專利名稱：利用正交碼噪聲成形降低發(fā)射機峰值功率需求的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及通信系統(tǒng)。更具體地，但不限制于，本發(fā)明涉及 電信系統(tǒng)中使用的降低發(fā)射機峰值功率需求的方法與裝置。
背景技術(shù)：
在典型的無線通信系統(tǒng)中，使用線性功率放大器從基站廣播通信
信號。線性功率放大器設(shè)計中的問題是廣泛地適應(yīng)波動的輸入信號
功率電平，同時在放大器的輸出端產(chǎn)生輸入信號的準確再現(xiàn)。峰值信 號功率可能在任一時刻超過平均信號功率幾個分貝，甚至IO分貝或者
更多。峰值平均功率比是信號的峰值功率與平均信號功率之比。在線 性功率放大器中，峰值平均功率比是成本、復(fù)雜度以及線性功率放大 器大小的關(guān)鍵因素。峰值平均功率比即使只有小的降低，都可導(dǎo)致性 能的極大改善與成本的降低。
不幸的是，任何通過處理函數(shù)降低峰值平均功率比的嘗試通常都 將以相鄰信道干擾的方式導(dǎo)致降低的頻譜性能，也就是，導(dǎo)致超過分 配給該信號的頻帶的信號能量。非常不希望相鄰信道干擾，因為它干 擾相鄰信道上的通信。用于降低峰值平均功率比的方法包括硬限幅
(hard clipping)與軟限幅(soft clipping)。在硬限幅中，將超過限幅 門限的每一信號幅度降低至選定的最大值，通常是限幅門限。硬限幅 導(dǎo)致高度的相鄰信道干擾。在軟限幅中，通過非線性函數(shù)改變輸入信 號，該函數(shù)降低了信號峰值幅度，與硬限幅相比，使更少的能量進入 相鄰信道中。


作為示例而不是限制提供附圖，其中在各個視圖中相同的引用標(biāo)
記表示相同的元件。
圖1表示沒有峰值抵消的現(xiàn)有電信系統(tǒng)中的正交碼域功率的條形
圖2表示具有硬限制(限幅的)峰值抵消函數(shù)的現(xiàn)有電信系統(tǒng)的 正交碼域功率的條形圖3表示具有逆漢寧(inverted Ha皿ing)峰值抵消函數(shù)的現(xiàn)有電 信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖4表示用于峰值抵消的逆漢寧加權(quán)函數(shù)曲線圖，該函數(shù)具有選 定為最小化分布在未激活的用戶碼上能量的窗口長度；
圖5表示具有非線性峰值抵消函數(shù)的電信系統(tǒng)的正交碼域功率的 條形圖，該函數(shù)具有選定的窗口長度，因此根據(jù)圖4的加權(quán)函數(shù)在未 激活碼上分布最小的能量；
圖6表示具有峰值抵消函數(shù)的電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形 圖，該函數(shù)具有未選定為最小化分布在未激活的用戶碼上能量的窗口 長度；
圖7表示多級峰值抵消函數(shù)；
圖8表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單級峰值抵消之后電信系統(tǒng)的正交碼域 功率的條形圖9表示兩級峰值抵消之后電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖； 圖IO表示合并圖4的窗口長度優(yōu)化和圖7的兩級峰值抵消函數(shù)之
后電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖11表示現(xiàn)有技術(shù)的3X3功率矩陣(powermatrix)系統(tǒng)配置； 圖12表示雙重數(shù)字4X4功率矩陣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在未激活用
戶碼間最小化功率分布的峰值抵消函數(shù)；
圖13表示單個數(shù)字3X3功率矩陣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在未激活用
戶碼間最小化功率分布的峰值抵消函數(shù)；
圖14表示利用正交碼噪聲成形降低發(fā)射機峰值功率需求的方法
流程圖；以及
圖15表示調(diào)整圖14中峰值抵消函數(shù)窗口長度的方法流程圖。 各附圖中的元件僅出于簡明的目的說明，并不一定依比例繪制。 例如，附圖中一些元件的尺度、大小和/或相對位置可能相對于其它元 件夸大，以闡述所示實施例的獨特特征。另外，通常未繪制在商業(yè)可 行實施例中有用或者必要的普通但是很好理解的元件，以便于較小地 千手尤所述實施例的視圖。
具4本實施方式
