专利名称：码分多址通信系统的发送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，更具体地说是涉及CDMA通信系统的发送装置。
在蜂窝通信系统中，为了减小干扰的影响，通常使用与信息率相比能更宽地扩展载波频谱的扩频技术。作为CDMA扩频技术，已知的有直接扩展方法(DS直接序列)和跳频(FH)方法。
DS-CDMA方法通过用理想的随机扩展代码调制信息信号来直接将信息信号扩展到指定的频谱区域。实际上，使用了在一个长时间段内重复的信号流，即伪随机数序列，作为上述的扩展代码。
另外，接收机用与扩展代码相同的反向扩展代码反向扩展所扩展信号。
下面将参考公式解释上面介绍的工作原理。
发送侧的扩展可以用下式表示。
y(t)＝a(t)·c(t)………(1)其中a(t)为首先调制为PCM信号的声音数据，c(t)是PN代码，发送的波形为y(t)。
假设发送侧的信号没有衰减，并且没有任何干扰或噪声，接收侧的波形为y(t)，因为乘上了与扩展代码c(t)相同的代码，反向扩展输出z(t)可以用下式表示。
z(t)＝y(t)·c(t)＝a(t)·{c(t)}2………(2)这里，由于c(t)是被定义为+1或-1的随机数序列，因此当c(t)平方时，计算的结果是1。因此，z(t)可以用下式表示。
z(t)＝a(t)………(3)因此，可以根据反向扩展过程恢复原始数据a(t)。这里，在接收侧，需要同时产生与发送侧相同的波形。PN代码最好是随机数。如果PN代码是随机数，由于不可能表示发送侧与接收侧的随机数的序列是完全一样的状况，因此使用了伪随机数序列。
如上所述，DS-CDMA通信装置通过在临近区域的收发信机基站给多个用户提供了通信服务。由于在同一区域的同一时间一个基站被指定对多个通信装置提供通信服务，因此在同一时间需要发送/接收多个CDMA信号。
为了有效地进行上述操作，可以对一个基站提供多个收发信机与天线。然而，这种方法费用太高。因此，作为一个更经济的方法，这里有使用一个收发信机进行信号发送/接收操作的方法，该收发信机能通过一个天线发送/接收多个信号。
为了通过一个普通天线实现多个CDMA信号的发送/接收操作，各个CDMA信道的输出被复合在一起，这样放大了输出，然后通过发送天线对其进行发送。
当发送多个CDMA信号时，使用了能计算峰值功率并在放大器的线性放大区内以预先确定的放大比例放大为峰值功率的HPA(大功率放大器)。
HPA是一个放大器，它的输出能与用来发送基于一个CDMA信道的数据的平均功率乘上基于平均比率的PAR(峰值与平均值之比)而得到的值一样。
例如，当发送基于每信道一瓦的30个信道的信号时，需要具有基于下式4所计算峰值功率(PP)的HPA放大器。
PP＝CP*CH*PAR＝AP*PAR………(4)＝1 Watt*30Ch.*30＝900 WattPP为峰值功率(瓦)CP为信道功率(瓦)CH为信道数目AP为平均功率(瓦)PAR为峰值与平均值之比也就是，用于CDMA基站的收发信机的放大器在线性放大区域的峰值功率为900瓦。
下面参考附图解释从现有CDMA基站发送的信号的发送功率被控制然后发送的操作。
图1是展示能通过一个天线发送多个CDMA信号的CDMA基站的发送装置的一部分的框图，图2A与2C显示与CDMA型信道的数目相一致的输出的输出电平。
如图1所示，常规的基站发送装置包括用来将通过多个信道CH.1到CH.n输入的CDMA信号多路复用的MUX(多路复用器)10，用来将多路复用的信号与由本机振荡器30产生的时钟信号进行复合并将这些信号转换为高频信号的增频变频器20，用来将增频变频的信号放大到预先确定的发送功率级的HPA(大功率放大器)40，用来通过一个天线发送放大的信号或将通过天线接收的信号发送到接收装置侧的双工器50。
下面将介绍常规CDMA基站的数据发送。当为了输出一个信号而用多路复用器10将通过信道CH.1到CH.n输入的CDMA信号多路复用时，增频变频器20将多路复用的信号和本机振荡器30产生的时钟信号复合，并将该信号转换为高频并将其放大来驱动大功率放大器40。
大功率放大器40根据预先确定的放大比将输入的信号放大到预先确定的电平。放大的信号被施加到双工器60，并通过天线输出。
这里，将参考图2更详细地介绍大功率放大器40的输出电平。
首先，如图2A所示，当发送最后输出为1瓦的一个信道的信号时，得到基于一个输入信道的平均功率值1瓦和基于平均比率的PAR值1。因此，需要峰值功率为1瓦的线性放大器40。
在另一示例中，如图2B所示，当信号是从两个信道输入时，得到基于两个输入信道的平均功率值2瓦和基于平均比率的PAR值2。因此，根据公式4，峰值功率为4瓦。
