CN1366749A - 多路复用通信系统及其信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包括定标电路11,其根据定标控制信号控制由数字调制电路1生成的数字复用信号的信号电平;可变衰减电路12,其根据衰减控制信号衰减正交调制电路4所转换出的RF信号的信号电平;控制信号生成装置,其根据数字调制电路1所生成的数字复用信号的实效值和正交调制电路4所需电平的数字换算值生成定标控制信号并提供给定标电路11,同时根据其定标控制信号生成衰减控制信号并提供给可变衰减电路12。

Description

多路复用通信系统及其信号处理方法
技术领域
本发明涉及多路复用通信系统及其信号处理方法。
现有技术
多路复用通信系统是把多信道的数字信号进行复用处理而进行通信的系统，其通信方式有FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)等。图1所示为现有的直扩CDMA基站发信机的结构图，图中1为数字调制电路，负责对经过编码处理的多信道发送数据进行数据调制和直扩CDMA调制并生成同相分量I分量和正交分量Q分量的扩展调制信号，并进一步对各信道的每一个I分量和Q分量进行复用处理从而生成I分量和Q分量的数字复用信号。图中2为对数字复用信号的I分量和Q分量进行带宽限制的数字滤波器，图中3为对I分量和Q分量分别进行模拟信号转换而生成I分量和Q分量的模拟基带信号的D/A转换器。图中4为把I分量和Q分量的模拟基带信号转换成RF信号的正交调制电路，图中5为使RF信号放大的发信放大器，图中6为发射天线。
下面就其工作情况作以说明。
数字调制电路1对经过编码处理的各信道发送数据进行数据调制而分离出I、Q分量，并对其分别施以直扩CDMA调制。然后，通过数字调制电路1内部设置的复用处理电路，各信道的I、Q扩展信号按照I分量和Q分量分别在信道间被相加，并成为I分量和Q分量的数字复用信号被输出。在直扩CDMA方式中，各信道的发送功率是可变的，所以由数字调制电路1生成的I分量和Q分量的数字复用信号是包含振幅变动的多值数据。
数字滤波器2对多值数据I分量和Q分量的数字复用信号加以带宽限制，D/A转换器3分别对I分量和Q分量进行模拟信号转换而生成I分量和Q分量的模拟基带信号。正交调制电路4将I分量和Q分量的模拟基带信号加载转换成RF信号，发信放大器5将此RF信号放大，并基于此RF信号从发射天线6发送出去。
在如上所述的现有的直扩CDMA基站发信机中，根据基站的多路复用状态和各信道的功率变化，输入到正交调制电路4的模拟基带信号的信号电平也将是变动的，但是当输入到正交调制电路4的模拟基带信号的信号电平超过为保持其正交调制电路4实现良好特性的动态范围而输入过大时，就会导致由相邻信道功率泄漏引起的频率特性退化等故障。
因此，为了在以最大功率发信时也可使发信波形质量和频率特性保持良好状态，当输入的模拟基带信号的信号电平达到最大值时，正交调制电路4将作调整以使成为实现其良好特性的动态范围内的最大输入值。
由于现有的直扩CDMA基站发信机是如上所构成的，所以模拟基带信号的信号电平即数字调制电路1所生成的数字复用信号的动态范围将成为正交调制电路4所要求的动态范围。但是在数字调制电路1中，分别成为可变功率的多个信道经过复用处理其功率的变动和复用数的变动导致数字复用信号的信号电平变动幅度加大，结果模拟基带信号的动态范围远远超过了正交调制电路4的动态范围。
而且，当数字调制电路1中经过复用处理的各可变功率过小或复用数过少时，数字复用信号的信号电平将变小，于是模拟基带信号与正交调制电路4的动态范围相比将过小，结果在正交调制电路4所生成的RF信号中载波渗漏分量将成为主导，这就产生了导致波形质量退化的主要原因之类的问题。
