專(zhuān)利名稱(chēng)：用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用高頻功率放大器放大相位調(diào)制信號(hào)，并發(fā)送這些信號(hào)的發(fā)射機(jī)，更具體地說(shuō)，它涉及減少在一個(gè)移動(dòng)衛(wèi)星通信終端發(fā)送功率中AM/PM變換失真的發(fā)射機(jī)。


圖1是表示一個(gè)普通發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)的方框圖。在該圖中，發(fā)射機(jī)的輸入數(shù)據(jù)是兩列傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)DI和DQ，它們是由正交的二進(jìn)制基帶信號(hào)的同相信道(I信道)和正交信道(Q信道)構(gòu)成的。這個(gè)數(shù)據(jù)被稱(chēng)為NRZ信號(hào)。
另外，這種發(fā)射機(jī)包括一個(gè)用于刪除基帶中失真成分的奈奎斯特濾波器11，一個(gè)接收該奈奎斯特濾波器11有輸出作為其輸入并輸入出四相調(diào)制信號(hào)的四相調(diào)制器13，和一個(gè)用于把來(lái)自該四相調(diào)制器的已調(diào)信號(hào)(QPSK信號(hào))變頻至微波波段的高頻信號(hào)，并且在該微波波段發(fā)送該信號(hào)的功率放大器14。這種結(jié)構(gòu)被描述于，例如，日本公開(kāi)的未審查專(zhuān)利申請(qǐng)No.3-171953，申請(qǐng)人是Minori Kouno。
一般說(shuō)來(lái)，帶寬未限的QPSK信號(hào)具有一個(gè)對(duì)于已調(diào)信號(hào)的恒定包絡(luò)，因而不受傳輸通路的非線性的影響(例如，PM-AM變換或AM-PM變換的影響，這里AM表示幅度調(diào)制，PM表示相應(yīng)調(diào)制)。
但是，帶寬限制的QPSK信號(hào)會(huì)因功率放大器的非線而使帶寬增加并受AM-PM變換等的影響。這樣使其誤碼率特性被變壞。所以，如果要求這些信號(hào)受功率放大器的非線性等的影響，則該包絡(luò)的調(diào)制特性就必需盡可能的維持恒定。上述的原理全都被描述于出版物IECE Japan(1989)第61-76頁(yè)的“TDMA通信”中，作者為S.Kato等。該文描述了圖1電路結(jié)構(gòu)中的此種功率放大器的非線性影響。
在圖1的發(fā)射機(jī)中，四相調(diào)制器13的輸出通常用一個(gè)帶寬濾波器進(jìn)行帶寬限制，以防止在射頻范圍內(nèi)的不必要的寄生噪聲和鄰道信號(hào)的干擾。
該帶寬限制已調(diào)信號(hào)被輸入到一個(gè)高頻功率放大器14。由于用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)中的功率放大器特別需要消耗少的功率，因此就需要盡可能處于輸入/輸出的非線性放大區(qū)域特性。如果在輸入/輸出特性的非線性放大區(qū)域使用，則AM-PM的變換失真就隨同由該四相調(diào)制器13的各相輸出信號(hào)的幅度變化而產(chǎn)生，由此又產(chǎn)生了傳輸信號(hào)的相位誤差，以致在傳輸信號(hào)中的相位誤差被增加。
這種具有相位誤差的傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)衛(wèi)星被傳送給其它地球站。在上述已調(diào)信號(hào)由一個(gè)在接收側(cè)的確碼器解碼為正交I和Q信道的兩列數(shù)據(jù)信號(hào)的情況時(shí)，直接解碼在正交檢測(cè)器的輸出中引起了解調(diào)誤差，而引起誤碼率增大。例如，當(dāng)一個(gè)B類(lèi)或C類(lèi)高頻FET放大器被用作功率放大器14且工作接近于飽和點(diǎn)時(shí)，AM-PM變換特性可能有高達(dá)8-12deg/dB的值。
結(jié)果，在該放大器輸出中產(chǎn)生的AM-PM變換失真引起了在接收側(cè)調(diào)制器輸出中的相位誤差，以致在比特差錯(cuò)率特性Eb/No中的Eb/No值與理論上的無(wú)失真值比較低了約0.3dB。這里Eb/No是接收機(jī)輸入中的噪聲功率密度(W/Hz)對(duì)于接收機(jī)輸入中每比特功率(W)的比率。
Eb/No降低會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題，諸如在衛(wèi)星通信情況下需要重新檢測(cè)電路設(shè)計(jì)或改變天線尺寸，在衛(wèi)星通信情況下為傳輸盡可能多的信息而需工作在盡可能低的Eb/No。