下面的說明并不視為限制意義，相反，目的是通過具體示例描述 包含在所示實施例中的一般原理。例如，可按照特定順序描述或者描 繪某些動作或者步驟；然而本領(lǐng)域人員將明白，該特定順序并不必要。 另外，說明書中使用的術(shù)語與表達式在這些術(shù)語與表達式所涉及和研 究的相應(yīng)各個領(lǐng)域中具有與其相符的普通含義，除非文中特別指出其 它含義。
根據(jù)下面的教導(dǎo)，正交碼集合的未使用的正交碼中的功率比以前 的方法分布地更加均勻，因此在電信系統(tǒng)的碼字正交性度量要求中使 更大地降低通信信號的峰值平均功率比成為可能。盡管不是圖形化表 示，但是對于未使用的正交碼說明的性能優(yōu)勢也適用于已使用的正交 碼。
在說明利用正交碼噪聲成形降低發(fā)射機功率需求的各種實施例之 前，簡要地概括現(xiàn)有電信系統(tǒng)的某些有關(guān)方面。
在降低通信信號峰值平均功率比的現(xiàn)有方法中，檢測超過限幅門 限的通信信號的一系列時間采樣中的每一峰值幅度。時間窗以具有最 高幅度的時間采樣為中心，通過限幅加權(quán)函數(shù)衰減該窗口中的每一釆 樣。典型的窗口限幅加權(quán)函數(shù)包括，但不限于布萊克曼-哈里斯
(Blackman-Harris)、漢寧(Hanning)、逆漢寧以及其它非線性加權(quán) 函數(shù)。
通過限制通信信號的峰值幅度，線性射頻(RF)功率放大器的尺 寸可以小得多，并且電信系統(tǒng)發(fā)射機可更加有效地運行。峰值抵消技 術(shù)在功率放大器的輸入端改變通信信號的頻率域、時間域以及正交碼 特f生。為了獲得最大可能的降低峰值平均功率比的益處，頻率域、時
間i或以及正交碼特性必須設(shè)法滿足系統(tǒng)規(guī)范。
許多通信系統(tǒng)依靠碼字正交性區(qū)分用戶和信息。例如，在碼分多
址(CDMA)系統(tǒng)中，每一用戶被分配唯一的正交碼集合。下面的式 (1)表示如何向每一用戶分配正交碼集合。
<formula>formula see original document page 10</formula>
在式(1)中，S表示擴頻前的正交基帶數(shù)據(jù)，/表示正交碼號，尸 表示正交碼的最大數(shù)量，w表示采樣索引，M表示正交函數(shù)中的碼片 數(shù)，A表示分配至正交碼/的用戶數(shù)據(jù)，并且『表示正交函數(shù)。
在CDMA系統(tǒng)中，式(1)的求和結(jié)果被濾波并且以碼片速率擴 頻。通常，并不是同時使用正交碼集合中的所有碼字。換言之，正交 碼集合包括激活用戶碼集合和未激活用戶碼集合。碼字的正交性質(zhì)使 每一用戶相互區(qū)別。這通過將正交碼集合與接收數(shù)據(jù)相關(guān)完成，如下 式(2)所示。
<formula>formula see original document page 10</formula>
式(2)
在式(2)中，"表示每正交碼的功率，/表示正交碼號，表示
正交測量間隔索引，W表示測量間隔中的正交函數(shù)間隔數(shù)，m表示釆樣 索引，M表示正交函數(shù)中的碼片數(shù)，i 表示接收信號，以及『表示正 交函數(shù)。fP,，,'表示正交函數(shù)的復(fù)共軛。
式(2)中的分子是接收數(shù)據(jù)i J")與正交碼集合f^,的互相關(guān)。 該式中的分母對每一正交碼的功率歸一化。將接收數(shù)據(jù)與整個正交碼 集合相關(guān)在激活用戶中顯示較高的功率電平并且在未激活的用戶中顯 示較低的功率電平。
圖1表示沒有峰值抵消的現(xiàn)有電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖 100。圖1中所示的是激活用戶碼102的功率電平和未激活用戶碼104 的功率電平。當(dāng)未激活用戶碼不含有編碼信息時它們實際上是干擾。 在不采用峰值抵消技術(shù)的系統(tǒng)中，通過信道濾波器特性、系統(tǒng)的線性 以及基帶數(shù)據(jù)的增益與相位均衡確定未激活用戶碼的功率電平。
空中接口規(guī)范規(guī)定了未激活用戶碼的可允許功率電平。未激活用 戶的可允許功率電平被表示為相對于信道功率的峰值功率增量。峰值 抵消技術(shù)通過在正交碼間重新分布峰值頻譜能量來影響碼字正交性D 這根據(jù)限制通信信號的包絡(luò)峰值得出，限制通信信號的包絡(luò)峰值改變 了式(2)中的相關(guān)結(jié)果。強烈的峰值限制可將未激活用戶碼的功率電 平和激活用戶碼的錯誤驅(qū)動至不可接受的水平。為了從峰值抵消技術(shù) 獲得大多數(shù)的益處，希望保持用戶碼的正交性質(zhì)。
