专利名称：码分多址发射机及产生组合的高速率和低速率信号的方法
技术领域：
本发明涉及通信，具体涉及扩频无线通信系统。
由电信工业协会(TIA)公布的一个中期标准-IS-95标准是现有的无线通信标准，它基于也称为码分多址(CDMA)技术的扩频通信技术。如本技术领域内所知道的，CDMA技术使用的信道由不同的扩展码来区别。通过将每个信号与信道用的扩展码组合起来，使每个信号在宽得多的频带上扩展开，与在与扩展码组合之前相比，该信号所占的频带加宽。它不同于传统的时分多址(TDMA)，那里的每个信道是在独有的时间帧期间传输信号的；也不同于传统的频分多址(FDMA)，在那里对每个信道指定以可应用频带内的一个独有部分和/或每个信道调制一个独有的载波。
图1示明一个典型的无线IS-95网络100的方框图。网络100中包括一组远端用户112-115，它们通常通过空气界面与基站109-110进行通信。基站109-110本身又通过交换中心104连接至陆地线路网络102上，交换中心104对网络中远端用户112-115的位置进行跟踪，并将基站109-110的容量分配给远端用户112-115。
图2示明了网络100中基站109-110内传送部分或前向链路的方框图。通信网络内的前向链路例如是从基站110通过空气界面中的CDMA通信信道去往一个或多个远端用户112-115(诸如无线电话)的通信路径。对每个远端用户规定一个反向链路，它是从远端用户112-115之一到达基站110的通信路径。前向链路中，由数字信号处理块202对陆地线路网络102来的话音、话音频带数据或数字数据信号实施处理。射频(RF)调制部分204典型地接收来自数字信号处理块202的、经处理的信号，在乘法器208中以处理好的信号调制射频载波信号。可选用的D/A转换器206将处理好的信号的数字比特流转换成模拟信号，用来对射频载波信号进行调幅或调频。所示的D/A转换器206为可选的，因为在另外的系统中，可以将处理好的信号的数字比特值直接用来调制射频载波信号的相位，调制的射频载波信号通常是低功率信号，因而在射频放大器210中将它放大成高功率信号。高功率信号在发送滤波器212中滤波后，由天线214提供给空气界面。
图2示例出一条单调制路径，用于由处理的IS-95信号来调制单一个射频载波信号，并占据例如1.25MHz带宽。然而，如本技术领域内所知道的，可以在不同的频带上传输多个处理好的IS-95信号，每个信号占1.25MHz带宽。图3中示明一个IS-95发送部分，它有几个IS-95信号，调制M个载波，并在M个不同的频带中传输。
现在，参看图3，它示出IS-95无线网络100中一个基站(例如110)的发送部分方框图。无线网络100的基站110中包含有M个IS-95信号发生器302(M为大于0的一个整数)、组合器304、射频电路306和天线308。每个信号发生器302可接收多到64个不同用户的低速率(窄带)数据流，处理那些低速率数据以产生一个符合IS-95标准的通信信号。网络100中基站110内的每个信号发生器302各在不同载波频率上产生一个IS-95信号。自不同信号发生器来的信号在组合器304内组合一起，组合器304通常是一个模拟射频信号混合器。组合后的信号由高功率射频电路306进行处理，通过天线308传输给任何数目的无线单元远端用户112-115。
按照IS-95标准，对每个用户的窄带数据比特流乘以一个特定的代码序列，然后调制到一个特定的载波频率上。对于一个给定的信号发生器302，每个用户的窄带数据流用不同的代码序列进行编码，但调制到相同的载波频率上。对于相同载波频率上的多个用户，调制窄带数据的效果是使每个用户的窄带数据全部扩展在整个载波频带上。为了确保不同用户的调制的信号之间不互相干扰，在代码序列的选择上要保证，在相同的载波频带上每一个用户的调制的信号相对于所有其他用户的调制的信号是正交的。
IS-95标准对1.25MHz带宽的载波频带应用一个射频信号，其中包含多个(多到64个)用户通话(话音或数据会话)的编码样值。每个用户通话中包括有高到9.6kbps或者甚至14.4kbps码率的基带用户信号，它扩展在1.228MHz带宽的直接序列数字编码信号中。所以，IS-95标准中扩展率(也称为码片率(chip-rate))为1.228MHz。对于每个用户通话，通过应用64个正交沃尔什码集(也称为沃尔什函数或沃尔什序列)之一来实现编码。给定的沃尔什码集是正交的，也就是，接收机仅当以发射机端使用的那种相同的沃尔什码对接收到的信号进行解调时，才能恢复出原来的用户信号。否则，在接收机中将产生出不相关的噪声。如图3中所示，在每个用户的数字信号加到射频子系统的调制部分之前，可以简单地将它们叠加在一起。
现在，参看图4，它示出无线网络100中、图3所示基站110内每个信号发生器302之一部分的方框图。按照IS-95标准，每个信号发生器302能应用单一个载波频率支持多到64个不同用户给出的低速率(窄带)数据流。对每个用户指配以64个正交的IS-95前向链路沃尔什码之一。图4示出对于示例的信号发生器302装置所支持的诸用户之一来说，在其数据流上实施的处理。也就是，对于具有其自身数据的每个用户，图4中所示的方框402、404、406、408、410和412在诸信号发生器302内同样地设置着。
