CN1956348A - 一种用于cdma通信系统的发射器及其发射方法 - Google Patents

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Abstract

本发明系于CDMA传输系统中，减少传输信号中之暂态峰值。多个扩谱数据信号系组合成一组合信号，其具有波动功率电平，对应于该数据信号之组合。调制该组合信号以产生一RF信号而传输。该组合信号之平均功率系于一选择的时间周期上测量。至少部分基于该测量的功率上，该组合信号功率电平系被自适应限制至一计算的功率电平。

Description

一种用于CDMA通信系统的发射器及其发射方法
本申请是申请日：2000.8.23，申请号为00812001.3(国际申请号为PCT/US00/23327)，名称为“一种用于CDMA通信系统的发射器及其发射方法”的申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及扩谱码分多址(CDMA)通信系统。本发明尤其涉及一种用于在CDMA通信系统中，自适应限制正向与反向链路发射功率的系统与方法。
背景技术
利用扩谱调制技术的无线通信系统，代表数字通信之技艺状态与日益增进的普及性。在码分多址(CDMA)通信系统中，数据之传输是利用一宽带宽(扩谱)，利用伪随机片码(chip code)序列以调节该数据。其优点在于，相对应使用其他多址技术的通信系统(如时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA))，CDMA系统较能抵抗在发送信道中的信号变形与干扰频率。
一种用于测量通信系统性能的指示为信噪比(SNR)。在接收器处，将所要接收的信号电平与所收到的噪声比较。以高SNR接收的发射信号中的数据，很快于该接收器中恢复。低SNR造成数据的流失。
图1是现有技术的CDMA通信系统。该通信系统具有多个基站201，202…20N，它们通过一本地公共交换电话网(PSTN)的交换机连接在一起。每一基站201，202…20N利用扩谱CDMA与蜂窝区内的移动单元以及固定的电话用户单元221，222…22N进行通信。
图2是简化的CDMA发射器24与接收器26。具有已知带宽的数据信号与一伪随机片码序列发生器产生的扩展码混合，该发生器产生用于发射的数字扩谱信号。接收之后，在与用于传送该数据的相同伪随机片码序列后相关后，重现该数据。使用不同的伪随机片码序列，许多数据信号或子信道可分享相同的通信信道带宽。特别是，基站201可与一组使用相同带宽的电话用户单元221，222…22N进行通信。前向链路通信是自基站201至电话用户单元221，222…22N，而反向链路通信是自电话用户单元221，222…22N至该基站201。
为了与一接收器26计时同步化，使用一未经调制的导频信号。该导频信号使得各接收器26与一给定的发射器24同步，使得在该接收器26处能够对一业务信号进行去扩展。在典型的CDMA系统中，每一个基站201，202…20N传送由通信范围内所有用户单元221，222…22N接收的特定的全球导频信号，以使前向链路传输同步。相反，在某些CDMA系统中，例如，在B-CDMATM空中接口中，每一电话用户单元221，222…22N传送一唯一分配的导频信号，以使反向链路传输同步。
图3是现有技术的发射器24。采用各混频器301，302…30N，用特定的片码序列321，322…32N来分别扩展数据信号281，282…28N(包含业务信号，导频信号与维护(maintenance)信号)。每一混频器的输出与混频器34耦合，加入各混合信号作为混合信号44。该组合信号44系藉由一混合器36混合该组合信号44与一RF载波，而被向上调整至射频(RF)，如第三图中COSωt所示。该调整的信号系藉由一放大器38被放大至一预先决定之发射功率电平(TLP)，且藉由一天线40播送。
大多数的CDMA系统使用某形式的自适应功率控制。在一CDMA系统中，许多信号分享相同的带宽。当一电话用户单元221，222…22N或基站201，202…20N系接收一特定的信号，在相同带宽中似关于该特定信号之其他信号为噪声。增加一信号之功率电平，系在相同带宽中使所有其他的信号劣化。然而，大幅减少TLP于该接收器26造成不被接受的SNRs。为了保持一所欲的SNR于最小的发射功率电平，使用自适应功率控制。
典型地，一发射器24将传送一信号至一特定的接收器26。接收之后，决定该SNR。该决定的SNR系与一所欲之SNR相对照。相比之下，一信号传送于反向链路至该发射器24，而造成传输功率之增加或减少。此即为所知之前信道功率控制。相反地，功率控制自该电话用户单元22至该基站20，为所知的反向信道功率控制。
图4a，图b，图c与图d简单说明三扩谱信号421，422，423，以及组合的组合信号44。虽然每一信号421，422，423之扩展系由不同的伪随机片码序列，但每一信号421，422，423系于码元速率同步化。当该序列中之个别码片被加总时，该组合的信号可具有极大瞬态电流46，48，其中该码片能量组合或降低其中减掉之低瞬态电流47。
高的低瞬态电流顶端系不被期待的。为了增加每3dB顶端，需要两个的基础放大功率瓦特。不仅该瞬态电流加重放大器的负担，甚至来自该放大器之功率需具有大于被预期最大最大电流之容量。此特别不被期待用于手持电池运作之装置。此外，为了来自高极瞬态瞬态电流之高功率电平而设计，需要更复杂的放大器电路系统，或包含放大器增益，电池寿命与传输时间。高价的极大瞬态电流强迫放大器38进入其动态范围之非线性区，其造成带宽外发射与降低的放大器效能。因此，需要一自适应RF发射器系统，其可解决现有技术中的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于CDMA通信系统基站的发射器，所述发射器包含：用于将多个扩谱数据信号组合成组合信号的装置，所述组合信号具有对应于所述数据信号之组合的波动功率电平；用于调制所述组合信号信号的装置，以产生RF信号用于发射；用于在一选择的时间周期上测量所述组合信号之平均功率的装置；以及至少部分根据所述测量之功率自适应地将所述组合信号功率限制在一计算的功率电平上的装置。
