CN1459177A - 不同移动射频标准的移动通信传输信号的系统独立数字产生方法 - Google Patents

Abstract

一种用于数字化地产生不同移动射频标准的传输信号的信号处理及/或D/A转换的机动沟通传输信号的方法，其特征在于仅有一单一系统独立时钟脉冲速率产生，以及，因此仅有一时钟脉冲频率产生器被设置于芯片上。为此目的，每一移动射频标准的信号处理路径展示于至少一内插器上，尤其是一异步内插器，用以转换该传输信号至一统一的时间基准。

Description

不同移动射频标准的移动通信传输信号的 系统独立数字产生方法

技术领域

本发明一般地涉及移动(mobile)通信的处理器以及产生移动通信传输信号的对应的数字方法。尤其是，本发明涉及不同移动射频标准的移动通信传输信号被产生且对应的数字电路被集成(integrated)于一单一芯片内的信号处理器及方法。

背景技术

在目前移动通信中所使用之GSM标准中，所谓的GSMK(Gaussian MinimumShift Keying)调变(modulation)被使用，其使用具有展示180°相位差之信号点之一信号空间。此外，GPRS(General Packet Radio Service)被发展，于该系统中可使用较高的数据速率。做为目前所使用之进一步的标准，TIA/EIA-136(IS-136)标准系为已知，其中使用π/4-DQPSK-(differentialQuaternary PSK)调变方法以产生传输信号。做为GSM与GPRS中间的标准，另一方面，与UMTS，EDGE标准及相关的EGPRS(Enhanced GPRS)封包服务被定义。虽然EDGE仍然是一种TDMA(Time Division Multiple Access)方法，其调变已从GMSK改变至8-PSK。在8-PSK调变中，具有8信号点的信号空间被使用，且独立信号点之间的相位差为45°。

通常的目标是去发展一种通信装置，其被设计以便以不同数目标移动射频标准来运作，且宾此可被用于不同的移动射频系统。然而，以上所述之调变方法需要不同信号时钟脉冲速率的事实是一个问题。此问题至今为至已被解决-例如，由PrairieCom公司出品之分别为GSM及TIA/EIA-136与为GSM，EDGE所用之基频处理器(base band proceSsor)PCI3700与PCI3800中，其中每一移动射频标准使用个别的信号处理架构，并被提供精确地调整至对应移动射频标准之信号速率。然而，这造成类似工作需要多重电路方块且必须提供不同的信号时钟脉冲速率。因此，这导致组件及芯片区域的需求增加以不同的系统时钟脉冲速率操作因此令其铰难以将数个功能集积于一组件中。由于以不同时钟脉冲速率运作之分离的处理系统，因此也不可能经由统一的接口将信号转换至转换低通信号至载波频率之模块，因此在此种情况中需要数个D/A转换器。

发明内容

因此，本发明的目的在于说明一信号处理器及一信号处理架构以及移动通信传输信号的数字产生方法，藉由本发明使不同移动射频标准可以被提供降低的组件需求以及单一芯片上的芯片区域。

此目标通过由独立权利要求的特征而达成。

本发明之概念通常包括仅有一信号，不同移动射频标准之信号处理及/或传输信号的D/A转换芯片上之系统独立时钟脉冲，并真正仅使用一时钟脉冲频率产生器。

如果在由信号处理器所支持之移动射频标准中所提供的时间基准或调变速率不同，则大部份是这种情况，随后必须执行特定标准的传输信号进入一个统一时间基准参数的转换/重新计算。此转换通过由至少一内插器(interpolator)，如信号处理路径中之可控制的内插器，所执行。此内插器为，例如，由，例如一相位累积器，所驱动的一异步线性内插器。

