DE60038437T2

DE60038437T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Signalbegrenzung in einem CDMA System

Info

Publication number: DE60038437T2
Application number: DE60038437T
Authority: DE
Inventors: Peter Lundh; Göran SKOOG
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: AR022696A1; CA2361036A1; KR20010105335A; SE9900297L; CN1183705C; JP2002536872A; ATE390770T1; SE9900297D0; EP1147633B1; EP1147633A1; CN1339204A; TW463480B; SE513863C2; US6765899B1; JP4475821B2; AU2704600A; WO2000045538A1; DE60038437D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzielen von Redundanz in einem Mehrfachträger CDMA System und insbesondere auf ein Verfahren und ein System, die in der Lage sind, das Verhältnis zwischen dem Scheitelwertsignal und dem Mittelwertsignal in einem solchen System, den sogenannten Scheitelwertfaktor zu verringern.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
In Funkübertragungssystemen werden in den Basisstationen Leistungsverstärker eingesetzt, um eine ausreichend hohe Ausgangsleistung zu erzielen. Die in herkömmlichen Funkbasisstationen eingesetzten Leistungsverstärker erfüllen Anforderungen, wie etwa einen hohen Frequenzbereich und eine hohe Linearität. Jedoch ist der Wirkungsgrad (Englisch: Efficiency) von herkömmlichen Leistungsverstärkern schlecht.
Ferner kann gezeigt werden, dass wenn das Verhältnis zwischen dem Scheitelwertsignal und dem Mittelwertsignal niedrig ist, der Wirkungsgrad eines Ausgangsverstärkers zunimmt. Das Verhältnis zwischen dem Scheitelwertsignal und dem Mittelwertsignal wird gewöhnlich als der Scheitelwertfaktor (Englisch: Crest Factor) bezeichnet. Es ist daher bevorzugt, dass der Scheitelwertfaktor so niedrig wie möglich gehalten wird, wobei die Leistungsmerkmale auf einem erforderlichen Niveau gehalten werden.
In CDMA(Englisch: Code Division Multiple Access, Codemultiplexzugang)-Systemen, werden mehrere aufgespreizte Kanäle, die sich sowohl in der Zeit als auch bezüglich der Frequenz überlappen, übereinander gefügt, wodurch ein CDMA Träger ausgebildet wird. Der CDMA Träger wird dann über eine Funk- bzw. Luftschnittstelle an Mobiltelefongeräte oder andere Endgeräte übermittelt.
In einigen CDMA Systemen werden mehrere CDMA Träger durch einen einzigen Leistungsverstärker verstärkt, einem sogenannten Mehrfachträgerleistungsverstärker (MCPA, Englisch: Multi Carrier Power Amplifier). Ferner verhalten sich die Aufspreizungscodes des CDMA Systems in einer zufallsähnlichen Weise und daher wird das Scheitelwertsignal eines CDMA Trägers hoch. Das Scheitelwertsignal ist das Signal, das durch alle in der gleichen Richtung zeigenden Teilsignalvektoren ausgebildet und ist daher gleich dem Scheitelwertsignal eines jeweiligen Teilsignals multipliziert mit der Anzahl der Teilsignale. Das Verhältnis des Scheitelwert- zum Mittelwertsignal wird sogar höher, wenn mehrere Träger durch denselben Leistungsverstärker (MCPA) verstärkt werden. Dies ist nicht gewünscht, weil der Scheitelwertfaktor dann höher wird.
Um dieses Problem zu lösen, kann die Amplitude eines jeweiligen Trägers begrenzt werden, in dem das Signal vor dem Kanalformungsfilter (Englisch: Channel Shaping Filter) abgeschnitten wird. Der Abschneidevorgang kann im analogen oder im digitalen Bereich ausgeführt werden. Weil das Abschneiden vor dem Kanalformungsfilter ausgeführt wird, wird keine spektrale Aufspreizung auftreten, die andernfalls mit Signalen in benachbarten Kanälen interferieren würde.
Eine andere Art, das Scheitelwertsignal des CDMA Systems zu begrenzen, ist es, die Summe der einem jeweiligen CDMA Träger entsprechenden Basisbandsignalvektoren abzuschneiden. Daraufhin werden die verschiedenen Träger getrennt, in einem Kanalformungsfilter gefiltert, moduliert und von einem Mehrfachträgerleistungsverstärker (MCPA) verstärkt.
