TW432807B - Amplitude limitation - Google Patents

Description

4323C? 五、發明說明（i) [發明之範疇] 本發明關於限制一輸送信號之振幅，即一經由無線電台 發射之電信信號。 [發明之背景] 在電信通信系統中，通常一大數量之通信頻道經由相同 之輸送媒介，即射頻帶一起發射。已知有許多不同之存取 計劃以將通信頻道置於輸送媒介上。一知名之計劃為 CDMA(分瑪多路存取），其中，許多不同之通信頻道以射頻 帶同時發射，因此其在時域及頻域均重疊。 為分辨每一通信頻道信號與其它通信頻道信號之區別， 每一通信頻道信號均以一或多個擴散碼予以加碼，此為此 技藝人士所週知。以擴散碼將每一通信頻道信號調變，抽 樣率（晶片率）可能根據擴散因數而增加。例如，每一通信 頻道信號根據數位調變計劃，即正交振幅調變（QAM)或移 相鍵入計劃（P S K )技術予以調變。結杲，產生供每一通信 頻道信號之相位及正交成份信號。Q A Μ及P S K在此技藝中久 已聞名。與每一通信頻道有關之同相及正交成份信號利用 獨特之擴散碼順序予以加碼。合成之同相及正交成份信號 對予以抽樣（以晶片率）及個別加權°同相及正交之成份信 號予以結合以構成一混合同相信號及一混合正交信號。混 合同相信號及混合正交信號於是分別由梯通，脈衝形成濾 波器濾波。濾波後，混合同相信號及混合正交信號再由餘 弦載波及正弦載波予以調變而組合成單一，多碼輸送信 號，即一 CDMA信號。此多碼輸送信號由一載波頻率向上轉

第6頁 4323C7 五、發明說明¢2) 換，及與輸送信號有關之信號功率在輸送之前由高功率放 大器加以放大。在接收單元，與每一通信頻道信號有關之 基帶信號自輸送信號中，利用載波頻率及各擴散碼將輸送 信號加以解調及解碼而摘出。此外，並應了解，在一典型 細胞電信系統中，輸送源可能為一高功率基地台，接收單 元可能為一行動台（即行動電話）° 當有大量通信頻道信號時，有時最好產生二或多個輸送 或載波信號，每一二或多個載波信號以其獨特之載波頻率 加以調變。此二或多個調變之載波信號在輸送前由一對應 之高功率放大器予以個別放大，或，此二或多個調變之載 波信號組合成單一，複雜輸送信號，其在輸送前由單一高 功率放大器加以放大。 精於此技藝人士將暸解，CDMA可增加系統帶寬，因而增 加網路通信之處理容量。此外，將個別載波信號組合為單 一複雜輸送信號非常有利，因為，需要一單一高功率放大 器，而不需每一個別載波信號之高功率放大器。此乃一優 點，因高功率放大器非常昂貴，使用一個高功率放大器代 替許多個將節省成本^ 儘管CDMA以上之優點，結合多個通信頻道信號及/或獨 立載波信號，將大舉增加與合成之輸送信號有關之奪值與 平均功率比值。此外，輸送信號之峰值與平均值之比值可 由以下之關係決定： PRPTA=PRF + 10*log (N) 其中之PRpta為對應之混合信號之峰值與平均值功率比值，

第7頁 4323C7 五、發明說明（3) 為低通，脈衝形成濾波器之功率比，及N為組成載波 CCDMA)信號之通信頻道之數目。 與大峰值與平均功率比值有關之問題為其可降低發射機 =之高功率放大器之效率。此技藝中人士瞭解，效率之測 里係以輸出功率量（Pmean)除以輸入功率量（pdc + ppeak) 〇 因為Ppeak(锋值功率）之增加與Pmean有關，高功率放大器 之效率會降低。 、可能之解決方法為將載波信號之振幅（Pp e a k )加以限 制或掛位。但可引起產生互調產品及/或頻譜失真。互調 產品及/或頻譜失真會引起不同通信頻道信號間之干擾。 因此並非一可行之答案。 另 可行之合案為設计'~更複雜之向功率放大哭，一個 了谷忍及更有效放大（CDMA)載波信號，其可展現大峰值與 平均值之比值。但此非一可行答案，因為高功率放大器之 成本與其複雜性成正比例。因此’此答案將導致容納高功 率放大器之電信裝置之成本升高。 美國專利號碼5, 621，7 62 (Miller等人）提供一答案供每 值與平均值比值之解答。即在電信信號濾波及放大之前， 限制峰值與平均值功率比值。特別是M i 1 1 e r說明—峰值功 率抑市’]器以在高功率放大器之輸入降低一信號碼順序之峰 值與平均功率之比值。此峰值功率抑制裝置使—數位信號 處理器（D S P )，其接收信號碼順序，繪出信號碼順序為— 符號星座圖，自脈衝形成濾波器預測一期望之響應，並依 照脈衝形成濾波器之響應，以限制在星座圖上之振幅。