此种“多相位内插器(polyphase interpolator)”已于Dietmar Wenzel所著，名称为“Ein digitaler Fernseh-und Tonmodulator für digitaleBreitbandverteilnetze”[一种数字宽频分布网络之数为电视及声音调变器]中被描述，其已被出版于Stuttgart大学的Institut fürNachrichtenübertragune中，并被发布于VDI Verlag，Düsseldorf，1999，Progress Reports之系列10Information Technology/Communication第617号(ISBN3-18-361710-2)(以下称为”Wenzel”)。此论文，尤其是第3.3至3.7节(多相位内插器，M-tel带通滤波器，M-tel带通低通滤波器之设计，具有对称脉波响应之M-tel带通滤波器)以及第6.1至6.5节(异步取样速率转换)及附件8于此被包含于本申请之披露内容之中。在这些论文中所发展的异步取样速率转换器系以具有分频多任务(frequency-division multiplex)电视频道设计，所需之频宽以频道增加的数目以及所需之取样频率增加的设置的问题为基础。如果有所的独立移频(frequency-shifted)信号及将被传输的信号被加总，则取样速率必须被增加及调整。该内插器系为此目的而被发展出来，于本发明中，此等内插器被用以在一共同系统时钟脉冲频率的协助下转换个别移动射频标转之数据速率为所有移动射频标准用的一个统一的时间基准。

此内插器展示一可控制的内插比例且其架构最好是一单一结构(例如一线性内插器)，但也有可能共同使用不同信号的许多功能方块。

出现于信路处理路径中之至少一内插器可藉由，例如，一FIR(FiniteImpulse Response)内插器滤波器所执行。这些滤波器可被建构为”M-tel带通滤波器(band-pass filter)”，其藉由因子M＝L而执行内插，L是多相内插器之滤波结构中之分支的数目。

本发明因此避免了对应被支持之多数移动射频标准之多数时钟脉冲频率产生器的其中一个的设置需要，因为用于每一情况中的信号处理结构可被提供一个统一的系统的时钟脉冲。此外，不同的其它模块可被一起使用，例如取样速率转换，光谱噪声形态，载频偏移预先校正，符号相位误差，I/Q相位以及所有信号处理路径所使用的放大率误差，振幅及DC组件校正。

如果需要的话，也可能使用调变器所需之部份电路，例如脉波成形用的FIR滤波器。

本发明进一步的优点在于共同的时钟脉冲频率不需要是个别移动射频标准特定时钟脉冲频率的最小共同倍数或经由有理数分割因子从所有这些而来推导。

因为此信号系呈现于一个统一的时间基准中，在第一情况中在传输方向内的I及Q成份中仅有需要一单一的D/A转换器，此信号并可被输出至经由一及相同接口转换低通信号至载频用之模块。此接口可包含在正常分量及正交分量，或振幅成份及相位成份形式中的二模拟(ana log)或数字(digital)信号。

本发明尤其可被使用于移动射频标准GSM，EDGE以及TIA/EIA-136或混合的形式或这些标准的部份组合。

附图说明

以下所描述的本发明例示实施例将参照附图被详细解释，其中：

图1表示依据本发明的支持数个移动射频标准的一信号处理器的方框图；

图2A，2B，2C表示GMSK标准(A)，EDEG标准(B)以及IS-136标准(C)的信号处理路径；

图3表示由GMSK标准，EDEG标准以及IS-136标准一起使用的信号处理路径的一个端部的方框图；

图4A，4B，4C表示具有55系数之11-tel带通滤波器(A)的绝对频率响应及误差范围安排，具相位累积之非有理取样速率用的内插器(B)以及具有16位字符的32多相位的相位译码器。

具体实施方式

在本实施例中，一信号处理器被说明，其支持三种移动射频标准GsM，EDGE以及TIA/EIA-136，且于此，展示具有104MHz系统时钟脉冲频率的一单一时钟脉冲频率产生器。此移动射频标准以下列的调变方法及数据速率而被运作，已于一开始即提及，且其本身已知为：标准                调变              数据速率GSM                 GMSK              270.83kbits/sEDGE                3π/8-8-PSK       812.5kbits/sTIA/EIA-136         π/4-DQPSK        48.6kbits/s

