專利名稱：防止cdma系統(tǒng)中信號質量降低的電路及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及用于在CDMA系統(tǒng)中防止信號質量降低的系統(tǒng)及其方法。


圖1顯示了使用普通CDMA解制解調器系統(tǒng)的接收電路的框圖。該電路包括低噪聲放大器(LNA)111，第一帶通濾波器(BPF)112，鎖相環(huán)(PLL)113，壓控振蕩器(VCO)114，混頻器115，第二帶通濾波器116，解調器117，低通濾波器(LPF)118，模數(shù)轉換器119，以及基帶調制解調器120。圖中‘I’、‘Q’、‘RF’和‘IF’分別表示相干相位數(shù)據(jù)、正交相位數(shù)據(jù)、射頻信號、中間信號。
在上述組成的CDMA接收電路中，輸入到天線的RF信號通過低噪聲放大器111放大，通過第一帶通濾波器112以消除RF信號中多余的波形分量，然后輸入到混頻器115。RF信號與由鎖相環(huán)113控制的壓控振蕩器114的輸出信號混合。混頻器將RF信號轉換為IF信號，然后通過第二帶通濾波器116，然后又輸入到解調器117。解調器將IF信號轉換成基帶I和Q信號，解調信號通過低通濾波器118。模數(shù)轉換器119將這些信號轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)，然后使之通過基帶調制解調器120，以便重新生成原始信號。
在現(xiàn)有技術的接收電路中，在載波饋入或呼叫時可能出現(xiàn)或存在干擾信號或雜散信號。不希望出現(xiàn)此干擾信號或雜散信號，因為其對呼叫質量有嚴重影響。產(chǎn)生這種干擾信號的因素很多，例如測試無線電波、相同或鄰近小區(qū)之間的干擾、頻率重復利用等等。如果干擾信號源的功率大于當前呼叫功率的水平，就可能發(fā)生呼叫斷開和/或呼叫質量降低。而且即使干擾信號的功率小于當前呼叫功率的水平，質量也會受到一定程度的影響。
因此，通信系統(tǒng)中需要一種提高呼叫質量的系統(tǒng)和方法，尤其在CDMA系統(tǒng)中需要一種用于防止由于雜散信號或干擾信號而導致信號質量降低的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述類型的系統(tǒng)和方法，其通過搜索在CDMA調制解調器系統(tǒng)的接收端中解調的信號，通過控制鎖相環(huán)來消除干擾信號或雜散信號成分，從而防止信號質量降低。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種系統(tǒng)和方法，其在檢測CDMA調制解調器系統(tǒng)的接收端解調的信號后，與設定基準信號進行比較，從而通過控制解調器和鎖相環(huán)來控制干擾信號或雜散信號分量，從而防止CDMA系統(tǒng)中的信號質量降低。
為達到這些和其它目的與優(yōu)點，本發(fā)明提供了一種在CDMA系統(tǒng)中防止信號質量降低的電路，該電路包括相位鎖定單元，其通過控制壓控振蕩單元來控制振蕩頻率信號的相位；混頻單元，其用于混合由相位鎖定單元所控制的頻率信號與由天線所接收的射頻信號；解調單元，其用于解調已通過混頻單元的信號；信號檢測單元，其用于檢測由解調單元解調的信號；比較單元，其用于計算由信號檢測單元所檢測到的信號的星座(constellation)和誤差矢量，并將其與設定的基準信號的星座和誤差矢量進行比較；以及控制單元，其根據(jù)比較單元的比較結果來選擇性地控制相位鎖定單元、混頻單元和解調單元，以使解調單元所解調的信號的星座和誤差矢量與基準信號相一致。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，用于防止CDMA系統(tǒng)中信號質量降低的方法包括第一步驟，當CDMA接收端通過天線接收到的射頻信號通過解調裝置時，分別檢測信號I和Q；第二步驟，把所檢測的信號I和Q與一個設定值進行比較，計算出星座和誤差矢量幅值，并把星座和誤差矢量幅值與一個預定的基準值進行比較；以及第三步驟，如果比較結果是所檢測的信號的誤差矢量幅值大于該基準值，則控制混頻裝置和解調裝置，以改善信號質量。
