專利名稱：編碼多路復(fù)用無線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)編碼多路復(fù)用無線裝置，更具體地講，是涉及一個(gè)產(chǎn)生多路復(fù)用編碼信號(hào)，放大該多路復(fù)用編碼信號(hào)并發(fā)送所放大的信號(hào)的編碼多路復(fù)用無線裝置。
使用CDMA(碼分多址)的無線尋址已被研制出來并將被用作下一代數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)。CDMA是一種使用擴(kuò)展頻譜通信的多址方法。具體地，通過編碼把多個(gè)信道或用戶的發(fā)送信息多路復(fù)用，并在一個(gè)諸如無線鏈路的發(fā)送路徑上發(fā)送。
擴(kuò)展頻譜通信是一種調(diào)制方法，它與一般的調(diào)制方式不同。在擴(kuò)展頻譜通信中，調(diào)制后的信號(hào)帶寬與經(jīng)過調(diào)制的窄帶信號(hào)相比變得很寬。通過擴(kuò)展頻譜通信，在收發(fā)器中進(jìn)行兩級(jí)調(diào)制/解調(diào)操作。
圖20是圖示擴(kuò)展頻譜通信中的一個(gè)發(fā)送器的操作原理的結(jié)構(gòu)視圖。圖20所示的是諸如(相移鍵控)PSK調(diào)制器的一個(gè)調(diào)制器1，一個(gè)擴(kuò)展電路2，一個(gè)功率放大器3及一個(gè)天線4。調(diào)制器1和擴(kuò)展電路2的位置可以互換。擴(kuò)展電路2包括一個(gè)擴(kuò)展編碼產(chǎn)生器2a和一個(gè)乘法器2b，該產(chǎn)生器輸出一個(gè)具有±1電平，諸如偽隨機(jī)噪聲(PN)的矩形擴(kuò)展編碼序列(參見圖21)，而該乘法器把擴(kuò)展編碼與調(diào)制器1所調(diào)制的數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)相乘。
如圖21的所示，與由擴(kuò)展編碼調(diào)制的窄帶調(diào)制信號(hào)的符號(hào)變換速度(PSK調(diào)制信號(hào)的一位間隔T)相比，擴(kuò)展編碼的變換速度(即矩形波的時(shí)延Tc)被設(shè)定成以非常高的速率進(jìn)行變換。即，保持T＞＞Tc。T的時(shí)延被稱作“位時(shí)延”，Tc的時(shí)延被稱作“碼片時(shí)延”，而它們的倒數(shù)分別被稱作“位速率”和“碼片速率”。T與Tc的比率(即T/Tc)被稱作“擴(kuò)展比”。
如圖22所示，一個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制的信號(hào)的頻譜分配呈現(xiàn)了正弦函數(shù)的波形。主波瓣ML的帶寬等于碼片速率的兩倍(即ML＝2/Tc)，而邊瓣SL的帶寬為1/Tc。由于在進(jìn)行擴(kuò)展頻譜調(diào)制之前的PSK信號(hào)是一個(gè)以位速率1/T調(diào)制的普通PSK信號(hào)，其所覆蓋的帶寬為2/T。因此，如果擴(kuò)展頻譜調(diào)制的信號(hào)所覆蓋的帶寬成為主瓣帶寬(＝2/Tc)，那么通過擴(kuò)展頻譜調(diào)制可以把普通PSK-調(diào)制的信號(hào)的帶寬加大T/Tc倍。結(jié)果，能量被散布開來。圖23是一個(gè)說明性的，圖示了通過擴(kuò)展頻譜調(diào)制擴(kuò)大帶寬的方法的視圖。圖23說明了一個(gè)窄帶調(diào)制的信號(hào)NM和一個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制的信號(hào)SM。
圖24是一個(gè)結(jié)構(gòu)性的，圖示一個(gè)進(jìn)行擴(kuò)展頻譜通信的接收器的操作原理的視圖。圖24中說明了一個(gè)天線5，一個(gè)寬帶帶通濾波器6，該濾波器只允許具有必要的頻帶的信號(hào)通過并阻止來自不必要頻帶的無線干擾，一個(gè)解擴(kuò)展電路7，一個(gè)窄帶帶通濾波器8和一個(gè)諸如PSK解調(diào)器的檢測(cè)電路9。解擴(kuò)展電路7具有一個(gè)與發(fā)送端的擴(kuò)展電路2相同的結(jié)構(gòu)，并包括一個(gè)用于輸出與發(fā)送端相同的矩形擴(kuò)展編碼序列的擴(kuò)展編碼產(chǎn)生器7a，及一個(gè)把擴(kuò)展編碼與帶通濾波器6的輸出信號(hào)相乘的乘法器7b。
通過與發(fā)送端的擴(kuò)展電路類似的解擴(kuò)展電路7，發(fā)送給接收器的寬帶接收信號(hào)被恢復(fù)成普通窄帶調(diào)制信號(hào)。接下來通過普通類型的檢測(cè)電路9產(chǎn)生一個(gè)基帶波形。由解擴(kuò)展電路7獲得窄帶調(diào)制信號(hào)的原因在下面描述。
如圖25所示，讓a(t)表示發(fā)送端的窄帶調(diào)制波形，c(t)表示擴(kuò)展編碼序列(擴(kuò)展編碼)而x(t)表示發(fā)送的波形。下面就是它們之間的關(guān)系x(t)＝a(t)·c(t)如果忽略在發(fā)送期間的衰減和噪聲效應(yīng)，則發(fā)送波形x(t)完整地到達(dá)接收端。由解擴(kuò)展電路7使用的擴(kuò)展編碼具有與前面提及的在發(fā)送端用于擴(kuò)展頻譜調(diào)制的擴(kuò)展編碼完全相同的波形。因此，解擴(kuò)展電路7的輸出y(t)由下面等式給出y(t)＝x(t)·c(t)＝a(t)·c2(t)輸出信號(hào)y(t)進(jìn)入帶通濾波器8。讓該信號(hào)通過帶通濾波器與積分該信號(hào)一樣。因此帶通濾波器的輸出由下面等式給出∫y(t)dt＝a(t)·∫c2(t)dt等式右側(cè)的積分是在時(shí)間偏移0時(shí)獲得的自相關(guān)值。自相關(guān)值是單一(unity)的。因此，帶通濾波器的輸出是a(t)并獲得窄帶調(diào)制信號(hào)。
碼分多址(CDMA)是一種對(duì)于各個(gè)信道或用戶使用不同擴(kuò)展編碼的通信方法，其中在各信道上發(fā)送的信息與編碼相乘。圖26是一個(gè)描述在兩個(gè)信道上CDMA的原理的圖例。圖26所示的是一個(gè)發(fā)送器TR，第一和第二接收器RV1，RV2，在發(fā)送器中CH1是第一信道，CH2是第二信道，而CMP是一個(gè)混合單元。
CDMA的一個(gè)重要特性是各信道使用的擴(kuò)展編碼的相似性。當(dāng)幾乎相同的擴(kuò)展碼被各信道使用時(shí)，信道之間出現(xiàn)嚴(yán)重的相互干擾。一個(gè)所謂的“相關(guān)值”是對(duì)信道之間發(fā)生的干擾的等級(jí)測(cè)量。相關(guān)值根據(jù)a(t)和b(t)這兩個(gè)波形由下面的等式定義R＝∫a(t)·b(t)dt T周期積分是在a(t)和b(t)的一個(gè)周期T上進(jìn)行的。當(dāng)a(t)和b(t)波形完全相同時(shí)R＝1，而當(dāng)波形符號(hào)相反時(shí)R＝-1。平均來說，對(duì)于某個(gè)周期，當(dāng)a(t)和b(t)在同一特定的時(shí)間上的值沒有關(guān)系時(shí)所獲得的R值是0。
考慮在使用CDMA的情況下的第一接收器RV1，其中把兩個(gè)波形c1(t)和c2(t)用作擴(kuò)展編碼，而波形c1(t)和c2(t)被加以混合使得相關(guān)值R為0。來自第一和第二信道CH1和CH2的信號(hào)到達(dá)第一接收器RV1。當(dāng)?shù)谝唤邮掌鱎V1使用編碼c1(t)解擴(kuò)展接收的信號(hào)時(shí)，帶通濾波器81輸出一個(gè)如下面等式所示的信號(hào)∫{a1(t)c1(t)c1(t)+a2(t)c2(t)c1(t)}dt由于c2(t)和c1(t)之間的相關(guān)值為0，所以該等式的∫{a2(t)c2(t)c1(t)}dt部分為0。另外，由于是時(shí)間偏移為0的自相關(guān)值，所以∫c1(t)c1(t)dt為一(unity)。因此，第一接收器RV1的低通濾波器81的輸出是a1(t)而完全沒有采用c2(t)作為擴(kuò)展編碼的信號(hào)的影響。對(duì)于第二接收器RV2也一樣。甚至在同時(shí)連接的通信信道數(shù)增加時(shí)也是這樣。但是，需要使相關(guān)值對(duì)于所有混合的擴(kuò)展碼均為0。
在實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中，相互間的影響不能僅僅通過相關(guān)值來測(cè)量。其原因是發(fā)送部分并未以相同的時(shí)序(即同步方式)發(fā)送無線電波。因此，不僅比較c1(t)和c2(t)的相關(guān)值；還需在c1(t)和c2(t)任意出現(xiàn)時(shí)間偏移的情況下觀察相關(guān)值。