第8頁 五、發明說明（4) M i U e r所提之答案之問題在於峰值功率抑制器無法應付 在電信系統中，如C D Μ A所遭遇之高資料位元率。此外，此 裝置亦無法應付多載波頻道信號及/或多碼順序。例如’ Μ 1 11 e r說明之峰值功率抑制器為天生缓慢，此由其使用一 DSP (數位信號處理器）得到證明，及需要時間以執行脈 衝形成濾波器預測演算法。因此，需要一種電信號振幅限 制装置’其有能力限制電信信號在其濾波及放大之前，限 制其峰值與平均值功率比值，並能處埋高位元率，多碼順 序及多CDMA載波信號。 [本發明之概述] …本發明之目的為提供一方法及裝置以限制含許多高資料 率之載波信號之複雜輪送信號之振幅。 +發明之目的可由附屬申請專利範圍第1及〗丨項之特性 解决。 根據本發明’每一複雜數 號成份予以預估。計算之振 以在組合複雜振幅限制之作 多複雜振幅限制之載波信號 限制每一載波信號之振幅 最大振幅，因而消除多功率 态之需要。此外，此可使組 理具有極高頻率’即在“^ 號。 位載波信號之振幅依照複雜信 幅用以決定至少一比例因數， 龍為輸送信號之前，將每一許 之複雜成份加以標定。 可有效地降低複雜輸送信號之 放大器，或單一較大功率放大 合任意數目之載波信號，及處 電信應用中之複雜數位載波信 所幸， 個別載波信號之振幅 可由CORDIC演算法予以 重複

五、發明說明（5) 複CORDIC演算法相當 次 預估。信號之振幅可利用至少 準確地預估。 為進一步減少計算工作，代表複雜信號成份之位元 以降低，載波信號之複雜成份之絕對值在預估振幅前， 以決定。此外，預估振幅之數位代表之位元數可予準 L 降低，以便進一步降低計算需求。 也 至少一振幅比例因數亦可為一放大器之箝位振幅之函 數，箝位振幅可為脈衝形成濾波器之函數。 此外，至少—比例因數可予計算作 智、:L . ^ ^、敢大振幅之涫 异法對數除以箝位振幅之最大整數。 与使載 以根據最 業中，每 由刪除數 例，數目 刪除此 決定之數 移位。 為增加 比例因數 複雜成份 本發明 中。 本發明 波信號之複雜成 大振幅決定至少 一複雜數位載波 位代表之成份之 由至少一移位因 —最低有效位元 寄存器位置中之 比例作業之準確 ，以玲在粗箝位 之數位代表乘以 之有利實施例揭 份之移位比例， 一移位因數。此 信號之數位代表 表低有奴位元之 政決定。 之有效執行可由 一寄存器將複雜 性’備有第二查 作業後之細箝位 第二比例因數。 示於另外之附屬 第—查詢表可用 夕卜’在粗箝位作 之複雜成份，可 —數目予以比 至'少一移位因數 成份之數位代表 詢表以決定第二 作業中，將每一 將在詳讀並參考附圖後，有更佳 申請專利範圍 之瞭解。

第10頁 五、發明說明（6) [圖說之簡略說明] 圖1為說明一發射機之結構，即CDMA，其包括組合器， 根據本發明之一實施例之振幅限制，一脈衝形成濾波器及 I -Q調變； 圖2為略圖說明自二不同之載波頻率之複雜載波信號決 定最大振幅， 圖3說明二符號星座圖，其顯示有振幅限制及無振幅限 制之發射信號之複雜版本之振幅分布； 圖4顯示一裂置供本發明實施例之振幅限制； 圖5顯示本發明之另一實施例之振幅限制之裝置； 圖6說明本發之實施例，其中詳細說明一對應硬體結構 之功能方塊圖； 圖7說明本發明又一實施例，顯示硬體結構之進一步功 能方塊圖； 圖8說明一已知方法以產生一輸送信號。 [實施例之詳細說明] 以下，本發明之較佳實施例將參考各圖式予以說明。圖 中，對應零件以相同之參考號碼表之。 圖8為一略圖說明習知藝術以產生CDMA中之複雜輸送信 號8 0 5。如說明者，複雜信號係組合至少二獨立載波信號 8 1 0及8 1 5而產生。根據習知藝術，自數位通信頻道信號 Φη .... Φ1Ν之第一組之每一通信頻道信號，及自數位通信 頻道信號'之第二組之Φ21... Φ2Ν之每一通信頻道信號利用 正交振幅調變技術（QAM)予以調變。因而產生每一通信頻

五、發明說明（Ό 道信號之同相及正交之信號對。與第一組通信頻道信號有 關之每一同相信號於是用獨特之擴散碼加碼，各別加權及 與其它同相信號組合，因而產生第一混合同相信號X U ， 與第一組通信頻道信號之正交信號同樣加碼，加權及組 合，因而產生第一混合正交信號Xq 1。同理，與第二組通 信頻道信號有關之同相信號予以加碼，加權及組合，而產 生一第二緩合同相信號X 1 2，及與第二組通信頻道信號有 關之每一正交信號予以加瑪，加權_及组合以產生第二混合 正交信號Xq2。 如圖8所說明，混合同相信號X i 1及混合正交信號Xq 1於 是被送到第一脈衝形成濾波器8 2 0 a。同理，混合同相信號 Xl2及混合正交信號Xq2送至第二脈衝形成濾波器8 2 0b。 其次濾波後之信號被送至第一及第二向量調變器8 2 5 a及 8 2 5b。向量調變器8 2 5 a將混合同相信號Xi 1以頻率L之正 弦載波調變器825a將已調變，混合同相Xil與已調變之混 合正交信號X q 1加以組合，因此產生第一獨立載波信號 810。同時，向量調變器825b將混合同相信號Χι2以具有頻 率f2之餘弦載波調變，其亦將混合正交信號Xq2以頻率f2之 正弦載波調變。向量調變器82 5b於是將已調變，混合同相 信號Xi 2與已調變之混合正交信號Xq2組合，因而產生第二 個獨立載波信號81 5。二個獨立載波信號81 0及8 1 5組合後 成為複雜輸送信號8 0 5，在輸送前其被送至高功率放大器 8 3 0 ° 如上所述，與複雜輸送信號8 0 5有關之峰值與平均功率