图1表示信号处理器的独立的功能方块，其将被以时钟脉冲产生器1所产生之104MHz的统一系统时钟脉冲而运作。从RAM缓冲存储器3，上述移动射频标准用之调变器2a-c被提供将被调变的信号数据。图中并未示出不同的调变器2a-c，如果需要的话，部份地使用相同的硬件，虽然它们具有不同的功能。GSM及EDGE信号基于相同的标准化时间基准，而IS-136标准从此导出。

在EDGE及IS-136标准中的信号路径中，由调变器所导出的信号被提供给一相位/频率校正电路4，其亦被提供104MHz的系统时钟脉冲频率。从此电路，此信号随后被提供给一D/A转换电路5。于此电路中，光谱噪声形态，取样速率转换，载频偏移预先校正，符号相位误差，I/Q相位以及所有信号处理路径所使用之放大率误差，振幅及DC组件校正也被一起使用。因为在GMSK方法中不需要执行相位/频率校正，相位/频率校正电路4于此信号路径中不被使用，而由GSM调变器2a所提供的信号直接被提供至D/A转换器电路5。之后，此低通信号于一RF调变器电路6中被转换至所有信号处理路径的载子频率。

图2A-2C表示图1的之移动射频标准之三个不同调变器2a-2c之基本的功能方块。于此例中，一内插滤波器8，20，28被用于内插因子(factor)8，其同时执行脉波成形。所有的调变器已知具有共同的特性，即它们提供以I及Q形式的取样频率2.166MHz之一复合(Complex)信号，其以图3所示的电路被进一步处理。

为简化起见，例示实施例中的系统时钟脉冲频率被选择的方式为，在图中以斜体表示的“虚拟”取样频率在GSM及EDGE的情况中可藉由积分分割(integral division)达成。在IS-136调变器2c中则不是这种情况，这就是为何该处使用执行至2.166MHz共同时间基准的转换的额外内插器。

详言之，GMSK调变器2a具有一差分编码器(differential coder)7，一FIR滤波器8(内插器)，一相位产生积分器(integrator)9，以及一γ/φ-I/Q转换器10。此EDEG调变器包括一串行/并列转换器16用以形成三字节，结合一表内存的一符号对映电路17，一3π/8旋转用之旋转电路18，结合一表内存的一符号产生电路17，以及结合一FIR滤波器(内插器)之一脉波成形电路20。相反地，IS-136调变器具有形成位对的一串行/并列转换器25，一差分DQPSK编码器26，结合一表内存的一符号产生电路27以及结合具有8折(8-fold)向上调变FIR滤波器的一脉波成形电路20。此脉波成形电路因此提供具有194.4kHz“虚拟”取样频率的IS-136信号。为了尽可能简单地使用异步内插用之内插过滤器至2.166MHz的时间基准，此is-136信号首先以具有11次的积分内插因子的内插滤波器29被带入2.138MHz的“虚拟”频率。为此目的，有效的多相位结构可结合一开始已经提及之M-tel带通滤波器而被使用。

图4A表示波当成内插滤波器29使用之11-tel带通滤波器的正规化(normalized)的绝对频率响应(frequency response)，以及例示的预先决定的误差范围安排。由于具有大约30kHz之IS-136信号的相当窄的频宽，这产生约70折的过度取样(oversampling)。

以下的异步内插器30随后可具有对应的窄停止带，其由其低系数数目而被通知。于本情况中，此(线性)内插器30具有32多相位及一内插因子k＝(13000/6)/(88×24.3)＝1.0132，因此取样频率可从2.138到达2.166MhZ。

由于依据“Wenzel”之系统考量，异步内插器所需之多相位数目L，且因此暂时解答，为： $L\≥\frac{f_g}{f_A}\·\frac{\mathrm{\π}}{\sqrt{3}}\·2^{w-\frac{1}{2}}$ 其中fg＝15kHz为IS-136之截止频率(cut-off frequency)，而fa＝2.138为取样频率。W＝11为输出信号位中的有效字符长度。对所选择的参数，获得L≈18。

