CN1390414A - 用于旋转调制信号相位的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种调节调制信号相位旋转的技术,以补偿与发射信号通路关联的电路单元引入的相位旋转。电路单元可以直接位于发射信号通路中,或与之工作耦合。然后,确定对应于接收到控制信号所定义工作状态的相位旋转量,将调制信号的相位旋转与所确定的相位旋转相关的量。通过在沿发射信号通路的各种位置,旋转数据、或用于将数据扩频的PN序列、或用于调制数据的载波信号可以执行相位旋转补偿。

Description

用于旋转调制信号相位的方法和装置
                            发明背景
I.技术领域
本发明涉及数据发射。尤其，本发明涉及旋转调制信号相位的方法和装置。
II.背景技术
在多个通信系统中，在发射到接收装置之前，处理、调制并调节数据。数据处理可以包括压缩编码、检错/纠错编码、转换以提供正交信道、扩频以分散数据等等。然后，用一个或多个载波信号调制处理过的数据，以产生更适于发射的调制信号。可以使用各种调制方案，如正交移相键控(QPSK)、偏移QPSK、正交调幅(QAM)、调频(FM)、调幅(AM)等等。通常在发射之前还要进一步调节调制信号(如缓冲、放大、滤波等等)。
发射信号通路中的多个电路单元执行信号处理，这些单元中的一些可能将失真引入信号。例如，电路单元(如放大器、混频器)的非线性可能产生互调失真。此外，电路单元可能将相位旋转引入调制信号。通常，通过适当的电路单元设计，将这些失真保持在可接受的等级。
为了改进性能并增强系统容量，发射信号通路可以包括电路单元，根据发射装置的工作条件，这些电路单元可以被选择性地控制。例如，发射信号通路可以包括一个或多个增益可调的可变增益单元，以提供可变输出发射功率电平。发射信号通路还可以包括偏置电流可调的有源电路单元，以减小提供所需(例如线性、带宽)性能时的功率消耗。
当调节发射信号通路中的可变电路单元时，调制信号的特征可以变化。尤其，当调节电路单元时，调制信号的相位可以旋转。当以逐步方式调节电路单元时，调制信号可以包括相位不连续性，这可能引起性能的降级。在接收机处可以跟踪这种相位转变。然而，这制约了相位估计的带宽。为了以较低的信噪比(SNR)工作，期望使用窄带估计器(也就是具有较长的时间常数)，而具有较差的跟踪性能。
因此，迫切需要一种技术，它能够旋转调制信号的相位，以补偿与发射信号通路关联的电路单元的调节所引起的相位旋转。
                           发明内容
本发明提供了调节调制信号相位旋转的技术，以补偿与发射信号通路关联的电路单元所引入的相位旋转。通过在大致同一时间，将调制信号的相位向相反方向旋转与电路单元所引入的大致相同的量，可以减小调制信号的相位失真。可以在沿发射信号通路的各种位置执行相位旋转补偿。在一些实施例中，通过旋转数据、用于将数据扩频的PN序列、或用于调制数据的载波信号，数字化地执行相位旋转。相位旋转补偿可应用于多种调制技术，包括CDMA、TDMA、FDMA等等，并且还可应用于多种调制格式，包括QPSK、OQPSK、PSK、QAM等等。
本发明的一个实施例提供了从发射信号通路提供调制信号相位旋转的方法。根据该方法，接收至少一个控制信号，提供每个控制信号以调节与发射信号通路关联的一个或多个电路单元(如VGA、PA)的特定特征(如增益、偏置电流)。电路单元可以直接位于发射信号通路中，或与它工作耦合。然后，确定对应于接收到至少一个控制信号所定义工作状态的相位旋转，将调制信号的相位旋转所确定的相位旋转量，或接近于该数量。
相位旋转可以用复数乘法器实现，也可以数字化地执行。相位旋转还可以在指定的时间执行，使得在调节电路单元时减小调制信号的相位失真。相位旋转的大小可以具有任何分辨率或精度，并可以存储在查找表中。
对于一些CDMA系统，通过旋转用于将数据扩频的PN序列的相位，旋转调制信号的相位。对于这些系统，接收至少一个数据流和一对PN序列。然后，用PN序列将接收到的数据流扩频。PN序列可以包括IS-95-A标准定义的短PN I和PN Q序列。
本发明的另一实施例提供了从CDMA发射机提供输出信号相位旋转的方法。根据该方法，接收至少一个数据流和一对PN序列。然后，用PN序列将接收到的数据流扩频，以产生扩展数据。调制扩展数据，以产生调制信号，然后，至少用一个电路单元调节调制信号，以产生输出信号。接收至少一个控制信号，每个控制信号都用于调节一个或多个电路单元的特定特征(如增益、偏置电流)。确定对应于接收到控制信号所定义工作状态的相位旋转，然后将调制信号的相位旋转所确定的相位旋转量，或接近于该数量，以提供输出信号的相位旋转。
