CN1187940C - 定义脉冲函数的方法及采用此方法的设备 - Google Patents

Abstract

提供用于定义根据预定调制方案作用于在电信系统中传输的数据流的脉冲函数形状的一种方法。此方法包括定义所需的费用参数(例如，用于振幅、BER、带宽、能量、AFC的误差函数)并根据所需的费用参数定义此脉冲函数的形状。也提供使用这样定义的设备的脉冲生成器、调制器和通信设备。应用在双模式TDMA/CDMA系统中。

Description

定义脉冲函数的方法及采用此方法的设备

技术领域

本发明涉及电信系统中的调制方案，并且具体涉及根据预定调制方案定义脉冲函数的频率与振幅之间关系的方法及其应用设备。

背景技术

在数字无线电话机中，在空中发送串行数据比特流，将这些比特流用于调制载波。具有几种类型的调制方案用于发射利用比特流传送的数据。例如，在GSM中使用的调制方案是高斯最小移频键控(GMSK)，而在CDMA系统中使用的调制方案是QPSK。

GMSK是将串行比特流变换为载波相移的相位调制。调制的作用是将输入的串行比特流变换为调制发射机载波的模拟信号。在GMSK中对输出相移进行滤波。高斯函数用作滤波器，除去数字脉冲的尖锐边缘。如果没有此滤波，发射此信号所要求的带宽将相当大。即使利用高斯滤波器，也证实GSM系统是频谱无效的。然而，GMSK调制确实提供功率有效的恒定振幅信号。

在现有CDMA系统中，选择不同的相位调制技术QPSK来提供较高的比特率。在QPSK中，发射使数据速率相对MSK调制加倍的正交信号。在QPSK调制中，对输出相移进行奈奎斯特滤波以提供增加频谱效率并通过消除码元之间干扰减少误码率的根升余弦形状的脉冲。虽然具有根升余弦脉冲形状的QPSK是频谱有效的，允许高数据速率并提供低BER，但它是功率无效的。

设计GSM系统与现有CDMA系统以满足以其概念认为是合适的用户需求。由于正在规划用于第三代系统的方案，所以正在考虑为21世纪的用户需求而提供的电信系统中所需的准则。

在第三代系统中，重要的将是数据速率足够高以允许电信产业从话音扩展为数据应用来继续而不将功率效率减少至电池供电终端可接受的效率之下。没有一种现有的调制方案允许数据速率足够高来支持所要求的大量数据应用而不将误码率和/或功率效率牺牲至不可接受的程度。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供用于根据预定调制方案定义作用于在电信系统中进行传输的数据流的脉冲函数的频率与振幅之间关系的一种方法，所述电信系统具有用于各个相关费用参数的所需准则，此方法包括：提供一组费用函数，每个费用函数代表相应一个费用参数与相关的电信系统的所需准则之间的偏差；和根据从此组费用函数之中选择的多个费用函数的相应加权在一个频率范围上定义此脉冲函数的振幅。

根据本发明的另一方面，利用脉冲函数生成器生成所定义的脉冲函数。

根据本发明的还一方面，提供包括根据所定义的脉冲函数整形数据流的装置的一种调制器。

根据本发明的又一方面，提供根据诸如MSK或QPSK的调制方案提供在CDMA电信系统中传输信号的一种调制器，其中在利用载波信号进行调制之前根据本发明的脉冲生成器整形此数据流。

根据本发明的还一方面，提供一种双模式通信设备，在具有用于各个相关费用参数的第一组所需准则时可操作在第一模式中和在具有用于各个相关费用参数的第二组所需准则时可操作在第二模式中，所述双模式通信设备包括：第一脉冲函数生成器，用于根据第一调制方案基于第一脉冲函数对数据流起作用，以便在电信系统中进行传输；第二脉冲函数生成器，用于根据第二调制方案基于第二脉冲函数对数据流起作用，以便在电信系统中进行传输；和用于根据所述双模式通信设备的操作模式来选择脉冲函数生成器的装置；其中至少一个脉冲函数利用定义的脉冲函数的频率与振幅之间的关系进行整形。