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432ciUY 五、發明說明（8) 比值在通信頻道信號Φ增加時亦增加，功率比值之增加吁 降低高功率放大器830之效率。此外，如欲嘗試限制3或箝 位在高功率放大器中，或容納放大器83 0之發射機中^未示 出）之複雜輸送信號80 5 ’即CDMA信號之振幅，將會引起大 量互調及/或頻譜失真。 以下，圖1將敘述本發明一較佳實施例。圖1說明產生輸 送信號1 0 5之技術。此技術與圖8之技術相似，因為，較佳 實施例亦涉及將第一及第二數位通.信頻道信號①‘'①， 及Φ21·. . Φ2Ν加碼及組合，成為第一混合同相“ xi ‘1，^ 一混合正交仏號X q 1，第二混合同相信號χ丨2及第^二入正 交信號X以。但與圖8所述之習知藝術不同，…二正 交信號Xil， Xql ’ Xi2及Xq2被遊至振幅限制 應用特殊積體電路（ASIC)。 、 ’ 振幅限制裝置1 5 〇為一·高速硬體駐w 甘 π R ^ v . 兄文雜衣置，其能限制在混合 同相及正父k破X i 1 XQ ；[ X i 2 » γ 〇'- ^ «9Π Q， 及Xq2达至脈衝形成濾波器 a -刖，限制其振幅。振幅限制裝置1 5 0將於後 詳述°已據波及振幅調整之同相及正交信號Xii&XQl由頻 巧之（CDMA)载波加以調變，及组合以形成第一獨立載波 #號1 1 0。同理，已濾波及振幅調整之同相及正交信號Η 2 及Xq2以頻率f2之載波調變，及組合以形成第二獨立載波 k 5虎1 1 5 ° —獨立载波信號1丨〇及丨丨5組合以形成複雜輪适 is唬105，在輸送之前，由高功率放大器放大。 、 以上系統及技術可應用sCDMA系統中，但此並不會對本 發明之範圍構成限制，此技術亦可應用在其它通信系统

第13頁 4323C? 五、發明說明（9) 中，事實上，可用在任何需要組合許多資料頻道為單一輸 送頻道之系統中。 儘管本發明之實施例中用二載波信號加以振幅限制，及 組合成一輸送信號，在本發明之其他實施例中，任何數目 之載波均可加以振幅限制，及組合成為一輪送信號。 根據本發明之較佳實施例，複雜輸送信號，如輸送信號 1 0 5之振幅限制，首先需要決定與第一獨立載波信號Η 0有 關之最大振幅r 1 ，及與第二獨立載·波信號1 1 5有關之最大 振幅r2。此等決定可參考圖2之符號星座圖，將有較佳瞭 解，其中為對應第一載波信號1 1 0之振幅及相位，S2為： 對應第二載波信號1 1 5之振幅及相位。最大振幅r 1及r 2可 由下式決定： rl = 1 S!卜（XilHXql2)1" ( 1 ) r2 = | S2 i = (Xi2HXq22)1/2 (2) 其中Xi 1，Xdl , Xi 2, Xq2為上述之混合同相及正交信號之瞬 時值。 在決定最大振幅r 1及r 2後，r i及r 2用以計算比例因數 n S"。根據本發明之較佳實施例，比例因數” S H，可由下式 決定·. , S = Aelip/r(如 r>AcUp) ' S = 1 (如 r^Aclip) (3) 其中之Ae;; p限定為最大可接受振幅值’即貫現在脈波形成 濾波器8 2 0 a及8 2 0 b之輸入，r為最大總振幅。最大總振幅 ” r ”可由下式而得：

第14頁 五、發明說明（10) (4) r = r 1 +

Xq Π因9數S，用以限制與混合同相及混合正交作號X . 人Q1，X 1 2 及X〇? 士 |〇 ^Χι 1 g, 0 有關之瞬時振幅。 ， 用太格說明一 4說星座3 0 5及3 1 0。符號星座圖3 0 5顯尸 =明較佳實砲例之數位振幅 時 輪:在利 (即複雜輸送作缺1n、 雜输运信號 符號星座圖3厂〇 : 有關之符號之位置，（瞬間振幅）。。 信號有M 未使聽位振㈣制時之與複雜Μ 用數位振幅限=位置。精於此技藝之人士將瞭解，在利 、制時，發射之符號均位於半徑由Ael. m # a 彳二區域内。但數位振幅限制未使用時，笋^ 、疋 在此圓區域中^ 一情況可能引起較大號 :功率比值，&，如上所述，引起不良之高功率A: 用==輿振幅限制裝置15。有關之功能組件，其係 括—1 J 迷之較佳振幅限制技術。振幅限制裝置】5〇包 算模組4 0 5。此振幅計算模麵為-高速 二=、作準確之測量及計算，以解決上述之方程 激計管 振幅限制裝置丨5 〇於是將rl及r2送至比例因 兩之；f組4 1 〇。模組41 0代表高速數位電路，其能執行必 而之叶异以解決方程式（3)及（4)。 二例因數"s”決定之後，比例因數計算模組41 〇將比袍因 ，S迗至比例模組415&及4151^比例模組““代表一高 \ 電路，其能施加（乘）比例因數” S"至混合同相信號 J 1 此合正交信號Xqi。當同相及正交信號Xi 1 , XqI，Χι2