本发明就是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得即使在基站的多路复用状态和各信道的功率变化引起数字复用信号的信号电平发生变动时，正交调制电路的输入信号电平也得以纳入其正交调制电路的动态范围之内，由此扼制正交调制电路的输入信号电平过大或过小所引起的发信信号波形质量的退化，同时在其正交调制电路的后段校正至原始信号电平的多路复用通信系统及其信号处理方法。
发明内容
本发明中的多路复用通信系统包括定标计算装置，用于按照数字调制装置所生成的数字复用信号的振幅以及适合于正交调制装置进行信号处理的振幅范围来计算出用于对其数字复用信号进行振幅调整处理的定标值；定标控制装置，用于按照定标计算装置所计算出的定标值对数字复用信号施以振幅调整处理并将其输入至信号转换装置；控制信号生成装置，用于按照定标计算装置所计算出的定标值生成校正控制信号；信号校正装置，用于根据其校正控制信号对正交调制装置所转换的RF信号进行校正处理以消除定标控制装置所进行的振幅调整处理对其产生的影响。
由此可以获得如下效果：可以防止当正交调制装置的输入信号的电平过大时产生的相邻信道功率泄漏所导致的频率特性退化或当此输入信号的电平过小时产生的RF信号中的载波渗漏分量变为主导地位等的波形质量退化，同时可以对正交调制装置所转换出的RF信号消除定标控制装置的控制对其产生的影响、进行原始信号电平校正。
本发明的多路复用通信系统包括计算定标值的功能，其经过编码处理的多信道发送数据按照每个信道被数字调制装置分别加以数据调制和直扩CDMA调制而生成数字复用信号，在控制信号生成装置中，根据此数字复用信号的同相分量和正交分量的振幅实效值及适合正交调制装置进行信号处理的振幅范围的数字换算值进行定标值的计算。
由此可以获得如下效果：可以防止在直扩CDMA方式的多路复用通信中当正交调制装置的输入信号电平过大时产生的相邻信道功率泄漏所导致的频率特性退化以及当过小输入时产生的RF信号中的载波渗漏分量变为主导地位等的波形质量退化，同时可以对正交调制装置所转换出的RF信号进行原始信号电平校正、消除定标控制装置的控制对其产生的影响。
本发明中的多路复用通信系统在控制信号生成装置中按照式S＝INT{log2(D/Z)}算出定标值，并将此定标值作为定标控制信号提供给定标控制装置，在定标控制装置中，当定标控制信号为正时，由数字调制装置生成的同相分量和正交分量的数字复用信号将分别位上移S位，当定标控制信号为负时，分别位下移S位。
由此可以获得如下效果：定标装置的定标处理凭借位移处理就可容易地进行。
本发明中的多路复用通信系统在控制信号生成装置中，对数字换算值D赋与滞后特性，并对数字调制装置所生成的同相分量和正交分量的数字复用信号分别进行位上移S位或位下移S位。
由此可以获得如下效果：即使当数字复用信号的实效值在定标值变化点的附近反复增减时，定标值也可避免频繁变化，定标控制装置中的位移处理以及控制信号生成装置中的校正控制信号的生成也不必频繁进行，进而提高了工作的稳定性。
本发明中的多路复用通信系统在控制信号生成装置中，根据规定时间之前生成的校正控制信号和当前生成的校正控制信号，将施以RAMP处理的校正控制信号提供给信号校正装置。
由此可以获得如下效果：可以使所提供的校正控制信号的变化变得平滑，从而防止由校正控制信号的急剧变化导致的频率特性的退化。
本发明中的多路复用通信系统的信号处理方法根据数字调制装置所生成的数字复用信号的振幅以及适合于正交调制装置进行信号处理的振幅范围，计算出用于对其数字复用信号进行振幅调整处理的定标值，并按照计算出的定标值对数字复用信号施以振幅调整处理后输入，同时根据计算出的定标值生成校正控制信号，并按照该校正控制信号对正交调制装置所转换出的RF信号进行校正处理以消除振幅调整处理对其产生的影响。
