一对或多对信道，其中，调制器2到4具有功率控制信令信道和业务信道。因此，上述实施例可以根据所述多个业务信道产生所述信号。
在本发明中，期望的效果如下：
所述调制信号发生器能够选择数据传输速率、每个信道的数字增益、PN码种子和Hadamard码。因此，所述发生器能够产生各种调制信号。另外，通过置换所述PR0M数据，它可以产生BS或RT信号。
所述发生器能够在CDMA技术的基础上产生调制信号并能够被用于测试RF放大器和解调器的性能。
本发明可以利用其它的特定形式加以说明而不脱离本发明的精神或基本特征。因此，本发明的上述解释仅仅被认为是用于说明而不是作为限制。本发明的范围由所附权利要求指定，而不是由上述描述指定。因此，在所附权利要求及其等效物的含义范围内的所有变化都包括在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种用于宽带码分多址(CDMA)无线本地回路(WLL)系统的调制信号发生器，其特征在于，该调制信号发生器包括：
第一调制器，用于通过导频信道、同步信道、寻呼信道、至少一个功率控制和信令(PCS)信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；
第二调制器，用于通过PCS信道和业务信道输出经过调制的I和Q信号；
一加法器，用于将分别从所述第一和第二调制器输出的I和Q信号相加；
一滤波器，用于分别滤波相加的I和Q信号；和
一数/模转换器，用于分别转换滤波的I和Q信号并输出最后的I和Q信号。
2.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述发生器还包括一定时和控制模块，用于给每一个所述调制器提供用于设置信道数字增益的数字增益选择信号、用于设置信道数据传输速率的传输速率选择信号、用于选择信道操作模式的信道选择信号。
3.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述发生器还包括一定时和控制模块，用于给每一个所述调制器提供用于设置信道数字增益的数字增益选择信号、用于设置信道数据传输速率的传输速率选择信号、用于选择信道操作模式的信道选择信号，并且，所述信道选择信号被用于将所述第一和第二调制器的每一个信道设置为功率控制信道、信令信道、业务信道、导频信道、同步信道和寻呼信道中的一个。
4.根据权利要求2所述的调制信号发生器，其中，所述定时和控制模块将一基准时钟提供给所述第一和第二调制器。
5.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述发生器还包括一ROM，用于把要调制的数据模式传输给所述第一和第二调制器。
6.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述发生器还包括一ROM，用于把要调制的数据模式传输给所述第一和第二调制器，并且，所述数据模式具有任意的PN序列格式。
7.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述信道包括：
一数据符号发生器，用于产生要调制的数据模式；
一卷积编码器，用于编码所述数据模式；
一串/并转换器，用于将编码后的信号转换成并行形式的I和Q信号；
一符号中继器，用于重复控制转换的I和Q信号的数据速率；
一PN代码扩展器，用于将经过中继的I和Q信号乘以PN码并扩展；知
一Hadamard(哈达马特)码扩展器，用于将经过PN扩展的I和Q信号乘以Hadamard码并扩展。
8.根据权利要求7所述的调制信号发生器，其中，所述信道还包括一ROM，用于将用于选择所述卷积编码器的限制长度的一信号和一I/Q交换选择信号分别传输给所述第一和第二调制器。
9.根据权利要求7所述的调制信号发生器，其中，所述信道还包括一ROM，用于将用于扩展PN码的一PN码种子和用于扩展Hadamard码的Hadamard码数传输给所述第一和第二调制器。
10.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述滤波器由一个具有44抽头系数的有限脉冲响应(FIR)滤波器组成。
11.根据权利要求1所述的调制信号发生器，其中，所述发生器根据用户的设置工作于一个基站或一个无线终端。
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