苐15頁 ,ί-^ι

432bC 五、發明說明（11) 及Xq2均被定標，振幅限制裝置1 50將振幅限制之信號送至 脈波形成濾波器820 a及8 2 Ob如圖1說明者。 圖5說明振幅限制器1 5 0之另一實施例。根據此實施例， 另外之比例因數Sa及Sb由比例因數計算模組5 1 0所計算， 比例因數Sa單獨利用以調整同相及正交信號Xi 1及Xql之瞵 間振幅，比例因數Sb單獨用以調整同相及正交信號X i 2及 X q 2之瞬間振幅。S a及S b由下列方程式解決：

Sa = (Aclip/r 1 )*wa (5.)

Sb-(aclip/r2)*wb (6) 其中之wa及wb為第一及第二加權因數供分別獨立調整比例 因數Sa及Sb。 圖5中說明之另一技術，在圖2中一載波之通信頻道信號 有關之信號功率位準與另一載波之通信頻道信號有關之信 號功率位準間出現顯著之不平均時亦可使用。如，一載波 之之通信頻道信號顯著低於其他載波之通信頻道信號，應 僅標定混合同相及正交信號X i 2及如2之瞵間振幅。其有效 完成可經由設定加權因數\vb之值為” Γ1 ，及設定加權因數 wa之值接近"Γ。吾人瞭解加權因數wa及wb可設定為任何 值，其適於標定混合同相及正交信號X i 1，Xq 1，X i 2及Xq 2之 瞬間振幅。 根據另一實施例，與混合同相及正交信號（X i 1，Xq 1， X i 2，X q2 )有關之瞬間抽樣之振幅如超過預定之最大值， 則可予以限制或箝位。為防止混合輸送信號之平均功率位 準之對應降低，因此，一不理想之混合輸送信號之PRpta之

第16頁 43230^ _____-- 玉、發明說明（=) 生一比例因數，用以增加一或多個隨 ‘之遙合同相及玉交信號抽樣之振幅，其中在一ί多個隨 ί抽樣之振幅之增加與前已籍位之一抽樣振幅ί降!!成正 也例。當然，此等隨後抽樣之振幅調整可補償則已箝位之 ^間振幅抽樣。此外，精於此技藝人士將暸解’溫和地增 加數隨後之混合同相及正交信號抽樣之振幅$獲得低位元 誤差率’而非劇烈增加單一，隨後抽樣之振幅。此情況在 增加單一，隨後抽樣之振幅而導致該振幅超過上述之預定 最大值時，更為如此。 參考圖6 ’以下將說明本發明另一實施例。圖6顯示一詳 細功能組件之方塊圖，說明一可能系統之構型，其能處理 目俞之電信應用中，特別是CDMA中具有極高資料速度之二 載波k °但’本發明之實施例亦可用於其它系統中， 供極高資料率及需要混合信號之振幅之限制。 在前圖中 明 訊 每 第 信號 載波 成，第二載波 成。任意數目 波信號C1及C2 不同之載波頻 線輸送之前， 為高度有效 C2之振幅；^及 包括經由 k號由數 知號由數 之通信頻 15每一載 率。如在 由 共同 之複雜輸 r2由含二 以二複雜數位載波信號C 1及C 2說 至少一通信頻道發射之數位加碼資 位代表之混合信號成份X i 1，X q 1構 位代表之混合信號成份X i 2及xQ 2構 道Φν可級合形成每一複雜數位在 波信號可能為一 W - C D Μ Α信號，各有 前實施例中所提，其欲在經同一天 高功率放大器中同時放大二載波^ 送信號之振幅限制，載波信號c〗及 振幅估計單元61〇aA6lGbt^幅估