根据本发明的还一方面，提供一种双模式通信设备，在具有用于各个相关费用参数的第一组所需准则时可操作在第一模式中和在具有用于各个相关费用参数的第二组所需准则时可操作在第二模式中，此双模式通信设备包括：调制器，用于在第一操作模式与第二操作模式中根据预定调制方案利用载波信号调制数据流；第一脉冲函数生成器，用于根据一个脉冲函数来整形数据流，所述脉冲函数按照所述预定调制方案进行整形；第二脉冲函数生成器，用于根据一个脉冲函数来整形数据流，所述脉冲函数按照所述预定调制方案进行整形；用于根据此双模式通信设备的操作模式来选择脉冲函数生成器的装置；其中至少一个脉冲函数利用定义的脉冲函数的频率与振幅之间的关系进行整形。

根据本发明的又一方面，提供用于为通信系统选择调制方案的一种方法，此方法包括：定义用于第一调制方案的脉冲函数；对于同一组费用函数，定义用于第二调制方案的脉冲函数；确定每一种调制方案所得到的费用参数；和选择在给定所需的费用参数时能实现可按受的费用参数的平衡的调制方案。

在现有技术的调制方案中，用于整形数据流的脉冲函数具有预定义的算术关系。

例如：

对于其中使用QPSK调制的CDMA系统和其中使用DQPSK调制的PDC与NADC系统，根升余弦为：

H(f)＝1            |f|＜∝

$H\left(f\right)=\sqrt{\frac{1}{2}(1-\cos (2\mathrm{\&Pi;}(f-(T+\mathrm{\&alpha;}))}---\&Proportional;<\left|f\right|\&le;T+\&Proportional;$

$=0---\left|f\right|>T+\&infin;$

对于其中使用MSK调制方案的GSM，高斯为：

$H\left(f\right)=\frac{1}{\sqrt{2{\mathrm{\&Pi;}}_{\mathrm{\&sigma;}}}}{e}^{-f^2/{2a}^2}$

利用根据常规预定义算术关系的脉冲形状，对于一个给定的能量级只有一个参数是可变的。对于高斯脉冲，这是改变此脉冲扩展的“累计(sigma)”，允许带宽以振幅为代价进行改变。对于根升余弦，此变量是改变余弦尾部开始的频率的“α(alpha)”，这影响带宽并因而影响功率效率。将费用参数之间的关系良好地进行定义，以便改善确定方式中的其他倾斜。即，没有机会改善两个费用参数。

由于对通过改变预定算术函数的单个变量可获得的折衷设置的严格限制，所以最合适于每种调制方案的脉冲形状完全清楚。系统设计者根据其强与弱进行调制方案的确定并选择合适的脉冲形状。设置此算术函数的单个变量以提供费用参数之间定义的关系中可接受的平衡。

在本发明中，对于脉冲整形器没有预定的算术关系。定义此脉冲的形状以满足所需费用参数。具有选择使许多费用参数相互平衡的新的脉冲形状的自由，两个参数之间的折衷关系不再如此限制地进行定义，这导致许多令人感兴趣的可能性。

利用本发明，对于MSK中的脉冲形状不必一定是高斯形状。虽然此特定脉冲形状优化功率效率方面的性能，但这在频谱效率方面不是最优的。通过在频域中偏离高斯形状，来改变BER、功率效率与带宽之间的平衡。在QPSK调制中偏离根升余弦脉冲形状的结果同样如此。

在只修改诸如高斯或根升余弦的给定形状脉冲的参数时，能将MSK系统与QPSK系统中的脉冲整形以提供费用函数(例如，BER、带宽、功率效率、自动频率控制AFC)之间所需的平衡而不受现有折衷的控制。费用函数是为正的并在系统操作越好时变得越小的函数。

模拟表明：通过利用用于MSK调制的脉冲进行实验，在保持可接受的功率效率的同时能增强GSM系统的频谱效率，这允许增强现有GSM系统以便通过划分现有信道来使用现有频带增加数据速率，信道是频带与时隙的组合。

本发明建议：调制方案中的脉冲形状能用于改变此方案的费用函数(参数)。这能以许多种方式进行利用，这允许利用新的脉冲形状重新考虑现有调制方案来获得比目前利用常规脉冲形状可能获得的更好的性能。通过除去特定调制方案与当前问题之间强的联系，例如，MSK--频谱无效；QPSK--功率无效，能在不同的基础上选择用于特定系统的调制方案。