本发明又提供了一种用于CDMA通信系统的发送方法，所述方法包含：将多个扩谱数据信号组合成一组合信号，所述组合信号具有一对应于所述数据信号之组合的波动功率电平；调制所述组合信号，以产生一RF信号；在选择的时间周期内，测量所述组合信号之平均功率；至少部分根据所述测量的功率，自适应地将所述组合的信号功率限制在计算的功率电平上；以及发送所述RF信号。
因此，本发明可减少CDMA传输系统中信号传送中之峰值瞬态电流峰值。复数个扩谱数据信号系组合于一组合信号，其具有变动功率电平对应于该数据信号之组合。该组合的信号被调制以产生一RF信号以发射。该组合信号之平均功率系测量于一选择的时间周期上。该组合的信号功率电平系被自适应地限制，至基于至少部分测量的功率之一计算的功率电平。
附图说明
图1是现有技术的CDMA系统。
图2是现有技术的CDMA发射器与接收器。
图3是现有技术的发射器的系统方框图。
图4a是第一伪随机片码序列。
图4b是第二伪随机片码序列。
图4c是第三伪随机片码序列。
图4d是图4a至图4c的组合的片码序列。
图5是系统方块图，其系根据本发明之一实施例说明组合至该放大器之功率测量装置。
图6是系统方块图，其系根据本发明之另一实施例说明组合至该调整器之功率测量装置。
图7是组合信号功率电平之可能性分布函数。
图8是所接收之信号与噪声比率对修减量损耗之图示。
图9是利用自适应功率控制之一CDMA通信系统中，损失于所接收之信号与噪声比率对修减量所作之图示。
图10是系统方块图，其系根据本发明之另一实施例说明控制放大器增益之处理器。
具体实施方式
较佳实施例说明请参照各图示，其中相同的符号代表同样的元件。
图5与图6系说明本发明之发射器系统。一组数据信号281，282…28N，其包含业务，导频与维持信号，其系与不同的片码序列321，322…32N，且于一组合器34中加总为一组合信号44。该组合器34系结合至一可调信号限制器50(限幅器)，其中信号功率电平被限制于+β与-βdB。功率电平于+β与-β间未受限制。该限幅信号45由一混合器36被向上调制至RF。该调制信号由一放大器38，放大至一预先决定之功率电平，且由天线40播送。
图7是典型的组合信号功率电平之可能性分布函数。如图4d所示之组合码片46，47，48将具有一相关的功率电平。如图7所示为依据有特定功率电平之已知组合码片。两极大功率电平为+K与-K。如图7中所示，一具有功率电平+K或-K之以之组合码片之可能性系极度的低。然而，在两极大值中间之具有一功率电平之一组合码片之可能性系高的。由于一扩谱信号之扩展系由一宽通信带宽，且一组合码片具有功率电平于该分布峰值之可能性低，因此该组合信号44可于无重大损失下被剪裁于这些极值下。
该传输系统调整该剪裁电平，β，仅于该传输的信号与噪声比率(SNR)中小幅减少，以排除该信号极大瞬态电流。图8系说明未使用自适应功率控制之一系统中，SNR与限幅电平间之关系。实线，虚线与点线描述不同运作SNRs之通信信道。如图8中所述，因应β设定于损失于SNR中之两标准偏差之限幅电平，系可以忽略的，且于一标准偏差之限幅电平，该损失仅约等于0.2dB。
针对使用自适应功率控制之系统，图9系为SNR因应该限幅电平之图示。其结果与未使用自适应功率控制之系统相似。如图9中所示，由两标准偏差之xf电平，SNR中之损失可被忽略。因此，该限幅电路系统可适用于使用自适应功率控制之系统，以及未使用自适应功率控制之系统。
请参阅图5，为了决定β，本发明使用一功率测量装置52与一处理器54。该功率测量装置52系结合于图5中所示之该RF放大器38之输出，或结合于图6中所示之该混合器36。较佳为该功率测量装置52决定于一预先决定时间周期之传输信号之大小平方之平均值。该较佳之该功率测量装置52之输出接近该混合信号49或被传输之信号51之变异。或者，该功率测量装置52决定该标准偏差之近似值，系藉由取该信号49，51绝对值之平均，亦或该功率测量装置52测量信号49，51之大小，加上该处理器决定该变异或标准偏差。
该功率测量装置52之输出系结合至一处理器54。若该功率测量装置52系结合至该放大器38之输出，则该处理器54藉由该放大器38之增益，而缩小该功率测量装置52之该输出。该处理器54决定β之适当的限幅电平。端视于所欲的SNR与带宽，β之值将为该标准偏差的倍数。若该功率测量装置52接近该方差，则该处理器54将取该装置输出之平方根为该标准偏差。在较佳的实施例中，β为该标准偏差的两个。
在某些情况下，该处理器54会越过所决定之β值。例如，若该发射器25被使用于基站201，202…20N，则大量增加的使用者会造成β暂时被设定的太低。此将导致一不被期望之接收的SNR。如同经由该线60支援该处理器54，与基站201，202…20N通信之当时使用者数目，系被用以改变β或暂时使该限幅器50失效，以使得所有信号于适当时机通过不被改变。
此外，由于该可能性分布功能假定一大的样品尺寸，因此小量的使用者造成一不被期待之接收的SNR。因此，若只有少数使用者以基站201，202…20N通信，则该限幅器50将不具功能。此外，当仅少数使用者启动时，将无法达到该放大器之动态范围。因此，将不需要限幅该组合信号。在其他情况下，可不需要越过该限幅器50。例如，在某些CDMA系统中，在初始功率跳跃过程中系使用短码。由于这些码的长度不足以接近一随机信号，因此偶然地一码将造成信号中大量高暂态峰值。限幅这些传输将明显减少接收的SNR，且不需延迟功率跳跃过程。在这些情况中，将经由该线62传送一信号至该处理器54以越过该限幅器50。
请参阅图10所示之另一实施例，该处理器54亦被使用于透过该线58，控制该放大器38之增益。储存于该处理器中为该放大器增益特性。调整该放大器增益，以阻止该放大器进入非线性运作区。因此，紧邻频带中之服务的频外发射与干扰可被减少。
虽然本发明已由部分实施例藉以说明，但是其内容并不限制本案之精神。熟知该技术人员将可于本发明之架构上延伸其他修改与变化，但仍不脱离本发明所揭露之范围。