由此可以获得如下效果：可以防止当正交调制电路的输入信号的电平过大时产生的相邻信道功率泄漏所导致的频率特性退化以及当此输入信号的电平过小时产生的RF信号中的载波渗漏分量占主导地位等的波形质量退化，同时可以对正交调制电路所转换出的RF信号进行原始信号电平校正以消除定标值的控制对其产生的影响。
附图说明
图1为现有的直扩CDMA基站发信机的结构示意图。
图2为本发明实施方式1中的直扩CDMA基站发信机的结构示意图。
图3为表示可变衰减电路特性用的特性图。
图4为表示定标值计算电路作用用的说明图。
图5为表示本发明实施方式2中的直扩CDMA基站发信机的定标值计算电路作用的说明图。
图6为本发明实施方式3中的直扩CDMA基站发信机的结构示意图。
图7为表示本发明实施方式3中的直扩CDMA基站发信机作用的说明图。
实施方式
下面，为了更详细地阐述本发明，参照附图就实施本发明的最佳方式进行说明。
实施方式1
图2为本发明实施方式1中的直扩CDMA基站发信机的结构示意图，图中1为数字调制电路(数字调制装置)，负责对经过编码处理的多信道发送数据进行数据调制和直扩CDMA调制并生成同相分量I分量和正交分量Q分量的扩展调制信号，并进一步对各信道的每一个I分量和Q分量进行复用处理从而生成I分量和Q分量的数字复用信号。
图中11为定标电路(定标控制装置)，负责对数字调制电路1所生成的I分量和Q分量的数字复用信号的信号电平按照后述的定标控制信号分别施以控制。图中2为对数字复用信号的每一I分量和Q分量分别进行带宽限制的数字滤波器，图中3是对每一I分量和Q分量分别进行模拟信号转换而生成I分量和Q分量的模拟基带信号的D/A转换器(信号转换装置)。图中4为把I分量和Q分量的模拟基带信号转换成RF信号的正交调制电路(正交调制装置)，图中12为可变衰减电路(信号校正装置)，负责对正交调制电路4所转换出的RF信号的信号电平按照后述的衰减控制信号施以衰减。图中5为使RF信号放大的发信放大器，图中6为发射天线。
图中13是对数字调制电路1所生成的I分量和Q分量的数字复用信号的实效值进行计算的实效值计算电路(定标计算装置)，图中14为定标值计算电路(定标计算装置)，负责根据实效值计算电路13所计算出的数字复用信号的实效值以及从定标电路11至D/A转换器3这一区段的正交调制电路4所需电平的数字换算值计算出定标值，并作为定标控制信号输出给定标电路11和后述之衰减控制信号生成电路15。
图中15是根据定标值计算电路14所提供的定标控制信号以及可变衰减电路12的特性而生成衰减控制信号的衰减控制信号生成电路(控制信号生成装置)，图16是将其衰减控制信号进行D/A转换后输送给可变衰减电路12的D/A转换器。
下面就工作情况作以说明。
数字调制电路1通过数据调制把经过编码处理的各信道发送数据分离为I、Q分量并分别施以直扩CDMA调制。然后，通过数字调制电路1内设置的复用电路，对各信道的I、Q扩展信号按照I分量和Q分量分别在信道间相加，并成为I分量和Q分量的数字复用信号输出。在直扩CDMA方式中，各信道的发送功率是可变的，所以由数字调制电路1生成的I分量和Q分量的数字复用信号包括振幅变动的多值数据。
实效值计算电路13按照下式(1)对数字调制电路1所生成的I分量和Q分量的数字复用信号的实效值进行计算。
Z＝{(1/T)∑(DI2+DQ2)}1/2    (1)
其中，Z：数字复用信号的实效值
      T：计算实效值的规定时间
      DI：I分量的信号电平
      DQ：Q分量的信号电平
此实效值计算电路13所计算出的数字复用信号的实效值将作为实效值信号输出至定标值计算电路14。
定标值计算电路14输入实效值计算电路13所提供的实效值信号，并根据此数字复用信号的实效值以及定标电路11至D/A转换器3这一区段的正交调制电路4所需电平的数字换算值按照下式(2)计算出定标值。
S＝D/Z    (2)
其中，S：定标值
      D：数字换算值
此定标值计算电路14所计算出的定标值将作为定标控制信号输出至定标电路11和衰减控制信号生成电路15。