例如，通过使用具有合适脉冲形状的MSK调制方案来实施CDMA以满足所要求的费用函数(即，CDMA准则)，能使用单个调制器来构造双模式GSM CDMA终端。此脉冲形状对于每个系统有可能不同，这是因为费用函数(所需参数)也可能不同。

本发明也允许改善现有系统具有的问题。现有GSM系统具有的一个主要问题是在数据用户增加时，这些数据用户将占用可利用信道日益增加的部分，这是因为如果数据传输速率要匹配期望，就需要多于一个的信道来发送数据。如果满足数据速率要求，在数据用户部分增加时，此系统的容量降低。如果GSM将继续支持话音与数据用户而不突然暂停，可操作信道的数量就需要增加。

可通过修改MSK调制方案中的脉冲形状以减少相关的费用函数(即，带宽或误码率)来实现可操作信道的增加。

为了在现有信道内支持更快的数据速率，可在时间上划分一个信道，以便在单个时隙中发送多于一个的帧，另外，可在频率中划分此信道以允许在现有(更宽)频带中发送多于一个的频带。随后数据用户能通过使用此系统分配的信道内的“子信道”以更快的速率发送数据而不减少此系统的容量。不利用子信道而能增加数据速率的唯一方式是使用多于一个的信道来发送数据。对于使用的每个附加信道，将具有相应减少的可利用信道数量用于话音与数据传输。

只利用对GSM基础结构的最小改变(例如，软件)，快数据速率与慢数据速率的两种类型的用户能共同存在于同一系统中。能使用其中半速率信道(每隔一帧只有一个时隙专用于每个用户)用于慢数据速率用户的所建议的半速率GSM，此安排将因此允许GSM发展变得与高数据速率系统一样有用，从而延长其实际寿命。在GSM中，具有8个时隙和175个频带。通过将每个信道一分为二，在此现有信道上能容纳多达两倍的用户。这将显著影响此系统未来的数据用户容量。

如果也在CDMA系统中使用MSK调制，脉冲整形将允许QPSK调制方案中的费用函数最优化，这将允许功率效率增加而可能导致BER的一些增加和频谱效率的一些降低。选择不受常规根升余弦与高斯脉冲限制的脉冲形状的自由允许这些调制方案之中任何一个方案中的费用函数进行最优化来满足所需参数，这在设计第三代或增强的第二代系统时提供了更大的自由，具有被认为是优化计算中加权费用组的所需参数。

通过实验，对于任何调制方案能试图进行最优化并检查结果以确定对于预定费用函数的“最佳”优化。

附图说明

现在将利用示例结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明一个实施例的CDMA发射机；

图2(a)是根据本发明一个实施例的GSM发射机；

图2(b)表示GSM帧结构；

图3是根据本发明一个实施例的增强GSM发射机；

图4是根据本发明一个实施例的双模式GSM/CDMA发射机；和

图5是能根据本发明使用的接收机。

具体实施方式

下面描述根据本发明一个实施例的根据费用函数自适应整形脉冲函数的一种方法。

如上所述，至今只考虑高斯与根升余弦脉冲用于电信系统的调制器中。Laurent已建议能利用AM脉冲(C₀，C₁...等)的叠加来近似高斯脉冲，这些脉冲是余弦与正弦函数的脉冲的固定组合。在本发明中，已采用完全不同的方案，如下所述。

已实施能利用分量的叠加近似脉冲的Laurent理论。然而，不使用此理论来根据固定函数分量近似现有高斯脉冲，Laurent的叠加扩展已经用作确定满足特定通信系统所要求的准则的脉冲形状的基础，这可以如下来完成。

首先，利用表示各个未知脉冲分量的一个或多个函数来替代Laurent叠加扩展中的固定函数分量。随后，查看费用函数(例如，BER、带宽、振幅、AFC)。即，考虑此特定系统要求的值的误差。能改变费用函数的加权来改变这些结果。然后，例如使用优化程序来确定使这些费用函数最小并因而给出满足特定系统要求的脉冲形状的每个脉冲函数的值。

