专利名称：具有补偿缩放数模转换器的输入输出信号的装置的变送器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传输系统，特别涉及用于提高无线传输的载波噪声比(CNR)的技术。本发明特别适用于提高象基于小区位置的变送器这样的的码分多址(CDMA)变送器的CNR值。
在蜂窝式移动通信网络的小区位置CDMA变送器中，各个扩展频谱信道信号被同步并且多路复用(或者数字求和)为数字幅度信号。该幅度数据内数模转换器转换为一个模拟幅度信号，其被向上变频、功率放大然后发送。为了避免数模转换器过载，每个发送信道信号的最大幅度被预先确定，使得复用信号的总幅度对应于该数模转换器的上限。但是，该传输系统的性能由在调制到载波之前被功率放大的最大信号电平的CNR需求所确定。结果，当在低通信量周期中并非所有各个信道都被复用时，该系统的载波噪声比低于所需数值。
解决该问题的一个方法是使用用于每个信道的数模转换器，以产生多路模拟幅度信号，而不是用于单个数模转换器来产生多路数字幅度信号。但是，该方法不是一个经济的实现方法，并且需要附加电路来保证任何一对模拟扩展频谱信道信号之间的正交性。
因此本发明的一个目的是提供一种变送器和通信方法，用于提高在发送之前受到数模转换处理的信号的载波噪声比。
根据本发明第一方面，在此提供一种变送器，包括平均功率电平计算电路，用于确定数字幅度信号的时间平均功率；以及转换电路，用于根据第一比例因子按比例缩放数字幅度信号，把该比例缩放的数字幅度信号转换为模拟幅度信号，并且根据第二比例因子按比例缩放该模拟幅度信号；以及控制电路，用于根据时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
根据第二方面，本发明提供一种扩展频谱变送器，其中包括多路复用器，用于多路复用多个扩展频谱信道信号，以产生一个数字幅度信号；平均功率电平计算电路，用于确定该数字幅度信号的时间平均功率；以及转换电路，用于根据第一比例因子按比例缩放数字幅度信号，把该比例缩放的数字幅度信号转换为模拟幅度信号，并且根据第二比例因子按比例缩放该模拟幅度信号；以及控制电路，用于根据时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
根据本发明第三方面，在此提供一种通信方法，包括步骤确定数字幅度信号的时间平均功率；根据所述时间平均功率按比例缩放所述数字幅度信号；把该比例缩放的数字幅度信号转换为一个模拟幅度信号；补充对数字幅度信号的缩放，根据所述时间平均功率按比例缩放该模拟幅度信号；以及发送该比例缩放的模拟幅度信号。
下面将参照附图，更加具体地描述本发明，其中
图1为根据本发明第一实施例的CDMA变送器的方框图。
图2为用于说明内插的位序列的时序图；图3示出N位序列、内插的M位位序列以及所选择L位序列之间的关系；图4为根据本发明第二实施例的CDMA变送器的方框图；以及图5为根据本发明第三实施例的CDMA变送器的方框图。
现在参照图1，在此示出根据本发明第一实施例的CDMA(码分多路访问)变送电路，用于与象蜂窝式移动通信网络这样的基于小区位置的通信系统。在图1中示出，多个独立数字扩展频谱信道信号(语音或数据)被在多路复用器1中多路复用(或者“数字求和”)为数字幅度数据。每个输入的扩展频谱信号是一个已经被用短和长扩展码扩展(编码)并且按照在CDMA技术中的公知技术与其他扩展频谱信号时间同步的信号。
根据本发明，来自多路复用器1的数字幅度数据被同时提供到内插器2和平均功率计算器3。平均功率计算器3计算多路复用幅度数据的总功率电平的时间平均值，并且馈送到一个控制电路4。
内插器2在N位幅度数据上提供插值，并且产生M位多路复用幅度数据，其中M大于N。例如，如果N位多路复用幅度数据具有按照T时间间隔出现的一系列数位{A1，A2，...，AN}，如图2中的圆圈所示，内插器2在每个位间隔T期间计算连续位之间的幅度差，并且确定斜率的梯度为(Ai+Ai+1)/T(其中i＝1，2，...，N)。如果一个数位被插入在连续输入位之间，如图2中的点所示，则内插器2产生M位输出序列，其中各个数位以等于T/2的时间间隔T’出现。