定标电路11输入定标值计算电路14所提供的定标控制信号，并根据其定标值对数字调制电路1所生成的I分量和Q分量的数字复用信号的信号电平分别加以控制。
应用定标值对数字复用信号进行定标处理后，其I分量和Q分量分别可由下式(3)得出。
DIS＝DI×S
DQS＝DQ×S    (3)
其中，DIS：施以定标处理后的I分量的信号电平
      DQS：施以定标处理后的Q分量的信号电平
这样，数字调制电路1所生成的I分量和Q分量的数字复用信号被乘以定标值，经过这一定标处理，从定标电路11输出的I分量和Q分量的数字复用信号的信号电平就能够纳入正交调制电路4的动态范围而成为合适的信号电平。
另外，定标值计算电路14是按照式(2)计算定标值的，但如果定标值计算电路14按照下式(4)计算定标值的话，则在定标电路11中就可以通过位移处理方式进行定标处理。
S＝INT{log2(D/Z)}    (4)
其中，INT：取整数值的函数
在这种情况下，定标电路11可按如下方式进行定标处理：当定标值为正时，由数字调制电路1生成的I分量和Q分量的数字复用信号将分别被位上移S位，当定标控制信号为负时将分别被位下移S位。
数字滤波器2对定标电路11所输出的I分量和Q分量的数字复用信号进行带宽限制，D/A转换器3分别对每一I分量和Q分量进行模拟信号转换，并生成I分量和Q分量的模拟基带信号。正交调制电路4将I分量和Q分量的模拟基带信号加载转换为RF信号。
衰减控制信号生成电路15根据定标值计算电路14所提供的定标控制信号和可变衰减电路12的特性生成衰减控制信号。
图3是表示可变衰减电路特性的特性图，当定标值为S时，衰减控制电压可以从可变衰减电路12的基准动作点按log10(S)[dB]的点VATT求出。衰减控制信号生成电路15可以将可变衰减电路12如图3所示的特性以数据表的方式记忆下来，并随着定标值的输入生成衰减控制信号，用以消除正交调制电路4所转换出的RF信号在受到定标电路11的控制时所产生的影响。
D/A转换器16将对此衰减控制信号进行D/A转换并输出至可变衰减电路12。
可变衰减电路12将按照D/A转换器16所提供的衰减控制信号对正交调制电路4所转换出的RF信号的信号电平进行衰减处理，以消除正交调制电路4所转换出的RF信号在受到定标电路11的控制时所产生的影响，从而校正到原始的信号电平。
发信放大器5将对其可变衰减电路12所校正过的RF信号进行放大，并按照其RF信号从发射天线6发射出去。
如上所述，根据本实施方式1可以计算出从数字复用信号的信号电平变为适合于正交调制电路4的输入电平的定标值，并应用该定标值对数字复用信号的信号电平进行控制，同时在正交调制电路4的后段根据该定标值进行原始信号电平的校正，所以可以防止在正交调制电路4的输入信号电平过大时产生的相邻信道功率泄漏所导致的频率特性退化以及在该输入信号电平过小时导致RF信号中的载波渗漏分量变为主导地位等的波形质量退化。
另外，如果定标值计算电路14按照式(4)计算定标值的话，则定标电路11就可以通过位移处理的方式容易地进行定标处理。
实施方式2
本实施方式2将在定标值计算电路14中对定标值变化范围赋与滞后特性，且将计算出的定标值作为定标控制信号输出。
下面将其工作情况作以说明。
如上述实施方式1中所述，如果定标值计算电路14按照式(4)计算定标值的话则在定标电路11中就可以通过位移处理的方式容易地进行定标处理。但是当数字复用信号的实效值在定标值变化点附近反复增减时，定标值就将频繁变化，定标电路11的位移处理以及衰减控制信号生成电路15中的衰减控制信号的生成也必须频繁地进行。
图4为表示上述定标值计算电路的作用说明图，图中H表示数字复用信号的实效值在位移阈值的附近增加之后又减少的情形。当数字复用信号的实效值如H所示进行推移时，位移处理就必须在数字复用信号的实效值增加至超出阈值之际进行位下移处理，而在数字复用信号的实效值减少至超出位移阈值之际进行位上移处理。
