CN1118160C - 扩展频谱发射机及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

在扩展频谱发射机中，多个扩展频谱信道信号被多路复用到数字幅度信号，并且数字幅度信号的时间平均功率由一个平均计算器(3)所确定。该数字幅度信号被内插器(2)所插值，根据第一比例因子按比例缩放，并且转换为模拟幅度信号。该模拟幅度信号然后被根据第二比例因子按比例缩放。第一和第二比例因子由控制电路(4)互补地变化，使得该发射机的载波噪声比基本上保持恒定，而与多路复用信号的变化功率电平无关。

Description

扩展频谱发射机及其通信方法
技术领域
本发明涉及一种传输系统，特别涉及用于提高无线传输的载波噪声比(CNR)的技术。本发明特别适用于提高象基于小区位置的发射机这样的的码分多址(CDMA)发射机的CNR值。
背景技术
在蜂窝式移动通信网络的小区位置CDMA发射机中，各个扩展频谱信道信号被同步并且多路复用(或者数字求和)为数字幅度信号。该幅度数据内数模转换器转换为一个模拟幅度信号，其被向上变频、功率放大然后发送。为了避免数模转换器过载，每个发送信道信号的最大幅度被预先确定，使得复用信号的总幅度对应于该数模转换器的上限。但是，该传输系统的性能由在调制到载波之前被功率放大的最大信号电平的CNR需求所确定。结果，当在低通信量周期中并非所有各个信道都被复用时，该系统的载波噪声比低于所需数值。
解决该问题的一个方法是使用用于每个信道的数模转换器，以产生多路模拟幅度信号，而不是用于单个数模转换器来产生多路数字幅度信号。但是，该方法不是一个经济的实现方法，并且需要附加电路来保证任何一对模拟扩展频谱信道信号之间的正交性。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种发射机和通信方法，用于提高在发送之前受到数模转换处理的信号的载波噪声比。
根据本发明第一方面，在此提供一种发射机，包括：平均功率电平计算电路，用于确定数字幅度信号的时间平均功率；以及内插器，用于内插所述数字幅度信号，并产生所包含的比特数量比所述数字幅度信号中包含的比特数量大的输出信号；比特移位器，用于从内插器的所述输出信号的多个比特位置选择预定数量的比特，所述多个比特位置是由第一比例因子确定的；数字模拟转换器，用于将所选择的预定数量的比特转换成模拟幅度信号；模拟幅度比例调节电路，用于根据第二比例因子比例调节模拟幅度信号；和控制电路，用于根据所述时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
根据第二方面，本发明提供一种扩展频谱发射机，其中包括：多路复用器，用于多路复用多个扩展频谱信道信号，以产生一个数字幅度信号；平均功率电平计算电路，用于确定该数字幅度信号的时间平均功率；以及内插器，用于内插所述数字幅度信号，并产生所包含的比特数量比所述数字幅度信号中包含的比特数量大的输出信号；比特移位器，用于从内插器的所述输出信号的多个比特位置选择预定数量的比特，所述多个比特位置是由第一比例因子确定的；数字模拟转换器，用于将比例调节的数字幅度信号转换成模拟幅度信号；模拟幅度比例调节电路，用于根据第二比例因子比例调节模拟幅度信号；和控制电路，用于根据所述时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
根据本发明第三方面，在此提供一种通信方法，包括如下步骤：a)确定数字幅度信号的时间平均功率；b)根据所述时间平均功率内插所述数字幅度信号，并产生所包含的比特数量比所述数字幅度信号中包含的比特数量大的输出信号；c)根据所述时间平均功率从所述输出信号的多个比特位置中选择预定数量的比特；d)将所选择的预定数量的比特转换成模拟幅度信号；e)将模拟幅度信号补偿地比例调节到所述时间平均功率；和f)发射调节的模拟幅度信号。
附图说明