第17頁 ^32307 五、發明說明（13) *------- 3十裝置6 1 〇予以估計。隨後，_ a 菩fi9n ^ ^ -振幅rl及r2供應至決定裝 置620以根據許多估計之振幅 p . ^ 其它作業之一相加作業 “最大振幅r，即由任何 振幅比例因數。 根據-最大振幅，決定至少- 在本實施例中，第一振幅比私丨m a。 fi91 . ^ ^ , 比例因數S1係利用第一查詢表 —決疋’第二振幅比例因數S2係利用第二查詢表6 22決 疋—比例因數S1及S 2被送至a挪^ πβ η η ^ ^ 主含標定單元631及632之標定 裝置63 0，根據二振幅比例因赵 μ l Α、 巷沽栌啃夕、隹抽a 、 S 1 ’ S 2 ’將許多複雜數位 載波k號之複雜成份加以比例 應瞭解並不—定使用杳，：以執行振幅限制。 提供裝置亦可使用。 以決定比例因數，其它資料 吟ϊ中’第一標定單元6 31可執行每-許多複 除成份之數仇代表之數個f氏：複雜成份之標定，方式為刪 例因數S1決定。桿定穿置效位兀’數目由第-振幅比 除，即將複成份亦可達成低有效位元之刪 β 又物之政位代表移位，即在一寄存器中，由第 一振幅比例因叙9 1 4… 、.」u数61决疋之數寄存器位置移位。 在粗箝位作業後執行之細箝位作業中之第二標定單元 6 32 ’將每一複雜載波信號成份乘以第二振幅比例因數 S2。 至少—比例因數S1，S 2可為一放大器之箝位振幅之函 數，箝位振幅可為脈波形成濾波器之函數。 振幅已限制之複雜通信信號c丨*，C2*於是可利用組合機 構（未不出）加以組合以產生輸送信號，以待在射頻帶中輪 4323G7 五、發明說明（14) 送。 以下，圖6之實施例之上述組件將予詳述。 振幅估計裝置61 0自組合裝置接收代表二載波信號C 1， C2之複雜信號成份Xil, Xql，Xi2, Xq2，及執行振幅估 計° 一種迅速而有效之根據複雜成份而估計複雜信號之振 幅之方法為利用CO R D I C演算法執行，此法在此技藝中久為 人知，即1.£.¥〇1(16]~之_'(：0尺01(：三角計算技術'1’刑於11?1 Transactions on Electronic Computers, EC-8, 1 959, 330-334頁。CORDIC演算法可執行一複雜信號振幅之重複 估計。要之，複雜信號向量旋轉以與雜座標圖之實際軸重 合。在此點之真實信號之強度代表信號之總強度。 在本實施例中，假定利用CORD I C演算法估計，原則上， 任何其他演算法亦可使用。. 為-高效率而快之振幅估計，備有二個振幅估計單元 61 Oa及61 Ob以個別估計每一複雜信號Cl，C2之振幅。但如 有相當诀之振幅估計單元可用時，可用一個單元估計二信 號Cl ’C2之振幅。 振幅估計單元61〇a，61 Qb根據載波信號Cl，C2之複雜成 份之數位代表對，以執行複雜載波信號之振幅估計。本例 中’振幅估計單元6 l〇a， 61 〇b根據以至少二重複之CORD 1C 演算法作振幅估計之重複執行。經驗中，顯示根據⑶㈣^ 方法之三次重複已產生高準確之估計結果。但通常二次重 複或多次重複亦可使用。 CORD 1C演算法係設計在硬體中直接實施，僅需要少許之 IHI1^· 第19頁 五、發明說明（15) 硬體移位及相加功能。此振幅估計之準確度限定於COR D IC 中之重複次數。重複次數愈多1則估計誤差愈低。如用四 次重複，最大誤差為3 %。 此外，COR D I C演算法有一與正確結果相關之每一估計結 果之固有標定，其量為； ^cord 厂 7

Acord = Avect〇r ‘ ϊί λ/Ι+2*·21 ί=1 其中之A_d為C0RDIC之結果，NCC)Fd為：重複之次數，Avec_為 信號向量之真實強度。當選擇值Aelip供粗及細箝位時，應 考慮比例因數。 例如，準確估計之振幅r 1在三次重複時，可由 rl=x3/2.6562+e而得，其中之ε為估計誤差。但除法步 驟不需直接計算1可在以後根據本實施例限制振幅之以後 步驟中考慮。 在根據COR D I C方法執行三次重複情況下，如Χ〇代表真信 號成份之強度，代表虛信號成份之強度，在第一次重複 中，複雜信號成份\之第一次估計可由下式代表：

Xi = X〇 + Y〇 ⑺ γ丨=Yfl - χ。

Sj = sgn( Ϊ!) 在第二次重複中，複雜信號成份X2，之第二次估計可 由下式代表： X2 = Xj + st . Yx/2 (8) Υ2 = Υ, - S! . X] / 2

第20頁 ^132307 五、發明說明（16) s2 = sgn( Ϊ!) 在第三次重複中，信號成份X3可由下式代表： X3 = X2 + s2 . Y2/4 (9) 真成份X3之第三次重複已產生具有複雜振幅Χα，YQ之信 號之振幅之良好估計。 如上所述，以相當高準度估計複雜信號之振幅可用較少 之步驟為之，避免複雜電路以計算二信號成份之平方根， 如準破之數學計算所需者。作振幅_估計時，每一估計單 元，如以ASICs實施時，僅需含必要之硬體以執行上述之 加，減及移位作業。 在每一複雜信號之振幅均以上述之方法決定後，估計裝 置將二估計之振幅rl，r2送至決定裝置620作進一步處 理。決定裝置依照多個估計之振幅以決定最大振幅r，及 根據最大振幅r決定至少一振幅比例因數SI，S2。比例因 數亦根據放大器之1¾位振幅°最大振幅之計鼻亦可將自 估計裝置接收之振幅r 1 3 r 2在另一步驟中相加。相加之 前，振幅可利用加權因數予以個別加權。 二調變載波（不同載波頻率）之和之最大可能振幅r為； r = (X i I2 rxq lz )1/2 + (x i 22+xq 22 )!/2 (10) 理想振幅控制器可提供將每一複雜載波信號成份除以振 幅值r，及由理想之最大值Aclip在所有例中定標，其中之實 際振幅r超過限定之限制Aclip ° 但由於上述之除法作業不能以可接受之作業在硬體中執 行，以獲得高抽樣頻率，決定裝置則適於產生第一及第二