具体地，对于单个用户数据流，卷积编码器402通过对用户数据流施加卷积编码来产生编码信号，提供出了一定程度的误码保护。数据块交织器404对编码信号实施数据块交织，产生出交织的信号。通过在时间上加扰数据，使数据块交织器404提供出进一步的误码保护。在一条平行的通路中，长的伪噪声(PN)码发生器406产生出代码序列，然后在抽取器408中以一个整数数值对它进行抽取，降低序列长度，借以避免序列被识别。由长的PN码发生器406和抽取器408给出的序列实现了加密，对通信过程提供一定程度的安全性。乘法器410将数据块交织器404来的交织的信号与抽取器408来的抽取的代码信号合成在一起。
然而，通过沃尔什码乘法器412使乘法器410形成的信号与64个不同的沃尔什序列WN之一进行合成，用独有的沃尔什序列WN乘以信号，使形成的信号与所有其他用户之信号发生器302来的信号互相正交(因而不相互干扰)；诸信号中的每一个乘以一个不同的沃尔什序列。
对于多个用户的情况，由每个用户的沃尔什码乘法器412产生的信号在加法器413中相加，然后分成两条平行路径进行处理。第一条路径中，由乘法器414将诸沃尔什码乘法器412来的相加信号与信号PI(t)合成在一起，再由乘法器416将乘法器414来的信号与信号(cosWcmt)合成在一起，这里的Wcm是网络100中第m个信号发生器302的载波频率。第二条路径中，由乘法器418将诸沃尔什码乘法器412来的相加信号与信号PQ(t)合成在一起，再由乘法器420将乘法器418来的信号与信号(sin Wcmt)合成在一起。PI(t)和PQ(t)分别是四相移相键控扩频调制中使用的短PN码的同相部分和正交部分。因此，乘法器414和418可确保将信号扩展在全部载波频带上。乘法器416和420依靠载波频率Wcm分别提供出载波信号的同相调制和正交调制。
乘法器416和420来的信号在相加节点422处组合在一起，产生出由每个IS-95信号发生器302传输出的M个低功率射频信号之一，去往图3中的组合器304上。乘法器414-420和相加节点422组合起来，象信号调制器/扩展器那样地工作。
由于IS-95标准对单个用户规定了低速率的数据传输，所以IS-95标准中1.25MHz带宽限制了远端用户能接入系统的数据率。为了使每个用户可有更高的数据率，提出了新建议的宽带CDMA标准，它规定CDMA处理中占有3.75MHz带宽，而不是IS-95标准的1.25MHz带宽。考虑到每个1.25MHz的IS-95载波频带其两侧上有保护带，宽带CDMA标准的3.75MHz带宽实现占有5MHz的总带宽。
图5示明了IS-95标准与建议的占有5MHz总带宽的宽带标准两者的载波频带之间的关系。三个IS-95载波调制的数字流占有各自的1.25MHz载波频带503、504和505，它们围绕的中心载波频率分别为f1、f2和f3。载波频带502的3.75MHz宽带CDMA信号占有总带宽5MHz的频谱，它等同于三个IS-95载波频带占有的频谱。
符合于IS-95标准的网络中对每一个载频限制为64个用户，而且，每个用户限制于较低数据率的通信，诸如基于电话的话音信号通信。IS-95标准中，每个数据流限制为最大9.6kbps或14.4kbps的码率。因此，尽管IS-95网络对于多个移动电话用户的典型应用是足够的，但是，它们还不能够支持高数据率的应用。所以，人们希望设计一种宽带CDMA无线通信系统，能支持高数据率的应用，要高于通常IS-95网络所支持的数据率。在基站设计中，发送用的射频链路一般是花费最大的部分之一，所以希望，在加以更新而处理IS-95和宽带CDMA的通信中，已有基站内的那些射频链路部件可予以再利用。由于此类通信网络用的设备极贵，并由于IS-95基础设施已经存在，所以又希望给出一种解决办法，它可与IS-95技术和已有的IS-95基础设施后向兼容。
本发明的目标是基站的射频发送部分。在单个射频处理部分或射频子系统中，本发明能支持或是1)诸如符合IS-95标准中的那些低速率CDMA通信信道；2)诸如符合新建议的宽带CDMA标准中的那些高速率CDMA通信信道；3)频率上重叠在一起的上述两种类型的通信信道；或是4)例如5MHz频带的不同宽带载波频带内那些通信信道的组合。按照本发明，射频子系统部分可以在基站内由低速率CDMA和高速率CDMA系统共同享用。