下面将参照附图，更加具体地描述本发明，其中：
图1为根据本发明第一实施例的CDMA发射机的方框图。
图2为用于说明内插的位序列的时序图；
图3示出N位序列、内插的M位位序列以及所选择L位序列之间的关系；
图4为根据本发明第二实施例的CDMA发射机的方框图；以及
图5为根据本发明第三实施例的CDMA发射机的方框图。
具体实施方式
现在参照图1，在此示出根据本发明第一实施例的CDMA(码分多路访问)发射电路，用于与象蜂窝式移动通信网络这样的基于小区位置的通信系统。在图1中示出，多个独立数字扩展频谱信道信号(语音或数据)被在多路复用器1中多路复用(或者“数字求和”)为数字幅度数据。每个输入的扩展频谱信号是一个已经被用短和长扩展码扩展(编码)并且按照在CDMA技术中的公知技术与其他扩展频谱信号时间同步的信号。
根据本发明，来自多路复用器1的数字幅度数据被同时提供到内插器2和平均功率计算器3。平均功率计算器3计算多路复用幅度数据的总功率电平的时间平均值，并且馈送到一个控制电路4。
内插器2在N位幅度数据上提供插值，并且产生M位多路复用幅度数据，其中M大于N。例如，如果N位多路复用幅度数据具有按照T时间间隔出现的一系列数位{A1，A2，...，AN}，如图2中的圆圈所示，内插器2在每个位间隔T期间计算连续位之间的幅度差，并且确定斜率的梯度为(Ai+Ai+1)/T(其中i＝1，2，...，N)。如果一个数位被插入在连续输入位之间，如图2中的点所示，则内插器2产生M位输出序列，其中各个数位以等于T/2的时间间隔T’出现。
内插器2的输出被发送到比特移位器5。比特移位器从由控制电路4所指定的每个输入M位序列的数位的位置选择一系列预定数目“L”的数位，其中整数L大于N但小于M。如图3中所示，比特移位器5可以用M级位移寄存器，其中缺省的位的位置(i+1)至(i+L)被确定。根据与参考功率电平相关的多路复用幅度数据的平均功率，控制电路4确定输入到数模转换器6的输入信号的比例因子，并且确定在输入M位序列中输出L位序列的位的位置。控制电路4指定输出L位序列的位的位置，并且指示比特移位器5从指定的M位序列的位的位置中选择一个L位序列。
由比特移位器5所选择的L位序列被数模转换器6转换为相应的模拟幅度信号。增益控制放大器7连接到数模转换器6的输出端，用于根据由控制电路4所指定的比例因子放大模拟幅度信号。增益控制器7的输出被在一个上变频器8中调制为无线电频率载波。所调制的载波被传输功率放大器级9功率放大，并且从天线10发送。
为了在所有发送电平满足发射机的载波噪声比的需求，根据与如下参考功率电平相关的幅度数据的平均功率，比特移位器5的位移和放大器7的增益被控制电路4以压缩扩展模式或者以扩展压缩模式补偿地控制。
控制电路4确定所计算平均功率电平是否高于或低于一个参考(缺省)值，该参考值可能是最大平均功率电平、最小功率电平或者位于最大和最小值之间的中间值。假设一个中间值被用作为该参考值。在这种情况下，增益控制放大器7被初始化，使得当多路复用器1的输出的平均功率电平等于该参考值时，该发射机的载波噪声比被控制在所需数值。
如果控制电路确定所计算平均功率低于该中间参考值，则它产生一个向下位移控制信号，使得比特移位器5从一个被插值的M位序列中选择一个L位序列{(i+k+1)至(i+k+L)}，其被相对于图3中所示的缺省位的位置向下位移“k”位，其中整数“k”表示所计算平均功率与中间参考功率电平之间的差值。然后，控制电路4使放大器7的增益增加6分贝的整数倍，即，6分贝乘以整数“k”。由于当所计算平均功率等于该中间参考值时，向下位移k位的L位序列比从缺省位的位置选择的L位序列小2k倍，因此用因子2k补偿增加放大器增益使得当前小于参考信号的CNR值被控制在当输入信号的平均功率等于该参考值时所获得的相同数值。