因此，需要一個(gè)處理多個(gè)信道的基站或一個(gè)通過使用具有產(chǎn)生、放大、并發(fā)送編碼多路復(fù)用信號(hào)功能的多個(gè)信道顯示出高發(fā)送速率的移動(dòng)站。通過對(duì)經(jīng)過編碼擴(kuò)展的信號(hào)進(jìn)行線性電平相加來實(shí)現(xiàn)編碼多路復(fù)用，由一個(gè)碼片整形濾波器對(duì)通過電平相加所獲得的編碼多路復(fù)用信號(hào)進(jìn)行帶寬限制，經(jīng)過帶寬限制的編碼多路復(fù)用信號(hào)被轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)，并且接著在發(fā)送前被功率放大器放大。
圖27是一個(gè)說明編碼多路復(fù)用和發(fā)送多個(gè)信道上的數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)CDMA發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖例。如圖27所示，發(fā)送器包括串行/平行(S/P)轉(zhuǎn)換器111-11n，該轉(zhuǎn)換器以每次一位的方式輪流分配第一到第n個(gè)信道上的串行數(shù)據(jù)D1～Dn，從而把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成I分量(同相分量)數(shù)據(jù)Dij(j＝1，2，...，n)和Q分量(正交分量)數(shù)據(jù)Dqj(j＝1，2，...，n)；擴(kuò)展電路121-12n，該擴(kuò)展電路把擴(kuò)展編碼Cij，Cqj分別與數(shù)據(jù)Dij，Dqj相乘；一個(gè)混合器13i，該混合器通過混合由各擴(kuò)展電路121-12n輸出的I-分量擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)，從而輸出I-分量編碼多路復(fù)用信號(hào)VI；一個(gè)混合器13q，該混合器通過混合由各擴(kuò)展電路121-12n輸出的Q-分量擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)，從而輸出Q-分量編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ；碼片整形濾波器14i，14q，該濾波器分別限制編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ的帶寬；DA轉(zhuǎn)換器15i，15q，該轉(zhuǎn)換器把濾波器14i，14q的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；一個(gè)正交調(diào)制器16，該調(diào)制器對(duì)I和Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ進(jìn)行正交調(diào)制；和一個(gè)功率放大器17，該放大器放大正交調(diào)制器的輸出并讓放大的信號(hào)進(jìn)入天線，圖中未說明。
正交調(diào)制器16包括一個(gè)輸出具有指定頻率的載波cosωt的載波發(fā)生器16a，一個(gè)把載波相位偏移90°并輸出-sinωt的90°移相器16b，一個(gè)把DA轉(zhuǎn)換器15i的輸出信號(hào)與cosωt相乘的乘法器16c，一個(gè)把DA轉(zhuǎn)換器15q的輸出信號(hào)與-sinωt相乘的乘法器16d，和一個(gè)混合乘法器16c和16d的輸出的混合器16e。
在CDMA中，編碼多路復(fù)用信號(hào)的振幅(圖27中混合器13i，13q的輸出)是某個(gè)數(shù)量(信道數(shù))的多路復(fù)用信息項(xiàng)的電平總和，因此最大功率Pmax與多路復(fù)用的信道數(shù)量的平方成比例。更具體地，各擴(kuò)展電路的輸出是+1或-1，而當(dāng)n個(gè)信道的所有擴(kuò)展電路輸出+1時(shí)達(dá)到峰值的編碼多路復(fù)用信號(hào)的最大幅度為n。最大功率與n2成比例。平均功率Pmean與多路復(fù)用信道的數(shù)量n成比例。這意味著編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值因子(＝Pmax/Pmean)在多路復(fù)用信道的數(shù)量n較大時(shí)變得非常大。
在無線通信中，用于通信的頻帶受到限制。因而，有必要抑制由功率放大器(圖27)中的非線性畸變所造成的頻譜拉寬。更具體地，由于頻譜拉寬是造成相鄰信道間干擾的一個(gè)原因，所以有必要減少這種頻譜拉寬。為了這種需求，需在編碼多路復(fù)用信號(hào)被功率放大器放大的情況下在一個(gè)線性地區(qū)內(nèi)進(jìn)行操作。必須使用大的輸出補(bǔ)償(back-off)。但是當(dāng)輸出補(bǔ)償增大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)功率放大器的功率效率大大下降的問題。另一方面，如果輸出補(bǔ)償不夠大，則功率放大器中的非線性畸變會(huì)造成頻譜拉寬。在這種情況下會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)頻率利用率下降的問題。
圖28說明了一個(gè)功率放大器的AM-AM特征(輸入功率針對(duì)(vs.)增益特征)的例子，而圖29說明了一個(gè)功率放大器的AM-PM特征(輸入功率針對(duì)相位特征)的例子。功率放大器的增益特征和相位特征是平坦的，并且輸入/輸出特征也是如此，而輸入功率則是很小的。在這些條件下也沒有相位旋轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)輸入功率超出某個(gè)電平時(shí)，增益開始下降，出現(xiàn)了相位遲滯并且各特征變成非線性特征。增益下降1dB的輸出功率電平被稱作“1dB壓縮電平”，而此電平與平均輸出功率的差值為輸出補(bǔ)償OBO。
即使輸入信號(hào)的平均功率電平落在這樣一個(gè)非線性放大器的線性區(qū)域中，具有最大功率電平或接近此電平的電平的信號(hào)也會(huì)為了輸出補(bǔ)償OBO和峰值因子之間平衡而超過1dB壓縮電平，并且還會(huì)產(chǎn)生畸變并拉寬頻譜。由于在CDMA發(fā)送器中的峰值因子很大，如上描述，這是一個(gè)很嚴(yán)重的問題。
在最大輸出電平到來時(shí)，如果以不超出1dB壓縮電平的方式，通過降低輸入信號(hào)的平均功率電平從而加大了輸出補(bǔ)償OBO，則不會(huì)產(chǎn)生畸變和頻譜拉寬。但是，降低平均輸出電平會(huì)造成功率放大器的功率效率的下降。
由此，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)通過降低輸入信號(hào)的平均功率電平(因此輸出補(bǔ)償OBO很大)從而避免功率放大器中的畸變和頻譜拉寬時(shí)，功率放大器的功率效率下降。相反地，如果通過提高輸入信號(hào)的平均功率電平(因此輸出補(bǔ)償OBO很小)從而改進(jìn)了功率放大器的功率效率，則在功率放大器中產(chǎn)生了畸變并拉寬了頻譜。
此外，如圖27所示，在通過數(shù)字信號(hào)處理產(chǎn)生編碼多路復(fù)用信號(hào)的方案中需要DA轉(zhuǎn)換器15i和15q。在這樣的DA轉(zhuǎn)換器中對(duì)量化位的數(shù)量有限制，并且以能夠?qū)⒕幋a多路復(fù)用信號(hào)的最大值作為輸出的方式設(shè)置最大比例。對(duì)于一個(gè)CDMA發(fā)送器，編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值因子非常大。結(jié)果，相對(duì)于一個(gè)在平均功率附近頻繁出現(xiàn)的信號(hào)的有效位數(shù)減少了，而量化噪聲則增加了。因量化而造成的惡化對(duì)頻譜頻率的噪聲底限(noise floor)是有害的，并且是造成相鄰信道間干擾的一個(gè)原因。