内插器2的输出被发送到位移器5。位移器从由控制电路4所指定的每个输入M位序列的数位的位置选择一系列预定数目“L”的数位，其中整数L大于N但小于M。如图3中所示，位移器5可以用M级位移寄存器，其中缺省的位的位置(i+1)至(i+L)被确定。根据与参考功率电平相关的多路复用幅度数据的平均功率，控制电路4确定输入到数模转换器6的输入信号的比例因子，并且确定在输入M位序列中输出L位序列的位的位置。控制电路4指定输出L位序列的位的位置，并且指示位移器5从指定的M位序列的位的位置中选择一个L位序列。
由位移器5所选择的L位序列被数模转换器6转换为相应的模拟幅度信号。增益控制放大器7连接到数模转换器6的输出端，用于根据由控制电路4所指定的比例因子放大模拟幅度信号。增益控制器7的输出被在一个上变频器8中调制为无线电频率载波。所调制的载波被传输功率放大器级9功率放大，并且从天线10发送。
为了在所有发送电平满足变送器的载波噪声比的需求，根据与如下参考功率电平相关的幅度数据的平均功率，位移器5的位移和放大器7的增益被控制电路4以压缩扩展模式或者以扩展压缩模式补偿地控制。
控制电路4确定所计算平均功率电平是否高于或低于一个参考(缺省)值，该参考值可能是最大平均功率电平、最小功率电平或者位于最大和最小值之间的中间值。假设一个中间值被用作为该参考值。在这种情况下，增益控制放大器7被初始化，使得当多路复用器1的输出的平均功率电平等于该参考值时，该变送器的载波噪声比被控制在所需数值。
如果控制电路确定所计算平均功率低于该中间参考值，则它产生一个向下位移控制信号，使得位移器5从一个被插值的M位序列中选择一个L位序列{(i+k+1)至(i+k+L)}，其被相对于图3中所示的缺省位的位置向下位移“k”位，其中整数“k”表示所计算平均功率与中间参考功率电平之间的差值。然后，控制电路4使放大器7的增益增加6分贝的整数倍，即，6分贝乘以整数“k”。由于当所计算平均功率等于该中间参考值时，向下位移k位的L位序列比从缺省位的位置选择的L位序列小2k倍，因此用因子2k补偿增加放大器增益使得当前小于参考信号的CNR值被控制在当输入信号的平均功率等于该参考值时所获得的相同数值。
如果控制电路判断该所计算的平均功率高于中间参考值，则它产生一个向上位移控制信号，使得位移器5从一个被插值的M位序列中选择一个L位序列{(i-j+1)至(i-j+L)}，其被相对于图3中所示的缺省位的位置向上位移“j”位，其中整数“j”表示所计算平均功率与中间参考值之间的差值。然后，控制电路4控制放大器7，使其增益减小6分贝的整数倍，即，6分贝乘以整数“j”。由于向上位移j位的L位序列比从缺省位的位置选择的L位序列大2j倍，因此用因子2j补偿减小放大器增益使得当前大于参考信号的CNR值被控制在当输入信号的平均功率等于该参考值时所获得的相同数值。
如果所计算平均功率等于中间参考值的多路复用幅度数据对应于该缺省位的位置，并且被指定为SR，则该变送器的载波噪声比由SR/n给出，其中n是背景噪声。
当多路复用幅度数据的所计算平均功率是参考电平的1/2并且被指定为SL时，该位移器5从相对于缺省位置向下位移一位的位置选择一个L位序列。该向下位移一位使得数模转换器6的输入信号被以因子2按比例放大。与位移器5的操作互补，通过使放大器7的增益降低6分贝，然后数模转换器6的输出被以因子2按比例缩小。因此，保持如下关系{(SL)×(2)+n}×(1/2)＝SL+n/2因此，信号SL的CNR等于2×(SL)/n，因此等于SR/n。
当多路复用幅度数据的所计算平均功率是参考电平的2倍并且被指定为SH时，通过使L位序列相对于缺省位置向上位移一位，使得数模转换器6的输入信号被以因子2按比例缩小。通过使放大器7的增益增加6分贝，数模转换器6的输出被以因子2按比例增加。因此，保持如下关系{(SH)×(2)+n}×(1/2)＝SH+2n