按照本发明，CDMA网络的发射机适应于将高速率CDMA信道的频带重叠到一个或多个低速率CDMA信道信号的频带上。发射机包含一个高速率CDMA处理器和一个或几个低速率CDMA处理器，对于由高速率数据处理器接收到的每个用户的数据信号，高速率CDMA处理器产生出两个或多个分量CDMA数据信号；发射机中又包含一个或几个低速率CDMA处理器，对于由低速率CDMA处理器接收到的至少一个用户数据信号，每个低速率CDMA处理器产生出一个低速率CDMA信道信号。发射机中还包括一个组合器部分，它适合于将每个分量CDMA数据信号与一个不同的低速率CDMA信道信号和一个载波信号组合在一起，产生出一个低功率的调制的载波信号。在再一个实施例中，由一个放大器接收每个低功率调制的载波信号，产生出一个高功率发送信号，这里的高功率发送信号的功率大于每个低功率调制的载波信号的功率。
从下面的说明、所附的权利要求书和伴随的附图中，本发明的其它目的、特性和优点将变得更充分、明显。
图1是一个典型无线网络的方框图；图2是图1中所示的无线网络内发送部分或前向链路的方框图；图3是符合IS-95标准的图1无线网络中发送部分的方框图；图4是图1无线网络中由图3示明的发送部分内每个信号发生器部分的方框图；图5示出IS-95标准与建议的占有5MHz总带宽的宽带重叠网络标准两者之间载波频带的关系；图6的方框图示明了IS-95标准的信号和建议的宽带重叠网络的信号组合一起，在图1所示的网络中传输；图7是本发明第二示例性实施例的方框图，其中，宽带CDMA系统和IS-95系统两者共享基站内公共的射频处理部分；和图8是本发明第三示例性实施例的方框图，其中，宽带CDMA系统和IS-95系统两者共享基站内公共的射频处理部分。
下面，说明本发明的优选实施例，它们涉及符合IS-95标准的低速率CDMA通信信道和符合建议的宽带CDMA标准的高速率CDMA通信信道。这里，术语“高速率”和“低速率”分别指宽带标准和IS-95标准中例如用户数据的相对数据率。然而，本发明并不限制于此，也可以使用于其它CDMA系统，其中，高速率CDMA信道信号是与低速率CDMA信道信号重叠的。
图6的方框图示明射频处理技术中的第一实施例，用于在图1所示的无线网络上传输组合的低速率CDMA系统IS-95标准信号和建议的高速率CDMA系统宽带CDMA标准信号。当希望做到诸如图5中所示的频率重叠时，可以使用图6的射频处理技术。如图6中所示，基站的发送部分射频处理中包括两条独立的射频处理路径。第一路径中包括有处理IS-95信号的低速率信号处理框602及CDMA射频电路604，它们类似于例如图3中的方框302和304所示的作用。第一路径中还包括窄带射频放大器606和发送滤波器608。第二路径中包括有按照例如宽带CDMA标准来处理信号的高速率CDMA信号处理器612、宽带CDMA射频电路614。宽带射频放大器616和发送滤波器618。经两条路径分别处理之后，符合IS-95标准和宽带CDMA标准的高功率(经放大的)信号方提供给天线610。
如所周知，射频处理技术同等地可应用于全方向性系统中或者多扇区系统内的各单个扇区中。图6上所示的射频处理情况可以在下列场合下使用如果宽带CDMA重叠网络的码片率是或不是窄带码片率的倍数时，和/或系统中宽带CDMA部分内使用的编码功能可以或不可以与系统中窄带部分内应用的编码功能兼容时。因此，当高数据率信号的宽带CDMA信号编码与低数据率信号的编码或是相同或是不同时，图6中所示的射频处理技术可以使用于例如IS-95系统中。
由于低速率和高速率CDMA系统两者在各自的射频调制的信号提供给天线之前实质上是分开的，所以，图6中所示的射频处理技术虽然是简单的，但对于将低速率和高速率CDMA系统组合在一起来说并不是必需的优选方法。因此，在例如现有的IS-95系统和新的宽带CDMA系统里的射频部分所在的基站内，只有小量的共享电路或没有共享电路。图6中所示的此种射频处理技术在实施上可能涉及到高的成本。
在系统的IS-95部分与宽带部分之间如果没有兼容性，则不同的射频频谱希望由系统中的两个部分加以使用。之所以使用不同的射频频谱，是因为在IS-95系统中产生的信号与宽带CDMA重叠网络中产生的信号并不正交。非正交信号每个频谱的重叠将导致在接收机中可见的严重杂波干扰，造成系统容量的损失。然而，如果在IS-95系统与宽带CDMA系统部分之间存在兼容性，则系统中的这两部分可以使用相同的射频频谱。能做到具有这种兼容性，是因为在IS-95系统中产生的信号与宽带CDMA重叠网络中产生的信号是正交的。因此，正交性使得不同系统之间的杂波干扰最小。
如上面所述，可以定义宽带CDMA通信系统与IS-95通信系统兼容，使它们两者具有共同的扩展码片率，并使用一个共同超集的沃尔什码。此外，希望分配给诸用户信道而应用于宽带CDMA系统和IS-95系统的沃尔什码是正交的。宽带CDMA系统在前向链路中可以使用可变比特周期长度的沃尔什码。另外，宽带CDMA系统可以使用从一个较长的沃尔什码空间中得出的一个沃尔什码子集，该较长沃尔什码比之子集沃尔什码具有较长的比特周期长度。如所周知，不同长度的沃尔什码不必需相互正交，所以IS-95系统和宽带CDMA系统的沃尔什码不必需正交。于是，对于按照本发明的系统，基站的沃尔什码管理函数将沃尔什码分配给IS-95和宽带CDMA用户，使得在前向链路内保持沃尔什码的正交性。