Ferner offenbart die Europäische Patentanmeldung Nr. EP 0 849 905 eine CDMA Mehrfachcode-Übertragungsvorrichtung, wobei das Basisbandsignal mit aufgespreiztem Spektrum aufsummiert und übertragen werden. Der Leistungsverbrauch wird verringert, indem die Signale verzögert werden, bevor die Basisbandsignale aufsummiert werden, so dass die Übertragungszeitsteuerung der verschiedenen Basisbandsignale in Bezug aufeinander verschoben werden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschneiden eines Signals in einem CDMA System ist in der PCT Anmeldung WO 96 38944 A beschrieben. In dieser Druckschrift werden CDMA Signale aus einer Vielzahl von Kanälen kombiniert, wodurch ein aufsummiertes Signal erzeugt wird. Ein Teil des aufsummierten Signals wird dann in einem Abschneideschaltkreis entfernt, was zu einem abgeschnittenen Signal führt. Der Hauptzweck bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist, die Frequenzbandleistung zu vergrößern und die Zwischensymbolinterferenz zu verringern.
Ein Verfahren für eine Vorrichtung zum Begrenzen des Leistungsverhältnisses des Scheitelwerts zum Mittelwert, wenn zwei oder mehrere unabhängige CDMA Trägersignale vorhanden sind, ist aus der PCT Anmeldung WO 99 53625 A bekannt. Nach dieser Druckschrift wird eine Vielzahl von CDMA Trägern digital begrenzt unter Benutzung eines die Amplitude begrenzenden ASIC. Eine maximale Amplitude wird abgeleitet, basiert auf momentanen Amplitudenmessungen einer jeweiligen einer Vielzahl von digital codierten Sequenzen. Basiert auf der maximalen Amplitude werden ein oder mehrere Amplitudenskalierungsfaktoren abgeleitet. Der eine oder die mehreren Amplitudenskalierungsfaktoren werden dann auf eine jeweilige der digital codierten Sequenzen angewendet, und ein CDMA Signal wird erzeugt ba siert auf einer jeweiligen hinsichtlich der Amplitude begrenzten, digital codierten Sequenzen.
Jedoch ist keine der oben genannten Techniken in der Lage, eine Redundanz in dem Abschneideverfahren bereitzustellen. Darauf stellen die Techniken nach dem oben Genannten keine optimalen Leistungsmerkmale bereit, weil das Abschneiden im Basisband ausgeführt wird, und weil sie nicht in der Lage sind, die unterschiedlichen Phasen von verschiedenen CDMA Trägern zu berücksichtigen, wenn diese durch den selben Leistungsverstärker zu verstärken sind.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuverlässigkeit eines CDMA Systems zu vergrößern und gleichzeitig den Scheitelwertfaktor des Systems zu verringern.
Diese Aufgabe wird erzielt durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, wobei ein Abschneiden für einen jeweiligen CDMA Träger auf gesonderten Leiterplatinen in einer CDMA Übertragungsvorrichtung ausgeführt wird, und wobei der Abschneideschaltkreis Zugang zu Information hinsichtlich aller durch denselben Verstärker zu verstärkenden Träger hat.
Folglich wird, weil ein jeweiliger Träger getrennt von allen anderen, demselben Verstärker zugeführten Trägern abgeschnitten wird, jedoch mit Kenntnis über die anderen Trägern, eine Fehlfunktion der Leiterplatine mit dem Abschneideschaltkreis und/oder der Abschneideberechnungslogik nur den jeweiligen bestimmten Träger beeinflussen und die anderen Träger können immer noch richtig übertragen werden.
Des Weiteren wird das Abschneiden für einen jeweiligen Träger gesondert ausgeführt und Information hinsichtlich der anderen, durch denselben Leistungsverstärker zu verstärkenden Träger berücksichtigt. Das Abschneideverfahren kann daher Phaseninformation berücksichtigen, wenn der Abschneidefaktor bestimmt wird. Folglich kann ein optimaler Scheitelwertfaktor für das zusammengesetzte CDMA Signal, das über den gemeinsamen Mehrfachträgerleistungsverstärker (MCPA) übertragen wird, erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand nicht begrenzender Beispiele und mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, Für die Zeichnungen gilt:
1 ist ein schematisches Schaubild, das eine Leiterplatine, die dazu ausgebildet ist, einen CDMA Träger abzuschneiden, veranschaulicht.
