專利名稱：頻移電路及頻移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于用在多路載波通信系統(tǒng)中的接收機的解調(diào)器的頻移技術(shù)。
在未來產(chǎn)生的移動通信系統(tǒng)中，很大的注意力是集中在有ITU-R TG8/1所定義的IMT-2000(國際移動遠(yuǎn)程通信-2000)系統(tǒng)上。已經(jīng)提出了幾種系統(tǒng)，例如W-CDMA(寬帶-碼分多址)和CDMA2000，其可以采用多載波方案以允許高速數(shù)據(jù)傳輸。
CDMA 2000系統(tǒng)被設(shè)計為實現(xiàn)與符合IS-95的CDMAOne向上兼容，并且在下行鏈路傳輸中采用多路載波方案。在CDMA通信系統(tǒng)中的多路載波方案的一個例子被顯示在

圖10中。在這個例子中，設(shè)定副載波(載波-1和載波+1)離開中心載波的頻率偏移是1.25MHz，碼片率是1.2288Mcps(兆字符每秒)。在CDMAOne通信中，數(shù)據(jù)可以是用一單個載波(中心載波)以14.4kps傳送。不同的是，多載波CDMA系統(tǒng)允許使用三個載波的43.2kps的最大數(shù)據(jù)率。
為了完成這樣的多載波信號，最簡單的是提供用于多個載波中的每一個載波的不同的接收機。然而，隨著載波數(shù)量的增加接收機的數(shù)量需要增加，導(dǎo)致了硬件的增加和耗電的增加。
另一個解決方案是設(shè)置一單個的接收機以接收所有載波上的信號，而且一個基帶處理器根據(jù)載波的頻率分別地處理接收的信號。還提出了幾種方法用于對多個載波中的每一個載波的接收信號進(jìn)行管理。
在日本的未審查的專利申請No.7-221806中，公開了采用時分多路復(fù)用方案的一解調(diào)器。更具體地說，不同的載波是通過多路復(fù)用方案的時間分割的時隙識別的，并且每一載波的I-和Q-分量信號被頻移以通過相位旋轉(zhuǎn)計算產(chǎn)生對于中心載波的I-和Q-分量信號。
在日本的未審查的專利申請No.8-46654中，公開了在輸入級采用載波選擇裝置的一解調(diào)器。更具體地說，根據(jù)載波指定數(shù)據(jù)選擇多個載波中的一個。只有選擇的載波的信號受到正交頻率變換以產(chǎn)生I-和Q-分量信號，并且對于每個載波的I-和Q-分量信號被頻移，通過相位旋轉(zhuǎn)計算以產(chǎn)生對于中心載波的基帶I-和Q-分量信號。
在日本的未審查的專利申請No.10-79718中，公開了在OFDM(正交頻分多路復(fù)用)接收機中使用的采用快速傅立葉變換(FFT)的一個解調(diào)器。FFT可以用于分開多個載波。
然而，在上面的已有技術(shù)中，需要用于頻移的ROM和多路復(fù)用器，沒有公開有效的方式用于避免復(fù)雜的電路、電路尺寸的增加、以及消耗功率的增加。不能夠?qū)崿F(xiàn)具有較小的電路尺寸和節(jié)省能耗的多路載波接收機。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種適合用于多路載波通信系統(tǒng)中的數(shù)字解調(diào)器的頻移電路和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于小尺寸便攜CDMA接收機的頻移電路和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一個數(shù)字電路，其用于將一個信號矢量的頻帶移到一個預(yù)定的頻帶，其中信號矢量是由在I-Q平面上的一對I(同相)和Q(正交)分量確定的，其包括一控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于從該頻帶和該預(yù)定頻帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)；一個信號矢量旋轉(zhuǎn)器，用于按照基于控制數(shù)據(jù)確定的一角度在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量，以產(chǎn)生該預(yù)定頻帶的一輸出信號矢量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個數(shù)字電路，其用于輸入信號矢量的多個頻帶移到一個預(yù)定的中心頻帶，以便為每一頻帶產(chǎn)生輸出信號，其中每一輸入信號矢量是由在I-Q平面上的一對I(同相)和Q(正交)分量確定的，其包括一個模擬-數(shù)字變換器，用于按照預(yù)定的采樣時鐘將模擬信號矢量變換成輸入信號矢量；一控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于從多個頻帶中的每一個頻帶和該預(yù)定中心頻帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)；
