專利名稱：具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法及上變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動通信系統(tǒng)，更具體地指一種具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法及上變頻器。
通信系統(tǒng)中提高系統(tǒng)容量的有效措施之一是提高頻譜的利用率，其具體表現(xiàn)形式是減少信道間的干擾。自動功率控制是減少干擾的有效途徑之一，它的原理在于當(dāng)不需要最大發(fā)射功率就能達(dá)到良好傳輸質(zhì)量的情況時自適應(yīng)降低發(fā)射機(jī)發(fā)射功率，即在保證傳輸質(zhì)量高于給定門限的前提下降低移動臺和基站的平均發(fā)射功率，從而減少了對其他信道的干擾。不連續(xù)發(fā)射是減少干擾的另一有效途徑，它利用語音激活檢測技術(shù)，在用戶不講話時禁止功率發(fā)射(可將有效發(fā)射功率至少降低一半)，減少了對其他通話的干擾。事實(shí)上不連續(xù)發(fā)射歸根結(jié)底也是功率控制，由此可見全球移動通信系統(tǒng)(GSM，下同)的功率控制對于增加系統(tǒng)容量和提高信道質(zhì)量意義重大，一個GSM發(fā)信機(jī)性能質(zhì)量的好壞很大程度上取決于它的功率控制性能。
GSM功率等級步徑定義為2dB，共分為至少7(0～6)個靜態(tài)功率等級和16(0～15)個動態(tài)功率等級，即至少達(dá)到42dB動態(tài)范圍。靜態(tài)功率等級一般以小區(qū)為單位設(shè)置，一旦給定一般不會改變，工作時動態(tài)功率等級是時變的。根據(jù)GSM05.05的規(guī)范要求，經(jīng)控制功率的射頻發(fā)射信號既要滿足時域模板要求，又要滿足頻域模板要求。傳統(tǒng)的功率控制通常是在射頻部分用模擬器件實(shí)現(xiàn)的，其控制難度較大，且穩(wěn)定性、一致性、控制精度也較難保證。
大規(guī)模集成電路(VLSI)的飛速發(fā)展帶來的數(shù)字化和寬帶化是當(dāng)今信息技術(shù)發(fā)展的一個主要特征，它反映在無線電通信設(shè)備上就是數(shù)字器件越來越接近天線，發(fā)信通道的線性度越來越高。數(shù)字中頻技術(shù)在目前移動通信領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用，與數(shù)字中頻技術(shù)相結(jié)合，利用發(fā)信通道良好的線性特性，將功率控制用數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，并使功率控制與上變頻器為一體，不但可以降低射頻的設(shè)計難度，而且具有生產(chǎn)容易、成本低廉、性能更好、控制更靈活的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的意義。本發(fā)明特別適用于寬帶多載波GSM系統(tǒng)。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法及上變頻器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法是利用發(fā)信通道的線性度，先在低數(shù)據(jù)速率的基帶對已調(diào)制信號進(jìn)行功率等級和功率爬坡控制，然后再對控制后的調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字上變頻。
該具有功率控制功能的數(shù)字上變頻器包括一地址發(fā)生器、一爬坡數(shù)據(jù)存儲器、二只數(shù)字乘法器、二只級聯(lián)積分梳狀濾波器、二只高速數(shù)字乘法器、一高速加法器、一數(shù)控振蕩器，其中，所述的地址發(fā)生器用于產(chǎn)生讀取功率爬坡數(shù)據(jù)的地址；所述的爬坡數(shù)據(jù)存儲器用于存儲動態(tài)功率爬坡數(shù)據(jù)，并由地址發(fā)生器和動態(tài)功率控制等級共同控制；所述的二只數(shù)字乘法器分別完成從數(shù)據(jù)存儲器中讀取的功率控制數(shù)據(jù)與經(jīng)高斯最小移頻鍵控調(diào)制基帶信號的乘法處理；所述的二只積分梳狀濾波器分別對數(shù)字乘法器輸出的二路基帶信號進(jìn)行內(nèi)插和低通濾波并得到高速基帶調(diào)制信號；所述的數(shù)控振蕩器用于產(chǎn)生正交載波信號，并將該載波信號輸出至二只高速乘法器；所述的二只高速數(shù)字乘法器分別對數(shù)控振蕩器的輸出以及二只積分梳狀濾波器的輸出進(jìn)行相乘；所述的高速加法器對二只高速數(shù)字乘法器的輸出相加，并輸出數(shù)字中頻信號。
由于本發(fā)明利用發(fā)信通道的線性度，先在低數(shù)據(jù)速率的基帶對已調(diào)制信號進(jìn)行功率等級和功率爬坡控制，然后再對控制后的調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字上變頻；并使功率控制與上變頻器為一體，采用數(shù)字方式在基帶進(jìn)行功率控制。因此，采用本發(fā)明的方法后，可以降低射頻的設(shè)計難度，而且具有生產(chǎn)容易、成本低廉、性能更好、控制精度高且更為靈活、存儲量少、數(shù)據(jù)流速度低。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作一詳細(xì)地說明