最好，使用两个费用函数，因为这提供比只使用一个函数更佳的脉冲整形。

更具体地，可如下实施此方法：

首先，考虑Laurent公式。根据Laurent公式：

$S_{\mathrm{NT}+\mathrm{\&Delta;T}}=\underset{K=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n^{\&prime;}=0}{\overset{L_{K-1}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{J}^{A}K,N-n^{\&prime;}{C}_{K,n^{\&prime;}T+\mathrm{\&Delta;T}}$ -方程式(1)

其中S(t)是在时间t时的信号 $A_{K,N}=\underset{n=-\&infin;}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_n-\underset{i=1}{\overset{L-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{N-i}\&CenterDot;{\&Proportional;}_{K,i}$

$A_{K,N}=A_{O,N}-\underset{i=1}{\overset{L-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{N-i}\&CenterDot;{\&Proportional;}_{K,i}$

$C_K\left(t\right)=S_0\left(t\right)\&times;\underset{i=1}{\overset{L-1}{\mathrm{\&Pi;}}}{S}_{i-L}\&CenterDot;{\&Proportional;}_{K,i}\left(t\right)$ (0≤K≤M-1)

不使用Laurent脉冲C_k，n′，希望使用另一还不知道的脉冲，即PULSEK_K，n，但希望为之根据必需的误差函数要求确定合适的值：

在方程式1中代入此得到：

$S_{\mathrm{NT}+\mathrm{\&Delta;T}}=\underset{K=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n^{\&prime;}=0}{\overset{L_{K-1}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{J}^{A}K,N-n^{\&prime;}\mathrm{PULS}{E}_{K,n^{\&prime;}T+\mathrm{\&Delta;T}}$ -方程式(2)

其中 $J=\sqrt{-1}$

如上所述，PULSE是未知的，但在此实施例中它被读、是非零并具有最大长度8。

在此实施例中，选择使用两个分量(PULSE(0)与PULSE(1))来建立S，因此M＝2。对于M＝2扩展方程式(2)并利用比特流∝₁，∝₂...的函数来替代函数A_K，得到：

$J^{A_{O,N-5}}\left(J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}+{\&Proportional;}_{N-2}+{\&Proportional;}_{N-1}+{\&Proportional;}_N)}\mathrm{Pulse}\right[0\left]\right[\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}+{\&Proportional;}_{N-2}+{\&Proportional;}_{N-1})}\mathrm{Pulse}\left[0\right][T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}+{\&Proportional;}_{N-2})}\mathrm{Pulse}\left[0\right][2T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3})}\mathrm{Pulse}\left[0\right][3T+\mathrm{\&delta;T}]+J^{{\&Proportional;}_{N-4}}\mathrm{Pulse}\left[0\right][4T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$\mathrm{Pulse}\left[0\right][5T+\mathrm{\&delta;T}]+J^{(-{\&Proportional;}_{N-5})}\mathrm{Pulse}\left[0\right][6T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{(-{\&Proportional;}_{N-5}-{\&Proportional;}_{N-6})}\mathrm{Pulse}\left[0\right][7T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{(-{\&Proportional;}_{N-5}-{\&Proportional;}_{N-6}-{\&Proportional;}_{N-7})}\mathrm{Pulse}\left[0\right][8T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}+{\&Proportional;}_{N-2}+{\&Proportional;}_{N-1}+{\&Proportional;}_N{\&Proportional;}_{-\mathrm{aN}-1})}\mathrm{Pulse}\left[1\right]\left[\mathrm{\&delta;T}\right]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}+{\&Proportional;}_{N-2}+{\&Proportional;}_{N-1}-{\&Proportional;}_{N-2})}\mathrm{Pulse}\left[1\right][T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}+{\&Proportional;}_{N-2}+{\&Proportional;}_{N-3})}\mathrm{Pulse}\left[1\right][2T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}+{\&Proportional;}_{N-3}-{\&Proportional;}_{N-4})}\mathrm{Pulse}\left[1\right][3T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{({\&Proportional;}_{N-4}-{\&Proportional;}_{N-5})}\mathrm{Pulse}\left[1\right][4T+\mathrm{\&delta;T}]+J^{(-{\&Proportional;}_{N-6})}\mathrm{Pulse}\left[1\right][5T+\mathrm{\&delta;T}]+$