最簡單的峰值抵消技術(shù)使用限幅機制，該機制將復(fù)通信信號的幅 度限制在固定的門限，即硬限制。通信信號電壓的平方表示該通信信 號的功率包絡(luò)。通信信號峰值幅度的硬限制可實現(xiàn)希望的峰值平均功 率比，但代價是差的頻譜性能，或相鄰信道干擾。
當(dāng)峰值抵消技術(shù)改變通信信號的包絡(luò)形狀時，通過在其它用戶碼
上分布用戶碼的峰值頻譜能量，如式(2)所示改變相關(guān)結(jié)果。在一些 情〗兄下，可能在所有未激活用戶碼的功率電平中出現(xiàn)普遍上升。在其 它'腎況下， 一個未激活用戶碼中的能量可比另一未激活用戶碼中的能 量上升得多。因為空中接口標(biāo)準將品質(zhì)因數(shù)定義為未激活用戶碼的峰 值功率與總信道功率的差值，所以所有未激活用戶碼能量的普遍上升 比一個未激活用戶碼的高能量更有優(yōu)勢。在一些情況下，有必要進行 折中，因為峰值能量非均勻地分布于未激活用戶碼上。結(jié)果，降低了 通信信號的峰值幅度，但代價是升高了所有未激活用戶碼的相關(guān)背景 噪聲。
圖2表示具有硬限制(限幅的)峰值抵消函數(shù)的現(xiàn)有電信系統(tǒng)的 正交碼域功率的條形圖200。圖2中所示的是激活用戶碼102的碼域功 率電平和未激活用戶碼202的碼域功率電平。
在圖2中，將通信信號包絡(luò)峰值限幅至硬限制，使得未激活用戶 碼202的背景噪聲從圖1中的約-67dB升高至約-37dB。
圖3表示具有逆漢寧峰值抵消函數(shù)的現(xiàn)有電信系統(tǒng)的正交碼域功 率的條形圖300。圖3中所示的是激活用戶碼102的碼域功率電平和未 激活用戶碼302的碼域功率電平。
在圖3中，將逆漢寧加權(quán)函數(shù)施加至通信信號降低了通信信號包 絡(luò)中的幅度峰值。結(jié)果，對于通過圖2中所示的硬限幅函數(shù)實現(xiàn)的相 同峰值平均功率比，未激活用戶碼302的背景噪聲從圖1中的-67 dB 增加至約-50dB。與硬限幅函數(shù)相比，漢寧加權(quán)函數(shù)有益地將碼相關(guān)背 景噪聲從-37 dB降低至-50 dB。
在一種改善未激活用戶碼上峰值能量分布的方法中，調(diào)整峰值抵 消函數(shù)的長度，使未激活用戶碼集合中的能量分布最小化。經(jīng)調(diào)整的 峰值抵消函數(shù)長度取決于通信信號包絡(luò)的特性。作為調(diào)整峰值抵消函
數(shù)長度以最小化未激活用戶碼集合中能量分布的結(jié)果，正交碼集合的 未使用正交碼中的功率比現(xiàn)有方法分布得更加均勻，因此使得在電信 系統(tǒng)的碼字正交性測量需求中更大地降低通信信號的峰值平均功率比 成為可能。換言之，如下所述在未激活用戶碼集合中最小化能量分布 提供了一種方法來以較低成本制造發(fā)射機并且比以前更加高效地操作 它們。
根據(jù)各種實施例， 一種降低峰值發(fā)射機功率的方法包括提供電信 系統(tǒng)的正交通信碼集合，該集合包括激活用戶碼集合與未激活用戶碼 集合。通信信號從激活用戶碼集合產(chǎn)生。通過向通信信號應(yīng)用最小化 未激活用戶碼集合上能量分布的峰值抵消函數(shù)來降低通信信號的峰值 平均功率比?？蓪⒎逯档窒瘮?shù)實現(xiàn)為，例如具有某窗口長度的逆漢 寧窗加權(quán)函數(shù)，調(diào)整該窗口長度以最小化未激活用戶碼集合上的能量 分布。
圖4表示用于峰值抵消的逆漢寧加權(quán)函數(shù)的曲線圖400,該函數(shù) 具有選定為最小化分布于未激活用戶碼集合上的能量的窗口長度。圖4 中所示的是逆漢寧窗加權(quán)函數(shù)402，該函數(shù)具有可調(diào)整的窗口長度404、 從激活用戶碼集合生成的復(fù)通信信號的幅度406、采樣間隔408以及峰 值信號幅度410。
在圖4中，用復(fù)通信信號的幅度406乘以每一采樣間隔408處的 逆加權(quán)漢寧加權(quán)函數(shù)402的值，以降低通信信號的峰值平均功率。調(diào) 整加權(quán)函數(shù)的窗口長度404，以最小化分布于未激活用戶碼上的能量。
圖5表示具有峰值抵消函數(shù)的電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖 500，該函數(shù)具有選定的窗口長度，使得根據(jù)圖4的加權(quán)函數(shù)在未激活 用戶碼上分布最小的能量。圖5中所示的是激活用戶碼102的碼域功 率電平和未激活用戶碼502的碼域功率電平。