因而，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一個(gè)多路復(fù)用無線裝置，其中功率放大器的效率可通過降低輸出補(bǔ)償OBO來提高，并且可以抑制頻譜的拉寬。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一個(gè)多路復(fù)用無線裝置，其中可以加大在平均功率附近頻繁出現(xiàn)的信號(hào)的有效位數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一個(gè)產(chǎn)生編碼多路復(fù)用信號(hào)，放大該編碼多路復(fù)用信號(hào)并發(fā)送放大的信號(hào)的多路復(fù)用無線裝置來實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)，該裝置包括一個(gè)把發(fā)送數(shù)據(jù)的各項(xiàng)與擴(kuò)展編碼序列相乘并且混合擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)編碼多路復(fù)用信號(hào)的編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器，一個(gè)用以保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于設(shè)定電平的信號(hào)峰值抑制單元，以及一個(gè)放大編碼多路復(fù)用信號(hào)并從天線發(fā)送該編碼多路復(fù)用信號(hào)的功率放大器。
本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合相應(yīng)的圖示在下面描述。


圖1是圖示本發(fā)明原理的模塊圖；圖2是說明本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的圖例；圖3是說明一個(gè)衰減因子確定單元的結(jié)構(gòu)的模塊圖；圖4是有助于描述衰減因子的確定的圖例；圖5A，5B和5C是描述碼片整形濾波器的特征的圖例；圖6是說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的圖例；圖7是用于描述一個(gè)增益函數(shù)的圖例；圖8是說明一個(gè)函數(shù)產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)的圖例；圖9是說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的圖例；圖10是說明一個(gè)編碼產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)的圖例；圖11是用于描述編碼產(chǎn)生的圖例；圖12是有助于描述關(guān)于一個(gè)50用戶多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的概率密度函數(shù)的圖例；圖13是有助于描述基于本發(fā)明的抑制峰值因子效應(yīng)的圖例；圖14是說明當(dāng)三個(gè)用戶被多路復(fù)用時(shí)的輸出功率頻譜特征的特征圖15是說明當(dāng)三個(gè)用戶被多路復(fù)用時(shí)相鄰信道之間的滲漏功率特征的特征圖；圖16是說明相鄰信道之間的限幅電平針對(duì)滲漏功率的特征的特征圖；圖17是說明限幅電平針對(duì)調(diào)制精確度的特征的特征圖；圖18是有助于描述調(diào)制精確度的圖例；圖19是說明限幅電平針對(duì)位出錯(cuò)率的特征的特征圖；圖20是用于描述發(fā)送器的原理的圖例；圖21是有助于描述傳輸數(shù)據(jù)和諸如偽隨機(jī)噪聲的擴(kuò)展編碼序列的瞬態(tài)波形的圖例；圖22是有助于描述擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)的頻譜分布的圖例；圖23是用于描述擴(kuò)展比的圖例；圖24是說明接收器的原理的圖例；圖25是用于描述解擴(kuò)展的圖例；圖26是用于描述CDMA的原理的圖例；圖27是說明基于現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)CDMA發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖例；圖28是說明一個(gè)放大器的AM-AM特征的特征圖；圖29是說明該放大器的AM-PM特征的特征圖；(A)發(fā)明的綜述圖1是有助于概括描述本發(fā)明的圖例。
一個(gè)編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器51把傳輸數(shù)據(jù)D1～Dn中的項(xiàng)與對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展編碼相乘，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展頻譜調(diào)制，并且混合擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以便產(chǎn)生具有同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)。信號(hào)峰值抑制單元52保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于一個(gè)設(shè)定的電平。濾波器53限制編碼多路復(fù)用信號(hào)的頻帶。一個(gè)DA轉(zhuǎn)換單元54把濾波器的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。一個(gè)諸如正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器55的調(diào)制器，調(diào)制DA轉(zhuǎn)換單元54的輸出。功率放大器56放大調(diào)制器55的輸出并從一個(gè)天線發(fā)送所放大的信號(hào)。
編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器51包括轉(zhuǎn)換裝置，擴(kuò)展電路和混合器，其中轉(zhuǎn)換裝置以每次一位的方式輪流分配傳輸數(shù)據(jù)中的每一項(xiàng)，從而將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成同相分量數(shù)據(jù)和正交分量數(shù)據(jù)，擴(kuò)展電路把這些I和Q分量的數(shù)據(jù)與擴(kuò)展編碼相乘，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展頻譜調(diào)制，而混合器既混合由擴(kuò)展電路輸出的I分量擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)，又混合由擴(kuò)展電路輸出的Q分量擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)，從而分別輸出I和Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI和VQ。
信號(hào)峰值抑制單元52檢測(cè)通過混合I和Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI和VQ得到的有效編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)，把包絡(luò)值與一個(gè)設(shè)定的電平相比較，并且在包絡(luò)值大于設(shè)定電平的情況下，獲得一個(gè)將使包絡(luò)值等于設(shè)定電平的衰減因子并把編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ與該衰減因子相乘，從而抑制了峰值。任意地，信號(hào)峰值抑制單元52存儲(chǔ)一個(gè)函數(shù)(增益)，檢測(cè)編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)值，并把與該包絡(luò)值相一致的函數(shù)值(增益)與編碼多路復(fù)用信號(hào)分量VI，VQ相乘，從而抑制了峰值，在該函數(shù)中編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)值是一個(gè)變量。任意地，信號(hào)峰值抑制單元52產(chǎn)生一個(gè)與包絡(luò)值和一個(gè)設(shè)定值之間的差值相一致的編碼，并且在編碼多路復(fù)用信號(hào)分量VI，VQ中增加或減去該編碼，從而抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值。