$J^{(-{\&Proportional;}_{N-5}+{\&Proportional;}_{N-7})}\mathrm{Pulse}\left[1\right][6T+\mathrm{\&delta;T}])$

方程式(3)

由于∝表示比特，则它必须是正或负1。因此，方程式(3)中的每一项能识别为其为实或虚(假定此脉冲函数是实的)。

例如，取此方程式的第一项：

J(∝_N-4+∝_N-3+∝_N-2+∝_N-1+∝_N)

∝_N-4，∝_N-2，∝_N＝奇→虚

∝_N-3，∝_N-1＝偶→实

因此，有可能计算此表达式的绝对值为比特(∝s)的函数。要进行的确定是在时间N发送什么∝。(在理想系统中，这将是在基带上接收的信号)。

查看方程式3(例如，对于简单接收机)，能推断如同在其自己的时间一样在时间(N+4)T发射比特∝_N-4，这是虚值，并且必须考虑干扰(即，其他虚的)脉冲。此表达式中实的项对于干扰项和脉冲的绝对值能全部被忽略。

应使此干扰最小。例如，能通过使项Pulse[0]在时间(N+4)T大于所有其他项的绝对值来改善BER性能。

因此，假定∝序列：

{∝_N，∝_N-1，…∝_N-7}＝{1，1，1，1，1，1，1，1}，

此脉冲在时间ΔT的绝对值能根据未知脉冲进行计算，也能根据未知脉冲计算干扰项在时间ΔT的绝对值，对于∝_N-∝₇的1，-1的每个可能组合(即，所有2⁸＝256种可能性)执行此。对于每种可能性，获得用于干扰项的表达式与绝对值。

在此实施例种，为满足有关功率、BER、AFC与带宽的某些准则而要求此脉冲。因此，确定其误差函数。

假定8的附加抽样，ΔT能取以下值：

$\mathrm{\&Delta;\&Tgr;}=\{0,\frac{\mathrm{\&Tgr;}}{8}$ $,\frac{2\mathrm{\&Tgr;}}{8}$ $,\frac{3\mathrm{\&Tgr;}}{8}$ $,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\frac{7\mathrm{\&Tgr;}}{8}\}$

