CN1172454C - Cdma信号传输控制 - Google Patents

Abstract

本发明是一种CDMA传输控制技术(600)，它包括下列功能的各种组合：去峰值、带内对带外比(RIO)、(611)功率控制以及频谱整形(614)。去峰值减小在CDMA信号中的峰值。RIO(612)根据CDMA信号的带内部分对带外部分的信号强度产生一个比率。功率控制根据正交信号计算调节CDMA信号的增益。频谱整形使邻近半功率点频率处的CDMA信号的带内部分衰减。可以在CDMA基站中实施CDMA传输控制技术以扩展范围和容量。

Description

CDMA信号传输控制

发明背景

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)系统。尤其，本发明包括，但是不限于，一种新颍和改进的CDMA基站，所述基站可以执行下列各种组合：1)对CDMA信号峰值去峰值(decresting)；2)对CDMA信号的带内频谱进行整形(shaping)；3)产生带内对带外信号强度比；和/或4)根据正交信号计算控制发射功率。

背景技术

在通信系统中普遍使用码分多址(CDMA)技术。在典型的CDMA系统中，CDMA基站把CDMA信号发送到多个CDMA通信装置，诸如无线电话。CDMA信号包括许多个别的用户信号。CDMA基站通过把每个个别的用户信号用唯一的扩展序列(诸如伪随机序列)进行编码而产生CDMA信号。然后CDMA基站把经编码的用户信号加在一起形成CDMA信号。

在CDMA系统中，不根据频率或时间分开个别用户信号，但是是在整个频带上扩展的。每个CDMA通信装置根据唯一的扩展序列得到它的特定用户信号。由于这种用随机序列对多个信号进行编码的组成，CDMA信号具有随机信号峰值，当放大CDMA信号时会产生问题。对比之下，非CDMA信号一般不具有这种随机特征。例如，调频信号适合于在恒定包络内，因为把个别用户信号放置在分离的频带内，而且不用随机序列进行组合或编码。

CDMA信号发送具有特殊的功率考虑，因为CDMA信号是在频带上散布的。由于CDMA信号共享频带，所以每个信号代表对其它信号的噪声。因此，CDMA发送系统必须仔细地跟踪每个信号的功率。

一般以由正交CDMA信号I和Q构成的众知的正交格式来产生基带CDMA信号。使用频率相同但是相位正交的载波来发送正交CDMA信号I和Q。换言之，通过用余弦(2×π×频率×时间)调制I和用正弦(2×π×频率×时间)调制Q可以构成RF(射频)CDMA信号。在IS-95A中，正交信号携带具有不同伪随机序列代码的相同数据。

图1示出典型CDMA信号的理想频谱。垂直轴表示信号功率，而水平轴表示频率。围绕中心频率的半功率点频率(corner frequency)定义的带宽内包含所要求的带内信号功率。典型例子是具有半功率点频率在(1.96GHz-625KHz)和(1.96GHz+625KHz)处中心在约为1.96GHz中心频率的1.25MHz带宽。信号功率在频带外明显地跌落，但是仍存在某些不需要的带外信号功率，如图1的阴影部分所示。带外信号功率是不需要的，因为它表示干扰邻近频带中的其它信号的无用功率。

图2示出典型CDMA信号的时域曲线。垂直轴表示以伏表示的CDMA信号幅度，而水平轴表示时间。虚线表示在零电压点之上的最大正信号电压(+Vmax)，和在零电压点之下的最大负信号电压(-Vmax)。CDMA信号在Vmax之上和之下具有“峰”。在图2中以阴影表示峰。

图3示出一般用于放大CDMA信号的功率放大器的工作特征。水平轴表示输入信号功率(Pin)，而垂直轴表示输出信号功率(Pout)。如果Pin在最大功率电平(power level)(Pmax)之下，则功率放大器以线性状态工作，其中使Pout相对应于Pin的增加而成正比地增加。如果Pin超过最大功率电平(Pmax)，则功率放大器以非线性状态工作，其中使Pout不相对应于Pin的增加而成正比地增加。在非线性工作范围内Pout小于理想功率。