通過抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值可以降低峰值因子。結(jié)果，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸出補(bǔ)償OBO很小的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平。更具體地講，可以改進(jìn)功率放大器的效率并避免出現(xiàn)頻譜的畸變和拉寬。
而且，濾波器53的最大輸出振幅被定成DA轉(zhuǎn)換單元54的最大比例。由于這種方案的優(yōu)點(diǎn)是峰值因子很小，所以能夠針對(duì)在平均功率附近頻繁出現(xiàn)的信號(hào)增加有效位的數(shù)量，減少輸出頻譜的噪聲底限(noise floor)并減少所需的DA轉(zhuǎn)換單元的位數(shù)。
(B)第一實(shí)施例圖2是說明基于本發(fā)明的第一實(shí)施例的編碼多路復(fù)用發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖例。這是一個(gè)針對(duì)把本發(fā)明應(yīng)用于QPSK擴(kuò)展頻譜調(diào)制的情況的實(shí)施例。
如圖2所示，發(fā)送器包括編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器51，該產(chǎn)生器把相應(yīng)信道的發(fā)送數(shù)據(jù)D1～Dn與擴(kuò)展碼相乘，并且混合擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生編碼多路復(fù)用信號(hào)分量VI，VQ；信號(hào)峰值抑制單元52，該單元保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于一個(gè)設(shè)定電平；濾波器53，該濾波器限制編碼多路復(fù)用信號(hào)的頻帶；DA轉(zhuǎn)換單元54，該單元把濾波器的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；正交調(diào)制器(QMOD)55，該調(diào)制器調(diào)制DA轉(zhuǎn)換單元54的輸出；和功率放大器56，該放大器放大正交調(diào)制器55的輸出并接著從一個(gè)天線發(fā)送被放大的信號(hào)。
編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器51具有針對(duì)相應(yīng)一個(gè)信道而提供的串行/并行(S/P)轉(zhuǎn)換器611～61n和擴(kuò)展電路711～71n，并混合分別由各個(gè)擴(kuò)展電路711～71n輸出的I和Q分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)的混合器81i，81q?？蛇x地，S/P轉(zhuǎn)換器611～61n以每次一位的方式分別分配發(fā)送數(shù)據(jù)D1～Dn，從而把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成I分量(同相分量)數(shù)據(jù)Dij(j＝1，2，...，n)和Q分量(正交分量)數(shù)據(jù)Dqj(j＝1，2，...，n)，并且該轉(zhuǎn)換器把所得到的數(shù)據(jù)輸入到對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電路711～71n。擴(kuò)展電路711～71n均具有一個(gè)產(chǎn)生擴(kuò)展碼Cij，Cqj(j＝1，2，...，n)的擴(kuò)展編碼產(chǎn)生器(未示出)，和一個(gè)分別把編碼Cij，Cqj與數(shù)據(jù)Dij，Dqj相乘，并且輸出擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)的乘法器ML?；旌掀?1i累加由對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電路711～71n輸出的1分量擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)Dij·Cij(j＝1，2，...，n)，并且輸出I分量編碼多路復(fù)用信號(hào)VI[＝∑Dij·Cij(j＝1，2，...，n)]?；旌掀?1q累加由對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電路711～71n輸出的Q分量擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)Dqj·Cqj(j＝1，2，...，n)，并且輸出Q分量編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ[＝∑Dqj·Cqj(j＝1，2，...，n)]。
信號(hào)峰值抑制單元52包括一個(gè)確定保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于設(shè)定電平的衰減因子α的衰減因子確定單元52a，和把I分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ與衰減因子α相乘的乘法器(如衰減器)52b，52c。如圖3所示，衰減因子確定單元52a包括一個(gè)探測(cè)通過混合I分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI與Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ而得到的編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)傳感器52a-1，一個(gè)把包絡(luò)值|V|(magnitudes of an envelop value)與設(shè)定電平VTH進(jìn)行比較的比較器52a-2，和一個(gè)在包絡(luò)值|V|大于設(shè)定電平VTH的情況下，使用下述等式計(jì)算出致使包絡(luò)值等于設(shè)定電平的衰減因子α的衰減因子計(jì)算單元52a-3α＝VTH/|V|應(yīng)當(dāng)注意，在包絡(luò)值等于或小于設(shè)定電平VTH的情況下保持關(guān)系α＝1。
考慮圖4所示的I-Q直角坐標(biāo)系統(tǒng)。編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)V是一個(gè)向量，在該向量中沿著I軸的分量是VI而沿著Q軸的分量是VQ。由于VI，VQ是通過累加n個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)(取值為+1或-1的瞬時(shí)值)來得到的，VI，VQ的取值介于-n到+n之間，并且包絡(luò)V不斷變化，變得大于和小于設(shè)定電平VTH。包絡(luò)傳感器52a-1根據(jù)|V|=(VI2+VQ2)]]>或|V|2＝VI2+VQ2計(jì)算出包絡(luò)值|V|，而比較器52a-2比較包絡(luò)值|V|與設(shè)定電平VTH并且把比較結(jié)果輸入到衰減因子計(jì)算單元52a-3。如果包絡(luò)值|V|等于或小于設(shè)定電平VTH，由于峰值抑制是不必要的，所以衰減因子計(jì)算單元52a-3把α＝1當(dāng)作衰減因子加以輸出。如果包絡(luò)值|V|大于設(shè)定電平VTH，則衰減因子計(jì)算單元52a-3根據(jù)等式(1)計(jì)算出衰減因子α，并且把該值輸入到乘法器52b，52c(圖2)。乘法器52b，52c分別把I軸分量VI和Q軸分量VQ與衰減因子α相乘，并且分別輸出乘積αVI，αVQ。如圖4所示，如果|V|＞VTH成立，則包絡(luò)變得等于(被裁剪到)設(shè)定電平VTH，從而抑制了編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值。如果|V|≤VTH成立，則I軸分量VI和Q軸分量VQ不被抑制并且照原樣輸出。
濾波器53具有碼片整形濾波器53i，53q，各整形濾波器均包括一個(gè)分別限制編碼多路復(fù)用信號(hào)的I和Q分量的頻帶的數(shù)字濾波器。如圖5A的中實(shí)線SPC所示，編碼多路復(fù)用信號(hào)的頻譜分布具有正弦曲線的形狀，并且超出1/Tc的頻帶是不必要的。相應(yīng)地，由一個(gè)具有如破折線A所示的頻率特征的濾波器進(jìn)行頻帶限制。在圖5A中，字母B表示一個(gè)理想濾波器的頻率特征。在無線通信中，需要使被提供給發(fā)送器和接收器的濾波器的綜合特征變成象圖5A中的破折線A所表示的那樣。相應(yīng)地，通常采用的方法在各個(gè)碼片整形濾波器53i，53q中設(shè)置如圖5B所示的根衰減(roll-off)特征C，并且以這樣的方式分配特征，即使得收發(fā)器的綜合濾波器特征變成圖5A或圖5C所示的特征A。