本发明的另一实施例提供了一种发射机，它包括耦合到控制器和至少一个电路单元的信号处理器。信号处理器接收至少一个数据流并与至少一个载波信号相乘，以产生调制信号。电路单元接收并调节调制信号，以产生输出信号。将至少一个控制信号提供给电路单元，每个控制信号用于调节一个或多个电路单元的特定特征。控制器接收控制信号，并确定对应于接收到控制信号所定义工作状态的相位旋转。将输出信号的相位旋转所确定的相位旋转量，或接近于该数量。
信号处理器可以包括扩展器，它接收数据流和一对PN序列，并用PN序列扩频数据流，以产生扩展数据。或者，信号处理器可以包括调制器，它接收数据流并用同相载波信号和正交载波信号调制数据流，以产生调制信号。通过旋转PN序列的相位、数据流的相位或载波信号的相位，以旋转调制信号的相位。控制器还可以包括查找表，它接收控制信号，并提供对应于接收到控制信号所定义工作状态的相位旋转值。
可以将本发明延伸到提供调制信号的相位调节，以补偿与发射信号通路关联的电路单元所引入的相移。
                           附图概述
从以下的详细描述中，通过结合附图，本发明的特征、本质和优点将更加明显，附图中类似的标号在全文中作相应的指示，其中：
图1显示了包含本发明相位旋转机构的发射机特殊实施例的框图；
图2显示了扩展器特殊实施例的框图；
图3显示了调制器的特殊实施例的框图；
图4显示了PN发生器的特殊实施例的框图；
图5显示了一对正交PN序列的相位旋转的坐标图；
图6和7显示了相位旋转电路两个特殊实施例的框图；
图8A和8B显示了相位旋转两种实现的框图。
                 特殊实施例的详细描述
图1显示了发射机100的特殊实施例的框图，该发射机包括本发明的相位旋转机构。在发射机单元110中，将来自数据源112的数据分段成数据帧，并提供给编码器114。控制器116可以指导来自数据源112的数据的分段和传送，还可以向编码器114提供附加数据和消息。编码器114根据特定编码格式将接收到的数据和消息编码，并将编码数据提供给扩展器118。扩展器118还从PN发生器120接收一对伪随机噪声(PN)序列，并用PN序列将编码数据和消息扩频，以产生扩展数据。将扩展数据提供给调制器(MOD)122，调制器根据特定的调制格式(如QPSK)用中频载波信号(IF_LO)调制数据，以产生调制信号。扩展器118和调制器是信号处理器的一部分，信号处理器接收数据、PN序列和IF载波信号(IF_LO)，并产生IF调制信号。以下将详细描述一部分电路单元。
将IF调制信号提供给缓冲器130，缓冲器缓冲信号，并将缓冲信号提供给混合器132。混合器132还接收另一载频载波信号(如正弦信号)(RF_LO)，并用RF_LO将缓冲信号上变频，以产生RF信号。混合器132可以用复数乘法器实现。将RF信号提供给可变增益放大器(VGA)134，增益放大器将信号放大来自控制器116的增益控制信号所确定的增益。将放大的RF信号提供给功率放大器/驱动器(PA/DRV)136，功率放大器/驱动器(PA/DRV)136提供所需的信号驱动。为了保存功率，来自控制器116的偏置扩展信号可以调节PA/DRV 136的偏置电流。
通常用外部滤波器将来自PA/DRV 136的调制信号滤波，以去除镜像和干扰信号。然后，使滤波信号通过隔离器和双工器，并通过天线发射到接收装置。图1中没有显示这些单元。
发射机100可被设计成执行各种码分多址(CDMA)标准。例如，发射机100可以被设计成遵循：(1)“双模宽带扩频蜂窝系统的TIA/EIA/IS-95-A移动站-基站兼容性标准”，(2)题为“双模扩频蜂窝和PCS移动站中推荐的最小性能标准”的TIA/EIA/IS-98-A、-B和-C，(3)“cdma2000 ITU-R RTT候选提议”，和(4)“ETSI UMTS陆地无线电接入(UTRA)ITU-R RTT候选提议”，这些标准在这里分别被称为IS-95-A标准，IS-98标准、IS-2000标准或提议、和WCDMA标准或提议。这些标准通过引用结合于此。