应该注意，图2中的Vmax电压电平相当于图3中的Pmax。因此，在+Vmax以上和-Vmax以下的随机信号峰值驱动Pmax以上的功率放大器进入非线性工作区。当工作在非线性工作区时，功率放大器展现出不希望有的性能，其形式为降低保真度和增加噪声。与之对比，一般调频(FM)信号没有随机信号峰值，所以放大器能够在最大功率电平之下连续地工作。

当工作在非线性范围中时，功率放大器产生附加的带外信号功率。带外信号功率是一个问题，因为它干扰在邻近频带中的其它信号。诸如在美国的联邦通信委员会之类的政府机构严格地规定带外信号功率引起的干扰。

在基站测试期间执行对这个问题的现有解决方案。使用测试设备来计算基站发送的测试CDMA信号的比率。该比率表示带内信号功率与带外信号功率的关系。在测试期间调节基站发射功率，因此该比率在最大值以下具有一个裕度，从而比率可在最大值以下有些增加。通常，不幸地，没有计算比值，并在现场中的正常基站工作期间没有使用该比率。使用测试设备来计算比值，而未装备基站以在现场中计算比值。因此，不是自动地产生和使用比率来控制温度和负载变化改变基站工作的现场的操作。

对这个问题的另一个现有解决方案是操作CDMA基站以致功率输出对导频信号之比不超过一个值，诸如5。这个解决方案是有不足之处的，因为根据导频信号的最大功率电平不是带外信号功率成为问题的最佳估计点。结果，没有使基站的范围和容量最优化。

图4描绘在本技术领域中当前众知的多扇区基站1100。把基站1100划分成地理扇区，其中呼叫者A-F在扇区1中，呼叫者G-L在扇区2中。为了说明的目的，呼叫者F将如虚线所示从扇区1移动到扇区2，但是在讨论呼叫者F从扇区1移动到扇区2之前先讨论基站1100的操作。熟悉本技术领域的人员会理解，为了清楚起见，已经简化了基站1100的图。

基站1100的扇区1部分包括区站调制解调器1102和1104、增益控制1106、总和电路1108、包括增益1112的CDMA信号处理器1110以及天线1114。基站1100的扇区2部分包括区站调制解调器1122和1124、增益控制1126、总和电路1128、包括增益1132的CDMA信号处理器1130以及天线1134。

在操作中，区站调制解调器1102接收呼叫者A、B、C的信号并施加传统CDMA处理以产生CDMA正交信号I和Q。区站调制解调器1102把CDMA正交信号I和Q提供给总和电路1108。区站调制解调器1104接收呼叫者D、E、F的信号并施加传统CDMA处理以产生CDMA正交信号I和Q。区站调制解调器1104把CDMA正交信号I和Q提供给总和电路1108。总和电路分别组合I信号和Q信号，并把它们传递到CDMA信号处理器1110。CDMA信号处理器1110执行模拟转换、滤波、上变频和放大，以把射频(RF)CDMA信号提供给天线1114。天线1114把RF CDMA信号在空中发送给在扇区1中的呼叫者A-F。

区站调制解调器1122接收呼叫者G、H、I的信号，并施加传统CDMA处理以产生CDMA正交信号I和Q。区站调制解调器1122把CDMA正交信号I和Q提供给总和电路1128。区站调制解调器1124接收呼叫者J、K、L的信号并施加传统CDMA处理以产生CDMA正交信号I和Q。区站调制解调器1124把CDMA正交信号I和Q提供给总和电路1128。总和电路分别组合I信号和Q信号，并把它们传递到CDMA信号处理器1130。CDMA信号处理器1130执行模拟转换、滤波、上变频和放大，以把RF CDMA信号提供给天线1134。天线1134把RF CDMA信号在空中发送给在扇区2中的呼叫者G-L。

每个区站调制解调器1102、1104、1122和1124把增益信息1118提供给增益控制1106和增益控制1126两者。增益信息1118包括每个呼叫、导频信号和额外开销的平方增益。增益控制1106和增益控制1126的每一个保持一个结合增益信息1118的数据库。