在圖5中，調(diào)整峰值抵消函數(shù)的窗口長度以最小化在未激活用戶 碼502上分布的能量導(dǎo)致基本均勻的正交碼背景噪聲。開始時，估計 峰值抵消函數(shù)的窗口長度以獲得希望的峰值平均功率比和希望的頻譜 性能，也就是，最大可允許的相鄰信道干擾。然后將峰值抵消函數(shù)應(yīng) 用至輸入信號，并且測量已處理信號的頻譜性能并與希望的頻譜性能 比較。如果已處理信號的頻譜性能遜于希望的頻譜性能，那么以大步 長增加峰值抵消函數(shù)的窗口長度，直到獲得希望的頻譜性能。當(dāng)頻譜 性能足夠時，測量峰值平均功率比并且與希望的峰值平均功率比進行 比較。如果測量的峰值平均功率比大于希望的峰值平均功率比，那么 以具有小于大步長長度的步長降低峰值抵消函數(shù)的窗口長度，直到獲
得希望的峰值平均功率比。按照這種方式，調(diào)整峰值抵消函數(shù)的窗口 長度，以滿足頻譜性能和峰值平均功率比指標(biāo)。
圖6表示具有峰值抵消函數(shù)的電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖 600，該峰值抵消函數(shù)具有未選定為最小化未激活用戶碼上分布的能量 的窗口長度。圖6中所示的是激活用戶碼102的碼域功率電平和未激 活用戶碼602的碼域功率電平。
在圖6中，逆漢寧窗函數(shù)有效地降低了相鄰信道干擾；然而，碼 相關(guān)差錯不均勻地分布于未激活用戶碼上，這對于CDMA-2000電信系 統(tǒng)導(dǎo)致超過例如-27 dB的峰值碼域差錯規(guī)范的碼字正交性測量需求之 上的碼域背景噪聲。
峰值碼域差錯是所有用戶碼中最差情況的差錯?？梢詧D形化地表 示未激活碼差錯，以說明例如16QAM (正交幅度調(diào)制)信號的碼字集 合中激活用戶碼與未激活用戶碼之間相關(guān)幅度的差值。發(fā)明者已經(jīng)在 經(jīng)驗上確定，可以調(diào)整峰值抵消函數(shù)的窗口長度以優(yōu)化用戶碼上碼相 關(guān)差錯的均勻分布。
或者，可通過在串聯(lián)的多個級中向通信信號施加峰值抵消來改善
用戶碼上的功率分布。例如，一個逆漢寧加權(quán)函數(shù)的輸出端可連接至 另一逆漢寧加權(quán)函數(shù)的輸入端，該另一逆漢寧加權(quán)函數(shù)與第一個相同， 以構(gòu)造兩級峰值抵消函數(shù)。
圖7表示多級峰值抵消函數(shù)700。圖7中所示的是第一峰值抵消 函數(shù)702和第二峰值抵消函數(shù)704。
峰值抵消函數(shù)702和704是加權(quán)函數(shù)，例如，逆漢寧加權(quán)函數(shù)， 所示為串聯(lián)，或者可為并聯(lián)。因為正交性度量基于接收信號與正交碼 集合的相關(guān)，所以可利用串聯(lián)的多級峰值抵消函數(shù)運算該相關(guān)結(jié)果。 給定選定的峰值抵消函數(shù)窗口長度，在下面的示例中已經(jīng)向相同的通 信信號施加單級或者兩級峰值抵消函數(shù)。對于單級或者兩級配置，峰 值抵消函數(shù)的輸出具有相同的峰值平均功率特性。
圖8表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單級峰值抵消函數(shù)之后電信系統(tǒng)的正交 碼域功率的條形圖800。圖8中所示的是激活用戶碼相關(guān)包絡(luò)功率電平 802和未激活用戶碼相關(guān)包括功率電平804。
在圖8中，品質(zhì)因數(shù)是未激活用戶碼的最大峰值功率，對于碼信 道號33，該最大峰值功率示為約-27dB。
圖9表示兩級峰值抵消后電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖900。 圖9所示的是激活用戶碼相關(guān)包絡(luò)功率電平802和未激活用戶碼相關(guān) 包絡(luò)功率電平卯2。
在圖9中，串聯(lián)布置兩級峰值抵消。對于功率放大器輸入端的等 效峰值平均功率比，與單級配置相比，正交碼域背景噪聲已經(jīng)改善了 約4 dB。該曲線上未激活用戶碼的最大相關(guān)包絡(luò)功率示出為約-31 dB。
通過合并優(yōu)化峰值抵消函數(shù)的窗口長度和在多級中施加峰值抵消
函數(shù)的方法，可獲得未激活用戶碼相關(guān)功率背景噪聲的進一步改善。
圖IO表示合并圖4的逆漢寧窗長度優(yōu)化和圖7的兩級峰值抵消函
數(shù)之后的電信系統(tǒng)的正交碼域功率的條形圖1000。圖IO所示的是激活 碼;^目關(guān)包絡(luò)功率電平802和未激活用戶碼相關(guān)包絡(luò)功率電平1002。