在建议的宽带CDMA系统中，将宽带CDMA载波频率调制成特定的5MHz载波频带的数字信号流时可这样规定，使扩展的高数据率信号的数字信号与IS-95的数字信号兼容。在这个方法中，将高数据率信号例如分割成三分，每三分之一由码片率与IS-95码片率相同的一种沃尔什码进行扩展，由此产生出码片率为IS-95码片率三倍的有效码片率。每个得出的扩展数字比特流对三个IS-95载波频率之一进行调制，产生出5MHz的载波频带。IS-95的载波频率是邻接的，因而三个调制的信号填充满所关注的5MHz频带。这种方法适应于5MHz之倍数的其它带宽(例如10、15或20MHz)，由此可使用更多数目的、邻接的IS-95载波来组成所需的带宽。
应用这种技术，依靠基站的沃尔什码管理函数可以容易地将编码的沃尔什函数在IS-95系统与宽带CDMA重叠系统之间进行分配。因此，在宽带CDMA系统和IS-95系统中产生的用户信道可以做成互相正交。此外，这样一种设计可以使宽带CDMA重叠系统的射频频谱重叠，因而相同的载波频率能同时应用于IS-95系统和宽带CDMA系统。例如，宽带CDMA重叠网络的5MHz带宽内可包罗入在IS-95系统中使用的相同带宽内的三个载波频率。
图7是本发明第二示例性实施例中基站发送部分700的方框图，其中，宽带CDMA系统和IS-95系统两者共享公共的基站射频处理部分。该第二示例性实施例可优选地实用于模拟域内的调制的载波信号中，这些调制的载波信号是用现有的模拟载波调制电路组合起来的。该第二示例性实施例可应用于多扇区系统内的每一个扇区中，或者应用于全方向性系统中。如图7上所示，发送部分700内包括低速率CDMA处理器702、703和704；高速率CDMA处理器705；其中具有着多载波调制器706、乘法器723、724和725及射频相加器710、711和712的低功率组合器部分726；射频放大器714；发送滤波器716；以及天线718。发送部分700中还包括代码分配处理器777。代码分配处理器777向诸用户分配诸如沃尔什码之类的扩展码，使得诸信道之间保持正交性。发送部分700中低速率CDMA处理器702、703和704之每一个可以是一个IS-95处理器，它们将IS-95用户来的低数据率的数据信号进行扩展和以数字方式相加，用以在各自的射频载波频率f1、f2和f3上实施调制。
以低速率CDMA处理器702为例子，对于每个用户的编码数字语言、编码话音频带数据或数字数据，用各别地分配的沃尔什码由乘法器720进行扩展，形成数字IS-95比特流。然后，自IS-95用户来的数字IS-95比特流在加法器722中相加，相加的IS-95数字比特流形成一个低速率CDMA信道信号，它在乘法器723中调制射频载波频率f1，提供出IS-95低功率射频信号IRF1。按类似的情况，低速率CDMA处理器703和704及乘法器724和725分别提供出低功率射频信号IRF2和IRF3。对于发送部分700的IS-95系统内的三个射频载波f1、f2和f3，这种调制过程示明于图7中。
对于发送部分700中的宽带CDMA系统，高速率CDMA处理器705在1至N选择器736中产生出三个基带数字比特流，应用于具有高数据率信号的每个宽带CDMA系统用户上。高速率CDMA处理器以各自的沃尔什码在相应的乘法器740中对三个基带数字比特流之每一个进行相乘，乘法器740的作用如同信号扩展器。1至N选择器736通过以周期性方式对1至N选择器的诸输出端口顺序地提供给比特流，将数字比特流划分成三个基带数字比特流，与此同时，对每个输出端口上出现的比特扩展其比特周期。对于三个基带数字比特流之每一个，按照代码分配处理器777中的沃尔什码管理函数，对每个宽带CDMA系统用户分配一个不同的沃尔什码。虽然，图7中示明的是接收单个沃尔什码的每个宽带CDMA系统用户，但本技术领域内的熟练人员显然知道，每个宽带CDMA系统用户可以有不同的沃尔什码分配，用以对每个基带数字比特流进行扩展。如前面所述，分配给宽带CDMA系统用户的各个沃尔什码具有的码片率，可以等同于低速率CDMA处理器702-704中应用的码片率。
对于每个宽带CDMA系统用户，每一扩展的基带数字比特流使用来组成一个分量CDMA数据信号，并分配给射频载波频率f1、f2和f3中的各别载频。对于每个宽带CDMA系统用户，将每一扩展的基带数字比特流提供给相应的加法器733(对于载频f1)、加法器734(对于载频f2)或加法器735(对于载频f3)。加法器733-735将各个用户扩展的基带数字比特流进行数字相加，产生出一个相应的分量CDMA数据信号，用于作为目标的专用射频载波频率(f1、f2或f3)上。
图7示明了1至N选择器736通过周期性方式顺序地提供出比特流，将宽带CDMA系统中用户的数字比特流划分成三个基带数字比特流。在本场合下，N为3；但一般场合下，N可以是大于1的一个整数。宽带CDMA系统中用户的数字比特流用整数N来划分成诸基带数字比特流时，分量CDMA数据信号的数目就将为N。此外，在将宽带CDMA系统用户的高速率数据比特流进行划分时，本发明中，可在数字比特流的划分之前或划分期间包括进一个比特插入处理。比特插入处理是对高速率数据比特流添加比特，做到高速率数据比特流可由N整除，以使形成的N个基带数字数据流之每一个保持有所需的数据率。