CDMA信号处理器1110监测扇区1的CDMA信号1116的发射功率(Pout)，并把扇区1的Pout值1119提供给增益控制1106。增益控制1106把CDMA信号1116的Pout值1119与等于CDMA信号1116的平方增益的总和的增益值(GV)进行比较。从增益信息1118得到CDMA信号1116的平方增益。增益控制1106把控制信号1117传递到增益1112，以调节Pout使GV对Pout的比保持一个预定值。

图5示出Pout和GV之间所要求的关系。点X和Y表示工作测量值，而箭头表示通过控制信号1117施加到增益1112以保持预定值的控制。熟悉本技术领域的人员会理解，预定值的斜率在启动期间展开而在截止期间萎缩。

在图4中，CDMA信号处理器1130监测扇区2的Pout，并把扇区2的Pout值1139提供给增益控制1126。增益控制1126把CDMA信号1136的Pout值1139与等于CDMA信号1136的平方增益的总和的GV进行比较。从增益信息1118得到CDMA信号1136的平方增益。增益控制1126把控制信号1137传递到增益1132，以调节Pout使GV对Pout的比保持一个预定值。

当呼叫者F从扇区1移动到扇区2时，扇区1的区站调制解调器1104把呼叫者F正交信号1141和1142传递到扇区2的总和电路1128。因此，CDMA信号1136现在包括呼叫者F信号。结果，增益控制1126现在必须把呼叫者F的平方加到它的GV。

应该理解，每个区站调制解调器必须把所有的增益信息1118传递到在每个扇区中的增益控制。这要求跨越所有扇区的数据传递布局，而所传递的数据中有许多是不必要的。例如，增益控制1126不需要呼叫者A的增益，除非呼叫者A移动到扇区2。每个扇区的增益控制还必须跟踪在它的扇区中的呼叫，并根据一个变化的数据库执行重复的计算。

通过一些技术可以改进CDMA系统，这些技术降低在基站中的功率放大器噪声的作用。降低噪声可以直接增加CDMA基站的功率和效率。还可以刚在带外信号功率成为问题的点以下的功率电平处发送而改进CDMA系统。在该功率电平处发送将使基站的范围和容量最优化。此外，应该改进CDMA基站的当前功率计算技术来减少数据传递和存储。

发明内容

用CDMA传输控制技术解决了上述问题。这个技术可以包括降低或消除在CDMA信号中的随机峰值的去峰值逻辑。然后，在CDMA基站中的功率放大器可以增加功率电平工作而不超过带外信号功率限制。测试已经示出当使用去峰值技术时，基站功率增加3dB。

去峰值逻辑根据在CDMA信号中超出门限值的峰值产生校正信号。一般，门限值相应于功率放大器的最大功率电平。去峰值逻辑组合校正信号和CDMA信号以产生具有降低峰值的去峰值的CDMA信号。在本发明的某些例子中，去峰值逻辑处理CDMA信号的正交分量的极坐标表示以产生校正信号。

传输控制技术可以包括降低在CDMA信号中的带外信号功率的频谱整形逻辑。频谱整形逻辑使接近半功率点频率处的带内CDMA信号衰减，以降低对带外信号功率提供不适当作用的分量。然后，在CDMA基站中的功率放大器可以在较高的功率电平处工作而不超过带外信号功率限制。

传输控制技术可以包括比率逻辑，所述比率逻辑允许CDMA基站在最优化的功率电平处工作而不产生不正确的带外噪声量。比率逻辑自动地产生带内分量对带外分量的CDMA信号强度比，从而无需为现场中的比率增加使用预置裕度(pre-set margin)。在本发明的某些例子中，比率逻辑使用比率来产生量度信号，所述量度信号指示是否应该限制发射功率和指示超出链路容量。在本发明的某些例子中，比率逻辑使用比率来设置去峰值门限值。