一個信號矢量旋轉(zhuǎn)器，其對應(yīng)于多個頻帶中的每一個，用于按照基于相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)確定的一角度在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)輸入信號矢量，以將輸入信號矢量的頻帶移到預(yù)定的中心頻帶；以及對應(yīng)于信號矢量的一帶通濾波器，用于接收信號矢量旋轉(zhuǎn)器的輸出并且通過預(yù)定中心頻帶的輸出信號矢量。
控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器較好是包括一個相位數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于從與預(yù)定的采樣時鐘同步地從頻率差中產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)Φ；以及一個變換器，用于把相位數(shù)據(jù)Φ轉(zhuǎn)換為由多個控制位Dk組成的控制數(shù)據(jù)D，這里-1≤k≤m-2(m是正整數(shù))。
相位數(shù)據(jù)產(chǎn)生器較好是通過計算一單位角Δ的整倍數(shù)產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)Φ，其是在預(yù)定的采樣時鐘的每個周期的頻移δ中獲得的，其中單位角Δ是用360°×δ表示的，其中頻移δ是通過按預(yù)定采樣時鐘的頻率分割頻率差獲得的并且是用RN/2m(RN是有理數(shù))的形式表示的。
變換器較好是按照下面的步驟執(zhí)行變換操作步驟1)k＝-1且Φk＝Φ；步驟2)Dk＝Φk的符號位；步驟3)如果k＝m-2那么退出，否則到步驟4)；步驟4)當(dāng)Dk＝0，Φk+1＝Φk-θk；當(dāng)Dk＝1，Φk+1＝Φk+θk；這里θk＝arctan(2-k)；步驟5)k＝k+1；步驟6)到步驟3)。
信號矢量旋轉(zhuǎn)器較好是包括多個局部旋轉(zhuǎn)器Rk，它們以旋轉(zhuǎn)角降低的順序串聯(lián)連接，其中局部旋轉(zhuǎn)器Rk分別接收控制位Dk，每一個局部旋轉(zhuǎn)器Rk按照基于從變換器接收的相應(yīng)的控制位的一預(yù)定角度旋轉(zhuǎn)前面一級Rk-1的輸出。
在多個局部旋轉(zhuǎn)器中，第一局部旋轉(zhuǎn)器R-1按照一個角度θ-1旋轉(zhuǎn)輸入信號矢量(Iin，Qin)以產(chǎn)生第一輸出信號(Iout，-1，Qout，-1)如下Iout，-1，＝D-1×Qin和Qout，-1＝-D-1×Iin。
此外，每個局部旋轉(zhuǎn)器Rk(0≤k≤m-2)按照一個角度θk旋轉(zhuǎn)輸入信號矢量(Iin，k，Qin，k)以產(chǎn)生輸出信號(Iout，k，Qout，k)如下Iout，k＝Iin，k+2-k×Dk×Qin，k；Qout，k＝-2-k×Dk×Iin，k+Qin，k，這里Dk用數(shù)字值表示，致使數(shù)字值指“1”由邏輯值“1”表示，數(shù)字值“-1”由邏輯值“0”表示。
信號矢量旋轉(zhuǎn)器按照一角度Θ旋轉(zhuǎn)具有絕對值Zin的輸入信號矢量(Iin，Qin)，同時絕對值Zin變成Zout，這里Θ和Zout表示如下
Zout=ZinΠk=0m-2cosθk]]>由于由輸入I和Q成分確定的信號矢量是圍繞I-Q平面的原點旋轉(zhuǎn)，將對中心載波頻帶被頻移，該頻帶的不同的信號矢量是在中心載波頻帶獲得的。
此外，在多路載波通信中，尤其是在多載波CDMA通信中，本發(fā)明可以提供一種簡化的頻移電路，其不需要ROM和多路復(fù)用器，減少了功耗，并且適合較小尺寸的便攜終端。由于頻移電路按照數(shù)字計算的方式在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量，所以能夠非常準(zhǔn)確的將在較高頻帶和較低頻帶中接收的信號解調(diào)成為中心頻帶的信號。