DA轉(zhuǎn)換單元54具有分別用于編碼多路復(fù)用信號(hào)的I和Q分量，把碼片整形濾波器的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且把該模擬信號(hào)輸入到正交調(diào)制器55的DA轉(zhuǎn)換器54i，54q。DA轉(zhuǎn)換器54i，54q的最大比例被設(shè)成碼片整形濾波器53i，53q的最大振幅值。
正交調(diào)制器55具有與圖27中所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。為了舉例，功率放大器56是一個(gè)非線性放大器并且具有圖28和29所示的特征。
通過在信號(hào)峰值抑制單元52中以上述方式抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值，可以使峰值因子變小。結(jié)果，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸出補(bǔ)償OBO很小的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平。換而言之，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸入信號(hào)的平均功率電平被加大的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平。這樣就可以提高功率放大器的效率并避免出現(xiàn)頻譜的畸變和拉寬。而且，即使是在碼片整形濾波器53i，53q的最大輸出振幅被用作DA轉(zhuǎn)換器54i，54q的最大比例的情況下，峰值因子也是很小的。結(jié)果，可以增加在平均功率附近頻繁出現(xiàn)的信號(hào)的有效位的數(shù)量，降低輸出頻譜的噪聲底限(noise floor)并減少所需的DA轉(zhuǎn)換單元的位數(shù)。
(C)第二實(shí)施例圖6是說明基于本發(fā)明的第二實(shí)施例的編碼多路復(fù)用發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖例。對(duì)于和圖2所示的第一實(shí)施例中的單元相同的單元，則用類似的索引字母表示。該方案在信號(hào)峰值抑制單元52的結(jié)構(gòu)方面與圖2的第一實(shí)施例的方案不同。
基于第二實(shí)施例的信號(hào)峰值抑制單元52具有一個(gè)產(chǎn)生與編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)值|V|相一致的函數(shù)值(如增益g)的函數(shù)發(fā)生器52d，和分別把I分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ與增益g相乘的乘法器52e，52f。函數(shù)發(fā)生器52d產(chǎn)生一個(gè)如圖7中的實(shí)線所示的增益函數(shù)。該增益函數(shù)是以這樣的方式被確定出來的，即在包絡(luò)值|V|大于設(shè)定電平VTH的時(shí)候，通過把包絡(luò)值|V|與根據(jù)上述函數(shù)得到的增益g相乘而得到的乘積g·|V|會(huì)等于或小于設(shè)定值VTH。
圖8圖示了函數(shù)發(fā)生器52d的結(jié)構(gòu)。函數(shù)發(fā)生器52d具有一個(gè)以離散方式存儲(chǔ)包絡(luò)值|V|與增益g之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系從而獲得圖7所示的函數(shù)的函數(shù)存儲(chǔ)單元52d-1，一個(gè)根據(jù)|V|=(VI2+VQ2)]]>或|V|2＝VI2+VQ2計(jì)算包絡(luò)值|V|的包絡(luò)電平傳感器52d-2和一個(gè)根據(jù)已被存儲(chǔ)在函數(shù)存儲(chǔ)單元52d-1中的函數(shù)，得到與包絡(luò)電平傳感器52d-2計(jì)算出的包絡(luò)值|V|相一致的增益g的增益計(jì)算單元52d-3。增益計(jì)算單元52d-3的輸出是增益g。由于函數(shù)已被存儲(chǔ)成離散數(shù)據(jù)，所以通過插值法可以計(jì)算出與包絡(luò)值|V|相一致的增益g，并且增益g被輸入到乘法器52e，52f(圖6)。
乘法器52e，52f分別把I軸分量VI和Q軸分量VQ與增益g相乘，并且輸出乘積gVI，gVQ。
由于以上述方式確定g·V，使得g·V等于或小于設(shè)定電平VTH，所以編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值被信號(hào)峰值抑制單元52抑制了。如果|V|≤VTH成立，則I軸分量VI和Q軸分量VQ不被抑制并且基本上照原樣輸出。
相應(yīng)地，在第二實(shí)施例中，可以使峰值因子變小。結(jié)果，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸出補(bǔ)償OBO很小的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平。換而言之，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸入信號(hào)的平均功率電平被加大的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平。這樣就可以提高功率放大器的效率并避免出現(xiàn)頻譜的畸變和拉寬。而且，即使是在碼片整形濾波器53i，53q的最大輸出振幅被用作DA轉(zhuǎn)換器54i，54q的最大比例的情況下，峰值因子也是很小的。結(jié)果，可以增加在平均功率附近頻繁出現(xiàn)的信號(hào)的有效位的數(shù)量，降低輸出頻譜的噪聲底限(noise floor)并減少所需的DA轉(zhuǎn)換單元的位數(shù)。
前面的描述涉及一種情況，在該情況下產(chǎn)生圖7中的實(shí)線所示的增益函數(shù)。但是，也可以通過這樣的安排來產(chǎn)生破折線B所示的增益函數(shù)。
(D)第三實(shí)施例圖9是說明基于本發(fā)明的第三實(shí)施例的編碼多路復(fù)用發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖例。對(duì)于和圖2所示的第一實(shí)施例中的單元相同的單元，則用類似的索引字母表示。該方案在信號(hào)峰值抑制單元52的結(jié)構(gòu)方面與圖2的第一實(shí)施例的方案不同。
基于第三實(shí)施例的信號(hào)峰值抑制單元52在包絡(luò)試圖超過設(shè)定電平時(shí)把編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)V保持在設(shè)定電平VTH上。信號(hào)峰值抑制單元52具有一個(gè)產(chǎn)生與包絡(luò)值|V|和設(shè)定電平VTH之間的差值相一致的編碼CI，CQ的編碼產(chǎn)生器52g，和從I分量編碼多路復(fù)用信號(hào)VI與Q分量編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ中減去編碼CI，CQ的算法單元52h，52i。
圖10圖示了編碼產(chǎn)生器52g的結(jié)構(gòu)。編碼產(chǎn)生器52g包括一個(gè)探測(cè)通過混合I分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI與Q分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ而得到的編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)值|V|的包絡(luò)傳感器52g-1，一個(gè)把包絡(luò)值|V|與設(shè)定電平VTH進(jìn)行比較的比較器52g-2，一個(gè)cosφ/sinφ算法單元52g-3，一個(gè)在包絡(luò)值|V|大于設(shè)定電平VTH的情況下計(jì)算V和VTH的軸向分量之間的差值的振幅限值算法單元52g-4，和產(chǎn)生軸向分量的編碼CI，CQ的編碼器52g-5，52g-6。