传输控制技术可以包括控制CDMA信号的发射功率的功率控制逻辑。功率控制逻辑排除不必要的数据传递和存储，因为实施增益控制无需传递或使用每个呼叫增益信息。功率控制逻辑根据发送信号的功率和根据CDMA信号的正交分量产生的功率值产生一个比率。功率控制逻辑根据该比率产生功率控制信号。在本发明的某些例子中，去峰值逻辑提供功率值。

传输控制技术导致CDMA基站更有效地工作。传输控制技术还导致CDMA基站以更大的范围或容量来工作。这种改进传到无线通信用户处所表现的形式是更高的质量和更低的成本。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，对本发明的特性、目的和优点将更为明了，在所有的附图中，用相同的标记作相应的识别，其中：

图1示出CDMA信号的频谱；

图2示出CDMA信号峰值；

图3示出功率放大器的工作特性；

图4是现有技术CDMA基站的方框图；

图5示出用于CDMA信号传输的现有技术功率计算和控制；

图6是具有发送逻辑的CDMA发射机的方框图；

图7是具有发送逻辑的CDMA通信系统的方框图；

图8是具有发送逻辑的CDMA基站的方框图；

图9是发送逻辑的方框图；

图10示出去峰值的CDMA信号的频谱；

图11示出正交信号；

图12是去峰值逻辑的方框图；

图13是另一个去峰值逻辑的方框图；

图14是另一个去峰值逻辑的方框图；

图15示出带有频谱整形的CDMA信号的频谱；

图16示出频谱整形逻辑的特性；

图17是带内对带外信号比(RIO)逻辑的方框图；

图18示出用于RIO控制的CDMA信号部分的频谱；

图19描绘用于RIO控制的逻辑表；

图20是功率控制逻辑的方框图；以及

图21示出正交信号功率计算和控制。

具体实施方式

CDMA发射机-图6

图6描绘基带CDMA信号600、CDMA发射机601、RF CDMA信号602以及CDMA接收机603。CDMA是一种扩频通信技术。通过诸如IS-95之类的标准来规定CDMA的某些形式，所述IS-95是电信工业协会认可的。CDMA信号600可以是任何CDMA信号，诸如在CDMA基站中的区站调制解调器所产生的信号。CDMA接收机603可以是任何能够接收CDMA信号的CDMA装置，诸如无线CDMA电话。

CDMA发射机601可以是包括至少某些发送逻辑610的功能的任何CDMA发送装置。所述功能包括去峰值611、带内到带外比(RIO)612、功率控制613以及频谱整形614。去峰值611降低在CDMA信号600中的峰值。RIO612根据CDMA信号602的带内部分对带外部分的信号强度产生比率。功率控制613根据正交信号计算调节CDMA信号602的增益。频谱整形614使邻近半功率点频率的CDMA信号600的带内部分衰减。

在操作中，CDMA发射机601接收CDMA信号600。去峰值611根据在超过门限值的CDMA信号600中的峰值产生校正信号。然后去峰值611组合校正信号和CDMA信号100以产生峰值降低的去峰值CDMA信号。把去峰值信号提供给频谱整形614。频谱整形614使接近半功率点频率的去峰值信号的带内部分衰减。衰减降低了由于CDMA信号的放大引起的带外噪声。不允许衰减使CDMA信号602变差到不可接受的程度。RIO612对CDMA信号602的拷贝(copy)进行处理以产生带内对带外信号比。使用所述比率来控制CDMA发射机601的容量和/或增益。还使用比率来设置去峰值门限值。功率控制613对CDMA信号600的正交分量进行处理以产生增益控制信号。使用增益控制信号来调节CDMA信号602的增益。

CDMA发射机601在空中接口上把CDMA信号602发送到CDMA接收机603。虽然描绘本发明使用空中接口，但是也可以使用其它传输媒体，诸如RF电缆、功率线路或电话线路。