依据“Wenzel”，从内插滤波器之有限停止带(stop band)衰减所产生的信号/噪声功率比可由以下关系得到： $S/N\≈{2f}_g\·{\left(\underset{i=1}{\overset{L-2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{{\mathrm{if}}_A-f_g}{\overset{{\mathrm{if}}_A+f_g}{\∫}}{\left|H\left(f\right)\right|}^2\mathrm{df}\right)}^{-1}$ 其中H(f)为内插滤波器的转换函数。对所选择的参数而言，适合IS-136系统之信号/噪声功率比已可依据以下关系以一线性内插而达到：

         y(n)＝(1-p(n))·x (m-1)+p(n)·x(m)于具有一内插器60的电路中，此权重(weight)或多相位p(n)分别可被图4B的后方跟随该相位译码器50的有限字长度的一相位累积器40而有效率地决定。

图4C表示允许取样频率比以16位的分辨率被设定并以32多相位驱动一内插器的一相位译码器之实施例。于一线性内插器中，多相位p(n)被内插为一正的二的补码(twos complement)且因此被设置于区间[0；1]之中。

依据本发明表示于图3的方块图，此三种移动射频标准的信号处理路径的功能方块可被一起使用，如已经于图一中所示。依据本发明，已被带入2.166MHz时间基准中的此等信号首先被提供给偏移补偿电路100，该补偿电路永以补偿I与Q成份之间的振幅错误或不平衡。于后续的具有内插因子6的内插器及噪声成形电路200中，2.166MHz的取样频率被转换至13MHz。此信号随后被提供给一结构滤波电路400。如已于图1中所示，最后，对载体频率的调变藉由一RF调变器6而被执行。

Claims (10)

1.一种与多个不同移动射频标准兼容的数字地产生移动通信传输信号的信号处理器，其特征在于：

该不同移动射频标准的传输信号的该信号处理及/或数字/模拟转换用的仅有的一时钟脉冲频率产生器(1)；

一移动射频标准的每一信号处理路径中的至少一个内插器(8，20，28，29，30)，尤其是用以转换该被传输信号至一统一的时间基准的一个异步内插器。

2.根据权利要求1所述的信号处理器，其特征在于：

一个相位累积器(40)，用于驱动该内插器(60)。

3.根据权利要求1或2所述的信号处理器，其特征在于：

一个统一的接口，用于传输该传输信号至转换该低通信号至该载体频率的模块。

4.根据权利要求3所述的信号处理器，其特征在于：

该接口包括以一个正常分量与一个正交分量或振幅成份与相位成份的形式存在的二模拟或数字信号。

5.根据上述权利要求的其中任一所述的信号处理器，其特征在于：

该时钟脉冲产生器(1)及该信号处理电路被设置于一个共同的芯片上。

6.一种与多个不同移动射频标准兼容的数字地产生移动通信传输信号的方法，其特征在于：

在传输模式中，一个共同系统独立时钟脉冲频率为每一移动射频标准的该传输信号的信号处理及/或D/A转换而被产生，以及

至少一个内插器，尤其是一个异步内插器，被使用于一个移动射频标准的每一信号处理路径中，用以转换该传输信号至一统一的时间基准。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

该内插器系由一个相位累积器所驱动。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：

该传输信号是由一个统一的接口被传输至转换该低通信号至该载体频率的模块。

9.根据权利要求6至8的其中之一所述的方法，其特征在于：

它是用于移动射频标准GSM，EDGE以及TIA/EIA-136之中或这些标准的混合形式/部份组合。

10.根据权利要求6至9的其中之一所述的方法，其特征在于：

信号处理路径中的电路组件，尤其是为了脉冲成形、取样速率转换、噪声成形、相位及频率校正、以及正常分量与正交分量的相位及振幅误差校正，是由数个移动射频标准一起使用的。

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