CN1728568A - 发射设备和峰值减小方法 - Google Patents

Abstract

一种发射设备以及一种峰值减小方法。存在的问题在于：由于实行控制在信号处理中引起了延迟，从而使发射信号的幅度峰值落在指定范围内。用于进行无线通信的发射设备判定会使超过预定幅度范围的峰值在发射信号的频率特性中得以产生的特定图案是否包括在用于形成发射信号的发射编码序列中。并且该发射设备根据所述判定结果，选择指定了针对发射信号的频率特性的带限因子的滤波器系数，并利用所选的滤波器系数对发射编码序列进行滤波。

Description

发射设备和峰值减小方法

技术领域

本发明涉及一种发射设备和峰值减小方法。更具体地，本发明涉及一种针对CDMA(码分多址接入)的发射设备和用于减小其发射信号中的幅度峰值的方法。

背景技术

图8是示出了针对CDMA终端的传统公知发射设备的配置示例的方框图。在图8中，输入到发射设备100中的数据是发射数据D1到D6和控制数据C0到C2。实际使用的发射信号数量和控制数据数量可以根据对象设备而减少。扩频器100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h和100i根据由未示出的上层所指定的扩频因子，分别对输入发射数据D1、D3和D5、控制数据C1、发射数据D2、D4和D6、以及控制数据C2和C0进行扩频。将发射数据D1、D3和D5和控制数据C1分配给Ich(同相信道)，而将发射数据D2、D4和D6和控制数据C0和C2分配给Qch(正交相位信道)。

加法器101a是进行针对Ich的加法的加法器。加法器101a将从扩频器100a、100b、100c、100d输出的信号加在一起。加法器101b是进行针对Qch的加法的加法器。加法器101b将从扩频器100e、100f、100g、100h和100i输出的信号加在一起。

加扰电路103产生用于进行扩频调制的加扰码。向扩频调制电路102提供作为加扰电路103的输出加扰码，并且扩频调制电路102对分别从加法器101a和加法器101b中输入的数据进行扩频调制。

带限(band limiting)滤波器104a和104b是对已进行扩频调制且从扩频调制电路102输出的信号Ich和Qch进行带限的滤波器。为了提升当产生发射信号时在模拟基带信号中的频率利用效率，需要带限滤波器，因此，带限滤波器104a和104b包括用于控制对发射信号的频谱整形的LPF(低通滤波器)。在终端台中，例如，将具有0.22的滚降因子(roll off factor)的根升(root raised)余弦滤波器用作LPF。

DA转换器106a和106b是分别针对Ich和Qch的数字模拟转换器。DA转换器106a和106b将从带限滤波器104a和104b中输出的信号分别转换为模拟信号。调制电路107是用于对由DA转换器106a和106b转换为模拟信号的Ich信号和Qch信号进行模拟调制(QPSK：正交相移键控)的电路。RF电路108具有将由调制电路107所调制的模拟信号转换到载波频率上的功能、以及对发射信号进行放大的功能。天线109具有将从RF电路108中输出的发射信号作为电磁波进行辐射的功能。

对于在具有这样的配置的发射设备100中所使用的调制电路107和RF电路108中的放大器，需要使用具有较好线性和较宽动态特性的A类放大器，以便无失真地对输入波形进行放大。如果信号的复用(多次编码)超前，则在幅度上出现较大峰值，并且表示峰值与平均功率的比值的PAR(峰值与平均功率比)变大。因此，可以设想对幅度进行限幅以便提高能量转换效率。然而，通过这样做，在频谱中会出现失真，导致了对相邻信道的影响。

附带地，在以蜂窝电话为代表的移动通信系统领域，标准的草拟和提出由3GPP(第三代伙伴计划)来执行。其中，定义了作为蜂窝电话或终端台的UE(用户设备)规范，例如与相邻信道的峰值功率有关的规定。当根据3GPP的规范在终端台中形成发射机时，该设计应该满足这些规定。

在3GPP的标准中，允许在终端台处对发射码的复用，然而，如果编码的复用数量增加，则在发射数据序列的一些组合中，在信号幅度上会出现较大峰值。公知的是，产生峰值的发射数据序列以某种概率出现，并且该峰值图案(pattern)与发射数据序列有关。