CDMA通信系统-图7

图7描绘使用发送逻辑723的CDMA系统的特殊例子，但是熟悉本技术领域的人员会理解应用于本发明的许多其它类型的CDMA系统，如上所述。图7描绘连接到CDMA通信系统720的通信系统716。CDMA通信系统720与CDMA通信装置718进行通信。CDMA通信系统720包括交换中心721和基站722。通信系统716与交换中心721交换通信信号717。交换中心721与基站722交换通信信号728。基站722在空中接口上与CDMA通信装置718交换无线CDMA通信信号719。

通信系统716可以是能够与CDMA通信系统720交换通信信号717的任何通信系统。一般，通信系统716是传统的公共电话网，但是也可以是诸如局域网、广域网或互联网之类的许多其它网络。

交换中心721可以是提供基站722和通信系统716之间的接口的任何装置。一般，通过交换中心721把许多基站连接到通信系统716。但是为了清楚起见，已经限制了基站的数目。

基站722与CDMA通信装置718交换无线CDMA信号719。基站722包括提供本发明的功能的发送逻辑723。功能可以包括下列的各种组合：去峰值724、RIO725、功率控制726以及频谱整形727。一般，许多CDMA通信装置与基站722交换信号，但是为了清楚起见，已经限制了基站的数目。熟悉本技术领域的人员可以根据诸如加利福尼亚的圣地亚哥的Qualcomm公司提供的基站之类的已知系统来适配基站。

CDMA通信装置718与基站722交换无线CDMA信号719。CDMA通信装置一般是移动电话，但是也可能是其它CDMA通信装置，诸如固定无线装置、数据终端、机顶盒(set-top box)或计算机。在工作中，CDMA通信装置718通过CDMA通信系统720对通信系统716进行通信或相互通信。基站722中的发送逻辑723在从通信系统716到CDMA通信装置718的通信路径上工作。

带有发送逻辑的CDMA基站-图8-9

图8描绘接收通信信号728和发送CDMA通信信号719的图7的基站722。基站722可以是具有对每个扇区复制的图7的部件的多扇区基站。基站722包括串联连接的下列单元：区站调制解调器830、发送逻辑723、数模转换器和滤波器831、上变频器832、增益控制833、功率放大器834、功率监测器835、以及天线836。除了发送逻辑723之外，熟悉本技术领域的人员对这些元件和它们的工作是很熟悉的。

区站调制解调器830产生包括正交信号845和846的CDMA信号。在本技术领域中众知正交CDMA信号，所述正交CDMA信号是待使用相同频率但是相位正交的载波发送的基带信号。在把正交信号845和846传递到发送逻辑723之前区站调制解调器830可以施加前向纠错编码。

发送逻辑723根据本发明对正交信号845和946进行处理，并把所产生的正交信号847和848提供给数模转换器和滤波器831。发送逻辑723还接收接收信号840、841，并提供信号842、843、844和849。下面将对这些信号和发送逻辑723进行更详细的描述。

数模转换器和滤波器831把正交信号847和848转换成模拟，并滤除所要求频带外的分量。数模转换器和滤波器831把模拟正交信号提供给上变频器832。上变频器832用中频和射频对模拟正交信号进行调制以形成RF CDMA信号，并把RF CDMA信号提供给增益控制833。增益控制833根据增益控制信号842、843对RF CDMA信号的增益进行调节，并把经增益调节的RF CDMA信号提供给功率放大器834。功率放大器834放大RF CDMA信号，并把经放大的RF CDMA信号提供给功率监测器835。功率监测器835监测RF CDMA信号的发射功率，并把指示发射功率的信号841提供给发送逻辑723。功率监测器835把RF CDMA信号提供给天线836。天线836发送RF CDMA信号719。

图9描绘来自图7-8的发送逻辑723。在本发明的各个例子中发送逻辑723包括下列各种组成：去峰值724、RIO725、功率控制726以及频谱整形727。去峰值724接收正交信号845和846，把这两个信号分别称为Ia和Qa。去峰值724处理正交信号Ia和Qa以产生相应于超过门限值的信号峰值的校正信号。使校正信号和正交信号Ia和Qa组合以消除或降低信号峰值。去峰值把所产生的去峰值的正交信号Ib和Qb提供给频谱整形727。频谱整形727包括数字滤波器，所述滤波器衰减带内正交信号Ib和Qb的强度，以提供经整形的正交信号847和848。