本發(fā)明的目的是要解決上述的問(wèn)題，并提供一種用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)裝置，即使當(dāng)功率放大器在非線性區(qū)域使用時(shí)，它也能進(jìn)行傳輸，而沒(méi)有由AM-PM變換失真而產(chǎn)生的有害影響。
為此目的，本發(fā)明在四相調(diào)制器之前提供了一個(gè)包絡(luò)均衡器，該包絡(luò)均衡器接收一個(gè)兩級(jí)奈奎斯特濾器的輸出作為它的輸入，并使得在該奈奎斯特濾波器輸出正交軸上的包絡(luò)恒定。該包絡(luò)均衡器的輸出被輸入到四相調(diào)制器。在這種情況下，由于該相位調(diào)制器輸出的幅度可以被恒定，所以就有可能消除來(lái)自高功率放大器AM-PM變換失真的影響，以減少相位誤差。
本發(fā)明將參照附圖被進(jìn)一步地描述，其中圖1是用于衛(wèi)星通信終端的已有技術(shù)的發(fā)射機(jī)裝置;
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的方框圖;
圖3是表示圖2所示結(jié)構(gòu)中在一個(gè)正交軸上各相位點(diǎn)的波形圖;
圖4是本發(fā)明包絡(luò)均衡器12的第一實(shí)施例的方框圖;
圖5是表示圖4所示包絡(luò)均衡器12詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖;
圖6是本發(fā)明包絡(luò)均衡器12的第二實(shí)施例的方框圖;和圖7是在本發(fā)明的相位調(diào)制器被用于16一相制器時(shí)的第二實(shí)施例。
圖2表示本發(fā)明使用的用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)裝置的方框原理圖。在圖中，奈奎斯特濾波器11，四相調(diào)制器13和功率放大器14具有現(xiàn)圖1所示那些單元相類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，因此這里省略了對(duì)它們的描述。
在該圖中，與圖1不同的構(gòu)成是在奈奎斯特濾波器11與四相調(diào)制器13之間放置了一個(gè)包絡(luò)均衡器12。在圖中，兩列傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)DI和DQ被輸入到該奈奎斯特濾波器11，并分別編碼。然后，奈奎斯特濾波器11的輸出被輸入到包絡(luò)均衡器12，在各信號(hào)的幅度被恒定之后，再送入功率放大器14。也就是說(shuō)，包絡(luò)均衡器12具有接收在奈奎斯特濾波器11中被波形均衡的兩列數(shù)據(jù)信號(hào)DI′和DQ′作為其輸入的功能，和把它們轉(zhuǎn)變成在各相具有恒定幅度的兩列數(shù)據(jù)信號(hào)DI″和DQ″的功能。
這里，圖3是表示對(duì)于在一個(gè)相平面上兩列數(shù)據(jù)I和Q在正交四相調(diào)制波中四點(diǎn)相位狀態(tài)的圖。該包絡(luò)均衡器具有均衡信號(hào)的功能，以便各相點(diǎn)相位變化的軌跡構(gòu)成一個(gè)具有到原點(diǎn)為恒定距離(在圖中“a”的值)的圓形軌跡。
圖4是包絡(luò)均衡器12詳細(xì)的一個(gè)例子。在圖中輸入端A和B被分別用于輸入正交數(shù)據(jù)DI′和DQ″。在這種情況下第一象限的一個(gè)相位點(diǎn)在圖3中以X來(lái)表示。這時(shí)，它處的位置不同于該圓形軌跡。該均衡器用一個(gè)絕對(duì)值電路20確定正交數(shù)據(jù)DI′和DQ的絕對(duì)值｜DI′｜和｜DQ′｜。各值被輸入到一個(gè)除法電路21以進(jìn)行｜DI′｜和｜DQ′｜運(yùn)算。
這樣，一個(gè)值｜DI′｜/｜DQ′｜就在該除法電路21的輸出被產(chǎn)生了。
然后除法電路21的輸出被輸入到一個(gè)反正切計(jì)算器22，從下面根據(jù)該除法電路21確定的除法D值的關(guān)系表達(dá)式確定出數(shù)據(jù)DI和數(shù)據(jù)DQ′之間的相位θ。
θ＝tan-1D＝tan-1｜DI′｜/｜DQ′｜(2)該反正切計(jì)算器21的輸出被輸入到一個(gè)余弦計(jì)算器23利用相位角θ去構(gòu)成一個(gè)恒定的軌跡，進(jìn)行下述計(jì)算，并得到輸出數(shù)據(jù)DI″。
DI″＝a×COSθ(3)同樣，該正弦計(jì)算器24也進(jìn)行下述計(jì)算而構(gòu)成一個(gè)恒定的軌跡。