多载波调制器706中包括有乘法器730-732，它们对于载波频率f1、f2和f3中的各个载频，用IS-95码片率上的每个扩展的分量CDMA数据信号进行调制。提供给多载波调制器706的、具有载频f1、f2和f3的射频载波信号的频率和相位，与IS-95处理器702-704中使用的载频信号的频率和相位可以相同，或是接近于相同。多载波调制器706中的这种处理产生出三个低功率射频信号RF1、RF2和RF3，它们的频谱特性与低速率CDMA处理器702-704中产生的相同载频信号所具有的频谱特性一样。
低功率射频信号RF1、RF2和RF3以及相应的相同载频IS-95低功率射频信号IRF1、IRF2和IRF3在射频相加器710-712中分别相加起来。射频相加器710-712中可以包括同步电路，使得在相加之前低功率射频信号RF1、RF2和RF3与IS-95低功率射频信号IRF1、IRF2和IRF3实现载波相位的同步。然后，自射频相加器710-712来的信号加给高功率射频放大器714，提供出单个的、可具有宽频带的高功率射频信号。该高功率射频信号加到天线子系统上，此子系统中可包括有滤波器716和天线718。图7示明，相同频率上的诸低功率射频信号相加成单个的信号，施加到天线子系统上。所以，在第二示例性实施例的方法中，在基站内的IS-95系统和宽带CDMA系统部分之间，信号的相加可以用低功率射频信号来实现。
在射频相加器710-712内低功率射频信号的相加中，关于向射频放大器714提供这些低功率信号的技术，由发送滤波器716滤波的技术，以及通过天线718发射的技术，都是本技术领域内周知的，它们基本上取决于对具体实施例所选择的放大器的特性。例如，如果采用非常线性的多载波放大器，则用于系统中所有载波的低功率射频载波信号可以相加起来作为放大器的输入信号。另一种情况，如果使用各自的载波放大器，则对于相同的载波频率来说，IS-95系统和宽带CDMA系统的低功率射频信号先相加起来，再加到一个放大器上。在上面提到的两种极端情况之间，可以应用具有线性性能的放大器；在这样的场合下，将IS-95系统和宽带CDMA系统的低功率射频信号相加起来，供IS-95载波频率的子集应用。所以，此种方法表明，功率放大器和天线子系统可以由基站内的IS-95系统和宽带CDMA系统部分两者共享，形成一种经济、有效的设计。
图8是本发明第三示例性实施例中基站发送部分800的方框图，其中，宽带CDMA系统和IS-95系统两者共享基站内公共的射频处理部分。图8中所示的第三示例性实施例可以优选地用作经济有效的设计。如前述那样，图8的发送部分可以应用于多扇区系统内的每个扇区中，或者应用于全方向性系统中。第三示例性实施例中，在各自的载波频带内由沃尔什编码的低速率(IS-95)数字比特流和沃尔什编码的高速率(宽带CDMA)数字比特流对于一个特定的载波进行调制之前，先按数字方式相加起来。
如图8中所示，发送部分800内包括低速率CDMA处理器802、803和804；高速率CDMA处理器805；其中具有载波调制器806、807和808及可选的射频相加器810的低功率组合器部分826；射频放大器812；发送滤波器814；以及天线816。图8中的高速率CDMA处理器805及低速率CDMA处理器802、803和804的实现方式，可以与图7中的高速率CDMA处理器705及低速率CDMA处理器702、703和704的实现方式相同。发送部分800中还包括代码分配处理器888。代码分配处理器888向诸用户分配诸如沃尔什码之类的扩展码，使得诸信道之间保持正交性。发送部分800中低速率CDMA处理器802、803和8 04之每一个对IS-95系统用户来的低速率数字比特流进行扩展和以数字方式相加，用以在各自的射频载波频率f1、f2和f3上实施调制。
以低速率CDMA处理器802为例子，对每个用户的编码数字语言、编码话音频带数据或数字数据用各别地分配的沃尔什码由乘法器820进行扩展。然后，自IS-95系统用户来的数字比特流在加法器821中相加，相加的低速率数字比特流DBS1形成一个低速率CDMA信道信号，它提供给载波调制器806以对射频载波频率f1进行调制。按类同的方式，低速率CDMA处理器803和804分别提供出IS-95数字比特流DBS2和DBS3，作为低速率CDMA信道信号应用于相应的载波调制器807和808上。对于系统的IS-95部分中的三个射频载波f1、f2和f3，这种调制过程示明于图8。