在圖10中，與圖7不具有圖4的窗口長度優(yōu)化的配置相比，在功 率方夂大器輸入端看到的峰值平均功率比降低了 0.5 dB，并且正交碼域背 景噪聲改善了約6 dB。未激活用戶碼的最大相關(guān)包絡(luò)功率降低至約-37 dB。
為了提供冗余并且在眾多功率放大器間相等地分布功率，向通信 系纟充增加功率矩陣。功率矩陣是一系列混合合并器，該矩陣合并處于 特定相位角的輸入信號。此配置的優(yōu)勢是可在功率放大器間共享平均 功率，并且可通過較少量的功率放大器處理冗余。
圖11表示現(xiàn)有技術(shù)的3X3功率矩陣系統(tǒng)配置1100。圖ll所示的 是功率矩陣1102和1104，混合合并器1106、 1108、 1110、 1112、 1114 和1116以及功率放大器1118、 1120和1122。
在圖11中，三個功率放大器1118、 1120和1122在三扇區(qū)系統(tǒng)中 提供冗余。三個功率放大器1118、 1120以及1122的每一個從第一功 率失巨陣1102接收合并形式的全部三個扇區(qū)的輸入信號。第二功率矩陣 1104接收三個功率放大器1118、 1120以及1122的輸出，并且將放大 的《言號分解為原始輸入信號的放大形式，以生成三個扇區(qū)的輸出信號。 如果功率放大器1118、 1120以及1122之一出現(xiàn)故障，所有三個扇區(qū) 仍然保持激活，盡管處于降低的功率和降低的信號完整性。
功率矩陣還影響通信信號的峰值平均功率比。由于每一功率放大 器接收每一扇區(qū)通信信號的合并，因此該合并中的峰值平均功率比不
同于單個扇區(qū)的峰值平均功率比。下式說明每一 3X3功率矩陣1102
和1104的性質(zhì)
<formula>formula see original document page 17</formula>
在式(3)中，^表示3X3功率矩陣1102和1104的任一個；Z 表示^的矩陣轉(zhuǎn)置；g表示三個功率放大器1118、 1120和1122的每一 個的增益；并且；c是三個功率放大器1118、 1120和1122的輸入端的 通信信號。
峰值抵消函數(shù)的目的是降低在功率放大器1118、 1120和1122接 收的合并的通信信號的峰值包絡(luò)功率。因此，需要表示在功率放大器 輸入端接收的信號的數(shù)字生成的基帶信號，以在基于功率矩陣的系統(tǒng) 中利用窗口加權(quán)函數(shù)。例如，通過使圖11中的第一功率矩陣為數(shù)字功 率矩陣，將峰值限制于合并信號的峰值平均功率比，將該受限信號上 變頻至RF以及向功率放大器發(fā)送每一上變頻信號，來產(chǎn)生基帶信號。 然而，在僅有三扇區(qū)通信數(shù)據(jù)的4X4功率矩陣的情況下，這意味著增 加另外的RF上變頻通路。在下圖中示出了另一配置，該配置在功率矩 陣配置中工作良好。
圖12表示雙重數(shù)字4X4功率矩陣系統(tǒng)1200，該系統(tǒng)包含了使未 激活用戶碼中的功率分布最小化的峰值抵消函數(shù)。圖12中所示的是輸 入信號1202、數(shù)字功率矩陣1204和1206、峰值抵消函數(shù)1208、射頻 上變頻器1210、模擬功率矩陣1212和1214、功率放大器1216、 1218、 1220和1222以及天線1224。
在圖12中，第一數(shù)字功率矩陣1204用于合并輸入信號1202。輸 入{言號1202是基帶扇區(qū)數(shù)據(jù)。通過峰值抵消函數(shù)1208限制第一數(shù)字 功率矩陣1204的四個輸出的每一個。峰值抵消函數(shù)1208還可根據(jù)公 知的技術(shù)實現(xiàn)為具有多個輸入和輸出的單個峰值抵消函數(shù)，并且術(shù)語 "lli條值抵消函數(shù)"旨在包括一個或者多個峰值抵消函數(shù)的實施例。峰 值抵消函數(shù)1208降低基帶信號的峰值平均功率并且最小化在未激活用 戶碼上分布的功率，例如，如上參考圖4和圖7的說明。峰值抵消函 數(shù)1208可別編程為相同的峰值抵消級或者獨立的峰值抵消級，這些級 可以在單獨的基礎(chǔ)上調(diào)整。峰值抵消函數(shù)1208的輸出通過第二數(shù)字功 率失巨陣發(fā)送，以將受限的基帶信號分解為它們各自的波形。然后將分 解的信號進行濾波，轉(zhuǎn)換至模擬信號，并且通過射頻上變頻器1210與 本土也振蕩器混合至發(fā)射頻率。然后通過第一模擬功率矩陣1212合并上 變步頁的信號。功率放大器1216、 1218、 1220以及1222放大來自第一 模J以功率矩陣1212的合并的上變頻信號。第二模擬功率矩陣1214分
解方夂大的上變頻信號，以生成具有相同波形的信號，這些信號由第一 模擬功率矩陣1212接收，由功率放大器1216、 1218、 1220和1222的 增益放大。分解的信號然后被傳遞至各自的天線1224,以向電信系統(tǒng) 的每一扇區(qū)廣播。
