CN2932845Y - 码分多址/时分多址移动通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种码分多址/时分多址移动通信设备，属于移动通信技术领域。该设备包括顺序连接的射频处理电路、正交移相键控相干解调电路、串行干扰抵消和用户数据解调电路，串行干扰抵消和用户数据解调电路包括复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路，RAKE接收和正交分集电路，时分多址分路电路，基带信号处理电路，以及低通滤波和多径合路电路和干扰消除电路。本实用新型可以消除高速信道信号干扰，实现使语音和低速数据用户信号解调输入信号中的高速数据信道干扰大为下降，同时对要求的收信号功率下降，系统容量上升。

Description

码分多址/时分多址移动通信设备

技术领域

本实用新型涉及一种移动通信设备，尤其是一种利用串行干扰抵消器的码分多址/时分多址移动通信设备，属于移动通信技术领域。

背景技术

据申请人了解，FDD-WCDMA标准和cdma2000标准均采用码分多址(CDMA)和可变扩频因子(VSF)的方法在一个载频上实现多用户不同数据速率信号的兼容。当用户要求的数据速率上升时，可采用减小VSF的方法实现。然而，此时该用户速率和低速用户数据速率的比值较小，在系统中产生的自干扰增加倍数基本上正比于用户速率比，结果导致大量占用系统容量，并使得要求的发功率上升。此外，在码分多址系统中不易使用高频谱效率的调制方式，因为这些调制方式的功率利用率较低，会使自干扰上升，系统容量进一步下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种借助串行干扰抵消器，可以增加系统容量、减少发功率需求的码分多址/时分多址移动通信设备，该设备应当组成相对简单，有利于降低系统成本。

为了达到以上目的，本实用新型的码分多址/时分多址移动通信设备包括顺序连接的射频处理电路、正交移相键控相干解调电路，还包括串行干扰抵消和用户数据解调电路，所述正交移相键控相干解调电路的输出端接串行干扰抵消和用户数据解调电路，所述串行干扰抵消和用户数据解调电路主要由以下电路组成：

——第一至第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路

——第一和第二RAKE接收和正交分集电路

——一时分多址分路电路

——第一和第二基带信号处理电路

以及

——低通滤波和多径合路电路

——干扰消除电路

所述复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端作为接正交移相键控相干解调电路输出的串行干扰抵消和用户数据解调电路的输入端；第一、第二复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输出接第一RAKE接收和正交分集电路的输入，同时还经低通滤波和多径合路电路接干扰消除电路的输入端；所述干扰消除电路的输出接第三、第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端；所述第三、第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端接第二RAKE接收和正交分集电路的输入端；所述第一RAKE接收和正交分集电路的输出通过时分多址分路电路接第一基带信号处理电路；所述第二RAKE接收和正交分集电路的输出直接接第二基带信号处理电路；所述第一和第二基带信号处理电路的输出端分别作为串行干扰抵消和用户数据解调电路的高速数据用户输出端和语音或低速数据用户输出端。

以上技术方案通过将现有移动通讯设备中含有的复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路，时分多址分路电路，基带信号处理电路，RAKE接收和正交分集电路，与低通滤波和多径合路电路、干扰消除电路有机组合在一起，组成具有特色的串行干扰抵消和用户数据解调电路，借助低通滤波和多径合路电路将多路传播路径的信号合路，经低通滤波后恢复成高速信道信号，干扰消除电路则通过延迟调整和减法处理，使恢复的高速信道信号与信号中的高速信道信号对齐，从而消除高速信道信号干扰。最终实现使语音和低速数据用户信号解调输入信号中的高速数据信道干扰大为下降，同时对要求的收信号功率下降，系统容量上升。

与本实用新型相关的有关理论研究表明：检测的误比特率BER要求一定时，收信的门限信噪比值

应与发信速率R_b无关，其中E_b为比特能量，N_t为自干扰和热噪声的功率谱密度。假设系统中有N个语音用户，1个数据用户，发信速率分别为R_bv和T_bd，并且R_bd＝KR_bv。在上行链路中，基站所接收到语音用户和数据用户的功率分别为P_rv和P_rd，那么，对于某个语音用户，干扰功率谱密度为 $N_{\mathrm{tv}}=N_0+\frac{(N-1)P_{\mathrm{rv}}+P_{\mathrm{rd}}}{W},$ 其中W为信号扩频后的带宽，N₀为热噪声谱密度；对于数据用户， $N_{\mathrm{td}}=N_0+\frac{{\mathrm{NP}}_{\mathrm{rv}}}{W}.$ 显然，N_td＜N_tv。根据门限信噪比可以导出基站对数据和语音用户的收信功率要求，有门限信噪比 $\frac{E_b}{N_t}=\frac{P_{\mathrm{rd}}/R_{\mathrm{vd}}}{N_{\mathrm{td}}}=d,$ 那么 $P_{\mathrm{rd}}={\mathrm{dR}}_{\mathrm{bd}}{N}_{\mathrm{td}}={\mathrm{dR}}_{\mathrm{bd}}(N_0+\frac{{\mathrm{NP}}_{\mathrm{rv}}}{W}).$ 同理可得 $P_{\mathrm{rv}}={\mathrm{dR}}_{\mathrm{bv}}{N}_{\mathrm{tv}}={\mathrm{dR}}_{\mathrm{bv}}[N_0+\frac{(N-1)P_{\mathrm{rv}}+P_{\mathrm{rd}}}{W}].$ 两者之比为