圖1示出了采用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的頻移電路的解調(diào)電路的電路方塊圖；圖2示出了在圖1中的頻移電路中使用的相位累加器的方塊圖；圖3A是在圖2中的相位累加器中使用的計數(shù)器的方塊圖；圖3B是顯示采樣率時鐘和計數(shù)器輸出之間相互關(guān)系的一個時序圖；圖4示出了圖1中的頻移電路中使用的頻移控制信號產(chǎn)生器的方塊圖5示出了在圖1的頻移電路中使用的反旋轉(zhuǎn)器的方塊圖；圖6示出了在圖1的頻移電路中使用的旋轉(zhuǎn)器的方塊圖；圖7示出了在旋轉(zhuǎn)器和反旋轉(zhuǎn)器中使用的局部旋轉(zhuǎn)電路的方塊圖；圖8示出了在旋轉(zhuǎn)器和反旋轉(zhuǎn)器中使用的初始旋轉(zhuǎn)電路的方塊圖；圖9是示出在每一個旋轉(zhuǎn)器和反旋轉(zhuǎn)器中的每一級局部旋轉(zhuǎn)電路中，局部旋轉(zhuǎn)角度和它的余弦之間的對應(yīng)的表格；圖10示出多路載波信號的功率譜的一個例子的示意圖。
下面，將參照附圖描述本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個頻移解調(diào)電路包括已知的正交頻率變換器(未示出)，其從接收的信號中按照正交解調(diào)方案再現(xiàn)同相(I)分量和正交(Q)分量。
在此，如圖10所示，I和Q分量是從在中心載波和兩個副載波上接收的信號中再現(xiàn)的。副載波的頻率是通過從中心載波頻分別在較低頻率和較高頻率上頻移一個相同的量的頻率。在這個例子中，每一個副載波的頻率偏移是1.25MHz，而碼片率是1.2288Mcps。如前面所描述的，由于載波的數(shù)量是3，所以可以獲得43.3kbps的最大數(shù)據(jù)率。
如圖1所示，頻移解調(diào)電路還包括一模擬-數(shù)字(A/D)變換器101，其根據(jù)具有八倍于碼片率的采樣率的采樣率時鐘，將輸入的I和Q分量變換成數(shù)字形式。A/D變換器101輸出數(shù)字的I和Q分量到每一個反旋轉(zhuǎn)器(或負(fù)頻移器)102，非旋轉(zhuǎn)器(或非移相器)103，以及旋轉(zhuǎn)器(或正頻移器)104。反旋轉(zhuǎn)器102，非旋轉(zhuǎn)器103，以及旋轉(zhuǎn)器(或正頻移器)104分別連接到有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器105、106和107。FIR濾波器105、106和107對于分別對應(yīng)于去擴頻器(未示出)的中心載波載波-0和對于較高副載波載波+1的輸出信號I+1和Q+1，對于中心載波載波-0的信號I0和Q0，以及對于較低副載波載波-1的信號I-1和Q-1，具有相同的帶通濾波特性。如后面將描述的，相位累加器108根據(jù)預(yù)定的采樣率時鐘產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)Φ，頻移控制信號產(chǎn)生器109將相位數(shù)據(jù)Φ變換成頻移控制數(shù)據(jù)D，并且將輸出到每個反旋轉(zhuǎn)器102和旋轉(zhuǎn)器104。
通過圍繞I-Q平面的原點旋轉(zhuǎn)副載波載波+1的I和Q分量確定的一個信號點，反旋轉(zhuǎn)器102將來自副載波載波+1的頻率的I和Q分量的頻率降低到中心載波頻帶。這里，頻移量是-1.25MHz。非旋轉(zhuǎn)器103不頻移中心載波的頻率，而是進(jìn)行增益和時間補償。通過圍繞I-Q平面的原點旋轉(zhuǎn)副載波載波-1的I和Q分量確定的一個信號點，旋轉(zhuǎn)器104將來自副載波載波-1的頻率的I和Q分量的頻率升高到中心載波頻帶。這里，頻移量是+1.25MHz。
在這種方式中，副載波載波+1和載波-1各自的輸入信號矢量被頻移到中心載波載波-0的頻帶，因此通過對于中心載波載波-0具有相同帶通濾波特性的FIR濾波器105、106和107輸出各個信號矢量(I+1，Q+1)、(I0，Q0)和(I-1和Q-1)。