如果控制电路判断该所计算的平均功率高于中间参考值，则它产生一个向上位移控制信号，使得比特移位器5从一个被插值的M位序列中选择一个L位序列{(i-j+1)至(i-j+L)}，其被相对于图3中所示的缺省位的位置向上位移“j”位，其中整数“j”表示所计算平均功率与中间参考值之间的差值。然后，控制电路4控制放大器7，使其增益减小6分贝的整数倍，即，6分贝乘以整数“j”。由于向上位移j位的L位序列比从缺省位的位置选择的L位序列大2j倍，因此用因子2j补偿减小放大器增益使得当前大于参考信号的CNR值被控制在当输入信号的平均功率等于该参考值时所获得的相同数值。
如果所计算平均功率等于中间参考值的多路复用幅度数据对应于该缺省位的位置，并且被指定为SR，则该发射机的载波噪声比由SR/n给出，其中n是背景噪声。
当多路复用幅度数据的所计算平均功率是参考电平的1/2并且被指定为SL时，该比特移位器5从相对于缺省位置向下位移一位的位置选择一个L位序列。该向下位移一位使得数模转换器6的输入信号被以因子2按比例放大。与比特移位器5的操作互补，通过使放大器7的增益降低6分贝，然后数模转换器6的输出被以因子2按比例缩小。因此，保持如下关系：
{(SL)×(2)+n}×(1/2)＝SL+n/2
因此，信号SL的CNR等于2×(SL)/n，因此等于SR/n。
当多路复用幅度数据的所计算平均功率是参考电平的2倍并且被指定为SH时，通过使L位序列相对于缺省位置向上位移一位，使得数模转换器6的输入信号被以因子2按比例缩小。通过使放大器7的增益增加6分贝，数模转换器6的输出被以因子2按比例增加。因此，保持如下关系：
{(SH)×(2)+n}×(1/2)＝SH+2n
因此，信号SH的CNR等于(SH)/2n，因此等于SR/n。
可以看出，来自CDMA小区位置基站的发送可以被保持在基本恒定的CNR值，而与其发送功率电平无关。本发明的另一个特点是由于多路复用信道信号被在控制电路4中与参考功率电平相比较，因此可以检测信号的异常状态。在这种情况下，控制电路4控制发送功率，使得没有对其它通信系统造成干扰。
图4示出本发明的一个改进实施例，其中下变频器11和检测器12连接到功率放大器9的输出端用于检测功率放大器的功率电平。检测器12的输出被控制电路8用于检测多路复用数字幅度数据的所计算平均功率与从天线10发送的信号的实际功率电平之间的差值。
控制电路8按照上述方式根据所计算平均功率与参考功率电平之间的差值控制比特移位器5。控制电路8根据所计算平均功率与参考功率电平之间的差值以及所计算平均功率与发送的实际功率电平之间的差值控制放大器7的增益。因此，放大器7的增益被按照上述方式根据所计算平均功率与参考功率电平之间的差值改变6分贝的整数倍，加上一个随着所计算平均功率与功率放大器9的实际传输功率电平之间的差值而变化的比例因子“α”。该反馈结构用于避免功率放大器由于环境条件而造成其传输功率的变化。
多路复用数字幅度数据的平均功率还可以通过图5中所示的信道管理单元而获得。信道管理单元13不但提供信道分配和功率控制功能，而且提供各个信道信号的总平均功率的检测。信道管理单元13还确定由扩展电路14所使用的用于编码所分配信道的信号的扩展码。该编码信号被提供到多路复用器1作为上述发送扩展频谱信号。发送信道信号的总平均功率被从信道管理单元13提供到控制电路4，取代由前面的实施例的平均功率计算器3所计算的信号。

Claims (13)

1.一种发射机，包括：
平均功率电平计算电路(3；13，14)，用于确定数字幅度信号的时间平均功率；以及
内插器(2)，用于内插所述数字幅度信号，并产生所包含的比特数量比所述数字幅度信号中包含的比特数量大的输出信号；
比特移位器(5)，用于从内插器(2)的所述输出信号的多个比特位置选择预定数量的比特，所述多个比特位置是由第一比例因子确定的；
数字模拟转换器(6)，用于将所选择的预定数量的比特转换成模拟幅度信号；
模拟幅度比例调节电路(7)，用于根据第二比例因子比例调节模拟幅度信号；和