2 ist ein schematisches Schaubild, dass das Abschneiden in einem CDMA System mit zwei CDMA Trägern für einen jeweiligen Leistungsverstärker veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 wird ein schematisches Schaubild gezeigt, das eine Leiterplatine veranschaulicht, die dazu ausgebildet ist, einen CDMA Träger abzuschneiden. Folglich ist eine Anzahl N, wobei N eine positive Ganzzahl ≥ 1 ist, von CDMA Trägern 101, die durch einen gemeinsamen Verstärker, einem sogenannten Mehrfachträger-Leistungsverstärker (MCPA) verstärkt werden sollen, an eine Leiterplatine 102 angeschlossen.
Der durch die Vorrichtung abzuschneidende Träger, hier als Träger 1 bezeichnet, ist mit einem Verzögerungsblock 105 und mit einem Auswertungs- bzw. Berechnungslogikblock 107 verbunden. Der Verzögerungsblock 105 ist mit einem Abschneideblock 109 verbunden, der dazu ausgebildet ist, den Träger 1 in Antwort auf ein von dem Auswertungs- bzw. Berechnungslogikblock 107 zugeführtes Steuerungssignal abzuschneiden.
Die anderen Träger, d. h. die Träger 2 – N, sind ebenfalls mit dem Auswertungs- bzw. Berechnungslogikblock 107 verbunden. Folglich sind alle durch den gleichen MCPA zu verstärkenden Träger mit dem Auswertungslogikblock 107 verbunden, der dadurch wiederum Zugang zu allen durch denselben MCPA zu verstärkenden Trägern hat. Der Auswertungslogikblock berechnet und bestimmt die Amplitude des zusammengesetzten Basisbandsignals und sendet Abschneideinformation an den Abschneideblock 109. Die Abschneideinformation kann beispielsweise ein Steuersignal sein, das einen Faktor im Bereich [0–1] angibt, mit dem der Träger 1 zu multiplizieren ist.
Der abzuschneidende Träger wird in dem Verzögerungsblock 105 verzögert, so dass er phasenangepasst ist mit der Abschneideinformation, die kann aufgrund der Verarbeitungszeit in dem Berechnungslogikblock 107 verzögert werden.
Der Abschneideblock 109 ist mit einem Modulationsblock 111, in dem der beschnittene Träger 1 moduliert wird, verbunden. Der Ausgabeanschluss des Modulationsblocks 111 ist mit einem Summationsschaltkreis 113, der wiederum mit der MCPA (nicht gezeigt), verbunden ist, verbunden.
In 2 wird ein Beispiel gezeigt, das das Prinzip nach der im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Ausführungsform zeigt. Danach sollen zwei Träger, Träger 1 und Träger 2, in denselben Sektor eines Übertragungssystems übertragen werden und durch denselben Leistungsverstärker verstärkt werden. Die zwei Träger sind an zwei verschiedenen, auf verschiedenen Platinen 205 und 207 angeordneten Auswertungsblöcke 201 und 203 angeschlossen.
Der Träger 1 ist auch an einen auf der Platine 205 angeordneten Verzögerungsblock 209 angeschlossen, und der Träger 2 ist an einen auf der Platine 207 angeordneten Verzögerungsblock 211 angeschlossen. Die Verzögerungsblöcke 209 und 211 sind jeweils mit Abschneideschaltkreisen 213 und 215 verbunden. Die Abschneideschaltkreise 213 und 215 sind auch jeweils an die Auswerteblöcke 201 und 203 angeschlossen, um von diesen die Information zu empfangen. Die zwei Auswerteblöcke 201 und 203 weisen folglich beide Zugang zu allen durch denselben Verstärker zu verstärkenden Trägern auf, d. h. zu dem Träger 1 und zu dem Träger 2. Auf der Grundlage dieser Information berechnen die Berechnungsblöcke geeignete Faktoren, die jeweils an die Abschneideschaltkreise 213 und 215 übertragen werden.