相位累加器參照圖2，相位累加器108是由采樣率時鐘產(chǎn)生器201、計數(shù)器202、全加器203和寄存器204組成。例如，全加器203是一個13位全加器，寄存器204是一個13位寄存器。由采樣率時鐘產(chǎn)生器201產(chǎn)生的采樣率時鐘被輸出到計數(shù)器202和寄存器204以及A/D變換器101。采樣率時鐘的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)可以輸出到計數(shù)器202和寄存器204。計數(shù)器202按照N(N＝3)將采樣率時鐘分頻，并輸出一個進(jìn)位信號W到全加器203。全加器203將在輸入端A接收的寄存器204的輸出、在輸入端B接收的預(yù)定二進(jìn)制數(shù)字Z(在此為十進(jìn)制的1041)、以及在輸入端C接收的進(jìn)位信號W相加。13位寄存器204按照采樣率時鐘存儲全加器203的輸出。
其后，每一載波的碼片率設(shè)定為1.2288Mcps。關(guān)于采樣率，設(shè)定一個碼片是按照八倍于該碼片率的過采樣率采樣的。此外，設(shè)定每一副載波偏離中心載波的頻移是1.25MHz。在這時，每個樣值的的頻移δ是1.25MHz/(1.2288Mchips/秒×8樣值/碼片)，其大致是0.127/樣值。因此，δ和360度的乘積Δ大致是45.7度。通過取Δ作為單位角，在從-180度到+180度的360度范圍內(nèi)的相位是用13位二進(jìn)制數(shù)字表示的。換句話說，360度被分成213(＝8192)份。因此，212(＝4096)角表示點是以相等的間隔設(shè)置在-180度和0度之間，212(＝4096)角表示點是以相等的間隔設(shè)置在0度和+180度之間。通過用“212”大致表示(Δ/360)，我們得到((1041+2/3)/213)。將十進(jìn)制數(shù)字“1041”變換成13位二進(jìn)制數(shù)Z，我們得到“0 0100 0001 0001”。
如圖2所示，全加器203被提供有13位寄存器204的輸出作為它的輸入A，并且還被提供有上面所述的十進(jìn)制數(shù)Z作為它的輸入B，即，十進(jìn)制數(shù)1041(此后簡稱為“1041”)。全加器203將輸入A和為1041的輸入B相加。因此，計算“A+1041”。此外，為了將分?jǐn)?shù)2/3加到結(jié)果“A+1041”，即，為了計算“A+(1041+2/3)”，從計數(shù)器202輸出的進(jìn)位信號W被輸入到全加器203的進(jìn)位端C。
最后，“A+(1041+2/3)”的結(jié)果從13位寄存器204輸出作為相位數(shù)據(jù)Φ。13位寄存器204在采樣率時鐘的定時(例如，上升沿)保持全加器203的輸出。以這種方式，相位累加器108與采樣率時鐘同步地產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)Φ作為等于單位角Δ和自然數(shù)的乘積的二進(jìn)制數(shù)。
參照圖3A，計數(shù)器202是由兩個D觸發(fā)電路301和302以及一個或非門303組成。觸發(fā)電路301的輸出Q被連接到觸發(fā)電路302的輸入端D和或非門303的一個輸入端?；蚍情T303的另一個輸入端連接到觸發(fā)電路302的輸出Q端?；蚍情T303的輸出連接到觸發(fā)電路301的D輸入端。采樣率時鐘被提供到觸發(fā)電路301和302的時鐘端。觸發(fā)電路302的反相輸出端QB作為進(jìn)位信號W被輸出到全加器203的進(jìn)位輸入端C。在這個例子中，計數(shù)器202按照N＝3將采樣率時鐘分頻。
如圖3B所示，進(jìn)位信號W，即，在兩個采樣率時鐘周期期間計數(shù)器202的輸出是“1”，在采樣率時鐘一個周期期間器輸出為“0”。因此，當(dāng)全加器203的進(jìn)位輸入端C輸入來自計數(shù)器202的進(jìn)位信號時，每三個時鐘周期2被加到(A+B)。因此，在每個時鐘周期2/3被加到全加器203的輸出端。
頻移控制信號產(chǎn)生器參照圖4，頻移控制信號產(chǎn)生器109接收來自相位累加器108的相位數(shù)據(jù)Φ，產(chǎn)生13個局部相位(Φ-1，Φ0，Φ1，...Φ10，Φ11)和13個控制信號D(D-1，D0，D1，...D10，D11)。
其后，將描述基于相位數(shù)據(jù)Φ的用于產(chǎn)生控制信號D的算法。在圖4中，示出了用于實現(xiàn)該算法的功能塊。該算法是用如下步驟執(zhí)行的