優(yōu)選實施例說明圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于防止CDMA系統(tǒng)中信號質量降低的電路。如圖所示，該電路用于CDMA接收端，其包括低噪聲放大器211，第一帶通濾波器212，鎖相環(huán)213，壓控振蕩器214，混頻器215，第二帶通濾波器216，解調器217，低通濾波器218，模數(shù)轉換器219。該電路也包括基帶調制解調器220，其包含或連接到一個比較單元。然而該單元與信號檢測控制單元230相連。在此情況中，‘I’、‘Q’、‘RF’和‘IF’分別表示相干相位數(shù)據(jù)、正交相位數(shù)據(jù)、射頻信號和中間信號。
本發(fā)明的比較單元和信號檢測控制單元是特別有用的特征。通過應用這些部件，能防止在CDMA接收器中由于內部因素、外部干擾信號或雜散信號所產(chǎn)生的信號質量降低。把已通過解調器的信號和基準信號進行比較，就能看出該信號的質量降低。
圖3(a)是顯示了從解調器217輸出的不包含干擾信號的解調數(shù)據(jù)的矢量圖。圖3(a)顯示了不存在外部干擾信號的情況下正交相移鍵控(QSPK)CDMA解調數(shù)據(jù)的模式。此模式對應于示波器上顯示的模式。
圖3(b)顯示了在呼叫波段上存在外部或內部干擾信號的情況下，從正交相移鍵控(QSPK)CDMA解調數(shù)據(jù)中獲得的星座模式。在圖3(a)和圖3(b)中，RSP表示基準信號位置，MSP表示測量信號位置，M表示誤差幅值，P表示相位誤差。如果存在干擾信號，則從解調器217輸出的信號具有不同的相位P和幅值M。M和P是圍繞基準信號變化的。當標繪具有M和P變化的信號時，會在第二象限中顯示為一個圓。如果干擾信號影響嚴重，則圓將有較大的半徑，換言之，信號矢量點的變化散布在較大的面積上。通過比較圖3(a)和圖3(b)的矢量圖，很明顯當存在外部干擾信號時，與波形質量有關的數(shù)據(jù)值嚴重下降。下文將更詳細地描述這種質量降低，并說明本發(fā)明減少或消除這些影響以提高信號質量的方式。
如圖3(b)所示，在解調器217中載波饋入豐富或在有關呼叫波段中存在干擾信號的情況下，與基準信號相比，解調信號的星座模式圓形散布。當載波饋入或干擾信號的大小加大時，其分散范圍增大。這種現(xiàn)象是由信號的相位在預定范圍內變化，以及信號的幅值不一致引起的。此外，系統(tǒng)的誤差矢量幅值(EVM)顯著減小，如果幅度較大，則信號質量嚴重下降。
在圖3(b)中，因為解調器217的I和Q數(shù)據(jù)是彼此不均衡的，所以星座由于載波饋入而分散。此外，混頻器215的匹配性非常差。本發(fā)明的發(fā)明人認識到，至少可以使用控制單元232來改善由載波饋入引起的星座分散。
更具體地說，本發(fā)明的一個實施例在CDMA接收器中增加比較單元225，控制單元232，以及基帶調制解調器220。比較單元計算信號的星座模式和誤差，并將其與設定基準信號進行比較。
在運行中，信號檢測單元231檢測解調器217的輸出信號中包含的造成信號質量降低的成分，比如干擾信號或雜散信號。比較單元接收來自信號檢測單元231的信號，然后計算信號的星座模式和誤差矢量。該單元也利用設定基準信號來執(zhí)行比較判斷?？刂茊卧?32根據(jù)比較單元225的輸出結果控制解調器217和鎖相環(huán)213，以消除干擾信號、雜散信號等成分。在該情況下，比較單元可以包括能計算來自信號檢測單元的信號的星座模式和誤差矢量的微處理器。該微處理器可以是普通的基帶調制解調器元件，或安裝的新元件。
控制單元控制鎖相環(huán)的相位角度，以改變VCO的振蕩頻率，從而改善混頻器215的匹配性，減少載波饋入?？刂茊卧部刂票緳C振蕩頻率的靈敏度，從而改善I和Q信號之間的失衡。
此外，如果在波段上存在干擾信號或雜散信號，即使控制混頻器215和解調器217，信號質量也不能得到改善，則根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過控制單元中的鎖相環(huán)213而使用的信道被切換到另一個頻段，以避免干擾信號或雜散信號的影響。下文將詳細描述上述內容。