因此，信号SH的CNR等于(SH)/2n，因此等于SR/n。
可以看出，来自CDMA小区位置基站的发送可以被保持在基本恒定的CNR值，而与其发送功率电平无关。本发明的另一个特点是由于多路复用信道信号被在控制电路4中与参考功率电平相比较，因此可以检测信号的异常状态。在这种情况下，控制电路4控制发送功率，使得没有对其它通信系统造成干扰。
图4示出本发明的一个改进实施例，其中下变频器11和检测器12连接到功率放大器9的输出端用于检测功率放大器的功率电平。检测器12的输出被控制电路8用于检测多路复用数字幅度数据的所计算平均功率与从天线10发送的信号的实际功率电平之间的差值。
控制电路8按照上述方式根据所计算平均功率与参考功率电平之间的差值控制位移器5。控制电路8根据所计算平均功率与参考功率电平之间的差值以及所计算平均功率与发送的实际功率电平之间的差值控制放大器7的增益。因此，放大器7的增益被按照上述方式根据所计算平均功率与参考功率电平之间的差值改变6分贝的整数倍，加上一个随着所计算平均功率与功率放大器9的实际传输功率电平之间的差值而变化的比例因子“α”。该反馈结构用于避免功率放大器由于环境条件而造成其传输功率的变化。
多路复用数字幅度数据的平均功率还可以通过图5中所示的信道管理单元而获得。信道管理单元13不但提供信道分配和功率控制功能，而且提供各个信道信号的总平均功率的检测。信道管理单元13还确定由扩展电路14所使用的用于编码所分配信道的信号的扩展码。该编码信号被提供到多路复用器1作为上述发送扩展频谱信号。发送信道信号的总平均功率被从信道管理单元13提供到控制电路4，取代由前面的实施例的平均功率计算器3所计算的信号。
权利要求
1.一种变送器，包括平均功率电平计算电路(3；13，14)，用于确定数字幅度信号的时间平均功率；以及转换电路(2，5，6，7)，用于根据第一比例因子按比例缩放所述数字幅度信号，把该比例缩放的数字幅度信号转换为模拟幅度信号，并且根据第二比例因子按比例缩放该模拟幅度信号；以及控制电路(4)，用于根据所述时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
2.根据权利要求1所述的变送器，其特征在于，所述数字幅度信号是一个多路复用的数字幅度信号，其中多个数字幅度信号被多路复用。
3.根据权利要求1或2所述的变送器，其特征在于，所述转换电路被配置为把所述多路复用的数字幅度信号与参考功率电平相比较，并且确定一个微分功率值；以及根据所述微分功率值确定第一和第二比例因子。
4.根据权利要求1所述的变送器，其特征在于，所述转换电路包括内插器(2)，用于内插所述数字幅度信号，并且产生包含比在所述数字幅度信号中的位数更多的位数的一个输出信号；位移器(5)，用于从该内插器(2)的所述输出信号的多个位的位置选择预定数目的位数，所述多个位的位置由所述第一比例因子所确定；数模转换器(6)，用于把该内插器的输出信号转换为一个模拟信号；以及增益控制放大器(7)，用于在由所述第二比例因子所确定的一个电平，放大来自数模转换器(6)的模拟信号。
5.根据权利要求1所述的变换器，其中还包括上变频器(8)，用于把所述模拟幅度信号调制到载波；功率放大器(9)，用于放大该被调制载波；以及检测电路(11，12)，用于检测所述功率放大器的功率变化；其中，所述控制电路(4)响应所检测的功率变化，用于控制所述第二比例因子。
6.根据权利要求1所述的变送器，其特征在于，所述平均功率电平计算电路是一个信道管理单元。
7.一种扩展频谱变送器，其中包括多路复用器(1)，用于多路复用多个扩展频谱信道信号，以产生一个数字幅度信号；平均功率电平计算电路(3；13，14)，用于确定该数字幅度信号的时间平均功率；以及转换电路(2，5，6，7)，用于根据第一比例因子按比例缩放所述数字幅度信号，把该比例缩放的数字幅度信号转换为模拟幅度信号，并且根据第二比例因子按比例缩放该模拟幅度信号；以及控制电路(4)，用于根据所述时间平均功率补偿所述第一和第二比例因子的变化。