步驟1)k＝-1 且Φk＝Φ；步驟2)Dk＝Φk的符號位；步驟3)如果k＝11那么退出，否則到步驟4)；步驟4)當(dāng)Dk＝0，Φk+1＝Φk-θk；當(dāng)Dk＝1，Φk+1＝Φk+θk；步驟5)k＝k+1；步驟6)去到步驟3)。
更具體地說，K被設(shè)置為-1而相位Φ被設(shè)置為Φ-1。如果Φ-1為一個正值，那么控制信號D的最高有效位(MSB)D-1被設(shè)置為邏輯值“1”，而Φ0被設(shè)置為Φ-1+90。如果Φ-1為一負(fù)值，那么D-1被設(shè)置為邏輯值“0”，而Φ0被設(shè)置為Φ-1-90。
接下來，確定較早獲得的數(shù)值Φ0是否正值或負(fù)值。如果Φ0為一個正值，那么D0的邏輯值被設(shè)置為1，而Φ1被設(shè)置為Φ0+θ0。如果Φ0為一負(fù)值，那么D0被設(shè)置為邏輯值“0”，而Φ1被設(shè)置為Φ1＝Φ0-θ0，這里θ0＝arctan(20)。通常，θk＝arctan(2-k)。
接下來，確定Φ1是否是正值或負(fù)值。如果Φ1為一個正值，那么D1的邏輯值被設(shè)置為1，而Φ2被設(shè)置為Φ1+θ1。如果Φ1為一負(fù)值，那么D1被設(shè)置為邏輯值“0”，而Φ2被設(shè)置為Φ2＝Φ1-θ1。
在此，由標(biāo)號401到404表示的十二個數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)Φk的符號位提供將被加到Φk或從Φk減去的θk，即，Φk是正值或負(fù)值。如果Φk是正值，那么-θk被提供到相應(yīng)的加法器。當(dāng)Φk是負(fù)值時，那么+θk被提供到相應(yīng)的加法器。通常，如果Dk具有一個邏輯值“0”，那么Φk+1＝Φk-θk。如果Dk具有一個邏輯值“1”，那么Φk+1＝Φk+θk。
通過以這種方式產(chǎn)生Φk，Φk的數(shù)值可以變?yōu)楸M可能近地接近0。所以改善了旋轉(zhuǎn)角度Θ的精度近似，在I-Q平面信號矢量是按該角度Θ旋轉(zhuǎn)的。通常，如果K值變?yōu)檩^大，那么arctan(2-k)被設(shè)定為將大致為2×arctan(2-k-1)。因此，這個方法是更有效的。
旋轉(zhuǎn)器和反旋轉(zhuǎn)器參照圖5，旋轉(zhuǎn)器104被設(shè)計為按照基于控制信號D(D- 1，D0，D1，...D10，D11)確定的角度Θ，在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量。旋轉(zhuǎn)器104是由13個級聯(lián)的局部旋轉(zhuǎn)電路(R-1，R0，R1，...R10，R11)組成。各個控制信號D-1，D0，D1，...D10，D11被提供到局部旋轉(zhuǎn)電路R-1，R0，R1，...R10，R11。
參照圖6，反旋轉(zhuǎn)器102被設(shè)計為按照基于控制信號D(D- 1，D0，D1，...D10，D11)確定的角度-Θ，在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量。反旋轉(zhuǎn)器102是由與旋轉(zhuǎn)器104中所使用的相同的局部旋轉(zhuǎn)電路(R- 1，R0，R1，...R10，R11)，以及反相器INV-1、INV0、INV1、...INV10、INV11組成。各個控制信號D-1，D0，D1，...D10，D11通過反相器INV-1、INV0、INV1、...INV10、INV11提供到局部旋轉(zhuǎn)電路R-1，R0，R1，...R10，R11。
參照圖7，在最初級的局部旋轉(zhuǎn)電路R-1接收來自A/D變換器101的Iin和Qin分量信號，并輸出Qout-1和Iout-1分量信號到下一級局部旋轉(zhuǎn)電路R0。
局部旋轉(zhuǎn)電路R-1包括兩個乘法器801和802，一個符號反相器803。Qin分量信號被輸入到乘法器801。Iin分量信號被輸入到乘法器802。控制信號D-1被輸入到符號反相器803和乘法器801。符號反相器803將它的輸出提供到乘法器802。
換句話說，局部旋轉(zhuǎn)電路R-1的輸入和輸出之間旋轉(zhuǎn)是由下面的公式(1)表示的Iout，-1，＝D-1×Qin和Qout，-1＝-D-1×Iin(1)，這里D-1用數(shù)字值表示，致使數(shù)字值“1”由邏輯值“1”表示，數(shù)字值“-1”由邏輯值“0”表示。