DI″＝a×COSθ(4)因此，包絡(luò)均衡器12的輸出被轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3中相位點(diǎn)Y的數(shù)據(jù)。
這樣，數(shù)據(jù)Y就可以被用于構(gòu)成一個(gè)從原點(diǎn)具有恒定距離a的圓形軌跡。
盡管余弦計(jì)算器23和正弦計(jì)算器24在等式(3)和(4)乘點(diǎn)的距離a，但是該乘法可以用事先歸一化被省去。
圖5示出了一個(gè)包絡(luò)均衡12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
在該圖中，兩列正交數(shù)據(jù)DI′和DQ′被輸入到輸入端子34和35。在圖中，它們分別被假定為，例如，并行的8比特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)。這些數(shù)據(jù)信號(hào)被分為1比特碼比特36和37，和7比特信息比特38和39。
該7比特信息比特38和39被分別輸入到絕對(duì)值變換電路42和43，以計(jì)算絕對(duì)｜DI′｜和｜DQ′｜。絕對(duì)值變換電路42和43的輸出信號(hào)被組合并輸入到一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)32作為一個(gè)14比特信號(hào)。
ROM32利用由絕對(duì)值變換電路42和43確定的絕對(duì)值(｜DI′｜和｜DQ′｜))｜作為地址(14比特)，輸出下列值作為提供以前存儲(chǔ)的園形軌形的數(shù)據(jù)｜c(diǎn)os(tan-1(｜DI′｜/｜DQ′))｜(5)｜sin(tan-1(｜DI′｜/｜DQ′｜))｜(6)這里如果假定ROM32的輸出是16比特?cái)?shù)據(jù)，則ROM可以用一個(gè)256千比特那么大的容量就能完全實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)樵摂?shù)據(jù)對(duì)于14比特輸入地址是16比特。
在ROM32的輸出數(shù)據(jù)被分為余弦輸出和正弦輸出之后，它們分別用乘法器電路31和33與碼比特36和37相乘，這樣具有距包絡(luò)原點(diǎn)一個(gè)恒定距離的正交數(shù)據(jù)DI″和DQ″就被得到了。
下面，將參照?qǐng)D6描述包絡(luò)均衡器12的其它實(shí)施例。
奈奎斯特濾波器11的兩側(cè)數(shù)據(jù)輸出DI′和DQ′被輸入到一個(gè)包絡(luò)計(jì)算器53。該包絡(luò)計(jì)算器53根據(jù)下述公式確定自原點(diǎn)的距離RR＝DI′2+D2Q(7)包絡(luò)計(jì)算器53的輸出R被輸入到除法器電路51和52。除法器電路51和52也分別接收兩列數(shù)據(jù)DI′和DQ′，并進(jìn)行下述除法運(yùn)算以確定DI″和DQ″DI″＝DI′/R(8)DQ″＝DQ′/R(9)這樣就能夠得到具有原點(diǎn)有恒定距離軌跡的正交數(shù)據(jù)信號(hào)DI″和DQ″。
盡管上述的實(shí)施例的描述是用于四相調(diào)制器結(jié)構(gòu)，當(dāng)然該實(shí)施例也能被應(yīng)用于其它的數(shù)據(jù)調(diào)制類(lèi)型。
例如，圖7是本發(fā)明應(yīng)用于16相調(diào)制(16PSK)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)。
參考標(biāo)號(hào)61表示一個(gè)16相映射器(mapper)，它用于把輸入數(shù)字信號(hào)D1-D4分成正交的兩部分DI′和DQ′。參考標(biāo)號(hào)62和63表示從16相變換器分開(kāi)的分量DI′和DQ′中刪除高頻分量的奈奎斯特濾波器。該奈奎斯特濾波器62和63的輸出被輸入到一包絡(luò)均衡器12，在那該輸出信號(hào)被均衡以使自原點(diǎn)的距離恒定，并得到數(shù)據(jù)DI″和DQ″。之后，這個(gè)數(shù)據(jù)被輸入到16PSK調(diào)制器60，并由功率放大器14進(jìn)行放大，以提供用于傳輸?shù)母哳l信號(hào)。