Weil alle Träger auf einer jeweiligen Platine zusammen berechnet werden, wird in dem Übertragungssystem eine Redundanz erzielt. Demgemäß wird die Berechnung auf einer jeweiligen Platine für alle Träger ausgeführt, jedoch werden nur einige der Träger auf derselben Platine abgeschnitten. In den hierin beschriebenen Beispielen wird ein Träger auf einer jeweiligen Platine abgeschnitten, jedoch könnten selbstverständlich auch zwei oder mehr be schnitten werden, wenn sich dies als vorteilhaft herausstellen würde. Wenn folglich eine Platine eine Fehlfunktion zeigen sollte, dann wären nur die CDMA Träger, die auf dieser bestimmten Platine abgeschnitten und verarbeitet werden, beeinflusst. Dies ist selbstverständlich vorteilhaft, weil sich die Robustheit des Systems vergrößert.
Auch weil das Abschneiden für einen jeweiligen Träger auf verschiedenen Platinen gesondert ausgeführt wird, die Abschneideberechnung jedoch für das zusammengesetzte CDMA Signal ausgeführt wird, wird für das zusammengesetzte CDMA Signal, das über den Mehrfachträgerleistungsverstärker (MCPA) übertragen wird, ein optimaler Scheitelwertfaktor erhalten.

Claims

Eine Vorrichtung zum Begrenzen der Amplitude eines Codemultiplexmehrfachzugang(CDMA, Englisch: Code Division Multiple Access)-Signals mit einer Vielzahl von durch denselben Leistungsverstärker (MCPA, MCPA1) zu verstärkenden CDMA Trägern (101), gekennzeichnet durch – Mittel zum Abschneiden bzw. Abtrennen des CDMA Trägers (109, 213, 215), wobei die Abschneidemittel für einen jeweiligen CDMA Träger einen gesonderten Abschneideschaltkreis umfassen, und – Mittel zur Abschneideberechnung bzw. Abschneideauswertung (107, 201, 203), wobei die Berechnungs- bzw. Auswertungsmittel für einen jeweiligen CDMA Träger einen gesonderten Abschneideberechnungsblock umfassen, wobei ein jeweiliger Abschneideberechnungsblock mit allen durch den Leistungsverstärker zu verstärkenden CDMA Trägern verbunden ist und dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal auszugeben, das einem zugeordneten, gesonderten Abschneideschaltkreis für den entsprechenden CDMA Träger beaufschlagt wird, wobei der zugeordnete getrennte Abschneideschaltkreis dazu ausgebildet ist, in Antwort auf das Steuersignal den entsprechenden CDMA Träger abzuschneiden.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger der Vielzahl der gesonderten Abschneideschaltkreise auf gesonderten Leiterplatinen (103, 205, 207) angeordnet ist.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger der gesonderten Abschneideberechnungsblöcke auf einer selben Leiterplatine angeordnet ist, wie dessen zugeordneter gesonderter Abschneideschaltkreis.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei CDMA Träger auf der gleichen Leiterplatine abgeschnitten werden.
Ein Verfahren zum Begrenzen der Amplitude eines Codemultiplexmehrfachzugang (CDMA, Englisch: Code Division Multiple Access)-Signals mit einer Vielzahl von durch denselben Leistungsverstärker (MCPA, MCPA1) zu verstärkenden CDMA Trägern (101), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – gesondertes Erzeugen eines gesonderten Steuersignals für einen jeweiligen CDMA Träger durch einen Abschneideberechnungsblock (107, 201, 203) unter Berücksichtigung von Information bezüglich aller von dem Leistungsverstärker zu verstärkenden CDMA Trägern und – Beaufschlagen des für einen bestimmten CDMA Träger erzeugten, gesonderten Steuersignals auf einen Abschneideschaltkreis (109, 213, 215), der in Antwort auf das gesonderte Steuersignal den bestimmten CDMA Träger abschneidet.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschneiden eines jeweiligen CDMA Trägers auf gesonderten Leitungsplatinen (103, 205, 207) ausgeführt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen eines gesonderten Steuersig nals für einen jeweiligen CDMA Träger auf der gleichen Leiterplatine, auf der das Abschneiden ausgeführt wird, ausgeführt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei CDMA Träger auf derselben Leiterplatine abgeschnitten werden.
Eine CDMA Übertragungsvorrichtung mit der Vorrichtung nach einem jeweiligen der Ansprüche 1 bis 4.