显然，能根据所要求的脉冲抽样的电平改变附加抽样速率。

对于ΔT取上述每个值，计算振幅与BER费用。每个值总的费用是可能序列上获得的全部8个表达式的和。

费用(误差)函数

(i)振幅误差函数

假定1的恒定振幅，能利用下式给出振幅误差：

{绝对值²-1²}²

(ii) BER误差函数

为了计算此函数，需要确定噪声量，这利用下式给出：

{干扰区域的绝对值}²

(iii) 能量误差函数

所要求的能量-抽样点的平方和。

(iv) 带宽误差函数

为了估算此脉冲的带宽，要求导出此脉冲函数(这在此级上还是未知的)，此导出能近似为两个相邻脉冲值之间的差。利用下式给出一个脉冲的带宽：

∑{抽样点上的导数}²

这能如下进行确定：

假定8T的脉冲宽度并且已经利用8附加抽样此脉冲。

根据Laurent：

Pulse[0][t]是非零，对于0≤t≤9T

Pulse[1][t]是非零，对于0≤t≤7T

未知脉冲是：

$\mathrm{Pulse}\left[0\right][\mathrm{mT}+\frac{\mathrm{nT}}{8}],$ 对于m＝0，1，2...8

n＝0，1，2...7

$\mathrm{Pulse}\left[1\right][\mathrm{mT}+\frac{\mathrm{nT}}{8}],$ 对于m＝0，1，2...7

n＝0，1，2...7

为方便表示：

利用X_0，m·8+n来表示 $\mathrm{Pulse}\left[0\right][\mathrm{mT}+\frac{\mathrm{nT}}{8}]$

利用X_1，m·8+n来表示 $\mathrm{Pulse}\left[0\right][\mathrm{mT}+\frac{\mathrm{nT}}{8}]$

则例如：

$\mathrm{Pulse}\left[0\right][2T+\frac{3T}{8}]=X_{0.19}$

$\mathrm{Pulse}\left[1\right][2T+\frac{3T}{8}]=X_{1.19}$

相邻抽样点具有相邻编号并且此组未知函数变成：

X_0，i    其中i＝0，1，2...71

和

X_1，i    其中i＝0，1，2...55

结果，pulse[0]的近似带宽如下：

$\mathrm{Pulse}\left[0\right]:\mathrm{\&Sigma;}\frac{{(X_{0,i+1}-X_{0,i})}^2}{T/8},$ 对于i＝0-70

                                    -(a)

在本实施例中，将确定第二分量的带宽，则需要为PULSE[1]确定类似的表达式，这如下所示：

$\mathrm{Pulse}\left[1\right]:\mathrm{\&Sigma;}\frac{{(X_{1,i+1}-X_{0,i})}^2}{T/8},$ 对于i＝0-54

                                    -(b)

由两个分量组成的脉冲的总带宽＝(a)+(b)

通过加权上面的误差函数(例如，0.3用于功率，0.3用于BER，而0.4用于带宽，或如果系统例如只要求考虑带宽，则0用于功率与BER，而1用于带宽)，根据系统要求能特别设计此脉冲。一旦出现问题，能加上另一加权，唯一的限制是总的加权必须等于+1。

现在根据未知函数即X_0，i(i＝0-71)与X_i，j(i＝0-55)来表示总的误差函数。为了确定合适的未知函数的值并因而推断脉冲形状，使用常规的例如现成的优化程序来使此表达式最小。

现在将描述根据所需费用参数(例如，利用上述方法)定义的脉冲函数的实现。

图1表示码分多址(CDMA)发射机。CDMA常规地包括由专用物理数据信道(DPDCH)与专用物理控制信道(DPCCH)构成的帧。将要发送的比特序列101输入到此发射机的帧构造器(builder)102，此构造器将这些比特放置在此帧合适的部分中(即，放置在DPDCH中)。

此比特流随后利用金色码编码器扩展在频谱上。此金色码编码器103如下操作。

假定{C₀，C₁...C_N-1}比特流

和{f₀，f₁...f_M-1}帧序列(即，M个码元比特)

则金色码编码器103的输出是具有以下元素的N×M项的一个序列：

{f₀C₀，f₀C₁，...f₀C_N-1，f₁C₀...f₁C_M-1...f_M-1C_M-1...f_N-1C_M-1}

因此，具有MN片将进行调制。

调制器104将金色码编码器103输出的这些MN片调制到时钟105输出的一个载波上。此调制器104可以是QPSK调制器，如一般用于诸如IS95的CDMA系统中的一样。然而，在此优选实施例中，此调制器是诸如在MSK中使用的连续相位调制器。由调制器104输出的信号带宽直接与用于构成查找表106的脉冲的频谱有关。常规地，在CDMA中，此查找表将包括定义根升余弦的数据。然而，在本发明的这个实施例中，此查找表定义其形状已根据费用(误差)函数进行优化的脉冲，如上所述。调制器104的输出输入到数字-模拟变换器107。此模拟信号随后利用重构滤波器108进行重构。重构滤波器可能一般包括用于执行一些频谱整形的开关电容滤波器和诸如RC滤波网络的主要用于处理残余整形的模拟滤波器。一旦已经重构此信号，就将此信号输入给功率放大器109，此放大器放大此信号以便利用天线110进行发送。

图2a表示GSM发射机。GSM常规地包括图2b所示的帧结构。要发送的比特序列201输入到此发射机的帧构造器102，此构造器将一个脉冲串合适部分中的比特放置在TDMA帧的一个时隙内，随后将此比特流传送给调制器204，常规地此调制器将是GMSK调制器。然而，在此优选实施例中，此此信号不通过高斯滤波器。相反地，查找表206定义其形状已如上所述根据误差函数进行优化的脉冲函数，此查找表将包括2TX每秒抽样值的数量。