第21頁 4323C7 五、發明說明（17) ------- 1因，S2以便在連續二步驟中標定複雜信號成份， 標疋由標定裝置6 3 〇在粗箝位及細箝位作業中執行。 振幅比例因數在作業期間不需計算，其在先前已計算並 儲存於查詢表中。此可大舉降低計算步驟之數目。決二 置620可含第—查詢表621以決定第一振幅比例因數μ , ^ 第一振幅比例因數S1再輸出至標定裝置6 3 0以執行叙箝 作業。 /在^ 位中’信號成份或向量以2之乘方標定，以便執 行粗標定。在粗標定中’多個複雜數位載波信號之數位代 表複雜成份標定之執行，其方式為刪除成份之數位代表之 數個最小有效位元，此數目由第一振幅比例因數S1決定。 標定裝置亦可在寄存器中將複雜成份之數位代表移位（向 右）數個寄存器位置’由第一比例因數S 1決定。此—標定 可在一數位硬體中以單一向右移位作業實施。 f子 彳示疋僅在表大振幅Γ超過某一門限時，即Acl i p時| 理想上’所需之位移數目即構成第一比例因數s丨，可 下式計算； si = (底）（l〇g2(r/Aclip))， 其中之S1代表第一比例因數，1〇gz為對數（底為2之對 數）’ r為最大振幅，总〜為箝位振幅。（底）說明計算不超 過以下理論之最大整數。即S1被決定為小於丨〇g2(r/ Aciip) 之最大整~數。粗箝位可於一向右移位作業中在第一標定單 元6 3 1内貫施’或任何其他作業中實施，以刪除代表複雜

第22頁 五、發明說明（18) 載波信號成份之數個位元° 1 og2作業可利用表1中之查詢表實施： 表1 :決定粗箝位之向右位移數 範圍 SI 2^-1^231^ Adin ¢1 ^ A max 3 r>4Aclii} 2 r>2AcllD 1 r>Aciin 0 〇無箝位 __________ 粗箝位所需位移之最大數Slmax可由振幅Γ之最大值提 供，其由Q r位元數，及值Acl ιρ代表： S!max = (底）〇〇g2(2h/Aclip)) + l。 注意，表1僅代表第一查詢表之一較佳實施例以決定第 一比例因數S 1 ，不同結構之查詢表亦可用，值使用不同 S 1 .。此外，亦可周不同之技術以決定第一比例因數而不

υι ϋ X 致有悖本發明之理想《 一旦第一比例因數已決定，載波c 1 ’ C2之所有成份Χη， XQl， Xl2， U均以下式標定： 其中之〉〉代表向右移位作業’本技藝中已為熟知。在本實 施例中，此一作業宜在第一標定裝置6 3 1中為之° 在粗箝位之後，所有具一高於可接受之振幅八。11£)之原始

第23頁 432307 五'發明說明（19) 最大振幅r之向量均有一在[Aelip ; 2Aclip ]範圍之振幅。 在粗箝位之後，複雜信號向量均有一在Aelip與2八(；11()間之 振幅，再由第二標定單元632在細箝位步驟中處理。 為決定第二比例因數S 2，決定裝置6 2 0尚含第二查詢表 6 2 2。第二比例因數S 2構成一加權因數，以與在粗箝位後 執行之細箝位中之信號成份相乘。適合之第二比例因數可 為S 2 e [ 0，5 ; 1 ]。細箝位之準確性決定在用以代表第二比 例因數S2之位元數。如Q為第二比例因數S2之準確度，以 位元限定，第二比例因數S 2及有效之振幅範圍可由以下方 程式表之；

Aclip 2Q+1 / (2〇+η) > (r»Sl) > Aclip 2〇+1 / (2〇 -ί- η +1) 2e +« + 1 1 η + \ S2 = ~~—-——=—η-- 2e+1 2 f 其中之η£-[0, 2ΰ-2]為在範圍aclip<(r>>Sl )S2Aclip中指定間距 之數目。 第二查詢表622可用上式限定。在表2中，舉岀Q = 3之一 例。 表2 :限定細箝位以3位元準確度之加權因數 五、發明說明（20) 範圍 第二比例因數S2 第二比例因數S2二進 代表(小數代表） (r»Sl)>16/9 · Aclm 9/16 0.1001 (0.5625) (r»Sl)>16/10 · AcllD 10/16 0.1010 (0.6250) (r»Sl)>16/ll · AcliD 11/16 0.1011 (0.6875) (r»Sl)>16/12 · Aclin 12/16 0.1100 (0.75) (r»Sl)>16/13 · Aclb 13/16 0.1101 (0.8125) (r»Sl)>16/14 · AcIlD 14/16 0.1110 (0.875) (r»Sl)>16/15 - AcliD 15/16 0.1111 (0.9375) (r»Sl)彡 a— 1 1.0000 (1.0) 吾人瞭解表2僅代表第二查詢表之較佳實例以供決定第 二比例因數S 2，不同之查詢表亦可使用’即可用較大攔數 之查詢表以決定第二比例因數。 圖6中所示及說明之功能元件可，實施於一硬體中，即利 用ASICs。計算可以夠快之速度執行以容納在CDMA系統中 遇到之極尚資料速率。 儘管本實施例已以二載波信號說明，但任何數目之載波 信號均可處理。 為進一步降低決定複雜载波信號之振幅及決定比例因數 之計算工作，與第一標定單元6 3 1執行之相似之數移位作 業可予執行，以在振幅限制期間降低代表中間結果之所需 之位元數目。 圖7中，顯示本發明之另一實施例。與圖6之說明相似’