对于宽带CDMA系统部分，高速率CDMA处理器805产生出三个基带数字比特流，用于1至N选择器836(这里N为3)中的每个高数据率用户。然后，高速率CDMA处理器805以各自的沃尔什码在相应的乘法器840中对三个基带数字比特流之每一个进行扩展，形成三个分量CDMA数据信号。如同关于图7的说明，对于1至N选择器836，N值可以是大于1的任何整数，并当需要时可采用比特插入处理。由代码分配处理器888按照沃尔什码管理函数对每个宽带CDMA系统用户分配一个不同的沃尔代码。虽然，图8示明了接收单个沃尔什码的每个宽带CDMA系统用户，但每个用户也可以分配到不同的沃尔什码，应用来对每个基带数字比特流进行扩展。
如前面所述，由代码分配处理器888分配给宽带CDMA系统用户的各别沃尔什码的码片率，可以等同于低速率CDMA处理器802-804中所用的码片率。加法器833-835中的每一个将各自的用户基带数字比特流以数字方式相加，产生出各自的分量CDMA数据信号BBDS1、BBDS2和BBDS3，用来分别地对目标的专用射频载波频率(f1、f2或f3)进行调制。那些对射频载波频率f1、f2和f3中各自的每个载频进行调制的分量CDMA数据信号，分别提供给相应的载波调制器806(对于载频f1)、载波调制器807(对于载频f2)和载波调制器808(对于载频f3)。
载波调制器806、807和808中包括各自的加法器843-845和各自的乘法器846、847和848。例如，载波调制器806接收低速率CDMA信道信号DBS1和分量CDMA数据信号BBDS1，它们在加法器843中以数字方式相加，产生出各自的CDMA信号应用于射频载波频率f1。在乘法器846中由CDMA信号调制射频载波频率f1，产生出低功率射频信号WRF1。按类似的方式，载波调制器807和808分别提供出低功率射频信号WRF2和WRF3。
三个低功率射频信号WRF1、WRF2和WRF3可以在宽带射频相加器810中相加起来；但是，这三个低功率射频信号也可以直接提供给高功率射频放大器812。然后，将射频相加器810来的信号加到高功率射频放大器812上，提供出单个的高功率射频宽带信号应用于天线子系统，天线子系统中可包括滤波器814和天线816。
如上面关于图7的讨论，放大器布置和天线连接的细节取决于所使用的放大器和滤波器的类型。图8示明的第三示例性实施例中，用户宽带CDMA系统数字基带信号的每三分之一与一个各自的IS-95系统用户的数字基带信号相加，目标是调制相应的IS-95射频载波频率(f1、f2或f3)。相加过程产生出三个独立的相加的数字基带比特流。随后，三个相加的数字基带比特流之每一个调制三个IS-95射频载波频率f1、f2和f3之每一个，产生出三个低功率射频信号。每个低功率射频信号中包括来自IS-95处理部分和宽带CDMA处理部分两者的调制分量。所以，在此第三实施例的方法中，基站内IS-95部分与宽带CDMA部分之间信号的组合是以数字信号来实现的。
因此，图8中第三示例性实施例的一个优点在于，供IS-95系统应用的整个传输射频设计和放大器/滤波器链路可再利用来支持一个宽带CDMA系统。此第三实施例可以使用于在相同的频谱内IS-95系统和宽带CDMA系统的频率互相重叠的地方。另外的情况下，第三实施例能支持不存在宽带CDMA系统用户时的IS-95系统用户，或者不存在IS-95用户时的宽带CDMA用户。
图7和图8上所示的示例性实施例中表明，低速率和高速率用户的三个相加的并且扩展的数字基带比特流之每一个调制三个IS-95射频载波频率f1、f2和f3中的一个，产生出三个低功率射频信号。每个低功率射频信号中包括有来自IS-95系统处理部分和宽带CDMA系统处理部分两者的调制分量。然而，本发明并不限制于此。例如，单个的宽带用户数字比特流可以用N来相除，诸基带数字数据流可以用不同的沃尔什码来扩展。此外，可将N个得到的分量CDMA数据信号分配给相同的载波信号。因此，单个的宽带用户信号被N值划分，N个分量CDMA数据信号通过单个IS-95信道的相同频谱进行传输。所以，按照本发明，基站内IS-95系统部分和宽带CDMA系统部分之间信号的组合可以按任何的次序实现，并且只要保持所分配的沃尔什码的正交性，对于IS-95射频载波频率中可予应用的频带来说，能够以任何的组合方式进行分配。
按照本发明，供IS-95系统中基站发送部分应用的射频分量可以再利用来支持5MHz带宽或者M个5MHz带宽(这里M是大于0的一个整数)内一个宽带CDMA系统的发送部分。因此，单个的基站能够支持单独形式的IS-95信道、单独形式的宽带CDMA信道、按频率重叠布置的两种类型信道的混合，或是支持单个基站内重叠频谱和独立频谱配置的组合。此外，这里说明的方法可以应用来在单个基站内支持多个宽带CDMA载波和多个IS-95载波。在其中每一个至少包含两个IS-95CDMA载波的每个宽带CDMA载波频率带宽上，可以重叠地工作有相应的IS-95载波频率，或是脱离开IS-95载波频率来进行工作。在所有的场合下，设计得供IS-95应用的射频子系统可以再利用而提供出宽带CDMA通信服务，使得在设计时间和开发成本上都能减少。
可进一步理解到，为了表明本发明的特性而已经叙述和示例的各部分的细节、部件和布置，对于本技术领域内的熟练人员来说可作出各种改变，但偏离不开下面的权利要求书中提出的本发明的原理和范围。