图5为表示本发明的实施方式2中的直扩CDMA基站发信机的定标值计算电路的作用说明图，图中设有位下移用的位移阈值A和位上移用的位移阈值B。I表示数字复用信号的实效值增加的情形，此时，当其超出位移阈值A之际就进行位下移处理。另外，J表示数字复用信号的实效值减少的情形，此时当其超出位移阈值B之际就进行位上移处理。表示与图4相同的数字复用信号的实效值推移的为H。当数字复用信号的实效值随着H增加并超出位移阈值A时进行位下移处理，但当数字复用信号的实效值减少至其超出位移阈值A的时刻并不进行位上移处理，直到其超出位移阈值B之前也不必进行位上移处理。
因此，既使在数字复用信号的实效值在定标值变化点的附近反复增减时，定标值也不会频繁变化，定标电路11的位移处理以及衰减控制信号生成电路15中衰减控制信号的生成也不必频繁地进行。
如上所述，根据本实施方式2是在定标值计算电路14中对定标值变化范围赋与滞后特性，且将计算出定标值作为定标控制信号输出，所以既使在数字复用信号的实效值在定标值变化点的附近反复增减时，定标值也不会频繁变化，定标电路11的位移处理以及衰减控制信号生成电路15中衰减控制信号的生成也不必频繁地进行，这可以提高工作的稳定性。
实施方式3
图6为本发明的实施方式3中的直扩CDMA基站发信机的结构示意图，图中21为保存当前生成的衰减控制信号的寄存器，22为保存规定时间之前生成的衰减控制信号的寄存器，23为保存RAMP系数的寄存器，24为根据寄存器23中保存的RAMP系数对应寄存器21、22所保存的衰减控制信号进行RAMP处理并将其输出至D/A转换器16的RAMP信号生成电路。
其他部分的结构与图2所示相同，在此略去重复说明。
下面就其工作情况作以说明。
图7为表示本发明的实施方式3中的直扩CDMA基站发信机的作用说明图，在此参照此图7和图6所示的结构图进行说明。
寄存器21中保存衰减控制信号生成电路15在t时刻所生成的衰减控制信号L，寄存器22中保存衰减控制信号生成电路15在t-1时刻所生成的衰减控制信号M。RAMP信号生成电路24从寄存器21所保存的衰减控制信号L中减去寄存器22所保存的衰减控制信号M，并将所得差数信号与寄存器23保存的RAMP系数相乘施以RAMP处理N，再与衰减控制信号M相加并将所得衰减控制信号输出至D/A转换器16。这时，本来由寄存器21所保存的衰减控制信号L将保存在寄存器22中。
如上所述，根据本实施方式3，可以使衰减控制信号生成电路15所生成的衰减控制信号的变化变得平滑并输出至D/A转换器16，从而可以防止由衰减控制信号的急剧变化而导致的频率特性的退化。
另外，上述各实施方式是以直扩CDMA基站发信机作为多路复用通信系统的一例进行了说明，但是本发明的适用范围并不局限于上述实施方式。例如还可适用于同样CDMA方式的跳频方式或应用红外线者，或者FDMA方式、TDMA方式的多路复用通信系统。而且，不仅基站发信机，对于移动站发信机也是适用的。
如上所述，本发明所涉及的多路复用通信系统及其信号处理方法适用于如下技术：既使在基站的多路复用状态或各信道的功率变化引起数字复用信号的信号电平发生变动时，正交调制电路的输入信号电平也可以纳入其正交调制电路的动态范围之内，在抑制正交调制电路的输入信号电平过大或过小所导致的发送信号波形质量退化的同时，在其正交调制电路的后段对原始信号电平加以校正。

Claims (9)

1.一种多路复用通信系统，其将多个数字信号经过复用处理生成的数字复用信号通过信号转换装置转换成模拟基带信号，再通过正交调制装置将其模拟基带信号转换成RF信号，其中包括：
定标计算装置，用于根据上述数字调制装置所生成的数字复用信号的振幅以及适合于上述正交调制装置进行信号处理的振幅范围来计算对其数字复用信号进行振幅调整处理的定标值；