圖12的功率矩陣配置還影響每一扇區(qū)的差錯矢量幅度(EVM)和 正交噪聲分布。通過雙重模擬功率矩陣，差錯矢量幅度和正交噪聲功 率由于功率矩陣和功率放大器的增益和相位響應(yīng)的差異而增大。增益 與相位的失配導(dǎo)致每一輸入信號的一些部分在輸出信號中混合，而不 是每一輸入信號在對應(yīng)的輸出信號中完美再現(xiàn)。扇區(qū)間隔離的降低是 由于模擬通路中增益和相位的差異造成，該差異導(dǎo)致天線1224處欠完 美的矢量抵消。為了保持扇區(qū)間隔離，該隔離驅(qū)動可實現(xiàn)的正交噪聲 性能，可如下利用數(shù)字矩陣均衡模擬通路。
圖13表示單個數(shù)字3X3功率矩陣系統(tǒng)1300，該系統(tǒng)包括使未激 活用戶碼中功率分布最小化的峰值抵消函數(shù)。圖13所示的是輸入信號
1202、數(shù)字功率矩陣1302、峰值抵消函數(shù)1304、數(shù)字信號1306、射頻 上變頻器1308、功率放大器1310、模擬功率矩陣1312、模擬通路1314 以及天線1316。
在圖13的結(jié)構(gòu)中，可通過在數(shù)字功率矩陣1302中調(diào)整每一對應(yīng) 數(shù)字信號1306的增益和相位來補償模擬通路1314中的增益和相位差， 以去除模擬通路1314中的差異。按照這種方式補償模擬通路1314中 的i曽益和相位差防止模擬功率矩陣1312和模擬通路1314中的增益和 相f立差主導(dǎo)正交碼噪聲功率。另外，每一峰值抵消函數(shù)1304輸出端的 正交碼噪聲功率不同于在每一對應(yīng)天線1316處所見的正交碼噪聲功 率。正交碼噪聲功率的差異是由于在峰值抵消函數(shù)1304的輸入端通過 數(shù)字功率矩陣1302合并通信信號然后在天線1316的輸入端通過模擬 功率矩陣1214進行分解造成的。為了降低扇區(qū)間的正交碼噪聲功率， 可單獨調(diào)整每一峰值抵消函數(shù)1304的增益和相位參數(shù)，以在每一模擬 通足各1314上產(chǎn)生均勻的正交碼背景噪聲?；蛘撸烧{(diào)整每一峰值抵消 函數(shù)1304的增益和相位參數(shù)，以將正交碼噪聲峰值移動至不同的正交 用戶碼。
圖14表示一種利用正交碼噪聲成形降低發(fā)射機峰值功率需求的 方法流程圖1400。
步驟1402是流程圖1400的入口點。
在步驟1404，提供電信系統(tǒng)的正交碼集合，該集合包括激活用戶 碼集合和未激活用戶碼集合。
在步驟1406，從激活用戶碼集合產(chǎn)生通信信號。
在步驟1408，從第一數(shù)字功率矩陣產(chǎn)生代表通信信號總和的多個 基帶信號。
在步驟1410，向每一基帶信號應(yīng)用峰值抵消函數(shù)，以降低峰值平 均功率。
在步驟1412，在第二數(shù)字功率矩陣中分解降低的峰值功率基帶信
號，以恢復(fù)每一降低的峰值功率基帶信號的波形。
在步驟1414，根據(jù)公知技術(shù)，例如通過本地振蕩器和混頻器，將 每一分解的基帶信號上變頻至射頻。
在步驟1416，將上變頻的信號轉(zhuǎn)換至模擬并在第一模擬功率矩陣 中進行合并。
在步驟1418，通過射頻功率放大器放大每一合并的上變頻信號。
在步驟1420，在第二模擬功率矩陣中分解放大的上變頻信號，以 恢復(fù)每一放大的上變頻信號的波形。
在步驟1422，從電信系統(tǒng)的天線廣播每一分解的放大信號。
步驟1424是流程圖1400的出口點。
圖15表示一種調(diào)整圖14中峰值抵消函數(shù)窗口長度的方法流程圖 1500。
步驟1502是流程圖1500的入口點。
在步驟1504，估計峰值抵消函數(shù)的窗口長度，以實現(xiàn)希望的峰值 平均功率比和希望的頻譜性能。
在步驟1506，向通信信號應(yīng)用峰值抵消函數(shù)以生成已處理信號。
在步驟1508，根據(jù)公知技術(shù)測量已處理信號的頻譜性能。 在步驟1510，將已處理信號的頻譜性能與希望的頻譜性能進行比較。
在步驟1512,當(dāng)已處理信號的頻譜性能遜于希望的頻譜性能時， 該方法從步驟1514繼續(xù)進行。當(dāng)獲得希望的頻譜性能吋，該方法從步 驟1518繼續(xù)進行。
在步驟1514,將峰值抵消函數(shù)的窗口長度增加具有第一步長大小 的長度，并且該方法從步驟1506繼續(xù)進行。
在步驟1516，將峰值抵消函數(shù)應(yīng)用至通信信號，以產(chǎn)生已處理信
號
在步驟1518，根據(jù)公知技術(shù)測量已處理信號的峰值平均功率比。