权利要求
1.一种发射机，包括一个高速率CDMA处理器，适应于对于由高速率CDMA处理器接收到的每个高速率数据信号，产生出两个或多个分量CDMA数据信号；一个或多个低速率处理器，其每一个适应于对于由低速率CDMA处理器接收到的至少一个低速率用户数据信号，产生出一个低速率CDMA信道信号，低速率数据信号的数据率比之高速率数据信号的数据率相对地较低；和一个组合器部分，它适应于将每个分量CDMA数据信号与一个不同的低速率CDMA信道信号和一个载波信号组合起来，为每个分量CDMA数据信号产生一个低功率调制的载波信号。
2.如权利要求1中所述的发射机，还包括一个放大器，它适应于接收每个低功率调制的载波信号，产生一个高功率发送信号，其中，高功率发送信号的功率大于每个低功率调制的载波信号的功率。
3.如权利要求1中所述的发射机，其中，组合器部分中包含一个宽带射频相加放大器，每个低功率调制的载波信号具有多个载波信号频带之一，宽带射频相加放大器具有一个载波信号频带，其中包含了多个载波信号频带，并由宽带射频相加放大器将每个低功率调制的载波信号组合起来。
4.如权利要求1中所述的发射机，其中，组合器部分中包括一个对应于每个载波信号的射频相加放大器，该射频相加放大器将至少两个调制的信号组合起来，每个调制的信号是由载波信号及分量CDMA数据信号和低速率CDMA信道信号中的至少一个形成的，由此提供出各自的低功率调制的载波信号，它们具有的频带相当于射频相加放大器的频带。
5.如权利要求1中所述的发射机，其中，组合器部分还包括第一组的多个乘法器，每个乘法器用一个低速率CDMA信道信号调制相应的载波信号；第二组的多个乘法器，每个乘法器用一个分量CDMA数据信号调制相应的载波信号；和多个信号组合器，其每一个将一个低速率CDMA信道信号与分量CDMA数据信号成对相加，由同一个载波信号频率调制，形成低功率调制的载波信号。
6.如权利要求5中所述的传输系统，其中，每个信号在载波相位上使低速率CDMA信道信号与分量CDMA信号同步。
7.如权利要求1中所述的发射机，其中组合器包括多个加法器，每个加法器以数字方式将一个分量CDMA数据信号与一个低速率CDMA信道信号成对地相加，用于一个相应的载波信号；和多个乘法器，每个乘法器中用相应的一对分量CDMA数据信号和低速率CDMA信道信号调制载波信号，形成低功率调制的载波信号。
8.如权利要求1中所述的发射机，其中，高速率数据信号中具有至少一个分配的正交码，而高速率CDMA处理器还包括至少一个选择器，被连接以接收相应的高速率数据信号，每个选择器适应于将高速率数据信号划分成两个或多个分量数据信号；和至少两个扩展器，每个扩展器将一个分量数据信号与分配的正交码组合起来，形成分量CDMA数据信号。
9.如权利要求8中所述的发射机，其中，每个选择器为一个1至N的选择器，N是一个大于1的整数，通过对每个分量数据信号定期地选择用户数据信号的数值，使选择器适应于将相应的用户数据信号划分成N个分量数据信号。
10.如权利要求9中所述的发射机，其中，高速率处理器中包括一个比特插入处理器，该比特插入处理器将数值插入用户数据信号中，使得用户数据信号等分成N个分量数据信号，它们具有等同的数据率。
11.如权利要求9中所述的发射机，其中，N等于3。
12.如权利要求8中所述的发射机，还包括一个代码分配处理器，其中，代码分配处理器提供出由高速率CDMA处理器使用的每个分配的正交码，并提供出由每个低速率CDMA处理器供每个低速率CDMA信道信号使用的至少一个分配的正交码，使得在所有分配的正交码之间保持正交性。
13.如权利要求12中所述的发射机，其中，每个分配的正交码是沃尔什码。
14.如权利要求8中所述的发射机，其中，高速率数据信号中包括至少两个用户数据信号，并且宽带处理器中还包括至少两个加法器，每个加法器接收一个扩展的分量数据信号，用于每个用户。
15.如权利要求1中所述的发射机，其中，发射机包含在无线网络的一个基站中，而基站包含一个与放大器连接的天线，以向CDMA通信信道提供高功率发送信号。
16.如权利要求15中所述的发射机，其中，每个分量CDMA信号具有一个扩展码片率，它等同于每个低速率CDMA信道信号的扩展码片率，并且每个分量CDMA信号和每个低速率CDMA信道信号各具有一个对应的扩展码，它们选择自一个正交代码集。
17.如权利要求16中所述的发射机，其中，每个低功率调制的载波信号的带宽为1.25MHz，高功率发送信号的带宽为5MHz的M倍，M是一个大于0的整数，并且高速率数据信号的传输带宽为5MHz的M倍。
18.一种产生用于传输的高功率发送信号的方法，包括步骤a)对每个用户高速率数据信号产生两个或多个分量CDMA数据信号；b)对至少一个低速率数据信号产生一个低速率CDMA信道信号，该低速率数据信号的数据率比之高速率数据信号的数据率相对地较低；和c)将每个分量CDMA数据信号与一个不同的低速率CDMA信道信号和一个载波信号相组合，对每个分量CDMA数据信号产生出一个低功率调制的载波信号。