局部旋轉(zhuǎn)電路R-1是用于按一個角度θ-1旋轉(zhuǎn)信號矢量的電路。根據(jù)公式(1)，當(dāng)控制信號D-1的數(shù)值是“-1”時，θ-1是正90度，當(dāng)控制信號D-1的數(shù)值是“1”時，θ-1是負(fù)90度。在這種方法中，局部旋轉(zhuǎn)電路R-1旋轉(zhuǎn)信號矢量而沒有改變信號矢量的絕對值。
參照圖8，局部旋轉(zhuǎn)電路RK是局部旋轉(zhuǎn)電路R0到R11中的任何一個，它接收來自前面的一級的Qin，K和Iin，K，并輸出Qout，K和Iout，K。局部旋轉(zhuǎn)電路包括兩個常數(shù)乘法器701和704，兩個乘法器702和705，以及兩個加法器703和706。信號Iin，K被輸入到加法器703和常數(shù)乘法器701。常數(shù)乘法器701的輸出在乘法器702與相應(yīng)的控制信號Dk相乘。乘法器702的輸出符號被反相并且被輸入到加法器706。信號Qin，K被輸入到加法器706和常數(shù)乘法器704。常數(shù)乘法器704的輸出在乘法器705與相應(yīng)的控制信號Dk相乘。乘法器705的輸出被輸入到加法器703。換句話說，局部旋轉(zhuǎn)電路R0到R11中的每一個的輸入和輸出之間的關(guān)系是由下面的公式(2)表示的Iout，K＝Iin，K+2-K×DK×Qin，K和Qout，K＝-2-k×Dk×Iin，K+Qin，K(2)，其中Dk使用數(shù)值表示，例如數(shù)值“1”用邏輯值“1”表示，數(shù)值“-1”用邏輯值“0”表示。
局部旋轉(zhuǎn)電路Rk(R0到R11)是用于按一個角度θK旋轉(zhuǎn)信號矢量(Qin， K，Iin，K)的電路。根據(jù)公式(2)，當(dāng)控制信號Dk的數(shù)值是“-1”時，θk是+arctan(2-k)，當(dāng)控制信號Dk的數(shù)值是“1”時，θk是-arctan(2-k)。在這種方法中，每個局部旋轉(zhuǎn)電路R0到R11按一個角度θK旋轉(zhuǎn)信號矢量Qin，K，Iin，K。作為旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，輸入信號矢量的絕對值Zin，k變成與cosθK的倒數(shù)成比例。因此，輸出信號矢量的絕對值Zout，k變成(Zin/cosθK)。
在此之前，描述了局部旋轉(zhuǎn)電路。旋轉(zhuǎn)器104是通過級聯(lián)13個局部旋轉(zhuǎn)電路(R-1，R0，R1，...R10，R11)。當(dāng)具有絕對值Zin的信號矢量(I，Q)被輸入到旋轉(zhuǎn)器104時，按一個角度Θ旋轉(zhuǎn)信號矢量，而且它的絕對值變成Zout以從旋轉(zhuǎn)器104輸出它。角度Θ和Zout是由下面的公式(3)和(4)表示的
Zout=ZinΠk=011cosθk...(4)]]>圖9是顯示k，2-k，θK，cosθK，以及45×2-k中的關(guān)系的一個表格。根據(jù)該表，等式(4)的右側(cè)的分母是常數(shù)0.6072529591。
如上面所述，在多載波通信中，尤其是多載波CDMA通信中，前面描述的本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、功耗低并適合于小尺寸的編寫終端的頻移電路。由于頻移電路通過數(shù)字計算的方式在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量，所以它能夠相當(dāng)準(zhǔn)確的將接收的較高和較低頻帶的信號解調(diào)成中心頻帶的信號。
權(quán)利要求
1.一個數(shù)字電路，其用于將一個信號矢量的頻帶移到一個預(yù)定的頻帶，其中信號矢量是由在I-Q平面上的一對I(同相)和Q(正交)分量確定的，該數(shù)字電路包括一控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于從所述頻帶和所述預(yù)定頻帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)；一個信號矢量旋轉(zhuǎn)器，用于按照基于控制數(shù)據(jù)確定的一角度在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量，以產(chǎn)生所述預(yù)定頻帶的一輸出信號矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