如图2C所示，当信号是从N个信道输入时，得到基于N个输入信道的平均功率值N瓦和基于平均比率的PAR值N。因此，根据公式4，得到N2瓦的峰值功率。
换句话说，在CDMA基站发送装置的最后输出端需要的HPA40是，它的峰值功率与基于多个信道的平均功率乘以基于平均比率的PAR而得到的值相等。
然而，大功率放大器40很昂贵。当其功率增加时，其价格随之增加。
另外，大功率放大器产生大量热量，因此需要另外用到大容量的散热装置，这样使用大功率放大器40的整个CDMA基站的收发信机的尺寸增加了，大功率放大器40的功率消耗也增加了。
因此，本发明的一个目的是提供一种CDMA通信系统的发送装置，它能减小输入到用于多个用户信道的大功率放大器的输入电压，并使用低成本的大功率放大器。
为了达到上述目的，这里提供的CDMA通信系统的发送装置包括一个用来对通过多个信道输入的CDMA信号多路复用的多路复用器，用来将多路复用的信号限制到预先确定的电压电平的电压限制器，用来将从电压限制器输入的信号升频到高频信号的增频变频器，用来将增频变频的信号放大到预先确定的功率级的大功率放大器。
本发明另外的优点、目标与特征将随着下面的介绍而变得更加清楚。
从下面给出的详细介绍与仅用于展示的附图中，本发明将更加易于理解，本发明并不受其限制，其中图1是展示CDMA基站常规发送装置的框图；图2A到2C是大功率放大器的输出电平的波形图，其中图2A是一个CDMA信道情况下的波形图；图2B是两个CDMA信道情况下的波形图；图2C是N个CDMA信道情况下的波形图；图3是展示根据本发明的CDMA基站的发送装置的框图；图4是图3的电压限制器的输入/输出信号的波形图5A与5B是展示根据本发明的大功率放大器的输入/输出电压的图，其中图5A是展示根据本发明的大功率放大器中基于与输入电压相对应的信号产生概率分布而产生的错误比率区域图；图5B是根据本发明输入到大功率放大器的输入端的信号的概率分布图。
下面将参考附图介绍根据本发明的CDMA通信系统的发送信号的功率控制与发送操作。
图3是展示根据本发明的CDMA基站发送装置的一部分的框图。
如图所示，根据本发明的CDMA基站的发送装置包括用来对通过多个信道CH.1到CH.n输入的CDMA信号多路复用的多路复用器100，用来限制多路复用信号的电压的电压限制器110，用来将预先确定的频带以外的信号从电压限制器110的输出信号中去除的BPF(带通滤波器)120，用来将滤波信号与本机振荡器160产生的时钟信号复合的增频变频器130，用来将增频变频的信号放大到预先确定的发送功率级的大功率放大器140，用来通过一个天线发送放大信号或发送通过天线接收的信号至接收装置侧的双工器150。
下面将更详细地介绍根据本发明的CDMA基站的发送装置。
首先，多路复用器100多路复用从信道CH.1到CH.n输入的CDMA信号并输出一个信号，电压限制器110限制该信号的电压在预先确定的电平。
也就是，如图4所示，电压限制器110将K伏以上的电压以K伏电平电压输出。
另外，在从电压限制器110输入的信号中具有预先确定带宽的信号由BPF 120滤波，增频变频器130复合滤波后的信号与由本机振荡器160产生的时钟信号，然后复合后的信号被转换为高频。
大功率放大器140将输入的信号根据预先确定的放大比率放大到所需的预先确定的功率级，然后放大的信号被施加到双工器150，并通过天线而发送。
这里，将详细介绍大功率放大器140的输入/输出电压的特性，它们由于从电压限制器110发送的信号的电压限制不同而不同。
根据关于CDMA数字通信的美国Qualcomm数字发送系统标准，对于通过公用电话线发送的数字信息，在数字信号是声音信号的情况下，错误比特发生率应低于10-2到10-3，在数字信号是数据信号的情况下应低于10-6。
换句话说，上面介绍的建议表明通过数字收发信机输入至发送侧的数字信号产生的错误率比上述标准低。
也就是，在N个信道的情况下，建议使用低于原有峰值功率N2瓦的峰值功率，这样与错误标准相比，早期的错误比是其的1/10到1/100。在这种情况下，如果产生了可能并不影响Qualcomm公司的数字信号错误标准的错误，用户实际的声音发送并不受影响，可以使用能在低功率情况下使用的大功率放大器。
也就是，更具体地说，如图5A与5B所示，考虑到与大功率放大器的输入电压相关的信号出现概率，当电压变低，信号的出现概率变高，在高电压的情况下，其出现概率按几何级数减小。
如图5A所示，假设N个信道的情况下信道的信号代码扩展都是+1V或-1V，在各个用户信道的信号被多路复用后关于电压的信号出现概率具有二项式分布。
同时，在电压电平约为+N或-N时，信号出现的概率与2-N成比例。
因此，如果N相对较大，上述出现概率变得非常小。