另一方面，当在无线通信中产生发射信号时，使用滤波器对模拟基带信号进行带限。作为带限滤波器，使用用于对发射信号进行频谱整形的LPF(低通滤波器)。

典型地，使用FIR(有限冲激响应)滤波器将这种带限滤波器实现为数字电路，以便获得线性相位特性。FIR滤波器输出诸如图9所示的冲激响应的波形。DA转换器106a和106b的每一个输出波形是由沿时间轴重叠的各个发射数据的冲激响应波形形成的波形。图10示出了其示例。为了便于说明，图10并未示出多编码时的波形，而是示出了单编码时的波形。如果每一个具有如图9所示的波形的冲激响应波形在峰值处发生重叠，诸如点P、点Q和点R，则有时会出现超过计划目标R的范围的较大峰值，例如点S或点T处的峰值。如已经描述的，这样的峰值会以某种概率出现。

因此，当设计移动通信系统中的终端台的发射电路时，适当考虑滤波器的特性来确定DA转换器106a和106b中的比特数，从而能够表示整个波形，即使如图10中的点S和T所表示地那样出现了超过计划目标的范围的峰值。然而，为了进行具有这样的比特数的设计，由DA转换器106a和106b所处理的频率需要较宽的范围。另外，还比较重要的是，在表示发射信号的幅度时将CCDF(互补累积分布函数)和PAR考虑在内。

换句话说，如果确定了DA转换器106a和106b的比特宽度以表示所有幅度，则峰值与平均功率比变大，结果，还需要将量化噪声的影响考虑在内。另外，还存在电路规模变大的问题。

如果在输入到后续调制电路107或RF电路108中的放大器的发射信号中存在较大峰值，则使用了非线性区，结果存在将会使对相邻信道的峰值功率发生恶化的担心。为了防止这一情况，如上所述，需要具有较好线性和较宽范围的A类放大器。然而，其导致了设备成本的增加。

在传统终端台的发射机的电路配置中，编码复用数相对较小，结果对电路进行设计以使其能够表示所有幅度，而无需考虑峰值。然而，最近，希望增加在上行链路上发射到基站的数据质量。另外，如果在终端台中还采用了多次编码，则要考虑的是，在如上所述的发射信号的幅度峰值将变得更大。因此，需要用于抑制这些峰值的装置。

用于抑制发射信号中的幅度峰值的一些传统设备是公知的。例如，在JP-A-10-271072(图1)中所述的峰值减小设备中，在寄存器中设置了具有预定长度并具有当由发射滤波器对发射编码序列进行带限时幅度发生增加的图案的编码序列。该峰值减小设备包括比较单元，用于将该编码序列与移位到移位寄存器中的发射编码序列进行比较；以及编码幅度减小单元，向其提供来自比较单元的比较一致信号以减小在发射编码序列的预定长度的中心处设置的至少一个编码的幅度。根据JP-A-10-271072中所述的峰值减小设备，减小了对由发射滤波器带限的信号的包络的扩频。因此，可以抑制由发射放大单元中的非线性失真所引起的频带扩展。

在JP-A-2003-124824中所述的峰值因子减小设备中(图1和图3)，产生了仅将能量集中于紧挨在峰值脉冲附近的校正信号。根据该校正信号进行对峰值脉冲的消除。结果，可以将对信号质量恶化的影响抑制为些许值(slightly value)。该设备将输入信号输入到参考滤波器，并预测当进行带限时会出现哪种峰值。幅度控制单元仅提取参考滤波器的输出已经超过了预设值的一部分以形成峰值脉冲。随后，在其上峰值脉冲变为最大的时间点处，产生具有与峰值脉冲成比例的幅度的冲激信号。由延迟单元对输入信号进行延迟并在定时上与冲激信号对准。由加法器在来自延迟单元的输出的信号中减去该冲激信号，并且输出结果信号。最后，由带限滤波器对输出信号进行带限。根据线性电路中的叠加定理，由输入信号所产生的峰值幅度和由冲激信号所产生的冲激响应幅度在位置和幅度上彼此一致，并且其在相位上相反。因此，抑制了已经超过了该峰值的幅度成分，并且可以将峰值因子已知为预设值。

在JP-A-2002-164799(图2)中，公开了一种能够抑制在用户复用时出现峰值因子的通信设备的发射功率控制方法。在该方法中，对输入到带限滤波器之前的发射数据进行分路，然后，使分路后的发射数据之一通过具有与带限滤波器相同配置的峰值检测滤波器以获得用于抑制发射数据的功率峰值的校正值。分支后的发射数据的其他数据以一定时间延迟以便获得校正值，然后由校正值来校正并在之后输入到带限滤波器。每一个抽样时间获得通过峰值检测滤波器的发射数据的功率峰值的最大值。将该最大值与峰值抑制阈值进行比较以获得校正值。