電路，其特征在于包括一個模擬-數(shù)字變換器，用于按照一預(yù)定的采樣時鐘將模擬信號矢量變換成所述信號矢量，其中控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器包括一個相位數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于與所述預(yù)定的采樣時鐘同步地從所述頻率差中產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)；以及一個變換器，用于將所述相位數(shù)據(jù)變換成由多個控制位組成的控制數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字電路，其特征在于信號矢量旋轉(zhuǎn)器包括多個局部旋轉(zhuǎn)器，它們按照旋轉(zhuǎn)角的降序排列串聯(lián)連接，其中每個局部旋轉(zhuǎn)器接收控制數(shù)據(jù)的控制位的一個不同的位，并且按照基于從變換器接收的相應(yīng)的控制位的一預(yù)定角度旋轉(zhuǎn)前面一級的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字電路，其特征在于相位數(shù)據(jù)產(chǎn)生器通過計算單位角的整倍數(shù)產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)，其中單位角是從在預(yù)定的采樣時鐘的每個周期的頻移中獲得的。
5.一個數(shù)字電路，其用于將多個輸入信號矢量的多個頻帶頻移到一個預(yù)定的中心頻帶，以便為每個頻帶產(chǎn)生輸出信號矢量，其中每個信號矢量是由在I-Q平面上的一對I(同相)和Q(正交)分量確定的，該數(shù)字電路包括一個模擬-數(shù)字變換器，用于按照預(yù)定的采樣時鐘將模擬信號矢量變換成輸入信號矢量；一控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于從多個頻帶中的每一個頻帶和該預(yù)定中心頻帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)；一個信號矢量旋轉(zhuǎn)器，其對應(yīng)于多個頻帶中的每一個，用于按照基于相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)確定的一角度在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)所述輸入信號矢量，以將輸入信號矢量的頻帶移到預(yù)定的中心頻帶；以及對應(yīng)于信號矢量的一帶通濾波器，用于接收信號矢量旋轉(zhuǎn)器的輸出并且通過預(yù)定中心頻帶的輸出信號矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字電路，其特征在于控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生器包括一個相位數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，用于與預(yù)定的采樣時鐘同步地從頻率差中產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)Φ；以及一個變換器，用于將相位數(shù)據(jù)Φ變換成有多個控制位Dk組成的控制數(shù)據(jù)D，其中-1≤k≤m-2，m是正整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字電路，其特征在于相位數(shù)據(jù)產(chǎn)生器通過計算一單位角Δ的整倍數(shù)產(chǎn)生相位數(shù)據(jù)Φ，其中單位角是在預(yù)定的采樣時鐘的每個周期的頻移δ中獲得的，其中單位角Δ是用360°×δ表示的，其中頻移δ是通過按預(yù)定采樣時鐘的頻率分割所述頻率差獲得的，并且是用RN/2m的形式表示的，其中RN是有理數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字電路，其特征在于變換器按照下面的步驟執(zhí)行變換操作步驟1)k＝-1且Φk＝Φ；步