在步驟1520，將已處理信號的峰值平均功率比與希望的峰值平均 功率比進行比較。
在步驟1522，當(dāng)測量的峰值平均功率比大于希望的峰值平均功率 比吋，該方法從步驟1524繼續(xù)進行。當(dāng)獲得希望的峰值平均功率比吋， 該方法從步驟1526繼續(xù)進行。
在步驟1524，將峰值抵消函數(shù)的窗口長度降低具有第二步長大小 的長度，該第二步長大小小于第一步長大小，并且該方法從步驟1516 繼續(xù)進行。
步驟1526是流程圖1500的出口點。
盡管參考以特定順序執(zhí)行的特定步驟描述和顯示了上面的流程圖 說明，但在不脫離權(quán)利要求范圍的情況下，可以忽略這些步驟中的一 些并且/或者合并、再次劃分或者重新排序這些步驟中的一些。除非特 別矛旨明，步驟的順序和分組并不是其它實施例的限制，該順序和分組 處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
由上可知，使未激活用戶碼中的能量分布最小化，這提供了一種 低成本制造發(fā)射機的方法，并且比以前更高效地操作它們。
上述特定實施例及其應(yīng)用僅出于說明性目的，并不掃夂除在權(quán)利要 求范圍內(nèi)進行的修改與變形。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括以下步驟提供電信系統(tǒng)的正交通信碼集合，其中所述正交通信碼集合包括激活用戶碼集合和未激活用戶碼集合；從所述激活用戶碼集合產(chǎn)生通信信號；以及通過對于所述通信信號執(zhí)行峰值抵消函數(shù)降低所述通信信號的峰值平均功率比，峰值抵消函數(shù)使所述激活用戶碼集合和所述未激活用戶碼集合中至少一個中的能量分布最小化。
2. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述峰值抵消函數(shù)包括非線性加 權(quán)函數(shù)，該非線性加權(quán)函數(shù)具有調(diào)整為使得所述激活用戶碼集合和所 述未激活用戶碼集合中至少一個中的能量分布最小化的窗口長度。
3. 權(quán)利要求2所述的方法，其中所述峰值抵消函數(shù)包括串聯(lián)或者 并聯(lián)的多個級。
4. 權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括步驟以具有第一步長大 小的步長使所述峰值抵消函數(shù)的窗口長度逐步變長，直到獲得希望的 頻譜性能。
5. 權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括步驟以具有第二步長大 小的步長使所述峰值抵消函數(shù)的窗口長度逐步變短，直到獲得希望的 峰值平均功率比，其中所述第二步長大小小于所述第一步長大小。
6. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述峰值抵消函數(shù)包括串聯(lián)或者 并聯(lián)的多個級。
7. 權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括以下步驟 通過第一數(shù)字功率矩陣生成表示通信信號的多個合并的基帶信號；對于每一所述合并的基帶信號執(zhí)行峰值抵消函數(shù)，以提供降低的峰值平均功率信號；在第二數(shù)字功率矩陣中分解所述降低的峰值平均功率信號，以提供分解的基帶信號；上變頻每一所述分解的基帶信號，以提供上變頻信號； 在第一模擬功率矩陣中合并所述上變頻信號，以提供合并的上變頻信號；放大每一所述合并的上變頻信號，以提供放大的合并的上變頻信 號；以及在第二模擬矩陣中分解所述放大的合并的上變頻信號，以提供分 解的放大的上變頻信號。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括步驟通過天線廣播每一 所述分解的放大的上變頻信號。
9. 權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括以下步驟 通過單個數(shù)字功率矩陣生成代表通信信號的多個合并的基帶信號；對于每一所述合并的基帶信號執(zhí)行峰值抵消函數(shù)，以提供降低的 峰值平均功率信號；上變頻每一所述降低的峰值平均功率信號，以提供合并的上變頻信號；放大每一所述合并的上變頻信號，以提供放大的合并的上變頻信 號；以及在單個模擬矩陣中分解所述放大的合并的上變頻信號，以提供分 解的上變頻信號。
10. 權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過在所述單個數(shù)字功率矩 陣中調(diào)整每一所述合并的基帶信號的增益和相位來補償每一所述分解 的上變頻信號的增益和相位差。