19.如权利要求18中所述的方法，还包括步骤d)，放大每个低功率调制的载波信号而产生一个高功率发送信号，基中，高功率发送信号的功率大于每个低功率调制的载波信号的功率。
20.如权利要求18中所述的方法，还包括步骤e)，对分量CDMA数据信号和低速率CDMA信道信号的每个扩展码协调代码分配，使得在分量CDMA数据信号与低速率CDMA信道信号之间保持正交性。
21.如权利要求18中所述的方法，其中，组合步骤c)的工作中，或是在对载波信号调制之前以数字方式将每个分量CDMA数据信号与一个不同的低速率CDMA信道信号组合起来，或是在每个信号调制载波信号之后以模拟方式将每个分量CDMA数据信号与一个不同的低速率CDMA信道信号组合起来。
22.如权利要求18中所述的方法，其中，组合步骤c)中还包含步骤c1)用相应的低速率CDMA信道信号调制每个载波信号，形成调制的低速率CDMA信道信号；c2)用相应的分量CDMA数据信号调制每个载波信号，形成调制的分量CDMA数据信号；和c3)将相同载波信号下调制后的每个调制的低速率CDMA信道信号与调制的分量CDMA数据信号以模拟方式进行组合，形成每个低功率调制的载波信号。
23.如权利要求18中所述的方法，其中，组合步骤c)中还包括步骤c1)将每个低速率CDMA信道信号与一个相应的分量CDMA数据信号以数字方式相加；和c2)以步骤c1)中相应的数字方式相加后的信号调制载波信号，形成低功率调制的载波信号。
24.如权利要求18中所述的方法，其中，应用实质上等同的码片率以及应用正交代码集内选择出的一个扩展码，使步骤a)和b)中产生出每个分量CDMA数据信号和每个低速率CDMA信道信号。
25.如权利要求18中所述的方法，其中，步骤a)中自用户高速率数据信号中产生出每个分量CDMA数据信号时，借助于步骤a1)对每个分量CDMA数据信号定期地选择用户高速率数据信号的比特值；a2)对于诸个分量CDMA数据信号，将比特值插入至少一个分量CDMA数据信号中，以保持实质上等同的数据率。
26.一种产生用于传输的高功率发送信号的设备，包括第一信号产生装置，用于对每个用户数据信号产生两个或多个分量CDMA数据信号；第二信号产生装置，用于以至少一个附加的用户数据信号产生一个低速率CDMA信道信号；和信号组合装置，用于将每个分量CDMA数据信号与一个不同的低速率CDMA信道信号和一个载波信号进行组合，以对每个分量CDMA数据信号产生出一个低功率调制的载波信号。
27.如权利要求26中所述的发射机，还包括一个放大装置，用于放大每个低功率调制的载波信号以产生出一个高功率发送信号，其中高功率发送信号的功率大于每个低功率调制的载波信号的功率。
28.如权利要求26中所述的发射机，其中，信号组合装置中包含一个宽带射频相加装置，用于将每个低功率调制的载波信号组合起来，每个低功率调制的载波信号具有多个载波信号频带之一，宽带射频相加装置具有的带宽中包含多个载波信号频带。
29.如权利要求26中所述的方法，其中，信号组合装置中对于每个载波信号来说包含一个射频相加装置，用于组合至少两个调制的载波信号，以提供出各自的低功率以调制载波信号，它们具有的频带相当于射频相加装置的频带，每个调制的载波信号是由载波信号、至少一个分量CDMA数据信号和低速率CDMA信道信号形成的。
30.一种产生用于传输的信号的方法，包括步骤a)对于每个用户高速率数据信号产生出两个或多个分量CDMA数据信号；b)对于至少一个低速率数据信号产生出一个低速率CDMA信道信号，低速率数据信号的数据率比之高速率数据信号的数据率相对地较低；和c)将至少两个分量CDMA数据信号与一个载波信号组合，以产生一个低功率分量CDMA调制的载波信号。
31.如权利要求30中所述的方法，还包括步骤d)，将每个低功率分量CDMA调制的载波信号与一个不同的低速率CDMA信道信号进行组合，提供出相应的低功率调制的载波信号。
32.如权利要求31中所述的方法，还包括步骤e)，将每个低功率调制的载波信号放大，产生出高功率发送信号，其中，高功率发送信号的功率大于每个低功率调制的载波信号的功率。
全文摘要
在IS－95网络上重叠一个宽带码分多址(CDMA)通信系统,从一组宽带数字数据流中产生出两个或多个数字比特流,将每个数字比特流扩展以形成一个CDMA分量信号。每个CDMA分量信号与一个对应的IS－95数字比特流进行组合,形成一个复合CDMA信号,可使其站内的宽带系统与IS－95系统之间共享发射机子系统。高到三个载频时,可使用到三个复合CDMA信号。IS－95系统内一组加合在一起的用户通话数字比特流去调制各自的一个载频,产生一个低功率射频信号。
文档编号H04B7/26GK1252647SQ9912158
公开日2000年5月10日 申请日期1999年10月20日 优先权日1998年10月22日
发明者米古尔·达杰, 彼得·肯斯·拉克特, 哈维·鲁宾 申请人:朗迅科技公司