圖4是流程圖，顯示了比較單元所執(zhí)行的方法中包含的步驟。在本發(fā)明實施例的CDMA接收端，檢測通過了解調器217的信號，并與基準信號進行比較。然后，根據(jù)誤差矢量幅值(EVM)和星座的形式來改善載波饋入或改變所使用的信道頻率。
更具體地說，通過天線接收到的信號通過低噪聲放大器211和第一帶通濾波器212，在混頻器215中與壓控振蕩器214輸出的振蕩頻率進行混頻，其中壓控振蕩器由鎖相環(huán)213控制，然后通過第二帶通濾波器216。解調器217對第二帶通濾波器輸出的信號進行解調。然后把解調信號分成信號I和信號Q，并施加到低通濾波器218與信號檢測單元231。
信號檢測單元231檢測解調信號中的成分，作為判斷信號質量的因素，例如，分布形式或I和Q信號、基準信號和檢測信號之間相位/幅值的差異等等。更具體地說，檢測從解調器217輸出的I和Q信號中是否存在干擾信號或雜散信號(S31)。
把從信號檢測單元231輸出的信號施加到基帶調制解調器的比較單元225上。比較單元計算解調的I和Q信號的星座模式和誤差矢量幅值。然后把誤差矢量幅值與一個基準值進行比較(S32)。這個基準值最初存儲在系統(tǒng)中或從基站中下載。
比較單元執(zhí)行判斷，判斷解調信號的誤差矢量幅值是否超過設定基準值(超過0.95)，并判斷解調信號的星座模式是否符合基準信號的形式。
在執(zhí)行這些功能中，執(zhí)行第一檢測，判斷星座是否大于基準值SSN或誤差矢量幅值(EVM)是否小于基準值EN(S331)。SSN是用于檢測誤差并補償數(shù)據(jù)的星座圓半徑的最大值。EN是用于檢測誤差并補償數(shù)據(jù)的誤差矢量幅值的最小值。在標準規(guī)范中，EN應該大于0.944(EN≥0.944)。如圖3(b)所示，SSN可以用圓的半徑表示，并且SSN可以由設計者預先確定。如果兩情況的結果都是“否”，則信號保持在正常范圍內。因此，從步驟S31開始重復進行該過程。
如果在步驟S331中，第一次檢測的至少一個結果是“是”，則執(zhí)行第二檢測，以判斷星座模式是否大于臨界基準值SSC，或誤差矢量幅值(EVM)是否小于臨界基準值EC(S332)。例如，當SSN＝1，EN＝0.944時，SSC＝0.9，EC＝0.96。
如果兩個情況的結果都是“否”，則比較單元命令控制單元232向混頻器215和解調器217輸出信號，以改善信號質量。因而，控制單元執(zhí)行改善信號質量的操作?？刂茊卧?32通過放大或改變基準數(shù)據(jù)(可否改變取決于解調或基帶芯片)I、Q值來控制改善信號質量，從而可以減小星座圓的半徑。如果干擾信號非常嚴重，則改善質量是不可能的，控制單元向PLL 213發(fā)信號，以改變頻率，從當前信道改變?yōu)椴煌男诺馈?br> 如果第二次檢測結果至少一個是“是”，則比較單元命令控制單元向PLL 213輸出信號，以把先前信道改變?yōu)榱硪恍诺馈?S35)。因而控制單元執(zhí)行改變信道的控制。
總之，根據(jù)比較單元的比較結果，如果星座小于或等于正常的基準值，且解調信號的誤差矢量幅值大于或等于設定正?；鶞手?，則不執(zhí)行改善信號質量的操作。
如果判斷星座是大于或等于臨界基準值，或解調信號的誤差矢量幅值小于或等于設定臨界值基準值，則控制單元232控制鎖相環(huán)213改變所使用的信道(頻率)。在該情況下，根據(jù)“切換”操作移動或改變在波段中包含干擾信號或雜散信號的信道，以避免相應干擾信號等等的影響(S35)。
如果星座在正常和臨界基準值之間，且誤差矢量幅值在正常和臨界基準值之間，則控制單元232控制混頻器215和解調器217，以控制誤差矢量幅值。因此，實現(xiàn)了誤差矢量幅值的改善(S34)。