例如，假设N是30，根据二项式分布，30个信道作为+1V或-1V同时出现的概率，也就是，多路复用器100的输出电压为+30V或-30V的概率是2×2-30≈2×10-9。因此，当+30V或-30V的电压由电压限制器110限制到+29V或-29V，与10-2到10-3或10-6的错误限制标准相比，系统的错误出现概率相对较低。
由于CDMA输出电压限制造成的噪声分量由接收机的处理增益而改善，这样在接收侧的错误比变小。
因此，在N个信道的情况下，如图5A所示，当输出电压被限制在高于+K伏的区域210与低于-K伏的区域200中时，如果错误率低于错误限制标准的1/10到1/100，电压限制器110的输出电平为±K，换句话说，大功率放大器140的输入电压可以被限制。
图5B展示当电压限制器110的输出电压被限制在±K时与大功率放大器的输入电压相关的信号出现概率。如上所述，在电压限制器110的电压超过+K伏的情况下，输出+K伏信号，在低于-K伏的情况下，输出-K伏信号。与电压被限制的情况相比，±K伏的出现概率增加得更慢。
通常，如果大功率放大器的峰值输入电压是N伏，大功率放大器的峰值功率可以用下面的式子表达PP(Watt)＝A*N2........(5)
PP峰值功率A大功率放大器的放大比N大功率放大器的输入电压然而，如果大功率放大器的峰值输入电压限制为K，根据公式5(K＜N)，大功率放大器140的峰值功率是A×K2，大功率放大器140的峰值功率按(K/N)2的比例减小。
在根据本发明的CDMA基站发送装置中，可以维持决定基站系统的性能和可靠性的错误比特的出现概率，并能减小大动率放大器使用的峰值功率。因此，可以使用不昂贵的大功率放大器，CDMA基站系统的收发信机的功率消耗与尺寸都减小了。
另外，如果使用了有同样功率的大功率放大器，则可以使用更多的用户信道。
本发明并不限制于基站发送装置。也就是，本发明也可用于信号多路复用信道终端，可以适用于多代码CDMA与OFDM(正交频分信号多路复用)CDMA以及有大PAR的CDMA基站和终端。
尽管为了展示的目的而揭示了本发明的首选实施例，熟悉本领域的人知道在不背离附加权利要求所叙述的本发明的范围与精神的情况下，本发明可以有各种修正、增加与替换。
权利要求
1.CDMA通信系统中的发送装置，包括用来对通过多个信道输入的CDMA信号多路复用的多路复用器；用来将多路复用信号的电压限制在预先确定的电压电平的电压限制器；用来增频变频从电压限制器输入的信号到高频信号的增频变频器；用来放大增频变频的信号到预先确定的功率级的大功率放大器。
2.权利要求1的CDMA通信系统中的发送装置，其特征在于电压限制器有意产生的误码率小于预先确定的水平，该水平低于数字发送系统标准的错误比特出现比率。
3.权利要求2的CDMA通信系统中的发送装置，其特征在于预先确定的水平是数字发送系统标准的错误比特出现概率的1/10到1/100。
4.权利要求1的CDMA通信系统中的发送装置，其特征在于电压限制器的电压限制电平根据信号多路复用的信道的数目、各个信道的平均电压电平与大功率放大器的峰值功率而确定。
5.权利要求1的CDMA通信系统中的发送装置，更进一步包括用来在电压限制器的输出信号中去除在预先确定频带之外的信号的带通滤波器(BPF)。
6.CDMA通信系统中的发送装置，其中大功率放大器的输入电压被限制在满足错误比特出现标准的范围内。
7.权利要求6的CDMA通信系统中的发送系统，其特征在于，包括有意产生预先确定水平的误码率的电压限制器，所述预先确定的水平低于数字发送系统标准的错误比特出现比率。
8.权利要求7的CDMA通信系统中的发送装置，其中预先确定的水平是数字发送系统标准的错误比特出现率的1/10到1/100。
9.权利要求7的CDMA通信系统中的发送装置，其中电压限制器的电压限制水平根据信号多路复用的信道的数目、各个信道的平均电压电平与大功率放大器的峰值功率而确定。
10.权利要求7的CDMA通信系统中的发送装置，更进一步包括用来在电压限制器的输出信号中去除在预先确定频带外的信号的带通滤波器(BPF)。
全文摘要
本发明揭示了用于CDMA通信系统的发送装置,其包括用来对通过多个信道输入的CDMA信号多路复用的多路复用器,用来将多路复用的信号电压限制在预先确定的电压电平的电压限制器,用来增频变频从电压限制器输入的信号到高频信号的增频变频器,用来放大增频变频的信号到预先确定的功率级的大功率放大器。能够减小用于多个用户信道的大功率放大器的输入电压,并使用低成本的大功率放大器。
文档编号H04B7/155GK1254997SQ9910025
公开日2000年5月31日 申请日期1999年1月25日 优先权日1998年11月23日
发明者李京国 申请人:Lg情报通信株式会社