考慮圖11所示的I-Q復(fù)合面。編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)V是一個(gè)向量，在該向量中沿著I軸的分量是VI而沿著Q軸的分量是VQ。由于VI，VQ是通過累加n個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)(取值為+1或-1的瞬時(shí)值)來得到的，VI，VQ的取值介于-n到+n之間，并且包絡(luò)V不斷變化，變得大于和小于設(shè)定電平VTH。包絡(luò)傳感器52g-1根據(jù)|V|=(VI2+VQ2)]]>或|V|2＝VI2+VQ2計(jì)算出包絡(luò)值|V|，而比較器52g-2比較包絡(luò)值|V|與設(shè)定電平VTH并且把比較結(jié)果輸入到振幅限值算法單元52g-4。cosφ/sinφ算法單元52g-3根據(jù)VI和VQ計(jì)算出cosφ和sinφ并且把cosφ和sinφ輸入到振幅限值算法單元52g-4，其中向量V的方向被用作φ。振幅限值算法單元52g-4根據(jù)下列等式DI＝(|V|-VTH)cosφ＝VI＝VTHcosφDQ＝(|V|-VTH)sinφ＝VQ-VTHsinφ計(jì)算出向量V和向量Vr之間的差值向量的軸向分量DI，DQ并且輸出DI，DQ，其中向量Vr具有與向量V相同的方向并且具有值VTH。編碼器52g-5，52g-6把DI，DQ轉(zhuǎn)換成與VI，VQ具有同樣的系統(tǒng)的編碼CI，CQ并且輸出編碼CI，CQ。振幅限值算法單元52g-4在|V|≤VTH的情況下使DI，DQ為零。
算法單元52h從編碼多路復(fù)用信號(hào)的I軸分量VI中減去CI(＝DI)并輸出差值，算法單元52i從編碼多路復(fù)用信號(hào)的Q軸分量VQ中減去CQ(＝DQ)并輸出差值。結(jié)果，如果|V|＞VTH成立，則包絡(luò)值變得等于(被限制到)VTH，從而抑制了編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值。如果|V|≤VTH成立，則I軸分量VI和Q軸分量VQ不被抑制并且照原樣輸出。
這樣，可以用和第一實(shí)施例中描述的方式相同的方式減小峰值因子，并且可以得到與第一實(shí)施例相同的效應(yīng)。
(E)對(duì)基于本發(fā)明的峰值抑制效應(yīng)的綜述根據(jù)本發(fā)明，通過上述方式，在不加大頻譜的情況下可以實(shí)現(xiàn)峰值抑制。
(a)峰值因子抑制效應(yīng)圖12是有助于描述編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的概率密度的圖例。圖12圖示了在使用一個(gè)正交Gold編碼多路復(fù)用50個(gè)編碼(50個(gè)信道或用戶)的情況下的包絡(luò)概率密度函數(shù)(PDF)，其中正交Gold編碼具有一個(gè)數(shù)值為64的擴(kuò)展比和一個(gè)64碼片的編碼長(zhǎng)度。這里A表示Rayleigh分布的邏輯值，B表示在設(shè)定電平VTH(此后稱作限制電平Vclip)為10V的情況下本發(fā)明的概率密度，并且C是現(xiàn)有技術(shù)的沒有峰值抑制的概率密度。限制電平Vclip由QPSK信號(hào)點(diǎn)的振幅(包絡(luò)值)指示，該振幅在一個(gè)編碼的時(shí)間上增大(prevail)，其值為1.0V。
可以理解基于本發(fā)明的概率密度基本上符合Rayleigh分布，并且峰值PK被峰值抑制控制所降低。由于碼片整形濾波器53i，53q的輸出被用作包絡(luò)值，該峰值因?yàn)V波器響應(yīng)的影響而大于10V。但是在進(jìn)行濾波之前，峰值為10V的限制值。
圖13是圖示本發(fā)明的峰值因子抑制效應(yīng)的一個(gè)限制電平針對(duì)峰值因子特征圖。這里指一種有三個(gè)編碼(3個(gè)信道或用戶)的情況。限制電平Vclip沿著水平軸被標(biāo)出，而峰值因子PK則沿著垂直軸被標(biāo)出。圖形說明了峰值因子相對(duì)于限制電平的變化。同沒有限制(限制電平Vclip＝3V)的狀態(tài)相比，基于本發(fā)明的峰值因子的減少量在Vclip＝2.5時(shí)為1.1dB，而在Vclip＝2.0時(shí)則為1.3dB。由此可以理解峰值因子被減少了。
(b)在相鄰信道滲漏功率方面的改進(jìn)圖14是說明在使用一個(gè)非線性放大器放大編碼多路復(fù)用信號(hào)時(shí)的輸出功率頻譜特征的特征圖。曲線A，B，C和D是在輸出補(bǔ)償OBO分別為4dB，6dB，8dB和10dB時(shí)的結(jié)果。輸出補(bǔ)償OBO越大，則邊瓣SL越小，并且向相鄰信道的功率滲漏也就越少。
圖14沒有圖示出在峰值被本發(fā)明抑制的情況下的輸出功率頻譜特征。但是，由于可以通過峰值抑制來減少峰值因子，所以能夠根據(jù)本發(fā)明來增大輸入信號(hào)的平均功率并減小輸出補(bǔ)償OBO。換而言之，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸出補(bǔ)償OBO很小的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平。這樣就可以提高功率放大器的效率并避免出現(xiàn)頻譜的畸變和拉寬，從而減少了向相鄰信道的功率滲漏。
在圖14中，NF表示噪聲底限(noise floor)。如果n表示構(gòu)成DA轉(zhuǎn)換器54i，54q的位數(shù)，則噪聲底限(noise floor)電平Lnf由20·log2n給定。根據(jù)本發(fā)明，峰值因子被減少了，從而使得能夠增加表示DA轉(zhuǎn)換器中的平均輸出電平的有效位的數(shù)量。結(jié)果，噪聲底限(noise floor)電平Lnf被增大，并且可以減少向相鄰信道的功率滲漏。
圖15是說明當(dāng)多路復(fù)用三個(gè)編碼時(shí)相鄰信道之間的功率滲漏特征的特征圖。這里A表示沒有限制(限制電平Vclip＝3V)時(shí)的曲線，B表示限制電平Vclip為2.5V時(shí)的曲線，而C表示限制電平Vclip為2.0V時(shí)的曲線。輸出補(bǔ)償OBO沿著水平軸被標(biāo)出，而D/U(dB)則沿著垂直軸被標(biāo)出，其中D/U是主瓣功率(期望功率)和已經(jīng)滲漏到相鄰信道的功率(非期望功率)的比值。該比值越大，則特征越好。限制電平Vclip由QPSK信號(hào)點(diǎn)的振幅(包絡(luò)值)指示，該振幅在一個(gè)編碼的時(shí)間上占主要(prevail)，其值為1.0V。從圖15中可以理解，輸出補(bǔ)償越大，則D/U越大，并且限制電平Vclip越小，則D/U越大。如果估測(cè)D/U為45dB，則令Vclip等于2.5V將能夠把輸出補(bǔ)償減少0.9dB，即從7.4dB減少到6.5dB。這樣，可以相應(yīng)提高功率放大器的效率。
圖16是說明相鄰信道之間的限制電平針對(duì)滲漏功率的特征的特征圖。這里輸出補(bǔ)償OBO被用作一個(gè)參數(shù)，限制電平Vclip沿著水平軸被標(biāo)出，而D/U(dB)則沿著垂直軸被標(biāo)出。曲線A，B，C和D是在輸出補(bǔ)償OBO分別為4dB，6dB，8dB和10dB時(shí)的結(jié)果。圖16以和圖15同樣的方式圖示了滲漏功率特征。限制電平Vclip是圖15中的參數(shù)，而輸出補(bǔ)償OBO則是圖16中的參數(shù)。根據(jù)特征可以理解輸出補(bǔ)償OBO越大，則D/U越大，并且限制電平Vclip越小，則D/U越大。例如，在補(bǔ)償OBO為6dB的情況下，如果Vclip被從3.0V(沒有限制)改變到2.5V，則可以把D/U提高3dB。
(c)調(diào)制精確度特征盡管可以預(yù)計(jì)峰值抑制會(huì)導(dǎo)致調(diào)制精確度下降和出錯(cuò)率特征惡化，但是正如下面所描述的，實(shí)際上這些問題不會(huì)出現(xiàn)。
圖17是說明在多路復(fù)用三個(gè)編碼的情況下的限制電平針對(duì)調(diào)制精確度的特征的特征圖。曲線A，B，C和D是在輸出補(bǔ)償OBO分別為4dB，6dB，8dB和10dB時(shí)的結(jié)果。調(diào)制精確度被定義成如圖18所示的從一個(gè)理想接收信號(hào)點(diǎn)PI到一個(gè)實(shí)際接收信號(hào)點(diǎn)PA的向量誤差VE的均方根(mean rootsquare)。更具體地，如果讓VEi(i＝1～N)表示通過N次測(cè)量得到的向量誤差，則調(diào)制精確度η由下述等式η=(Σ|VEi|2)×100/N(%)]]>給出。
在允許10％的調(diào)制精確度的情況下，限制到Vclip＝2.5V是可能的。對(duì)應(yīng)放大器的非線性畸變，如果Vclip被定成2.5V，則在輸出補(bǔ)償OBO為4dB的情況下出現(xiàn)最大為2％的惡化。當(dāng)OBO＝4dB時(shí)在沒有限制(Vclip＝3.0V)的情況調(diào)制精確度沒有低于5％的原因是，在這里的討論中用于碼片整形的FIR濾波器的特征因有限的抽頭長(zhǎng)度而不具有理想的傳輸滾降特征。