第25頁 432807 五、發明說明（21) 此外尚^ =進一步降低計算工作之裝置。 載波信號之複雜成份之數位代&

波信號之振幅上，並不需要，如：丄’在估计載 CORD I C估計作業缺。士冰,s ^ ^ 〇 T裝置6 1 0實施之 估計中亦不需要Γ ’…^號成份之符號在C0RIUC 口此估计振幅之前，載波信號之複雜 值可由第-降低裝置615a，615b決定複：：遽成份之絕對 中與粗箝位相似之位移作業中， 匕：，在位移作業 可降低所需代表複雜信號成份之位元數目襄置615a，615b 同理，一載波信號之估計之振幅之 ^ 少一個比例因數，並非需要， 解決以供計舁至 第二降低裝置61 6a，616b，盥γ #移位作業中之 栖所堂砘本甚a > 與粗柑位位移作業相似，可降 低所代表载波信號振幅之位元數目。 因此—頻迢C1及c 2之振幅之估計由一步驟開如，兮 信號成份之大小，即由移位=XQ2,符號，及可降低複雜 法之複n 移位作業。此舉可降低嶋π演算 —此外，除列於圖6中之組件外，圖？之決定裝置尚包 二降低裝置6 23以便在決定第二振幅比例因數之前，降 用以作為最大振幅之數位代表 氐 大振幅U在第-㈣作數目。此舉可由將最 移位達成。 —^乍#中決疋之第一比例因數S1向右 因此’估計之振幅值Γ將被箝位『， r’ =r>>Sl ，

4328C7 五、發明說明（22) 因此，第二查詢表622可寫為下表3。 表3 :限定3位元準確度之細箝位之加權因數 範圍 第二比例因數S2 第二比例因數S2二進 代表(小數代表） r，>16/9 . Aclip 9/16 0.1001 (0.5625) r’>16/10 · Adip 10/16 0.1010 (0.6250) · Aclip 11/16 0.1011 (0.6875) r5>16/12 · Aclip 12/16 0.1100 (0.75) r，>16/13 . A咖 13/16 0.1101 (0.8125) r，>16/14 · Aclip 14/16 0.1110 (0.875) r，>16/15 · Aclip 15/16 0.1111 (0.9375) acli〇 1 1.0000 (1.0)

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Claims (1)

1. 穴年/ 月 修正 432807 .88107772 ?〇 年 1 月 ^ a 修正 1 . 一 種 用 以 限制輸送信 號振 幅 之裝置 ，包 含： 估 計 裝 置 (150, 610) 以根 據 其複雜 信號 成份（X 1 1， Xql , Xi 2 j Xq2 )估計每一 多個 複 雜數位 載波 信號（C 1 , C 2 ) 之 振 幅 (r 1, r 2)，每一信 號含 經 由至少 一通 信頻道（ΦΙ1; Φ Ν » Φ 21 > φ 2N)發射之數 位加 碼 資訊； 決 定 裝 置 ( 6 2 0, 6 2 1, 622 )以根據估計之許多振幅以 計 算 最 大 振 幅 (r)，並根據最大振幅（r) 以決 定至少一振幅 比 例 因 數（S 1, S2)； 標 定 裝 置 ( 6 3 0, 6 3 1, 6 3 2 )以根據至少- -個振幅比例 因 數（S1， S2) 標定一複雜 數位 載 波信號（C 1 , C 2 )之複雜成 份（X i 1 XqI, Xi 2, Xq2) ;及 組 合 裝 置 供將振幅限 制之 複 雜載波 信號 組合以構成輸 送 信 號 0 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其特徵在於估計裝置 根據CORD I C演算法，至少二次重複實施振幅之估計。 3 .如申請專利範圍第1或2項之裝置，其特徵為第一降低 裝置（6 1 5 a， 6 1 5 b )供降低代表複雜載波信號成份之位元 數，及在提供複雜信號成份至估計裝置之前，決定複雜成 份之絕對值；及 第二降低裝置（6 1 6 a， 6 1 6b )供降低數位代表估計之振 幅之位元數。 4.如申請專利範圍第1項之裝置，其特徵在於至少一振 幅比例因數（S 1， S2 )為一放大器之箝位振幅之函數，及箝 位振幅為一脈波形成濾波器之函數。