11. 一種裝置，包括電信系統(tǒng)的正交碼集合，該集合包括激活用戶碼集合和未激活用 戶碼集合；通過所述激活用戶碼集合產(chǎn)生的通信信號；以及 峰值抵消函數(shù)，用于降低所述通信信號的峰值平均功率，其中所述峰值抵消函數(shù)使所述激活用戶碼集合和所述未激活用戶碼集合中至少一個中的能量分布最小化。
12. 權(quán)利要求ll所述的裝置，其中所述峰值抵消函數(shù)包括非線性 加^:函數(shù)，該非線性加權(quán)函數(shù)具有調(diào)整為使得所述激活用戶碼集合和 所述未激活用戶碼集合中至少一個中的能量分布最小化的窗口長度。
13. 權(quán)利要求11所述的裝置，其中，以第一步長大小使所述峰值 抵消函數(shù)的窗口長度變長，直到獲得希望的頻譜性能。
14. 權(quán)利要求13所述的裝置，其中，以第二步長大小使所述峰值 抵消函數(shù)的窗口長度變短，直到獲得希望的峰值平均功率比，其中所 述第二步長大小小于所述第一步長大小。
15. 權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述峰值抵消函數(shù)包括串聯(lián)或 者并聯(lián)的多個級。
16. 權(quán)利要求ll所述的裝置，其中所述峰值抵消函數(shù)包括串聯(lián)或 者并聯(lián)的多個級。
17. —種裝置，包括電信系統(tǒng)的正交碼集合，該集合包括激活用戶碼集合和未激活用 戶碼集合； 通過所述激活用戶碼集合產(chǎn)生的多個通信信號；第一數(shù)字功率矩陣，用于接收所述通信信號并且用于生成代表所述通信信號總和的多個合并的基帶信號；多個峰值抵消函數(shù)，用于降低所述通信信號的峰值平均功率，其中所述峰值抵消函數(shù)使所述激活用戶碼集合和所述未激活用戶碼集合 中至少一個中的能量分布最小化；第二數(shù)字功率矩陣，耦合至所述峰值抵消函數(shù)的輸出端以提供分解的基帶信號；多個上變頻器，耦合至所述第二數(shù)字功率矩陣，用于上變頻所述 分解的基帶信號，以提供上變頻信號；第一模擬功率矩陣，耦合至所述上變頻器，用于合并所述上變頻信號，以提供合并的上變頻信號；多個放大器，用于放大每一所述合并的上變頻信號以提供放大的 合并的上變頻信號；以及第二模擬矩陣，用于分解所述放大的合并的上變頻信號以提供分 解的放大信號。
18. 權(quán)利要求17所述的裝置，進一步包括耦合至每一所述分解的 放大信號的天線。
19. 一種裝置，包括電信系統(tǒng)的正交碼集合，該集合包括激活用戶碼集合和未激活用 戶碼集合；通過所述激活用戶碼集合產(chǎn)生的多個通信信號；單個數(shù)字功率矩陣，用于接收所述通信信號并且用于生成代表所述通信信號總和的多個合并的基帶信號；多個峰值抵消函數(shù)，用于降低所述通信信號的峰值平均功率，其中所述峰值抵消函數(shù)使所述激活用戶碼集合和所述未激活用戶碼集合 中至少一個中的能量分布最小化；多個上變頻器，耦合至所述單個數(shù)字功率矩陣，用于上變頻所述 合并的基帶信號，以提供合并的上變頻信號；多個放大器，用于放大每一所述合并的上變頻信號以提供放大的 合并的上變頻信號；以及單個模擬矩陣，用于分解所述放大的合并的上變頻信號以提供分 解的放大的上變頻信號。
20. 權(quán)利要求19所述的裝置，進一步包括耦合至每一所述分解的 放大的上變頻信號的天線。
21. 權(quán)利要求17所述的裝置，其中通過在所述第一和第二數(shù)字功 率矩陣中調(diào)整每一所述合并的基帶信號的增益和相位來補償每一所述 分解的放大的上變頻信號的增益和相位差。
22. 權(quán)利要求19所述的裝置，其中通過在所述單個數(shù)字功率矩陣 中調(diào)整每一所述合并的基帶信號的增益和相位來補償每一所述分解的 放大的上變頻信號的增益和相位差。
全文摘要
一種利用正交碼噪聲成形降低發(fā)射機峰值功率需求的方法與裝置，包括提供電信系統(tǒng)的正交碼集合，該集合包括激活用戶碼集合和未激活用戶碼集合(1404)。從激活用戶碼集合產(chǎn)生通信信號(1406)。通過對于通信信號執(zhí)行峰值抵消函數(shù)來降低通信信號的峰值平均功率比，使激活用戶碼集合和未激活用戶碼集合中至少一個中的能量分布最小化(1410)。
文檔編號H04B7/005GK101114856SQ200610107588
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者威廉·C·格林伍德, 羅納德·L·波爾科, 達勒·R·安德森 申請人:摩托羅拉公司