$\frac{P_{\mathrm{rd}}}{P_{\mathrm{rv}}}=\frac{K(N_0+\frac{{\mathrm{NP}}_{\mathrm{rv}}}{W})}{N_0+\frac{(N-1)P_{\mathrm{rv}}+P_{\mathrm{rd}}}{W}}---\left(1\right)$

一般，热噪声远小于自干扰，因此可以忽略N₀的影响，一般小区中的语音用户数N□1，由此简化式①可得

$\frac{P_{\mathrm{rd}}}{P_{\mathrm{rv}}}=\sqrt{\mathrm{KN}+\frac{N^2}{4}}-\frac{N}{2}---\left(2\right)$

假设小区中有N个语音用户，M个数据用户，那么式②变为

$K^{\′}=\frac{P_{\mathrm{rd}}}{P_{\mathrm{rv}}}=\sqrt{\frac{\mathrm{KN}}{M}+{\left[\frac{N-K(M-1)}{2M}\right]}^2}-\frac{N-K(M-1)}{2M}---\left(3\right)$

取语音用户N＝30，数据用户取M＝1、4、8，K值取6、12、24、48时，可得表1。

表1

K	M	K′	K/K′
				6	1	5	1.2
4	5.4	1.11
			8		5.6	1.07
12	1	9					1.33
			4	10.3	1.17
	8	10.9				1.1
			24	1	15.7		1.53
4	19.7	1.22
				8	21.4	1.12
48	1	25.8					1.86
			4	38	1.26
	8	42.5				1.13

由表1可知，在码分多址条件下，当数据用户数较多，例如M＝8时，当 $K^{\′}=\frac{R_{\mathrm{bd}}}{R_{\mathrm{bv}}}\≤6$ 的情况下，BER一定时，用户数据速率比与语音收信功率K≈K′，这表明数据用户的收功率比值正比于它们的数据速率比，会导致占用的容量上升，要求的发功率增大。但当数据用户与语音用户的速率比K＝48且只有一个数据用户时，K/K′＝1.86。此时的数据速率相当于48个语音用户数据速率的捆绑，所需的发功率才相当于25.8个语音用户，约可节省一半的发功率，同时使自干扰大幅下降，系统容量上升。这对于提高CDMA系统的下行链路容量和基站功率利用率有重大意义。这相当48个语音数据速率的信道容量将使用时分多址的方法分配给多个数据用户。同时由于系统中只存在一个高速数据信道的强干扰，可以采用简单的串行干扰抵消器消除。此时，系统可保留原有的语音和低速数据用户的容量，此外还增加一个时分多址的高速数据信道，其容量可能超过原有的系统容量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的总体电路框图。

图2为图1实施例中的串行干扰抵消和用户数据解调电路框图。

图3为图1中正交移相键控相干解调电路原理图。

图4为图2中低通滤波和多径合路以及干扰消除电路原理图。

具体实施方式

本实施例的码分多址/时分多址移动通信设备如图1所示，主要由顺序连接的射频处理电路、正交移相键控相干解调电路、串行干扰抵消和用户数据解调电路组成。

正交移相键控相干解调电路见图3，其中的分路将输入的信号S8’分为两路相同的信号送后面由M₁和M₂组成的两路正交移相键控解调电路。相干载波恢复用于从导频信号中恢复两路本地相干载波cosω_CLt和sinω_CLt。

串行干扰抵消和用户数据解调电路见图2，该电路主要由以下电路部分组成：

1)第一至第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路；

2)第一和第二RAKE接收和正交分集电路；

3)时分多址分路电路；

4)第一和第二基带信号处理电路；

5)低通滤波和多径合路电路；

6)干扰消除电路；

以上复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端作为接正交移相键控相干解调电路输出的串行干扰抵消和用户数据解调电路的输入端，各组成电路的连接关系为：第一、第二复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输出接第一RAKE接收和正交分集电路的输入，同时还经低通滤波和多径合路电路接干扰消除电路的输入端；所述干扰消除电路的输出接第三、第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端；所述第三、第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端接第二RAKE接收和正交分集电路的输入端；所述第一RAKE接收和正交分集电路的输出通过时分多址分路电路接第一基带信号处理电路；所述第二RAKE接收和正交分集电路的输出直接接第二基带信号处理电路；所述第一和第二基带信号处理电路的输出端分别作为串行干扰抵消和用户数据解调电路的高速数据用户输出端和语音或低速数据用户输出端。