這樣，調(diào)制精確度因峰值抑制而惡化。但是，如果允許10％的調(diào)制精確度，則可以在進(jìn)行三編碼多路復(fù)用的情況下限制到2.5V，峰值可以得到抑制并且因峰值抑制可以得到上述的效果。
(d)出錯(cuò)率特征圖19是一個(gè)說明限制電平針對(duì)位出錯(cuò)率的特征的特征圖。這里限制電平Vclip沿著水平軸被標(biāo)出，而位出錯(cuò)率BER則沿著垂直軸被標(biāo)出。圖19的特征是在Eb/N0＝6.8dB的情況下估測(cè)出來的，這里在絕對(duì)同步檢測(cè)的統(tǒng)計(jì)特征中給定BER＝10-3，其中Eb表示在擴(kuò)展之前一個(gè)信息位的能量，N0表示單位赫茲的熱噪聲，而Eb/N0等價(jià)于S/N比。并且，A表示理想線性放大器的特征，而B表示在輸出補(bǔ)償OBO為6dB的情況下的特征。
從圖19可以理解，在擴(kuò)展比PG為16并且多路復(fù)用三個(gè)編碼的情況下，出錯(cuò)率特征的嚴(yán)重惡化不會(huì)出現(xiàn)在1.5V的Vclip值上。相信這一點(diǎn)的原因是糾正因限制而造成的平均功率下降增加了單位編碼的傳輸功率，從而補(bǔ)償了因干擾造成的惡化。換而言之，由于對(duì)輸入編碼的電平加以控制以保證平均功率恒定，所以其它碼片的功率被加大到抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的規(guī)定碼片的峰值的程度。盡管一個(gè)經(jīng)過峰值抑制的碼片的精確度惡化了，但是可以相信其它碼片的精確度被提高了，這樣就抵銷了精確度的惡化，以致沒有產(chǎn)生嚴(yán)重的出錯(cuò)率。
這里已經(jīng)描述了一種把本發(fā)明用于編碼多路復(fù)用發(fā)送器的情況。本發(fā)明也可被用于處理移動(dòng)無線通信中的多個(gè)信道的基站，用于多個(gè)信道以實(shí)現(xiàn)高傳輸速率的移動(dòng)站和其它無線通信裝置。
由此，根據(jù)本發(fā)明，通過這樣的安排，可以用抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值來減少峰值因子。結(jié)果，可以通過這樣的安排，使得即使是在輸出補(bǔ)償OBO很小的情況下，輸出信號(hào)的最大功率電平也不會(huì)超過1dB的壓縮電平?？梢愿倪M(jìn)功率放大器的效率并避免出現(xiàn)頻譜的畸變和拉寬。更具體地講，根據(jù)本發(fā)明，抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值減少了峰值因子。結(jié)果，可以減少獲得規(guī)定相鄰信道滲漏功率特征的功率放大器的輸出補(bǔ)償，并且可以改進(jìn)功率放大器的效率。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值加以抑制，以便減少了峰值因子。結(jié)果，可以有效利用D/A轉(zhuǎn)換器的量化位的數(shù)量，降低輸出頻譜的噪聲底限(noise floor)并減少所需的D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)。
由于在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍的情況下可以給出許多顯然差別很多的有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施例，所以，應(yīng)當(dāng)理解，除了在所附權(quán)利要求書所定義的之外，本發(fā)明并不限于這里所提供的具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一個(gè)編碼多路復(fù)用無線裝置，用于產(chǎn)生編碼多路復(fù)用信號(hào)、放大編碼多路復(fù)用信號(hào)并發(fā)送被放大的信號(hào)，該裝置包括一個(gè)編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器通過把各個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)與一個(gè)擴(kuò)展編碼相乘來進(jìn)行擴(kuò)展頻譜調(diào)制，并且混合擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)編碼多路復(fù)用信號(hào)；一個(gè)信號(hào)峰值抑制單元，該單元保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于一個(gè)設(shè)定電平；和一個(gè)功率放大器，該放大器放大從信號(hào)峰值抑制單元輸出的編碼多路復(fù)用信號(hào)并且從一個(gè)天線發(fā)送被放大的編碼多路復(fù)用信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中上述設(shè)定電平是根據(jù)上述功率放大器的特征(character)來確定的。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中上述信號(hào)峰值抑制單元包括探測(cè)編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的裝置；把包絡(luò)的包絡(luò)值與設(shè)定電平相比較并獲得衰減因子的裝置，其中該衰減因子在包絡(luò)值超過設(shè)定電平的情況下把包絡(luò)值降至設(shè)定電平；和把編碼多路復(fù)用信號(hào)與衰減因子相乘并輸出結(jié)果的裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中上述信號(hào)峰值抑制單元包括存儲(chǔ)一個(gè)函數(shù)的裝置，在該函數(shù)中編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)值是一個(gè)變量；探測(cè)編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的裝置；和把編碼多路復(fù)用信號(hào)與一個(gè)函數(shù)值相乘的裝置，該函數(shù)值與被探測(cè)的包絡(luò)的包絡(luò)值相一致。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中上述信號(hào)峰值抑制單元包括探測(cè)編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的裝置；產(chǎn)生一個(gè)編碼的裝置，該編碼與包絡(luò)值和設(shè)定電平之間的差值相一致；和通過在編碼多路復(fù)用信號(hào)中增加或減去編碼從而抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值的裝置。
6.一個(gè)編碼多路復(fù)用無線裝置，用于產(chǎn)生編碼多路復(fù)用信號(hào)、放大編碼多路復(fù)用信號(hào)并發(fā)送被放大的信號(hào)，該裝置包括一個(gè)編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器通過把各個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)與一個(gè)擴(kuò)展編碼相乘來進(jìn)行擴(kuò)展頻譜調(diào)制，并且混合擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生編碼多路復(fù)用信號(hào)；一個(gè)限制編碼多路復(fù)用信號(hào)帶寬的濾波器；一個(gè)把上述濾波器的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的DA轉(zhuǎn)換器；一個(gè)對(duì)上述DA轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸出進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器；一個(gè)放大上述調(diào)制器的輸出并從一個(gè)天線發(fā)送被放大的信號(hào)的功率放大器；和一個(gè)在上述編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器和上述濾波器之間提供的，保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于一個(gè)設(shè)定電平的信號(hào)峰值抑制單元。