发射机100还可以被设计成实现各种CDMA结构，如题为“SPEAD SPECTRUMMULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIALREPEATERS”的美国专利号4,901,307，题为“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATINGWAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美国专利号5,103,459，和1997年11月3日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKETDATA TRANSMISSION”的美国专利申请序号08/963,386中所述的。这些专利和专利申请都转让给了本发明的受让人，并通过引用结合于此。本领域熟练的技术人员可以理解本发明适用于以上指出的CDMA标准和结构以及其它待批的将来的CDMA标准和结构。
图1所示的发射机的实施例可以进行各种改变。例如，与图1中所示的相比，数字信号处理可以包括附加、更少或不同的步骤。例如，如本领域所熟知的，信号处理可以包括码元重复、码元穿插、交织等等。此外，在发射信号通路中可以通过更少或更多的滤波器、缓冲器、混合器和放大器级。还可以以不同的结构配置这些单元。在特殊实施例中，发射机单元110在一个集成电路中实现，其余的电路单元在另一集成电路中实现，尽管还可以使用不同数目的集成电路和/或分离单元。
如图1所示，调节与发射信号通路关联的一些电路单元的一些特征有时是有利的，或者是需要的。例如，可以提供一个或多个可变增益单元(如VGA134)，以允许调节输出发射功率电平。增益调节可以是必须的，例如，为了保持接收装置中特定的性能等级(如特定的误码率)，并减小对系统中其它单元的干扰。此外，发射信号通路中的一些电路单元(如PA/DRV 136)可以具有可调的偏置电流，以保存功率并延长工作寿命。题为“AMPLIFIER WITHADJUSTABLE BIAS CURRENT”的美国专利申请序号09/034,979中描述了具有可调偏置电流的放大器的实例，该申请转让给了本发明的受让人，并通过引用结合于此。当以高输出发射功率电平发射时，通常使用高偏置电流，在其它时候使用低偏置电流以保存功率。
对电路单元的调节影响期望的电路特征(如增益、偏置电流)，但是也影响被处理信号的其它特征。例如，调节VGA 134的增益将如期望地那样影响信号电平，但是也影响调制信号的相位，这可能是不期望的，或不能接受的。类似地，对PA/DRV 136的偏置电流的调节将如期望地那样影响电路的容量，但是通常也影响调制信号的相位。调制信号的相位随用于调节发射信号通路的关联电路单元的控制信号而变化或旋转。
根据本发明，旋转调制信号的相位，以补偿对电路单元的调节而引起的相位旋转。例如，如果当可变增益单元从一个增益设置调节到另一增益设置时引入了特定的相位旋转，那么大约在调节电路的时刻，将调制信号的相位向相反方向旋转大致相同的量。用这种方式，能减小调制信号中的相位不连续性，这能够提供接收装置处改进的解调性能和较佳的信号跟踪。
在沿发射信号通路的任何点上都能执行相位旋转补偿。在特殊实施例中，为了实现方便数字化地执行相位旋转，以提供恒定的性能。为了清楚起见，以下对于特殊的发射机设计描述本发明相位旋转的特殊实施。
图2显示了扩展器118的特殊实施例的框图。扩展器118是复数乘法器，它接收“复数”数据输入(表示为IDATA+jQDATA)和“复数”PN序列(表示为PN_I+jPN_Q)，将复数数据输入与复数PN序列相乘，并提供“复数”数据输出(表示为IOUT+jQOUT)。在实际实施中，IDATA和QDATA只是两个输入数据流，PN_I和PN_Q只是两个PN序列。PN_I和PN_Q序列是两个PN代码产生的扩频信号，如实现的特定CDMA标准或系统所定义的。通过与PN_I和PN_Q相乘，将IDATA和QDATA扩频，所得的积交叉相加，以产生IOUT和QOUT扩展数据输出。
如图2所示，扩展器118接收IDATA和QDATA以及PN_I和PN_Q序列。将IDATA提供给乘法器210a和210c，将QDATA提供给乘法器210b和210d。类似地，将PN_I序列提供给乘法器210a和210d，将PN_Q序列提供给乘法器210b和210c。每个乘法器210将接收到的输入数据与接收到的PN序列相乘或扩频，以产生各个输出扩展数据。将乘法器210a和210b的输出提供给求和器212a，它从乘法器210a的输出中减去乘法器210的输出，以产生IOUT扩展数据。类似地，将乘法器210c和210d的输出提供给求和器212b，它将这两个输出组合，以产生QOUT扩展数据。扩展器118执行的函数和扩展数据输出可以表示为：
(IOUT+jQOUT)＝(IDATA+jQDATA)·(PN_I+jPN_Q)    (1)
IOUT＝(IDATA·PN_I)-(QDATA·PN_Q)             (2)
QOUT＝(IDATA·PN_Q)-(QDATA·PN_I)             (3)