Claims (13)

1.一种使用CDMA技术以发射信号的基站，所述基站包括：
用于将多个扩谱数据信号进行组合的装置；
用于在一给定时间周期中对所述组合装置的输出特性进行测量的装置；以及
用于对所述组合装置的输出进行自适应限制以响应至少部分的所述测量装置的输出。
2.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，还包括用于对所述组合装置的输出进行调制以产生RF信号的装置，其中所述测量装置在所述给定时间周期对所述调制装置的输出进行测量。
3.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，还包括一放大器，用于放大所述RF信号，且其中，所述测量装置用以在所述给定时间周期对所述放大器的输出进行测量。
4.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述测量装置可决定所述组合装置的输出的方差，且其中，所述自适应限制装置部分根据所述方差的近似，将所述输出限制在给定的功率电平上。
5.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述测量装置可决定所述输出平方的平均值，且其中，所述自适应限制装置部分根据所述输出平方的平均值，将所述输出限制在给定的功率电平上。
6.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述测量装置可决定所述输出绝对值的平均值；以及
所述自适应限制装置部分根据所述输出绝对值的平均值，将所述输出限制在给定的功率电平上。
7.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述测量装置可决定所述输出的大小，所述测量装置具有处理装置，以用于根据所决定的大小值，决定所述输出的方差；且其中，所述自适应限制装置部分根据所决定的方差，将所述输出限制在经计算的功率电平上。
8.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述测量装置具有处理装置，以用于决定所述输出的标准偏差；以及
所述自适应限制装置部分根据所述决定的标准偏差，将所述输出限制在给定的功率电平上。
9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述经计算的功率电平是标准偏差的两倍大。
10.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述经计算的功率电平至少为一个标准偏差。
11.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，在主动使用者的数目达到一给定数值时，所述处理装置使所述自适应限制装置无效。
12.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，发射短码的期间，所述处理装置使所述自适应限制装置无效。
13.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，还包括调制器以及放大器，所述调制器用于调制所述输出以产生RF信号，所述放大器用于在进行发射前放大所述RF信号，所述测量装置可决定所述输出的功率电平；其中，所述放大器的增益是由处理装置所调整，以响应所述经计算的功率电平以及所储存的所述放大器特性。
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