RIO725接收信号840，所述信号840是提供给天线719用于发送的RF CDMA信号的拷贝。RIO725处理信号840以产生带内对带外信号强度比。例如可以以功率、电压或能量等各种方法来测量信号强度。RIO725把比值与预定值进行比较，所述预定值代表带外信号功率成为不适当的点。根据比较，RIO725产生容量量度信号842和功率量度信号843。如果计算比值中的一个比值超过与它相关联的预定值，则功率量度信号843指示应该限制基站722的发射功率。容量量度信号842指示超过基站722的前向链路容量的估计。一般对许多附加的同时呼叫给出所述估计，基站722可以处理这些同时呼叫而所计算的比值中没有一个比值超过与它相关联的预定值。根据比较，RIO725还产生门限值量度信号953。

功率控制726接收来自功率监测器835的信号841和来自去峰值724的信号954。信号841指示所发送的CDMA信号719的功率。信号954指示使用正交信号845和846的功率计算。功率控制726比较信号841和954以产生信号844和849。把信号844提供给增益控制833以调节增益。调节增益使之保持信号841和954的预定比率。信号849是容量控制信号，它指示超过前向链路容量。

去峰值-图10-14

返回参考图2和3，应该注意，在图2中的Vmax电压电平相应于图3中的Pmax。因此，在+Vmax以上和-Vmax以下的峰值会驱动Pmax以上的功率放大器进入非线性工作范围。当工作在非线性工作范围中时，功率放大器展现不需要的性能，其形式为保真度降低和噪声增加。此外，CDMA基站不符合工业规格，诸如未使用的沃尔什能量。去峰值消除或降低峰值以保持在非线性范围中的功率放大器的工作，因此在改进保真度的同时降低了噪声。

图10示出在去峰值之后的CDMA信号的频率特性。垂直轴表示信号功率，而水平轴表示频率。所要求的“带内”信号功率包含在中心频率之上和之下的半功率点频率确定的带宽内。信号功率在带宽之外明显地下降，但是仍存在某些不需要的“带外”信号功率，在图10中以阴影表示。在图10中有阴影的带外功率之上的虚线表示当不使用去峰值时所产生的附加带外信号功率。这种附加带外信号功率是不需要的，因为它表示干扰邻近频带中的其它信号的无用功率。一般通过使功率放大器在较高功率电平处工作可抵消带外信号功率的降低。有利地，在较高功率电平处功率放大器具有较大的范围或容量，但是不产生不允许的带外信号功率。

图11描绘正交信号的表示，其中垂直轴表示Q正交信号的值，而水平轴表示I正交信号的值。时间轴从页面出来。在I轴和Q轴上指示直角坐标表示的信号Qa、Qb、Ia和Ib。半径Ra和角度θ示出极坐标表示的正交信号Qa和Ia。Ra表示CDMA信号强度，并超过标有Rmax的园。在某些例子中也使用正方形或菱形等其它形状。Rmax分别相应于图2和3的Vmax和Pmax。因此，超过Rmax的Ra部分表示CDMA信号峰值。校正信号Rc将使Ra减小到Rmax园。可以通过正交校正信号Qc和Ic表示Rc。通过用正交校正信号Qc和Ic校正正交CDMA信号Qa和Ia得到去峰值而产生经校正的正交CDMA信号Qb和Ib。由于在数字域中发生去峰值，所以得到软限制，它不会导致在模拟域中硬限制的不需要的瞬变现象。

可以根据各种因子来设置门限值Rmax，所述因子诸如：1)不使用沃尔什能量的工业规格；2)带内对带外信号功率的RIO比；3)温度——在冷启动期间较低；3)位能量对干扰和噪声的Eb/Io比；4)用于测量波形保真度的IS-97行业标准Rho量度；以及5)其它合适的量度。在系统工作期间可以根据正在进行的所要求量度测量和最优化性能的Rmax调节来调节Rmax。