扩展器118通过复数乘法运算用PN_I和PN_Q序列有效地调制IDATA和QDATA数据流。
图3显示了调制器122特殊实施例的框图。将扩展数据IOUT和QOUT分别提供给将数据滤波的滤波器314a和314b。滤波器314还可以通过用本领域熟知的方式执行填零和低通滤波，对接收数据进行附加抽样。将被滤波器314a和314b处理过的数据分别提供给数模转换器(DAC)316a和316b，它们将数据转换成I和Q模拟信号。将模拟信号提供给低通滤波器318a和318b，它们以DAC316转换速率的倍数(例1X，2X，3X，…)抑制图像。滤波器314或318还可以用本领域熟知的方式执行sinx/x纠正。将I和Q滤波信号分别提供给乘法器320a和320b，乘法器还分别接收IF_LO产生的同相(I_LO)和正交(Q_LO)载波信号。每个乘法器320将数据与各个载波信号相乘，以产生调制分量。将I和Q调制分量提供给求和器322，求和器322将这些分量组合，以产生IF调制信号。乘法器320与求和器322用同相和正交载波信号执行I和Q信号的正交调制。
在一些发射机设计中，数字化地执行正交调制。在这些发射机中，用同相和正交载波信号分别数字化地调制分别来自滤波器314a和314b的I和Q数据。然后，组合数字化的I和Q调制分量，并提供给产生IF调制信号的DAC。
图4显示了PN发生器120的特殊实施例的框图，PN发生器120被设计成产生PN_I和PN_Q序列。在特殊实施例中，用长PN码和短PN码扩展将被发射的数据。长PN码对数据扰码，使得接收装置(如基站)能识别特定的发射装置(如特定的移动站)。短PN码将数据在整个可用的系统带宽上扩频。如图4所示，长码发生器432基于长PN码产生长PN序列，并将它提供给乘法器436a和436b。短码发生器434根据一对短PN码产生一对短PN序列，也将它们提供给乘法器436a和436b。长和短PN码可以是CDMA标准所定义的(IS-95-A标准)。
每个乘法器436将接收到的长和短PN序列相乘，以产生各个输出PN序列。将来自乘法器436a和436b的IPN和QPN序列分别提供给相位旋转电路438，相位旋转电路如控制信号CTRL所指导地将序列相位旋转。相位旋转PN_I和PN_Q序列可用于扩展数据。定时/控制电路430将定时信号提供给PN发生器432和434，使得在特定的时刻启动PN序列。
回到图2和3，先用PN_I和PN_Q将IDATA和QDATA扩频，然后用I_LO和Q_LO调制IDATA和QDATA。可以在这些级的任何一个或两个处执行本发明的相位旋转。如下所述通过旋转PN序列的相位或数据的相位，可以执行扩展级(也就是，通过乘法器210)处的相位旋转。通过旋转I_LO和Q_LO载波信号的相位，可以执行调制级处的相位旋转。
图5显示了正交PN序列的相位旋转。IPN和QPN序列(也就是相位旋转电路438的输入)分别显示为水平和垂直轴上的相量。PN_I和PN_Q序列(也就是相位旋转电路438的输出)显示为虚线相量。输出PN序列(如PN_Q)和输入PN序列(如QPN)的相差是θROT的相位旋转。PN_I和PN_Q序列的计算如下：
PN_I＝[IPN·cos(θROT)-QPN·sin(θROT)]               (4)
PN_Q＝[IPN·sin(θROT)+QPN·cos(θROT)]               (5)
现在对于图1所示的发射机100描述本发明的特殊实施，其中提供两个控制信号CTRL[1：0]。一个控制信号(如CTRL1)调节VGA 134的增益，另一个控制信号(如CTRL0)调节PA/DRV 136的偏置电流。CTRL[1：0]的每组特殊控制值定义发射机的特定工作状态。例如，CTRL[1：0]＝00的控制值可以定义低增益、低偏置电流的工作状态，控制值01可以定义低增益、高偏置电流的工作状态，控制值10可以定义高增益、低偏置电流的工作状态，控制值11可以定义高增益、高偏置电流的工作状态。每个工作状态可以与调制信号的特定相位旋转关联。将一个工作状态指定为相位旋转为0的基线状态。相对于基线状态，其它工作状态与特定的相位旋转关联。例如，CTRL[1：0]＝00、01、10和11的工作状态可以分别与0、π/2，π和3π/2的相位旋转关联。
当将发射机调节或设置为新的工作状态时，确定与新工作状态关联的相位旋转量。然后，将PN序列的相位旋转所确定的相位旋转量，以补偿电路单元以新工作状态工作所引起的相位旋转量。大致在调节电路单元的同一时间旋转PN序列。通过在大致同一时间将PN序列的相位向相反方向旋转大致相同的量，可以减小调制信号中的相位不连续性。