时钟105提供常规的载波信号。

调制的信号输入到数字-模拟变换器207。此模拟信号随后利用重构滤波器208进行重构。至于CDMA发射机，此滤波器可能一般包括用于执行一些频谱整形的开关电容滤波器和诸如RC滤波器的主要用于处理残余整形的模拟滤波器。最后，此信号利用功率放大器109进行放大并利用天线210进行发送。

至于GSM(EDGE)的进一步发展，已经建议通过改变调制方案来将数据速率提高3倍。本发明通过设计满足合适的费用函数的脉冲使数据速率能增加。因此，将其信道在频率或时间上进行划分能使用现有的基础结构。

图3表示能用于这样的系统中的增强的GSM发射机。此发射机类似于目前的GSM发射机，并在此实施例中调制器304是MSK调制器。然而，此增强的GSM发射机包括定义用于对比特序列301起作用的不同脉冲函数的2个查找表306a与306b。查找表306a包括定义能对具有每秒9.6千比特的当前数据速率的语音起作用的脉冲函数的数据，此查找表的数据能对应于高斯曲线，于是它提供与GSM中当前使用的调制相同的调制(即，GMSK)。然而，优选地，它包括根据本发明定义脉冲函数(例如，对于更严格的费用函数进行优化的脉冲函数)的数据。

另一方面，查找表306b包括定义用于对数据应用的比特序列301起作用的脉冲函数的数据。根据与话音应用所要求的不同的费用函数设计此脉冲函数，这是因为显然数据应用要求相当高的数据速率。转换器311为所要求的应用提供调制器与合适查找表之间的连接。

如前所述，由于具有其所固有的某些有效与无效性的调制方案而已经限制用于特定电信系统的调制方案的选择灵活性。然而，通过提供满足某一系统的费用函数要求的合适脉冲形状来除去这些束缚，本发明提供更大的灵活性。

图4表示一种双模式GSM/CDMA发射机。此发射机具有通用调制器404，这是可能的，因为利用具有两个查找表406a与406b的发射机已经减少特定调制方案的费用函数限制，其中这两个表在此实施例中分别定义满足GSM与CDMA的费用函数要求的脉冲函数。如所能明白的，许多元件能用于GSM与CDMA操作并且在要求两个元件时包括一个转换器，其之间的转换器取决于此发射机的操作。例如，如果在CDMA模式中比特序列401将需要利用金色码编码器403进行编码。因此，此转换器将与此金色码编码器进行连接，而如果在GSM模式中将直接转接至此调制器。同样地，如果在GSM模式中，利用GSM查找表406a提供脉冲整形并且转换器411提供连接，于是能根据此查找表中的数据整形比特序列。最后，提供转换器412，以便功率放大器连到滤波网络用于此发射机合适的操作模式。

图5表示典型的接收机。接收的信号至少通过一个IF级501以便将其频率减至基带频率并随后将此信号分离为其I与Q分量，而且使用混频器502a与502b和低通滤波器503a与503b从此信号中除去载波。此信号然后利用A/D变换器504a与504b从模拟信号变换为数字信号并传送给解调器级505。在此级上，执行解调、任何均衡和解码等。

本发明包括其明确或笼统在此公开的任何新颖特性或特性组合而不管它是否涉及所要求保护的发明或缓解任何或全部解决的问题。

鉴于上面的描述，对于本领域技术人员来说显然在本发明的范畴内可以进行各种修改。

Claims (23)

1.用于根据预定调制方案定义作用于在电信系统中进行传输的数据流的脉冲函数的频率与振幅之间关系的一种方法，所述电信系统具有用于各个相关费用参数的所需准则，此方法包括：