圖1為本發(fā)明的數(shù)字上變頻器結(jié)構(gòu)原理方框示意圖。
圖2為本發(fā)明的數(shù)字上變器應(yīng)用示意圖。
通過對GSM系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)表明，一旦發(fā)信模擬通道具有一定的線性度，功率控制就可以在數(shù)字域部分進(jìn)行，發(fā)信模擬通道對功率控制的影響就可以忽略不記。本發(fā)明正是利用這一基本思想，即，利用發(fā)信通道的線性度，在低數(shù)據(jù)速率的基帶對已調(diào)制信號進(jìn)行功率等級和功率爬坡控制，然后對其進(jìn)行數(shù)字上變頻，因此，本發(fā)明的方法為利用發(fā)信通道的線性度，先在低數(shù)據(jù)速率的基帶對已調(diào)制信號進(jìn)行功率等級和功率爬坡控制，然后再對控制后的調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字上變頻。
所述的功率等級功率爬坡控制是指在低數(shù)據(jù)速率的基帶通過數(shù)字乘法器實(shí)現(xiàn)已調(diào)制信號和功率控制曲線相乘，功率控制曲線數(shù)據(jù)通過外部接口預(yù)先寫入到數(shù)字上變頻器內(nèi)部的爬坡數(shù)據(jù)存儲器中。
載頻的靜態(tài)功率等級一般是按小區(qū)來設(shè)置的，一經(jīng)設(shè)定一般不會改變，所以可以將靜態(tài)功率等級與動態(tài)功率等級和上下坡控制分離出來單獨(dú)控制，在這里就按這個方法考慮功率控制方法與實(shí)現(xiàn)。首先計算不同動態(tài)功率等級的爬坡曲線，并存儲下來。存儲容量與實(shí)現(xiàn)功率爬坡時的基帶數(shù)據(jù)插值率和功率爬坡數(shù)據(jù)的位寬有關(guān)。比如，GSM05.05協(xié)議規(guī)定0～15動態(tài)功率等級，基帶GMSK調(diào)制插值率是R，功率爬坡數(shù)據(jù)位寬是n，上下坡時間8.25bits，則存儲的功率爬坡數(shù)據(jù)容量為16*R*n*8.25。功率爬坡的動態(tài)范圍約6.02*ndB?；鶐MSK調(diào)制插值率R必須保證功率爬坡數(shù)據(jù)的個數(shù)，不影響爬坡質(zhì)量。功率爬坡數(shù)據(jù)由動態(tài)功率等級和地址發(fā)生器控制讀取。動態(tài)功率控制的關(guān)鍵器件數(shù)字乘法器主要完成功率控制數(shù)據(jù)與基帶調(diào)制信號的乘法處理。數(shù)字乘法器沒有非線性問題，可以避免傳統(tǒng)模擬功率控制對非線性復(fù)雜的預(yù)失真處理，另外乘法在基帶完成，數(shù)據(jù)速率低，對其處理速度沒有過高的要求。
請結(jié)合圖1所示，依據(jù)本發(fā)明的上述方法而設(shè)計的數(shù)字上變頻器202包括一地址發(fā)生器106、一爬坡數(shù)據(jù)存儲器107、二只數(shù)字乘法器102、103、二只級聯(lián)積分梳狀濾波器104、105、二只高速數(shù)字乘法器109、110、一高速加法器111、一數(shù)控振蕩器108，其中，所述的地址發(fā)生器106用于產(chǎn)生讀取功率爬坡數(shù)據(jù)的地址；所述的爬坡數(shù)據(jù)存儲器107用于存儲動態(tài)功率爬坡數(shù)據(jù)，并由地址發(fā)生器106和動態(tài)功率等級Pg共同控制；所述的二只數(shù)字乘法器102、103分別完成從數(shù)據(jù)存儲器107中讀取的功率控制數(shù)據(jù)與經(jīng)高斯最小移頻鍵控調(diào)制基帶信號的乘法處理；所述的二只積分梳狀濾波器104、105分別對數(shù)字乘法器102、103輸出的二路基帶信號進(jìn)行內(nèi)插和低通濾波并得到高速基帶調(diào)制信號；所述的數(shù)控振蕩器108用于產(chǎn)生正交載波信號，并將該載波信號輸出至二只高速乘法器109和110；所述的二只高速數(shù)字乘法器109、110分別對數(shù)控振蕩器108的輸出以及二只積分梳狀濾波器104、105的輸出進(jìn)行相乘；所述的高速加法器111對二只高速數(shù)字乘法器109、110的輸出相加，并輸出數(shù)字中頻信號。