附带地，理想地，由添加来抑制发射信号的幅度峰值的电路所引起的信号延迟的增加尽可能地小。然而，在传统公知技术中，由所添加的电路引起了相当长的延迟。

换句话说，在JP-A-10-271072中所述的峰值减小设备中，在抑制编码幅度减小单元中的发射信号的幅度峰值之前，添加了用于对移位寄存器中的发射编码序列进行移位的时延。

在JP-A-2003-124824中所述的峰值因子减小设备中，由延迟单元对输入信号进行延迟以使输入信号在定时上与冲激信号对准，引起了时延的增加。

在JP-A-2002-164799中所述的发射功率控制方法中，由用于获得校正值的时间增加了延迟。

发明内容

本发明的目的为避免在频率特性中引起额外峰值，同时快速地进行产生发射信号的信号处理。

根据本发明的发射设备包括：图案检测单元，用于判定会使超过预定幅度范围的峰值在发射信号的频率特性中得以产生的特定图案是否包括在用于形成发射信号的发射编码序列中；以及滤波器单元，用于根据所述判定结果，选择指定了针对发射信号的频率特性的带限因子的滤波器系数，并利用所选的滤波器系数对发射编码序列进行滤波。

根据本发明的峰值减小方法是一种其中用于进行无线通信的发射设备执行以下步骤的方法：判定会使超过预定幅度范围的峰值在发射信号的频率特性中得以产生的特定图案是否包括在用于形成发射信号的发射编码序列中；以及根据所述判定结果，选择指定了针对发射信号的频率特性的带限因子的滤波器系数，并利用所选的滤波器系数对发射编码序列进行滤波。

根据本发明，关于发射编码序列的图案，预先获取会在发射信号的频率特性中引起额外峰值的特定图案。当在实际处理的发射编码中检测到该特定图案中，进行操作以执行到能够减小该额外峰值的滤波器系数的切换。结果，可以适当调整发射信号的频率特性，而不会在发射信号产生处理中引起显著延迟。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的发射设备配置的方框图；

图2是示出了根据本发明第一实施例的带限滤波器配置的方框图；

图3是示出了根据本发明实施例的具有两个系数的系数单元配置的方框图；

图4是示出了在系数单元中的系数示例的图；

图5是示出了根据本发明实施例的图案比较电路的配置的方框图；

图6是示出了根据本发明实施例的DA转换器的输出波形示例的图；

图7是示出了根据本发明第二实施例的带限滤波器配置的方框图；

图8是示出了针对CDMA终端的传统发射设备配置示例的方框图；

图9是示出了冲激响应的波形图；以及

图10是示出了传统DA转换器的输出波形示例的图。

具体实施方式

根据本发明实施例的发射设备包括：图案比较电路，用于检测发射编码序列中所包括的特定图案并输出检测结果；以及带限滤波器，用于对发射编码序列进行预定带限，将所得到的编码序列作为发射信号输出，并且根据特定图案的检测结果来改变用于带限的滤波器系数。

图案比较电路将能够变为额外峰值且包括在发射编码序列中的特定图案记录在存储器中，并通过将该特定图案与变为当前时间点处的处理对象的发射编码序列进行比较，判定是否存在特定图案。带限滤波器通过根据由图案比较电路所进行的判定结果选择滤波器系数，调整滤波的带限因子。根据本实施例，与带限滤波器的初始操作同时且并行地进行对编码序列的图案比较。因此，可以使由于添加图案比较电路所引起的处理延迟变得最短。

第一实施例

图1是示出了根据本发明实施例的发射设备的配置的方框图。对于图1所示的扩频器10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h和10i、加法器11a和11b、扩频调制电路12、加扰电路13、DA转换器16a和16b、调制电路17、RF电路18和天线19，可以分别使用类似于如图8所示的传统发射设备中所包括的扩频器100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h和100i、加法器101a和101b、扩频调制电路102、加扰电路103、DA转换器106a和106b、调制电路107、RF电路108和天线109的组件。将省略对这些组件的描述。之后，将主要描述根据本实施例的带限滤波器14a和14b、以及图案比较电路15a和15b。

带限滤波器14a和14b是用于对已经在扩频调制电路12中进行了的扩频调制的Ich和Qch的扩频调制信号进行带限的滤波器。当图案比较电路15a和15b已经检测到特定图案时，带限滤波器14a和14b通过改变其自身的滤波器系数来改变频率特性。