因而，檢測已通過解調器217的信號I和Q，以便與基準信號進行比較。如果相應的星座以坐標原點為中心進行分布，或誤差矢量幅值小于或等于基準值，則混頻器215和解調器217的信號I和Q之間的失衡得到修正，或通過控制鎖相環(huán)213來轉移呼叫信道。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的用于防止CDMA系統(tǒng)中信號質量降低的電路及其操作方法中，如果在采用CDMA解制解調器系統(tǒng)的接收端中，在系統(tǒng)內部產(chǎn)生信號質量降低，則通過控制單元的控制，使信號質量降低得到一定程度的減緩。另外，如果由外部干擾引起信號質量降低，則切換終端的信道，以避免干擾信號的影響。因此，本發(fā)明防止了呼叫期間信號質量降低和呼叫斷開的發(fā)生，因此能夠提供改善的通信服務。
上述的實施例和優(yōu)點僅僅是示例性的，并不對本發(fā)明構成限制。本發(fā)明可以容易地應用于其它類型的裝置。本發(fā)明的說明書是用于進行說明，不限制權利要求的范圍。對于本領域的技術人員，很顯然可以有很多的替換、改進和變化。在權利要求書中，裝置加功能的語句旨在涵蓋實現(xiàn)所述功能的結構，其不僅包括結構的等同，也包括等同的結構。
權利要求
1.一種用于防止CDMA系統(tǒng)中信號質量降低的系統(tǒng)，其包含相位鎖定單元，其用于控制振蕩頻率信號的相位；混頻器，其用于混合振蕩頻率信號與通過天線接收到的射頻信號；解調器，其用于解調從混頻器輸出的信號；信號檢測器，其用于檢測從解調器輸出的解調信號；微處理器，其用于計算由檢測器所檢測到的解調信號的星座模式和誤差矢量，并把星座模式和誤差矢量與設定基準信號進行比較；以及控制器，其根據(jù)所述比較的比較結果，控制相位鎖定單元、混頻器和解調器中的至少一個，使所述的星座模式和誤差矢量與設定基準信號一致。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中，信號檢測器從通過了解調器的信號中檢測干擾信號和雜散信號中的至少一個，控制器選擇性地控制相位鎖定單元、混頻器和解調器中的至少一個，以消除檢測到的干擾信號或雜散信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中，所述的處理器包括用于計算從信號檢測器輸出的信號的星座模式和誤差矢量的微處理器。
4.一種在CDMA系統(tǒng)中防止信號質量降低的方法，包括從接收到的信號中檢測I和Q信號；將I和Q信號與一個設定值進行比較；計算星座模式和誤差矢量幅值的大小，并將星座模式和誤差矢量幅值的大小與預定的基準值進行比較；以及如果所檢測信號的誤差矢量幅值大于所述的基準值，則控制混頻器和解調器來提高信號質量。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，在第三步驟中，執(zhí)行第一檢測，以判斷星座模式的大小是否大于第一基準值，或誤差矢量幅值是否小于第二基準值，其中，如果第一檢測的結果至少一個是‘是’，則執(zhí)行第二檢測，以判斷星座模式是否大于第一臨界基準值，或誤差矢量幅值是否小于第二臨界基準值，其中，如果第二檢測的兩個結果都是‘否’，則控制混頻器和解調器輸出能夠改善信號質量的信號，以及其中，如果第二檢測的至少一個結果是‘是’，則控制PLL，向控制單元輸出能夠改變信道的信號，其中，控制單元改變呼叫信道。
全文摘要
用于防止CDMA系統(tǒng)中信號質量降低的系統(tǒng)包括相位鎖定單元，其通過控制壓控振蕩單元來控制振蕩頻率信號；混頻器，用于混合頻率振蕩信號和通過天線接收的射頻信號，解調器，用于解調從混頻器輸出的信號；信號檢測單元，用于檢測由解調器解調的信號；比較單元，用于計算由信號檢測單元檢測到的信號的星座和誤差矢量，并把該星座和誤差矢量與設定基準值進行比較；以及控制器裝置，根據(jù)比較單元的比較結果，選擇性地控制相位鎖定單元、混頻器和解調器，使信號的星座和誤差矢量與基準信號一致。因此，該系統(tǒng)能在呼叫期間防止信號質量降低和呼叫斷開的發(fā)生。
文檔編號H04B1/707GK1447550SQ0310753
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權日2002年3月26日
發(fā)明者閔庚浩 申請人:Lg電子株式會社