定标控制装置，用于按照上述定标计算装置所计算出的定标值对上述数字复用信号施以振幅调整处理后输入至上述信号转换装置；
控制信号生成装置，用于按照上述定标计算装置所计算出的定标值生成校正控制信号；
信号校正装置，用于根据其校正控制信号对上述正交调制装置所转换出的RF信号进行校正处理以消除上述定标控制装置所进行的振幅调整处理所产生的影响。
2.权利要求1所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置，其根据经过编码处理的多信道发送数据按照每个信道被数字调制装置分别加以数据调制和直扩CDMA调制所生成的数字复用信号的同相分量和正交分量的振幅实效值，以及适合于正交调制装置进行信号处理的振幅范围的数字换算值，进行定标值的计算。
3.权利要求2所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置按照下式计算出定标值，
S＝INT{log2(D/Z)}
其中，S：定标值
      INT：取整数值的函数
      Z：数字复用信号的实效值
      D：数字换算值
并将其定标值作为定标控制信号提供给定标控制装置，在定标控制装置中，当定标控制信号为正时，由数字调制装置生成的同相分量和正交分量的数字复用信号将分别被位上移S位，当定标控制信号为负时，由数字调制装置生成的同相分量和正交分量的数字复用信号将分别被位下移S位。
4.权利要求3所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置对数字换算值D赋与滞后特性，并对由数字调制装置生成的同相分量和正交分量的数字复用信号分别进行位上移S位或位下移S位。
5.权利要求1所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置根据规定时间之前生成的校正控制信号和当前生成的校正控制信号施以RAMP处理，并将由此生成的校正控制信号提供给信号校正装置。
6.权利要求2所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置根据规定时间之前生成的校正控制信号和当前生成的校正控制信号施以RAMP处理，并将由此生成的校正控制信号提供给信号校正装置。
7.权利要求3所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置根据规定时间之前生成的校正控制信号和当前生成的校正控制信号施以RAMP处理，并将由此生成的校正控制信号提供给信号校正装置。
8.权利要求4所记载的多路复用通信系统，其特征为：
控制信号生成装置根据规定时间之前生成的校正控制信号和当前生成的校正控制信号施以RAMP处理，并将由此生成的校正控制信号提供给信号校正装置。
9.一种多路复用通信系统的信号处理方法，多路复用通信系统将多个数字信号经过复用处理生成的数字复用信号通过信号转换装置转换成模拟基带信号，再通过正交调制装置将其模拟基带信号转换成RF信号，其信号处理方法包括以下内容：
根据上述数字调制装置所生成的数字复用信号的振幅以及适合于上述正交调制装置进行信号处理的振幅范围，计算出对其数字复用信号进行振幅调整处理的定标值，并按照所计算出的定标值对上述数字复用信号施以振幅调整处理后输入至上述信号转换装置，同时根据上述所计算出的定标值生成校正控制信号，并根据其校正控制信号对上述正交调制装置所转换出的RF信号进行校正处理以消除上述振幅调整处理所产生的影响。
CNB018008518A 2000-04-06 2001-04-05 多路复用通信系统及其信号处理方法 Expired - Fee Related CN1177427C (zh)

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