控制信号CTRL[1：0]所指示的每个工作状态与四个可能的相位旋转值中的一个关联。在一个简单的实施中，提供四个相位旋转值0、π/2、π和3π/2，并用信号PHASE[1：0]表示。在该实施中，相位旋转PN_I和PN_Q序列可以从输入IPN和QPN序列中产生，如表1所示。
表1
    PHASE[1：0]     相位旋转     PN_I     PNQ
      0    0     0     IPN     QPN
      0    1     π/2     -QPN     IPN
      1    0     π     -IPN     -QPN
      1    1     3π/2     QPN     -IPN
当选择了控制信号CTRL[1：0]所指示的新的工作状态时，确定与新工作状态关联的相位旋转。用查找表(LUT)、组合逻辑或其它实施可以实现工作状态与相位旋转值的映射。然后，按需要将PN_I和PN_Q序列调节信号PHASE[1：0]指定的量，以提供期望的相位旋转。
图6显示了相位旋转电路438a的特殊实施例的框图，该电路实现表1所示的相位旋转。在该实施例中，每个工作状态与一个或四个可能的相位旋转值关联。控制信号[1：0]指示特定工作状态，信号PHASE[1：0]指示特定的相位旋转值。将控制信号CTRL[1：0]提供给用时钟信号CLK计时的寄存器642。将寄存器642的寄存值提供给查找表644，查找表提供与特定工作状态关联的相位旋转值，该工作状态由接收到的控制信号CTRL[1：0]定义。信号PHASE[1：0]提供相位旋转值。
如表1所示，PN_I和PN_Q序列分别等于相位旋转为零时的IPN和QPN序列。对于π/2和3π/2的相位旋转，交换IPN和QPN序列。对于π和3π/2的相位旋转IPN序列取反，对于π/2和π的相位旋转QPN序列取反。异或(XOR)门646和乘法器(MUX)648可用于实现这些关系。
如图6所示，将信号PHASE1提供给XOR门646a的一个输入，将IPN序列提供给XOR门646a的第二输入。当相位旋转为π或3π/2时，XOR门646a将IPN序列取反。将XOR门646a的输出提供给MUX 648a的“0”输入和MUX 648b的“1”输入。
将信号PHASE[1：0]提供给XOR门646b的输入。当相位旋转为π/2或π时，XOR门646b产生将QPN序列取反的逻辑高电位。将XOR门646b的输出提供给XOR门646c的一个输入，将QPN序列提供给XOR门646c的第二输入。当相位旋转为π/2或π时，XOR门646c将QPN序列取反。将XOR门646c的输出提供给MUX 648a的“1”输入和MUX 648b的“0”输入。将信号PHASEO提供给MUX648a和648b的选择输入(S)，用于当相位旋转为π/2或3π/2时交换PN序列。
寄存器还接收使寄存器在指定时刻更新的启动信号EN。启动信号EN可用于使PN序列的相位旋转对准与发射信号通路关联的电路单元的调节。用这种方式，当调制信号的相位由于电路单元的调节而旋转时，在调制信号上执行相应的相位旋转补偿，以大致抵消电路单元引起的相位旋转。复位信号RESET可用于使寄存器复位，并且当设置软件复位位或激活硬件复位线时能被赋值(例如为逻辑高电位)。
在图6所示的简单实施例中，提供两个控制信号CTRL[1：0]，每个控制信号控制一个电路单元，并且为“0”或“1”值。一般，发射信号通路可以包括任何数目的可调电路单元。此外，每个电路单元可被调节成任何数目状态中的一个。例如，期望以四位的分辨率调节VGA的增益，并且以八位的分辨率调节电路单元的偏置电流。电路单元的每个特定设置对应于发射信号通路的一个特定工作状态。虽然每个工作状态可以与调制信号的特定相位旋转关联，但是期望只提供可能工作状态一个子集的相位旋转补偿。对于以上实例，虽然可以以八位的分辨率调节电路单元的偏置电流，但是期望提供对电路单元控制信号三个最高位定义的八个工作状态的相位旋转补偿。
通常，每个控制信号可用于调节一个或多个电路单元的特定特征。例如，期望使用一个公共的控制信号调节发射信号通路中两个VGA的增益。为了简化，相位旋转补偿所需的用于M个或多个电路单元的M个控制信号可以串接成N位，其中M≤N。
图7显示了相位旋转电路438b的特殊实施例的框图，该电路可用于产生任何数目的相位旋转值。将控制信号CTRL[N-1：0]的N位提供给由时钟信号CLK计时的寄存器642。将寄存值提供给查找表744，查找表提供与接收到控制信号所定义的工作状态关联的相位旋转值。