例如，如果使用RIO控制门限值Rmax，则当通过步长变化逐步增加和降低Rmax时可以周期性地测量RIO。如果通过增加Rmax使RIO降低，则Rmax+delta()变成新的Rmax。如果通过降低Rmax使RIO降低，则Rmax-delta变成新的Rmax。应该小心地在始终如一的条件下执行这些测试中的每一个测试。

图12描绘去峰值724。去峰值724接收直角正交信号Ia和Qa，并产生经校正的正交信号Ib和Qb。直角-极坐标转换单元1230接收Ia和Qa并产生Ra和θ。减法单元1232从Rmax减去Ra以产生Rc。如果Ra超过Rmax，则Rc是负的，当遇到峰值时会发生这种情况。饱和单元(saturation element)1234把Rc的正值降低到零。饱和单元1234把Rc提供给乘法单元1240和1242。直角-极坐标转换单元1230还把指示正交信号功率计算的信号954提供给功率控制726。

转换单元1230还把θ提供给余弦单元1236和正弦单元1238。余弦单元1236和正弦单元1238分别把cosθ和sinθ提供给乘法单元1240和1242。乘法单元1240和1242使Rc乘以cosθ和sinθ分别产生Ic和Qc。乘法单元1240和1242分别把Ic和Qc提供给滤波器单元1244和1246。滤波器单元1244和1246从Ic和Qc除去带外分量，并把信号分别提供给加法单元1248和1250。滤波单元也可能除去一些带内分量。滤波是很重要的，因为它把去峰值723从限幅电路或硬-限制器转换成软-限制器。软-限制是很重要的，因为它不产生硬-限制会产生的不需要的瞬变现象。

除了转换单元1230之外，分别把Ia和Qa提供给时间延迟单元1252和1254。时间延迟单元1252和1254引入一个时间延迟，所述时间延迟相应于产生Ic和Qc所需要的时间。时间延迟单元1252和1254分别把Ia和Qa提供给加法单元1248和1250，以致在时域中它们分别与Ic和Qc匹配。加法单元1248把Ic加到Ia上以产生经校正的正交信号Ib。加法单元1250把Qc加到Qa上以产生经校正的正交信号Qb。

图13描绘去峰值723的另一种形式。基本上，把包括电路1362和低通滤波器1364的采样单元1360添加在图12中的饱和单元1234和乘法单元1240和1242之间。其余的配置和工作如图12不变。

饱和单元1234把Rc提供给采样单元1360。电路1362对Rc采样以检测超过门限值并具有最大幅值的一个采样。最大幅值采样表示在相关联的CDMA信号峰值中的高点。电路1362只使超过门限值的这个最大幅值采样通过低通滤波器1364传递。采样单元1360把所产生的Rc提供给乘法单元1240和1242。乘法单元1240和1242使Rc与cosθ和sinθ相乘分别产生Ic和Qc。Ic和Qc是在采样单元1360中的低通滤波器1364的负脉冲响应的定标形式(scaledversion)。定标是如此的，当加到延迟信号Ia和Qa上时，负脉冲响应将使CDMA信号峰值从Ra减小到Rmax。

图14描绘去峰值723的另一方面的形式。基本上，正交逻辑1470代替在图12中的单元1230-1242。在图14中，去峰值723接收直角正交信号Ia和Qa，并产生经校正的正交信号Ib和Qb。正交逻辑1470对Ia、Qa和Rmax进行处理以产生根据下面公式的Ic和Rc：

$\mathrm{Ic}=\mathrm{Ia}[\frac{R\max }{\sqrt{{\mathrm{Ia}}^2+{\mathrm{Qa}}^2}}-1]$ 以及把正括号内的项设为零

$\mathrm{Qc}=\mathrm{Qa}[\frac{R\max }{\sqrt{{\mathrm{Ia}}^2+{\mathrm{Qa}}^2}}-1]$ 以及把正括号内的项设为零