控制电路(4)，用于根据所述时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
2.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述数字幅度信号是一个多路复用的数字幅度信号，其中多个数字幅度信号被多路复用。
3.根据权利要求2所述的发射机，其特征在于，所述控制电路(4)被配置为：
把所述多路复用的数字幅度信号的时间平均功率与参考功率电平相比较，并且确定一个差分功率值；以及根据所述差分功率值确定所述第一和第二比例因子。
4.根据权利要求1所述的发射机，其中还包括：
上变频器(8)，用于把所述模拟幅度信号调制到载波；
功率放大器(9)，用于放大该被调制载波；以及
检测电路(11，12)，用于检测所述功率放大器的功率变化；
其中，所述控制电路(4)响应所检测的功率变化，用于控制所述第二比例因子。
5.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述平均功率电平计算电路是一个信道管理单元。
6.一种扩展频谱发射机，其中包括：
多路复用器(1)，用于多路复用多个扩展频谱信道信号，以产生一个数字幅度信号；
平均功率电平计算电路(3；13，14)，用于确定该数字幅度信号的时间平均功率；以及
内插器(2)，用于内插所述数字幅度信号，并产生所包含的比特数量比所述数字幅度信号中包含的比特数量大的输出信号；
比特移位器(5)，用于从内插器(2)的所述输出信号的多个比特位置选择预定数量的比特，所述多个比特位置是由第一比例因子确定的；
数字模拟转换器(6)，用于将比例调节的数字幅度信号转换成模拟幅度信号；
模拟幅度比例调节电路(7)，用于根据第二比例因子比例调节模拟幅度信号；和
控制电路(4)，用于根据所述时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
7.根据权利要求6所述的扩展频谱发射机，其特征在于，所述控制电路(4)被配置为：
把所述多路复用的数字幅度信号的时间平均功率与参考功率电平相比较，并且确定一个差分功率值；以及
根据所述差分功率值确定所述第一和第二比例因子。
8.根据权利要求6所述的扩展频谱发射机，其中还包括：
上变频器(8)，用于把所述模拟幅度信号调制到载波；
功率放大器(9)，用于放大该被调制载波；以及
检测电路(11，12)，用于检测所述功率放大器的功率变化；
其中，所述控制电路(4)响应所检测的功率变化，用于控制所述第二比例因子。
9.根据权利要求6所述的扩展频谱发射机，其特征在于，所述平均功率电平计算电路是一个信道管理单元。
10.一种通信方法，包括如下步骤：
a)确定数字幅度信号的时间平均功率；
b)根据所述时间平均功率内插所述数字幅度信号，并产生所包含的比特数量比所述数字幅度信号中包含的比特数量大的输出信号；
c)根据所述时间平均功率从所述输出信号的多个比特位置中选择预定数量的比特；
d)将所选择的预定数量的比特转换成模拟幅度信号；
e)将模拟幅度信号补偿地比例调节到所述时间平均功率；和
f)发射调节的模拟幅度信号。
11.根据权利要求10所述的通信方法，其中还包括：
把所述模拟幅度信号调制到载波；
放大该调制的载波；
检测该调制载波的功率变化；以及
根据所检测的功率变化，控制所述模拟幅度信号。
12.根据权利要求10所述的通信方法，其中步骤(a)包括：
把所确定的时间平均功率与一个参考功率电平相比较，并确定一个差分功率值；
其中步骤(b)包括根据所述差分功率值内插所述数字幅度信号；
其中步骤(d)包括将模拟幅度信号补偿地比例调节到所述差分功率值。
13.根据权利要求12所述的通信方法，其特征在于，步骤(c)包括：
根据所述差分功率值，从所述输出信号的多个比特位置选择预定数目的比特。
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