在一个实施例中，查找表744中存储了L个相位旋转值。接收到控制信号CTRL[N-1：0]所定义的每个工作状态与L个相位旋转值中的一个关联。在一个实施例中，存储在查找表744中的每个相位旋转值具有P位分辨率，并指示0到2π之间的特定相位旋转。
LUT 744将对应于接收到控制信号所定义工作状态的相位旋转值θF提供给复数乘法器746，该复数乘法器还接收IPN和QPN序列。乘法器746根据等式(4)和(5)将接收到的PN序列与接收到相位旋转值θF的适当sin和cos值相乘，以产生相位旋转PN序列。用相位旋转值θF代替等式(4)和(5)中的相位旋转值θROT。乘法器746提供来自输入IPN和QPN序列的具有0到2π之间相位旋转的输出PN_I和PN_Q序列。
可用逻辑电路、查找表或其它电路实现复数乘法器746。复数乘法器746也可用与查找表744集成。每个IPN和QPN序列通常具有一位的分辨率。乘法器746的每个输出PN序列可具有K位分辨率。具有2K·2P+2位的查找表可用于实现复数乘法器746。由于输出PN序列实质上是正弦曲线，所以可以简化查找表，只存储一个象限的正弦值，其它三个象限可以从所存储的一个象限中得出。
图7还显示了对准提供给电路单元的控制信号的机构，使得当调节电路单元时减小调制信号中的相位失真。将控制信号CTRL[N-1：0]提供给延迟单元748，延迟单元将每个控制信号延长适当的量。参考图1，PA/DRV 136的偏置控制信号可以略延迟于VGA 134的增益控制信号，以补偿VGA 134的延迟。将延迟单元748的延迟控制信号提供给电路单元。
如上所述，可以在发射信号通路中的各种位置执行相位旋转。例如，可以对复数数据(也就是IDATA和QDATA)、复数PN序列(也就是IPN和QPN)或载波信号(也就是I LO和Q LO)执行相位旋转。这些各种形式的相位旋转可以表示
如下： s ( t ) = Re { m ( t ) · p ( t ) · e j ω ‾ C t e jθ ROT } = Re { m ( t ) · [ p ( t ) · e jθ ROT ] · e j ω ‾ C t } - - - ( 6 ) = Re { [ m ( t ) · e jθ ROT ] · p ( t ) · e j ω ‾ C t } = Re { m ( t ) · p ( t ) · e j ( ω ‾ C t + θ ROT ) }
其中s(t)是输出调制信号，m(t)是数据序列，p(t)是PN序列，
Figure A0081574900155
是载波信号。
图8A和8B显示了本发明相位旋转两种实施的框图。图8A显示了扩展数据的相位旋转，图8B显示了PN扩展序列的相位旋转。
在图8A中，扩展器810接收复数数据(IDATA和QDATA)，并用复数PN序列(IPN和QPN)扩展复数数据，并将扩展数据提供给相位旋转器812。相位旋转器812还接收表示期望相位旋转(θROT)的信号，并将扩展数据旋转θROT的相位量。如上所述，可以数字化地或在调制级中执行相位旋转。
在图8B中，相位旋转电路820接收复数PN序列(IPN和QPN)，并将复数PN序列旋转θROT的相位量，并将旋转的PN序列(PN_I和PN_Q)提供给扩展器822。扩展器822还接收复数数据(IDATA和QDATA)，并用复数PN序列(PN_I和PN_Q)扩展复数数据，以产生扩展数据。对于某些特殊的实施(例如相位旋转以90°为单位增加)，该实施的计算效率将更高，因为PN序列通常具有一位分辨率，并且如上所述用简单电路可以方便地实现相位旋转。
可以通过各种方式确定调节电路单元而引起的调制信号的相位旋转量。例如，通过电路模拟、发射机的实验测量或其它手段可以确定相位旋转。对于每个电路结构(也就是控制信号CTRL[N-1：0]定义的每个特定的工作状态)，确定调制信号的相位。选择基线工作状态，将与剩余每个工作状态关联的相位值和基线状态相位值比较，以获得该工作状态的相位旋转值。因此每个工作状态映射到特定的相位旋转值，或与之相关。
在一个实施例中，查找表存储各种工作状态的相位旋转。当初始化发射机或接收到复位信号时，可以导入查找表。或者，每当控制信号改变状态时系统总线可以提供相位旋转值(也就是，来自其它集成电路)。
在以上描述中，通过旋转PN序列的相位提供相位旋转补偿。通过旋转数据，如图2中的IDATA和QDATA也可以提供相位旋转。在一些发射机设计中，该数据可以包括多于PN序列的分辨率位，在这种情况下旋转PN序列只需要较少的电路。
还可以在沿发射信号通路的其它点上执行相位旋转补偿。例如，也可以通过旋转用于调制数据的载波信号执行相位旋转。回到图3，包括乘法器320a和320b的调制器用同相(I_LO)和正交(Q_LO)载波信号分别调制经滤波的I和Q数据。为了在调制级中旋转相位，可以旋转同相和正交载波信号的相位，以提供调制信号所需的相位旋转。