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中上述編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器包括轉(zhuǎn)換裝置，該裝置以每次一位的方式輪流分配傳輸數(shù)據(jù)中的每一項(xiàng)，從而將數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成同相分量數(shù)據(jù)和正交分量數(shù)據(jù)；擴(kuò)展頻譜調(diào)制器，該調(diào)制器把同相分量的數(shù)據(jù)和正交分量的數(shù)據(jù)與擴(kuò)展編碼序列相乘；和混合單元，該單元既混合由各個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制器輸出的同相分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生同相分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，又混合由各個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制器輸出的正交分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ，并且分別輸出同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ；上述信號(hào)峰值抑制單元包括探測(cè)通過混合同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ得到的有效編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的裝置；把包絡(luò)的包絡(luò)值與設(shè)定電平相比較并獲得衰減因子的裝置，其中該衰減因子在包絡(luò)值超過設(shè)定電平的情況下把包絡(luò)值降至設(shè)定電平；和把同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ與衰減因子相乘的裝置；和包括一個(gè)正交相移鍵控調(diào)制器的上述調(diào)制器。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中上述編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器包括轉(zhuǎn)換裝置，該裝置以每次一位的方式輪流分配傳輸數(shù)據(jù)中的每一項(xiàng)，從而將數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成同相分量數(shù)據(jù)和正交分量數(shù)據(jù)；擴(kuò)展頻譜調(diào)制器，該調(diào)制器把同相分量的數(shù)據(jù)和正交分量的數(shù)據(jù)與擴(kuò)展編碼序列相乘；和混合單元，該單元既混合由各個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制器輸出的同相分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生同相分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，又混合由各個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制器輸出的正交分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ，并且分別輸出同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ；上述信號(hào)峰值抑制單元包括存儲(chǔ)一個(gè)函數(shù)的裝置，在該函數(shù)中編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的包絡(luò)值是一個(gè)變量；探測(cè)通過混合同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ得到的有效編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的裝置；和把同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ與一個(gè)函數(shù)值相乘的裝置，該函數(shù)值與被探測(cè)的包絡(luò)的包絡(luò)值相一致；和包括一個(gè)正交相移鍵控調(diào)制器的上述調(diào)制器。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中上述編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器包括轉(zhuǎn)換裝置，該裝置以每次一位的方式輪流分配傳輸數(shù)據(jù)中的每一項(xiàng)，從而將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成同相分量數(shù)據(jù)和正交分量數(shù)據(jù)；擴(kuò)展頻譜調(diào)制器，該調(diào)制器把同相分量的數(shù)據(jù)和正交分量的數(shù)據(jù)與擴(kuò)展編碼序列相乘；和混合單元，該單元既混合由各個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制器輸出的同相分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生同相分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，又混合由各個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制器輸出的正交分量的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VQ，并且分別輸出同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ；上述信號(hào)峰值抑制單元包括探測(cè)通過混合同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ得到的有效編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)的裝置；產(chǎn)生與同相和正交分量相一致的編碼CI，CQ的裝置，其中同相和正交分量是探測(cè)的包絡(luò)值和設(shè)定電平之間的差值；和通過在同相和正交分量的編碼多路復(fù)用信號(hào)VI，VQ中增加或減去同相和正交分量的編碼CI，CQ，從而抑制編碼多路復(fù)用信號(hào)的峰值的裝置；上述調(diào)制器包括一個(gè)正交相移鍵控調(diào)制器。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中上述濾波器的輸出的最大振幅被用作上述DA轉(zhuǎn)換器的最大比例。
全文摘要
一個(gè)放大編碼多路復(fù)用信號(hào)并隨后發(fā)送所放大的信號(hào)的編碼多路復(fù)用無線裝置,用以減少輸出補(bǔ)償,提高功率放大器的效率并抑制頻譜拉寬,包括:(1)把發(fā)送數(shù)據(jù)的各個(gè)項(xiàng)與一個(gè)擴(kuò)展編碼序列相乘,并且混合擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)編碼多路復(fù)用信號(hào)的編碼多路復(fù)用信號(hào)產(chǎn)生器,(2)保持編碼多路復(fù)用信號(hào)的包絡(luò)低于設(shè)定電平的信號(hào)峰值抑制單元和(3)放大編碼多路復(fù)用信號(hào)并從天線發(fā)送所放大的編碼多路復(fù)用信號(hào)的功率放大器。
文檔編號(hào)H04J13/04GK1185689SQ9711476
公開日1998年6月24日 申請(qǐng)日期1997年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月19日
發(fā)明者大石泰之, 長(zhǎng)谷和男, 福政英伸, 浜田一, 淺野賢彥 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社