提供一组费用函数，每个费用函数代表相应一个费用参数与相关的电信系统的所需准则之间的偏差；和

根据从此组费用函数之中选择的多个费用函数的相应加权在一个频率范围上定义此脉冲函数的振幅。

2.根据权利要求1的方法，其中在迭代处理中在一个频率范围上定义此脉冲函数的振幅，在此迭代处理中改变此脉冲函数并确定费用参数，直至实现可接受的费用参数的平衡。

3.根据权利要求1或2的方法，其中通过利用相应的加权优化相应的费用参数来实现费用参数之间可接受的平衡。

4.根据权利要求3的方法，其中使用优化计算机程序来执行此优化。

5.根据权利要求1、2或4之中任何一项权利要求的方法，其中从包括功率效率、频谱效率、误码率、自动频率控制与能量的组之中的一个或多个参数中选择所述费用参数。

6.一种脉冲函数生成器，用于根据一个脉冲函数来变换数据流，所述脉冲函数按照利用权利要求1、2或4之中任何一项权利要求的方法定义的关系进行整形。

7.一种调制器，用于提供在电信系统中传输的信号，所述调制器包括：

用于根据权利要求6的脉冲函数生成器来整形数据流的装置。

8.根据权利要求7的调制器，其中用于整形的装置包括滤波器。

9.根据权利要求7的调制器，其中用于整形的装置包括查找表。

10.一种用于通信设备的收发信机，所述通信设备包括调制器和解调器，其中所述调制器如权利要求7-9之中任何一项权利要求所述。

11.可操作在通信系统中的一种通信设备，包括根据权利要求10的收发信机。

12.一种调制器，用于根据预定调制方案提供信号，以便在其中信道是频率与时隙组合的TDMA电信系统中进行传输，其中在利用载波信号进行调制之前，根据权利要求6的脉冲生成器来整形数据流。

13.一种调制器，用于根据预定调制方案提供信号，以便在CDMA电信系统中进行传输，其中在利用载波信号进行调制之前，根据权利要求6的脉冲生成器来整形数据流。

14.根据权利要求12或13的调制器，其中此预定调制方案是MSK。

15.根据权利要求12或13的调制器，其中此预定调制方案是QPSK。

16.一种双模式通信设备，在具有用于各个相关费用参数的第一组所需准则时可操作在第一模式中和在具有用于各个相关费用参数的第二组所需准则时可操作在第二模式中，所述双模式通信设备包括：

第一脉冲函数生成器，用于根据第一调制方案基于第一脉冲函数对数据流起作用，以便在电信系统中进行传输；

第二脉冲函数生成器，用于根据第二调制方案基于第二脉冲函数对数据流起作用，以便在电信系统中进行传输；和

用于根据所述双模式通信设备的操作模式来选择脉冲函数生成器的装置；

其中至少一个脉冲函数根据利用权利要求1、2或4之中任何一项权利要求的方法定义的关系进行整形。

17.根据权利要求16的双模式通信设备，其中第一调制方案与第二调制方案是不同的。

18.根据权利要求16或17的双模式通信设备，此双模式通信设备可在第一模式中以第一数据速率操作并在第二模式中以第二数据速率操作。

19.根据权利要求18的双模式通信设备，其中第一数据速率支持话音应用，而第二数据速率支持数据应用。

20.根据权利要求16、17或19之中任何一项权利要求的双模式通信设备，可操作在TDMA电信系统中。

21.根据权利要求16、17或19之中任何一项权利要求的双模式通信设备，其中第一脉冲函数生成器生成高斯形状的脉冲。

22.一种双模式通信设备，在具有用于各个相关费用参数的第一组所需准则时可操作在第一模式中和在具有用于各个相关费用参数的第二组所需准则时可操作在第二模式中，此双模式通信设备包括：

调制器，用于在第一操作模式与第二操作模式中根据预定调制方案利用载波信号调制数据流；

第一脉冲函数生成器，用于根据一个脉冲函数来整形数据流，所述脉冲函数按照所述预定调制方案进行整形；

第二脉冲函数生成器，用于根据一个脉冲函数来整形数据流，所述脉冲函数按照所述预定调制方案进行整形；

用于根据此双模式通信设备的操作模式来选择脉冲函数生成器的装置；

其中至少一个脉冲函数根据利用权利要求1、2或4之中任何一项权利要求的方法定义的关系进行整形。

23.用于为通信系统选择调制方案的一种方法，此方法包括：

根据权利要求1、2或4之中任何一项权利要求的方法定义用于第一调制方案的脉冲函数；

对于同一组费用函数，定义用于第二调制方案的脉冲函数；

确定每一种调制方案所得到的费用参数；和

选择在给定所需的费用参数时能实现可接受的费用参数的平衡的调制方案。

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