每一个图案比较电路15a和15b预先存储了会在发射信号中引起额外峰值的发射数据的特定图案。将从扩频调制电路12中输出的发射信号连续输入到图案比较电路15a和15b中。每一个图案比较电路15a和15b判定该发射数据是否与特定图案一致。

现在将描述带限滤波器14a和14b的细节。图2是示出了根据第一实施例的带限滤波器14a和14b的每一个的配置的方框图。在图2中，锁存电路21、22、…、2k、2k+1、…、2n是用于连续锁存从扩频调制电路12中输出的发射数据的电路。这些锁存电路可以包括移位寄存器。系数单元31、32、…、3ka、3k+1a、…、3n分别包括乘法器。系数单元31、32、…、3ka、3k+1a、…、3n将系数单元31、32、…、3ka、3k+1a、…、3n的输出分别与预设系数相乘。由系数单元31到3n所保持的系数对应于FIR滤波器的系数。在所示的系数单元3ka和3k+1a中，设置了多个系数。其根据图案比较电路15a的输出进行切换。加法器40将从系数单元31、32、…、3ka、3k+1a、…、3n中输出的信号加在一起，并且将加法结果作为带限滤波器14a和14b的输出信号提供给DA转换器16a或16b。

下面将描述每一个均具有多个系数的系数单元3ka和3k+1a。图3是示出了具有两个系数的系数单元的配置的方框图。所示系数单元3ja对应于图2所示的系数单元3ka和3k+1a的每一个。系数单元3ja包括开关41和42、以及系数单元43和44。开关41和42用于当相应的图案比较电路15a和15b未检测到特定图案时选择系数单元43(ax)、以及当检测到特定图案时选择另一系数单元44(ay)。当进行选择时，每一个系数单元43和44将来自锁存电路2j的信号输出与其系数(ax或ay)相乘，并且向加法器40输出相乘的结果。

到目前为止所述的每一个带限滤波器14a和14b形成了具有由系数单元31、32、…、3ka、3k+1a、…、3n中的系数所确定的频率特性的FIR滤波器，并且根据图案比较电路15a或15b是否已经检测到特定图案来改变频率特性。当图案比较电路15a或15b已经检测到特定图案时，相应的带限滤波器14a或14b改变频率特性从而减小其输出信号的峰值。

图4中示出了在系数单元31、32、…、3ka、3k+1a、…、3n中所设置的系数示例。将“数值A”和“数值B”设置在每一个所示系数a1到a30中。在所示系数中的“a₁₇”和“a₁₈”中，将不同值设置为“数值A”和“数值B”。这些系数“a₁₇”和“a₁₈”对应于根据图案比较电路15a和15b的检测结果来切换多个系数的系数单元3ka和3k+1a。当相应的图案比较电路15a或15b未检测到特定图案时，具有如图4所示设置的系数的系数单元31到3n使用“数值A”，而当由图案比较电路15a或15b检测到特定图案时，使用“数值B”。按照该方式，每一个带限滤波器14a和14b通过根据特定图案的检测结果来改变系数“a₁₇”和“a₁₈”的值来改变频率特性。

现在将描述图案比较电路15a和15b。图5是示出了根据本发明实施例的图案比较电路的配置的方框图。在图5中，每一个图案比较电路15a和15b包括锁存电路51、52、…、5m-1、5m、异或电路61、62、…、6m-1、6m、存储电路70、逻辑乘电路80和定时调整电路81。锁存电路51、52、…、5m-1、5m是用于对从扩频调制电路12中输出的发射数据连续进行锁存的电路。锁存电路51、52、…、5m-1、5m可以由移位寄存器来形成。存储电路70是用于存储特定图案的电路。存储电路70存储构成特定图案的数据P1、P2、…、Pm-1、Pm。存储电路70包括ROM或RAM。通过利用理论值或仿真来预先计算用于产生预定峰值的序列，并且将其存储为所示数据P1到Pm。在图5中，示出了将一个特定图案存储在存储电路70中的示例。然而，还可以存储多个特定图案。如果存储了多个特定图案，则每一个图案比较电路15a和15b将每一个特定图案与发射数据进行比较。

异或电路61、62、…、6m-1、6m分别对锁存电路51、52、…、5m-1、5m的输出数据和特定图案的数据P1、P2、…、Pm-1、Pm执行异或功能。换句话说，异或电路61、62、…、6m-1、6m判定其是否彼此一致。逻辑乘电路80获得异或电路61到6m的输出的逻辑乘。根据逻辑乘的结果，找到锁存电路51到5m的输出数据是否与特定图案的数据P1到Pm一致，即，是否检测到特定图案。定时调整电路81利用延迟处理，向逻辑乘电路80的输出信号提供适当的定时，并且将输出信号输出到带限滤波器(14a或14b)。对于图5所示的锁存电路51、52、…、5m-1、5m，还可以使用带限滤波器14a或14b中的锁存电路21、22、…、2k、2k+1、…、2n的一部分。