   O:\58\58474.ptc 第1頁 2001.01.02. 029 t j 修正 4328C.7 來/月Θ谈參/ _ 88107772 办年/月厂日 修正 1 "3-f- 六、 ~：=：=="· 申請專利範 圍 5 . 如 中 士主 吾月 專 利 範圍 第 4項之裝置 ，其特徵為至 少一振幅 比 例 因 數（S1， S2)被 決 定 為最大整 數，其小於最大振幅 除 以 箝 位 振 幅 之 對 數。 6. 如 中 請 專 利 範圍 第 1項之裝置 ，其特徵在於 決 定 裝 置 ( 6 2 0， 62 1, 6 2 2 )含. 第一查詢表（6 2 1 )以根 據 最 大 振 幅 決 定 第 一振 幅 比 例因數： 及 標 定 裝 置 ( 6 3 0， 63 1, 6 3 2 )在粗箝位作業中 實施每· 一 許 多 複 雜 數 位 載 波信 號 之 數位代表 之複雜成份之標定， 其 方 式 為 刪 除 成 份 之數 位 代 表之數個 低有效位元1 此數目 由 第 一 振 幅 比 例 因 數（S1 ) 決 定。 7. 如 中 請 專 利 範圍 第 6項之裝置 ，其特徵在於 標定裝_ i (630 ? 631, 6 3 2 )在寄存 器中將複雜成份之數位 代表移位 一 由 第 一 振 幅 比 例因 數 決 定之數個 寄存器位置， 以刪除 低 有 效 位 元 0 8. 如 中 請 專 利 範圍 第 1項之裝置 ，其特徵在於 決 定 裝 置 ( 6 2 0， 62 1, 6 2 2 )含 第二查詢表（6 2 2 )以決 定 第 二 比 例 因 數 及 標 定 裝 置 ( 6 3 0, 63 1, 6 3 2 )在 ί Ha箝位作業中 ，在粗箝 位 實 施 後 > 將 每 一複 雜 成 份之數位 代表乘以第二 振幅比 例. 因 數 Q 9. 如 中 請 專 利 範圍 第 8項之裝置 ，其特徵在於 第 二 降 低 裝 置（623 )供在決定： 筹二振幅比例 因數之 前 將 用 為 最 大 振幅 之 數 位代表之 位元數降低。 10 .如申請專利範圍第1 項之裝置 ，其特徵在於濾波器 裝

   O:\58\58474.ptc 第2頁 2001.01. 02. 030

   107772 4323C π 修正 T、申請專利範圍 置供脈波形成每一許多振幅限制之複雜數位載波信號；及 裝置供組合許多振幅限制之複雜數位載波信號，以產 生分碼多向存取（C D Μ A )信號。 1 1 .—種供限制輸送信號之振幅之方法，包含下列步驟： 根攄其複雜信號成份（X i 1， X Q丨，X i 2 , X q 2 )估計許多 複雜數位載波信號（C 1， C 2 )，每一含數位加碼資料之信號 Φ2Ν)發射 Φ 21 經由至少一通信頻道（Φ„， Φ 根據一估計之振幅（r 1，r 2 )計算最大振幅（r ); 根據最大振幅（r )決定至少一振幅比例因數（S 1， S2)； 根據至少一振幅比例因數（S 1 , S 2 )標定每一複雜數位 載波信號（Cl， C2)之複雜成份（Xil, Xql, Xi2, Xq2);及 組合振幅限制之複雜載波信號以構成輸送信號。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之方法，其特徵在於依照 C 0 R D I C演算法至少二次重複，以實施重複之振幅之估計。 1 3.如申請專利範圍第1 1或1 2項之方法，其特徵在於 在振幅估計之複雜信號成份處理前，決定複雜成份之 絕對值； 降低代表複雜載波信號成份之位元數；及 降低估計振幅之數位代表之位元數。 1 4.如申請專利範圍第1 1項之方法，其特徵在於至少一 振幅比例因數（S 1， S 2 )亦為一放大器之箝位振幅之函數， 及箝位振幅為一脈波形成濾波器之函數。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之方法，其特徵在於至少一

   O:\58\58474.ptc 第3頁 2001.01.02. 031

   432807 88107772_年 ί 月 修正 六、申請專利範圍 振幅比例因數（S 1， S 2 )被 幅之對數除以箝位振幅。 1 6 ,如申請專利範圍第1 根據利用第一查詢表 例因數；及 在粗箝位作業中，實 數位代表之複雜成份之標 之數個低有效位元，該數 1 7.如申請專利範圍第1 置之刪除低有效位元，係 表，移位數個寄存器位置 決定。 1 8 .如申請專利範圍第1 利用第二查詢表決定 在粗箝位之後，在細 數位代表乘以第二振幅比 1 9.如申請專利範圍第1 第二振幅比例因數之前， 位元數目。 2 〇 .如申請專利範圍第1 脈波形成每一許多振 組合許多振幅複雜數 取（CDMA)信號。 決定為最大之整數 於最大振 1項之方法 之最大振幅 施每一許多 定，方法為 目由第 振 6項之方法 在寄存器中 而達成，並 1項之方法 第二振幅比 箝位步驟中 例因數。 8項之方法 降低用為最 1項之方法 幅限制之複 位載波信號 ，其特徵在於 ，以決定第一振幅比 複雜數位載波信號之 刪除成份之數位代表 幅比例因數決定。 ，其特徵在於標定裝 將複雜成份之數位代 由第一振幅比例因數 _其特徵在於 例因數（S2)； 及 ，將每一複雜成份之 >其特徵在於在決定 大振幅之數位代表之 其特徵在於 雜數位載波信號；及 以構成一分碼多路存

   O:\58\58474.ptc 第4頁 2001.01.02.032