在本发明的一些实施例中，为了便于实施数字化地执行相位旋转，并提供一致的性能。数字化实施允许以离散步骤实现相位旋转，尽管各步骤的大小根据信号PHASE的分辨率变化。还可以使用模拟信号执行相位旋转(例如在调制级处)。模拟实施允许以更连续的方式执行相位旋转补偿。
可以用各种方式实现图1所示的单元。可以用带有专用电路的硬件、处理器(也就是控制器116)上运行的软件或两者的组合实现数字化处理单元(如编码器114和扩展器118)。可以用微计算机、微处理器、处理器、信号处理器、专用集成电路(ASIC)或被设计成执行上述功能的其它电子单元实现控制器116。使用随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM)、快闪存储器、其它存储装置或以上任何装置的组合可以实现查找表。
如图1所示，控制信号CTRL[1：0]调节直接发射通路中电路单元的特征。本发明还可用于补偿不在直接发射通路中的其它电路单元引起的相位旋转。例如，压控振荡器(VCO)及其关联的缓冲器具有其偏置电流，调节该偏置电流以减小功率损耗。调节这些电路单元的偏置电流可以引起VCO所产生信号相位的变化，该变化可以引起调制信号的相位旋转。因此，当调节VCO和/或缓冲器时，可以旋转调制信号的相位以补偿调制信号中由这些电路单元所引起的相位旋转。
这里描述的本发明可应用于多种通信系统，如CDMA通信系统。本发明适用于现有的各种CDMA系统和不断考虑的新系统。上述美国专利申请序号08/963,386中描述了一特殊的CDMA系统。该系统包括在基站和移动站处发射单元中的扩展器。扩展器以类似于上述的方式用一对PN序列将接收到的数据扩频。上述美国专利号4,901,307和美国专利号5,103,459中描述了另一CDMA系统。
本发明尤其适用于CDMA系统的移动站，它需要在较大的范围(例如85dB)上调节其输出发射功率。移动站包括包括多个带有可变增益的电路单元和多个具有可调偏置电流的电路单元，以减小功率损耗并延长单元的工作寿命。
本发明还可应用于使用其它调制技术的其它通信系统，例如时分复用(TDMA)、频分复用(FDMA)，调频(FM)和如幅度压扩单边带(ACSSB)的调幅(AM)方案。本发明还可应用于其它发射系统，如广播电视、寻呼等等。
本发明可以延伸到提供调制信号的相位调节，由于与发射信号通路关联的电路单元引入了相移。当调节电路单元时，可以移动调制信号的相位，以补偿电路单元引入的相移，以减小调制信号的相位失真。
提供上述较佳实施例说明，使本领域任何技术人员能制作或使用本发明。这些技术人员不难明白上述实施例的各种更改，并且可将这里规定的一般原理用于其他实施例而无需施展发明本领。因此，本发明不是要受这里所示实施例的限制，但要符合这里揭示各原理和新颖特性一致的最大范围。

Claims (26)

1.一种提供来自发射信号通路的调制信号的相位旋转的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收至少一个控制信号，提供每个控制信号以调节与发射信号通路关联的一个或多个电路单元的特定特征；
确定对应于工作状态的相位旋转量，所述工作状态由接收到的至少一个控制信号定义；和
将调制信号的相位旋转与所确定相位旋转量有关的量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中通过复数乘法执行所述旋转步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，数字化地执行旋转步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在特别指定的时刻执行旋转步骤，使得当调节至少一个电路单元时，减小调制信号的相位不连续性。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
接收至少一个数据流和一对PN序列；和
用接收到的一对PN序列扩展接收到的至少一个数据流，