上述的數(shù)字上變頻器的工作原理為基帶數(shù)據(jù)輸入到GMSK調(diào)制器101后，輸出兩路正交的數(shù)據(jù)速率為270.833*RkHz的GMSK調(diào)制基帶信號，I、Q基帶信號隨后進(jìn)入本發(fā)明涉及的具有動態(tài)功率控制功能的數(shù)字上變頻器202。地址發(fā)生器106與系統(tǒng)送來的功率等級一起作為查表地址，從功率爬坡數(shù)據(jù)表中讀出爬坡數(shù)據(jù)，送給數(shù)字乘法器102和103，在102和103中實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制I、Q信號分別與功率控制數(shù)據(jù)相乘。對每一個時隙，功率控制數(shù)據(jù)包括8.25*R個功率爬坡數(shù)據(jù)和148*R個功率保持?jǐn)?shù)據(jù)，這148*R個保持?jǐn)?shù)據(jù)等于該動態(tài)功率等級上坡數(shù)據(jù)的最大值，在數(shù)據(jù)存儲時存一個值即可，這樣可以靈活的實(shí)現(xiàn)每個時隙的功率等級和爬坡控制。經(jīng)過動態(tài)功率控制的基帶GMSK調(diào)制I、Q信號輸入-級聯(lián)積分梳狀濾波器(CIC濾波器)104和105，分別對I、Q信號進(jìn)行內(nèi)插和低通濾波，得到高速的基帶調(diào)制信號。104和105的輸出分別與數(shù)控振蕩器(NCO)108輸出的正交載波信號相乘并相加，實(shí)現(xiàn)數(shù)字上變頻。兩個高速數(shù)字乘法器109和110和是高速加法器111共同構(gòu)成了數(shù)字混頻器，111輸出是數(shù)字中頻信號。
對于線性度不高的窄帶和寬帶系統(tǒng)，利用本發(fā)明所涉及的數(shù)字上變頻器，通過對上下坡曲線采取預(yù)失真的方式來達(dá)到整個系統(tǒng)的功率控制目的方法和控制思想也屬于本發(fā)明保護(hù)內(nèi)容。
圖2是本發(fā)明的數(shù)字上變頻器的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，201是基帶處理器、202是本發(fā)明的數(shù)字上變頻器202，203是數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
權(quán)利要求
1.一種具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法，其特征在于該方法利用發(fā)信通道的線性度，先在低數(shù)據(jù)速率的基帶對已調(diào)制信號進(jìn)行功率等級和功率爬坡控制，然后再對控制后的調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字上變頻。
2.如權(quán)利要求1所述的具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法，其特征在于所述的功率等級功率爬坡控制是指在低數(shù)據(jù)速率的基帶通過數(shù)字乘法器實(shí)現(xiàn)已調(diào)制信號和功率控制曲線相乘，功率控制曲線數(shù)據(jù)通過外部接口預(yù)先寫入到數(shù)字上變頻器內(nèi)部的爬坡數(shù)據(jù)存儲器中。
3.一種具有功率控制功能的數(shù)字上變頻器，其特征在于該上變頻器包括一地址發(fā)生器、一爬坡數(shù)據(jù)存儲器、二只數(shù)字乘法器、二只級聯(lián)積分梳狀濾波器、二只高速數(shù)字乘法器、一高速加法器、一數(shù)控振蕩器，其中，所述的地址發(fā)生器用于產(chǎn)生讀取功率爬坡數(shù)據(jù)的地址；所述的爬坡數(shù)據(jù)存儲器用于存儲動態(tài)功率爬坡數(shù)據(jù)，并由地址發(fā)生器和動態(tài)功率控制等級共同控制；所述的二只數(shù)字乘法器分別完成從數(shù)據(jù)存儲器中讀取的功率控制數(shù)據(jù)與經(jīng)高斯最小移頻鍵控調(diào)制基帶信號的乘法處理；所述的二只積分梳狀濾波器分別對數(shù)字乘法器輸出的二路基帶信號進(jìn)行內(nèi)插和低通濾波并得到高速基帶調(diào)制信號；所述的數(shù)控振蕩器用于產(chǎn)生正交載波信號，并將該載波信號輸出至二只高速乘法器；所述的二只高速數(shù)字乘法器分別對數(shù)控振蕩器的輸出以及二只積分梳狀濾波器的輸出進(jìn)行相乘；所述的高速加法器對二只高速數(shù)字乘法器的輸出相加，并輸出數(shù)字中頻信號。所述的數(shù)控振蕩器用于產(chǎn)生正交載波信號，并將該載波信號輸出至二只高速乘法器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有功率控制功能的數(shù)字上變頻方法及上變頻器,它利用發(fā)信通道的線性度,先在低數(shù)據(jù)速率的基帶對已調(diào)制數(shù)字信號進(jìn)行功率等級和功率爬坡控制,然后再對控制后的調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字上變頻,并使功率控制與上變頻器為一體,采用本發(fā)明上變頻方法和上變頻器后,可以降低射頻的設(shè)計難度,具有生產(chǎn)容易、成本低廉、性能更好、控制精度高且更為靈活、存儲量少、數(shù)據(jù)流速度低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04L25/03GK1340973SQ0011978
公開日2002年3月20日 申請日期2000年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者彭清泉, 蔣化冰, 楚慶, 蘇豫新, 俞林, 桂益俊, 陳震 申請人:華為技術(shù)有限公司