8.根据权利要求7所述的扩展频谱变送器，其特征在于，所述转换电路被配置为把所述多路复用的数字幅度信号与参考功率电平相比较，并且确定一个微分功率值；以及根据所述微分功率值确定第一和第二比例因子。
9.根据权利要求7所述的扩展频谱变送器，其特征在于，所述转换电路包括内插器(2)，用于内插所述数字幅度信号，并且产生包含比在所述数字幅度信号中的位数更多的位数的一个输出信号；位移器(5)，用于从该内插器(2)的所述输出信号的多个位的位置选择预定数目的位数，所述多个位的位置由所述第一比例因子所确定；数模转换器(6)，用于把该内插器的输出信号转换为一个模拟信号；以及增益控制放大器(7)，用于在由所述第二比例因子所确定的一个电平，放大来自数模转换器(6)的模拟信号。
10.根据权利要求7所述的扩展频谱变送器，其中还包括上变频器(8)，用于把所述模拟幅度信号调制到载波；功率放大器(9)，用于放大该被调制载波；以及检测电路(11，12)，用于检测所述功率放大器的功率变化；其中，所述控制电路(4)响应所检测的功率变化，用于控制所述第二比例因子。
11.根据权利要求7所述的变送器，其特征在于，所述平均功率电平计算电路是一个信道管理单元。
12.一种通信方法，包括如下步骤a)确定数字幅度信号的时间平均功率；b)根据所述时间平均功率按比例缩放所述数字幅度信号；c)把该比例缩放的数字幅度信号转换为一个模拟幅度信号；d)补充步骤(b)，根据所述时间平均功率按比例缩放该模拟幅度信号；以及e)发送该比例缩放的模拟幅度信号。
13.根据权利要求12所述的通信方法，其特征在于，步骤(b)包括如下步骤内插所述数字幅度信号，并且产生包含比在所述数字幅度信号中的位数更多的位数的一个输出信号；根据所述时间平均功率，从所述输出信号的多个位的位置选择预定数目的位数；把该比例缩放的数字幅度信号转换为一个模拟幅度信号；以及根据所述时间平均功率，放大模拟幅度信号。
14.根据权利要求12所述的通信方法，其中还包括把所述模拟幅度信号调制到载波；放大该调制的载波；检测该调制载波的功率变化；以及根据所检测的功率变化，控制所述模拟幅度信号的幅度增益。
15.一种通信方法包括如下步骤a)确定数字幅度信号的时间平均功率；b)把所确定的时间平均功率与一个参考功率电平相比较，并确定一个微分功率值；c)根据所述微分功率值按比例缩放所述数字幅度信号；d)把该比例缩放的数字幅度信号转换为一个模拟幅度信号；e)补充步骤(c)，根据所述微分功率值按比例缩放该模拟幅度信号；以及f)发送该比例缩放的模拟幅度信号。
16.根据权利要求15所述的通信方法，其特征在于，步骤(c)包括如下步骤内插所述数字幅度信号，并且产生包含比包含在所述数字幅度信号中的位数更多的位数的一个输出信号；根据所述微分功率值，从所述输出信号的多个位的位置选择预定数目的位数；把该比例缩放的数字幅度信号转换为一个模拟幅度信号；以及根据所述微分功率值，放大模拟幅度信号。
17.根据权利要求15所述的通信方法，其中还包括把所述模拟幅度信号调制到载波；放大该调制的载波；检测该调制载波的功率变化；以及根据所检测的功率变化，控制所述模拟幅度信号的幅度增益。
全文摘要
在扩展频谱变送器中,多个扩展频谱信道信号被多路复用到数字幅度信号,并且数字幅度信号的时间平均功率由一个平均计算器(3)所确定。该数字幅度信号被内插器(2)所插值,根据第一比例因子按比例缩放,并且转换为模拟幅度信号。该模拟幅度信号然后被根据第二比例因子按比例缩放。第一和第二比例因子由控制电路(4)互补地变化,使得该变送器的载波噪声比基本上保持恒定,而与多路复用信号的变化功率电平无关。
文档编号H03M1/70GK1276658SQ00109008
公开日2000年12月13日 申请日期2000年6月1日 优先权日1999年6月2日
发明者野村富成 申请人:日本电气株式会社