其中的低通滤波和多径合路电路以及干扰消除电路如图4所示，由两组并行的两级放大器构成，第一级放大器I1、I3的正输入端分别经并联电阻R1、R2、R3和R10、R11、R12接三路合路信号输入，实现低通滤波，其正输出端分别经电感L1和L4接第二级放大器I2和I4的负输入端，第二级放大器的正输入端分别经时延调整电感L3和L4接两路输入信号S_7I′和S_7Q′，实现干扰消除。

工作时，图2中的第一复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路用于从S_7I′信号中取出高速数据信道的信号，设多径传播信道数为3时，则它输出3条路径信号。其它第二、三、四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的作用类似。第一RAKE接收和正交分集电路用于两路输入的三路传播路径信号的时延调整，将每一组三路传播路径信号合为一路，再将两路正交分集信号合并，可用于克服多径传播衰落的影响。第二RAKE接收和正交分集电路的作用类似，不过它是用于语音或低速数据用户信号的接收。时分多址分路与用于从高速数据信道中取出某一高速数据用户K的第一信号再经基带信号处理电路解密和纠错后恢复用户K的数据信号D_1K′，它对应与基站发端的高速数据用户K的发信号D_1K。

低通滤波和多径合路电路用于将电路输出的三路传播路径的信号合路，经低通滤波后恢复成S_7I′中的高速信道信号S_7II′，对电路输出的信号进行类似处理，恢复成S_7Q′中的高速信道信号S_7QI′。干扰消除电路含有S_7I′和S_7Q′的延迟调整电路和减法电路，将S_7I′延迟，使其中的高速信道信号和S_7II′对齐，再从S_7I′中减去S_7II′信号，可消除S_7I′中的高速信道信号干扰；电路对S_7Q′有类似的作用。使用于语音和低速数据用户K信号解调的电路输入信号中的高速数据信道干扰大为下降，使要求的收信号功率下降，系统容量上升，RAKE接收和正交分集有类似的作用，基带信号处理主要用于纠错译码。

从上述实施例可以看出，由于设备的简单性和易实施性以及串行干扰抵消器得以应用，使CDMA/TDMA系统能克服现存单纯采用码分多址和可变扩频因子多用户多速率兼容系统自干扰大、容量受限、频谱利用率低、上下行容量基本对称的严重缺陷，使高速数据用户的用户数和数据速率在原有语音和低速数据容量的基础上大幅上升，并可满足多用户下行高速率的移动因特网要求。

Claims (2)

1.一种码分多址/时分多址移动通信设备，包括顺序连接的射频处理电路、正交移相键控相干解调电路，其特征在于：还包括串行干扰抵消和用户数据解调电路，所述正交移相键控相干解调电路的输出端接串行干扰抵消和用户数据解调电路，所述串行干扰抵消和用户数据解调电路主要由以下电路组成：

--第一至第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路

--第一和第二RAKE接收和正交分集电路

--一时分多址分路电路

--第一和第二基带信号处理电路

以及

--低通滤波和多径合路电路

--干扰消除电路

所述复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端作为接正交移相键控相干解调电路输出的串行干扰抵消和用户数据解调电路的输入端；第一、第二复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输出接第一RAKE接收和正交分集电路的输入，同时还经低通滤波和多径合路电路接干扰消除电路的输入端；所述干扰消除电路的输出接第三、第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端；所述第三、第四复扰码、扰码、地址码译码和多径分离电路的输入端接第二RAKE接收和正交分集电路的输入端；所述第一RAKE接收和正交分集电路的输出通过时分多址分路电路接第一基带信号处理电路；所述第二RAKE接收和正交分集电路的输出直接接第二基带信号处理电路；所述第一和第二基带信号处理电路的输出端分别作为串行干扰抵消和用户数据解调电路的高速数据用户输出端和语音或低速数据用户输出端。

2.根据权利要求1所述码分多址/时分多址移动通信设备，其特征在于：所述低通滤波和多径合路电路以及干扰消除电路由两组并行的两级放大器构成，第一级放大器的正输入端分别经并联电阻接多路合路信号输入，正输出端分别经电感接第二级放大器的负输入端；第二级放大器的正输入端分别经时延调整电感接两路输入信号。

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