驟2)Dk＝Φk的符號位；步驟3)如果k＝m-2那么退出，否則到步驟4)；步驟4)當(dāng)Dk＝0，Φk+1＝Φk-θk；當(dāng)Dk＝1，Φk+1＝Φk+θk；這里θk＝arctan(2-k)；步驟5)k＝k+1；步驟6)到步驟3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字電路，其特征在于信號矢量旋轉(zhuǎn)器包括多個局部旋轉(zhuǎn)器Rk，它們按照旋轉(zhuǎn)角的降序排列串聯(lián)連接，其中局部旋轉(zhuǎn)器Rk分別接收控制位Dk，每一個局部旋轉(zhuǎn)器Rk按照基于從變換器接收的相應(yīng)的控制位的一預(yù)定角度旋轉(zhuǎn)前面一級Rk-1的輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字電路，其特征在于第一局部旋轉(zhuǎn)器R-1按照一個角度θ-1旋轉(zhuǎn)輸入信號矢量(Iin，Qin)以產(chǎn)生第一輸出信號(Iout，-1，Qout，-1)如下Iout，-1，＝D-1×Qin；Qout，-1＝-D-1×Iin，每個局部旋轉(zhuǎn)器Rk(0≤k≤m-2)按照一個角度θk旋轉(zhuǎn)輸入信號矢量(Iin，k，Qin，k)以產(chǎn)生輸出信號(Iout，k，Qout，k)如下Iout，k＝Iin，k+2-k×Dk×Qin，k；Qout，k＝-2-k×Dk×Iin，k+Qin，k，這里Dk用數(shù)字值表示，致使數(shù)字值“1”由邏輯值“1”表示，數(shù)字值“-1”由邏輯值“0”表示。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字電路，其特征在于信號矢量旋轉(zhuǎn)器按照一角度Θ旋轉(zhuǎn)具有絕對值Zin的輸入信號矢量(Iin，Qin)，同時絕對值Zin變成Zout，這里Θ和Zout表示如下
Zout=ZinΠk=0m-2cosθk]]>
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任何一個所述的數(shù)字電路，使用在多載波CDMA通信系統(tǒng)的接收機中，其特征在于數(shù)字電路將輸入信號矢量的兩個載波帶頻移到一個中心載波帶以致為每個載波帶產(chǎn)生輸出信號矢量。
13.一種用于將信號矢量的頻帶頻移為預(yù)定頻率帶的方法，其中信號矢量是由在I-Q平面上的一對I(同相)和Q(正交)分量確定的，該方法包括步驟從所述頻帶和所述預(yù)定頻帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)；按照基于控制數(shù)據(jù)確定的一角度在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)信號矢量，以產(chǎn)生所述預(yù)定頻帶的一輸出信號矢量。
14.一種用于將信號矢量的多個頻帶頻移為一預(yù)定中心頻帶以為每個頻帶產(chǎn)生輸出信號的方法，其中信號矢量是由在I-Q平面上的一對I(同相)和Q(正交)分量確定的，該方法包括按照一預(yù)定的采樣時鐘將模擬信號矢量變換成輸入信號矢量；從多個頻帶中的每一個頻帶和該預(yù)定中心頻帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)；按照基于相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)確定的一角度在I-Q平面上旋轉(zhuǎn)所述輸入信號矢量，以將輸入信號矢量的頻帶移到預(yù)定的中心頻帶；以及從信號矢量旋轉(zhuǎn)器的輸出中濾除預(yù)定中心頻帶之外的頻帶，并且通過預(yù)定中心頻帶的輸出信號矢量。
全文摘要
一種適用于多載波通信系統(tǒng)的數(shù)字解調(diào)器的頻移電路。在按照預(yù)定采樣時鐘將模擬信號矢量(I,Q)變換成輸入信號矢量之后,從副載波帶和中心載波帶之間的頻率差中產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)(D
文檔編號H04L27/26GK1271220SQ0010566
公開日2000年10月25日 申請日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者市原正貴 申請人:日本電氣株式會社