如到目前为止所描述的，每一个图案比较电路15a和15b检测从扩频调制电路12中输出的发射数据是否与特定图案一致。在接收到检测结果之后，当在发射信号中包括该特定图案时，带限滤波器14a或14b改变频率特性从而减少发射信号中的预定峰值。

现在将描述从带限滤波器14a或14b中输出的波形示例。图6是示出了DA转换器16a或16b的输出波形的示例的图。附带地，图6示出了并非多编码输出的波形示例，而是单编码输出，以便于描述。应该意识到，在图6所示的波形中，诸如图10所示的传统输出波形中的点S和T的峰值会发生减小，并且在所示时间段内，波形在所需范围R(指标)内下降。

第二实施例

图7是示出了根据本发明第二实施例的带限滤波器14a和14b的每一个的配置的方框图。图7所示的每一个带限滤波器14a和14b具有与图2所示的带限滤波器几乎相同的配置。然而，每一个带限滤波器14a和14b的不同在于：每一个系数单元31a、32a、…、3ka、3k+1a、…、3na具有两个系数，并且根据图案比较电路15a或15b的输出来切换这两个系数。因此，在本实施例的带限滤波器14a和14b中，向所有系数单元31a到3na提供系数选择。因此，可以增加当调整输出信号的幅度时的自由度。

附带地，可以将这些实施例的发射设备包括在诸如蜂窝电话等便携式通信终端之内。

Claims (13)

1、一种发射设备，包括：

图案检测单元，用于判定会使超过预定幅度范围的峰值在发射信号的频率特性中得以产生的特定图案是否包括在用于形成发射信号的发射编码序列中；以及

滤波器单元，用于根据所述判定结果，选择指定了针对发射信号的频率特性的带限因子的滤波器系数，并利用所选的滤波器系数对发射编码序列进行滤波。

2、根据权利要求1所述的发射设备，其特征在于：

所述滤波器单元具有与是否存在特定图案相关的两个系统的滤波器系数；以及

所述滤波器单元根据判定结果对两个系统的滤波器系数进行切换。

3、根据权利要求2所述的发射设备，其特征在于对于发射编码序列的一部分，所述滤波器单元使用相互不同的值作为两个系统的滤波器系数。

4、根据权利要求2所述的发射设备，其特征在于对于整个发射编码序列，所述滤波器单元使用相互不同的值作为两个系统的滤波器系数。

5、根据权利要求1所述的发射设备，其特征在于所述滤波器单元包括FIR(有限冲激响应)滤波器。

6、根据权利要求1所述的发射设备，其特征在于所述图案检测单元包括：

存储电路，用于存储特定图案；

寄存器电路，用于获取发射编码序列；

操作电路，用于判定由寄存器单元所获取的发射编码序列是否与存储电路中所存储的特定图案相一致。

7、根据权利要求1所述的发射设备，其特征在于所述发射编码序列是通过对发射数据进行扩频调制所获得的编码序列。

8、一种包括根据权利要求1所述的发射设备的移动通信终端。

9、根据权利要求8所述的移动通信终端，其特征在于所述图案检测单元和滤波器单元用于在CDMA(码分多址接入)中对Ich(同相信道)和Qch(正交相位信道)的信号处理。

10、一种峰值减小方法，其中用于进行无线通信的发射设备执行以下步骤：

判定会使超过预定幅度范围的峰值在发射信号的频率特性中得以产生的特定图案是否包括在用于形成发射信号的发射编码序列中；以及

根据所述判定结果，选择指定了针对发射信号的频率特性的带限因子的滤波器系数，并利用所选的滤波器系数对发射编码序列进行滤波。

11、根据权利要求10所述的峰值减小方法，其特征在于在对发射编码序列进行滤波的步骤处，

所述发射设备根据判定结果，对与是否存在特定图案相关的两个系统的滤波器系数进行切换。

12、根据权利要求11所述的峰值减小方法，其特征在于对于发射编码序列的一部分，所述发射设备使用相互不同的值作为两个系统的滤波器系数。

13、根据权利要求11所述的峰值减小方法，其特征在于对于整个发射编码序列，所述发射设备使用相互不同的值作为两个系统的滤波器系数。

Images