如上所述，在本發(fā)明用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)裝置中，相位調(diào)制器輸出的幅度被進(jìn)行恒定，以便發(fā)射機(jī)裝置不被高頻功率放大器AM-PM變換的失真所影響，即使其頻率很高，因此相位誤差可以被減少。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)裝置被使用時(shí)，即使是在非線性區(qū)域中使用的C類(lèi)高頻放大器也能靠在傳輸濾器輸出用一個(gè)簡(jiǎn)單的包絡(luò)濾波器對(duì)幅度分量進(jìn)行波形均衡而防止增加碼干擾，并能在具有低外償(back off)區(qū)域中工作，以便能夠方便地獲得對(duì)于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端發(fā)射機(jī)裝置所需的小尺寸和低功耗。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)裝置，包括一個(gè)接收兩列正交數(shù)據(jù)的奈奎斯特濾波器，用于從這些數(shù)據(jù)中刪除高頻分量；一個(gè)包絡(luò)均衡器，用于均衡所述奈奎斯特濾波器的輸出，以便當(dāng)把所述奈奎斯濾波器的輸出表示在一個(gè)正交軸上時(shí)自原點(diǎn)的包絡(luò)距離實(shí)質(zhì)上是恒定的；一個(gè)相位調(diào)制器，用于對(duì)從所述包絡(luò)均衡器輸出的信號(hào)調(diào)相；和一個(gè)接收所述相位調(diào)制器輸出信號(hào)的高功率放大器，用于把該信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)并以高功率發(fā)送它們。
2.如權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)裝置，其中所述的包絡(luò)均衡器包括一個(gè)接收來(lái)自所述奈奎斯特濾波器的兩列輸出信號(hào)的絕對(duì)值電路，用于確定它們的絕對(duì)值;一個(gè)除以來(lái)自所述絕對(duì)值電路的所述絕對(duì)值的除法電路;一個(gè)接收所述除法電路輸出的反正切計(jì)算器，用于計(jì)算它們的反正切，以確定這兩列濾波器輸出的相位角;一個(gè)余弦計(jì)算器，用于確定所述相位角的余弦值;和一個(gè)正弦計(jì)算器，用于確定所述相位角的正弦值，因此得到兩列數(shù)據(jù)信號(hào)，其來(lái)自所述余弦計(jì)算器和來(lái)自正弦計(jì)算器的輸出數(shù)據(jù)彼此是正交的。
3.如權(quán)利要求2的發(fā)射機(jī)裝置，其中所述的包絡(luò)均衡器包括第一和第二絕對(duì)值變換電路，它們各自接收來(lái)自所述奈奎斯特濾波器輸出的正交數(shù)據(jù)的信息數(shù)據(jù)，用于計(jì)算所述信息數(shù)據(jù)的絕對(duì)值;一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)，它接收來(lái)自所述第一和第二絕對(duì)值變換電路輸出信號(hào)的組合數(shù)據(jù)，用于讀出先前以所述組合數(shù)據(jù)作為地址而被存儲(chǔ)的正弦值和余弦值;和一個(gè)乘法器電路，把來(lái)自所述ROM的輸出數(shù)據(jù)分為兩列信息數(shù)據(jù)，并用來(lái)自所述第一和第二絕對(duì)值變換器的所述信號(hào)的碼比特乘以所述信號(hào)數(shù)據(jù)每一個(gè)。
4.如權(quán)利要求2的發(fā)射機(jī)裝置，其中所述的包絡(luò)均衡器包括一個(gè)包絡(luò)計(jì)算器，接收兩列所述奈奎斯特濾波器輸出的正交數(shù)據(jù)，并得它們各自的均方根;和一個(gè)除法器電路，用于除以來(lái)自所述包絡(luò)計(jì)算器輸出信號(hào)兩列數(shù)據(jù)的每一個(gè)，因此輸出的兩列正交數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)于所述除法器電路來(lái)說(shuō)，其包絡(luò)被均衡了。
全文摘要
一種用于移動(dòng)衛(wèi)星通信終端的發(fā)射機(jī)裝置，它包括具有輸入給它的兩列正交數(shù)據(jù)和均衡它們的波形的一個(gè)奈奎斯濾波器，一個(gè)均衡該濾波器的輸出，以使包絡(luò)(軌跡)的距離在正交軸上自原點(diǎn)是恒定的包絡(luò)均衡器，一個(gè)接收來(lái)自該包絡(luò)均衡器的輸出信號(hào)并調(diào)制它們的相位調(diào)制器，和一個(gè)接收該相位調(diào)制器輸出，并在高頻段功率放大它的功率放大器。這樣，就使得在功率放大器中消除AM-PM變換失真的影響成為可能。
文檔編號(hào)H04L25/03GK1113058SQ9412077
公開(kāi)日1995年12月6日 申請(qǐng)日期1994年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月21日
發(fā)明者河端尚 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社