其中通过旋转PN序列的相位，以旋转调制信号的相位。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，PN序列包括IS-95-A标准定义的短PN I和PN Q序列。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用查找表执行确定步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，查找表是可编程的。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以离散增量的方式旋转调制信号的相位。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，以π/2为增量旋转调制信号的相位。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定的相位旋转量具有K位分辨率，其中K大于1。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，确定的相位旋转量具有2位分辨率。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一个控制信号中的一个，以调节发射信号通路中可变增益单元的增益。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一个控制信号中的一个，以调节发射信号通路中工作电路单元的偏置电流。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个控制信号中的一个调节直接位于发射信号通路中的电路单元。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个控制信号中的一个调节工作上耦合到发射信号通路的电路单元。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调制信号是CDMA信号。
18.一种提供CDMA发射机输出信号的相位旋转的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收至少一个数据流和一对PN序列；
用接收到的一对PN序列扩展接收到的至少一个数据流，以产生扩展数据；
调制扩展数据，以产生调制信号；
用至少一个电路单元调节该调制信号，以产生输出信号；
接收至少一个控制信号，每个控制信号被构造成调节至少一个电路单元中一个或多个的特定特征；
确定对应于工作状态的相位旋转，该工作状态由接收到的至少一个控制信号定义；和
将一对PN序列的相位旋转与所确定相位旋转量相关的量，以提供输出信号的相位旋转量。
19.一种调节发射信号通路的调制信号相位的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收至少一个控制信号，提供每个控制信号以调节与发射信号通路关联的一个或多个电路单元的特定特征；
确定对应于工作状态的相位调节值，该工作状态由接收到的至少一个控制信号定义；和
将调制信号的相位调节与所确定相位调节值相关的量。
20.一种发射机，其特征在于，它包括：
信号处理器，被构造成接收至少一个数据流并将它与至少一个载波信号相乘以产生调制信号；
耦合到信号处理器的至少一个电路单元，被构造成接收并调节调制信号，以产生输出信号，其中将至少一个控制信号提供给至少一个电路单元，每个控制信号被构造成调节至少一个电路单元中一个或多个电路单元的特定特征；和
耦合到信号处理器的控制器，该控制器被构造成接收至少一个控制信号，并确定对应于工作状态的相位旋转量，该工作状态由接收到的至少一个控制信号定义，其中将输出信号的相位旋转与所确定相位旋转量相关的量。
21.如权利要求20所述的发射机，其特征在于，信号处理器包括：
扩展器，被构造成接收至少一个数据流，并用一对PN序列将至少一个数据流扩频，以产生扩展数据，以及
其中通过旋转PN序列的相位，以旋转调制信号的相位。
22.如权利要求20所述的发射机，其特征在于，信号处理器包括：
调制器，被构造成接收至少一个数据流，并用同相载波信号和正交载波信号调制该数据流，以产生调制信号，以及
其中通过旋转同相和正交载波信号的相位，以旋转调制信号的相位。
23.如权利要求20所述的发射机，其特征在于，控制器包括：
查找表，被构造成接收至少一个控制信号，并提供对应于工作状态的相位旋转量，该工作状态由接收到的至少一个控制信号定义。
24.如权利要求20所述的发射机，其特征在于，以离散增量的方式执行相位旋转。
25.如权利要求20所述的发射机，其特征在于，至少一个电路单元包括可变增益单元，其增益由至少一个控制信号中的一个确定。
26.如权利要求20所述的发射机，其特征在于，至少一个电路单元包括有源电路单元，其偏置电流由至少一个控制信号中的一个确定。
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