正交逻辑1470把Ic和Qc分别提供给滤波器单元1244和1246。滤波器单元1244和1246从Ic和Qc除去带外分量，并把信号分别提供给加法单元1248和1250。正交逻辑1470还产生和提供表示R²＝I²+Q²的信号1954。

除了正交逻辑1470之外，分别把Ia和Qa提供给时间延迟单元1252和1254。时间延迟单元1252和1254引入一个时间延迟，所述时间延迟相应于产生Ic和Qc所需要的时间。时间延迟单元1252和1254分别把Ia和Qa提供给加法单元1248和1250，以致在时域中它们分别与Ic和Qc匹配。加法单元1248把Ic加到Ia上以产生经校正的同相信号Ib。加法单元1250把Qc加到Qa上以产生经校正的同相信号Qb。

频谱整形-图15-16

一般使用功率放大器来放大CDMA信号。可以将在时域中功率放大器的输出数学建模为：

$y\left(t\right)=\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{K}_n{\left[x\left(t\right)\right]}^n=K_0+K_{1}x\left(t\right)+K_2{x}^2\left(t\right)+K_3{x}^3\left(t\right)\·\·\·\·\·\·$

其中x(t)是到功率放大器的输出。如果把这个模型从时域变换到频域，则数学上表示为：

Y(f)＝K₀+K₁X(f)+K₂(X(f)*X(f))+K₃(X(f)*X(f)*X(f))

其中Y(f)是y(t)的傅里叶变换，而符号“*”表示卷积。在本发明的情况下，偶数项对带内信号没有提供明显的功率。

众知计算X(f)*X(f)*X(f)的卷积的图形技术的应用揭示接近半功率点频率处输入的带内信号功率对从功率放大器输出的不需要的带外信号功率的作用是使之不成比例。降低接近半功率点频率处输入的带内信号功率导致功率放大器输出的不需要的带外信号功率不成比例地降低。带内信号功率的降低使CDMA信号性能变差，但是如果带外信号功率的成比例的降低则性能变差是可接受的。

图15示出在通过频谱整形727整形之后已经经过放大的CDMA信号的频谱。垂直轴表示信号功率，而水平轴表示频率。围绕中心频率的半功率点频率确定的频带内包含了所要求的带内信号功率。在图15中对不需要的带外信号功率加阴影部分。在图15中的虚线表示来自图1的，未被频谱整形727整形的CDMA信号。虚线示出接近半功率点频率处带内信号功率的衰减产生不需要的带外信号功率的降低。

图16描绘频谱整形727的特性。熟悉本技术领域的人员会理解，图16表示理想的特性，但是将会理解怎样根据图16的理想特性来配置频谱整形723。垂直轴表示信号强度，而水平轴表示频率。虚线表示在频谱整形之前的CDMA信号。

频谱整形727可以包括具有下列特征的数字或模拟带通滤波器。在衰减带宽(ABW)中带通滤波器将使信号强度衰减一个衰减值(A)，并在通带(PB)内传递信号强度。衰减带宽邻近半功率点频率和带内，所以它们在CDMA信号带宽(BW)内。在某些实施例中，每个衰减带宽(ABW)可以是信号带宽BW的4.5％。另一方面，通带PB可以是信号带宽BW的91％，并且其中心在中心频率处。衰减A可以是3分贝。另一方面，可以在上变频之前通过基带滤波而执行频谱整形。

相应于图8描述频谱整形727的另一种形式。把频谱整形727放置在D/A转换器和滤波元件之间的D/A转换器和滤波器831中来代替把频谱整形727放置在发送逻辑723的内部。然后频谱整形727将包括模拟滤波器，所述模拟滤波器衰减接近半功率点频率处的带内正交信号I和Q的强度，如在图16中所描绘。然后频谱整形727把经整形的I和Q信号提供给D/A转换器和滤波器631的滤波元件。可以考虑在本发明的这种形式中把频谱整形727和这些滤波元件集成为单个模拟滤波器元件，所述单个模拟滤波器元件组合了这两种特性。

RIO控制-图17-19

图17描绘RIO725。RIO725包括下变频器1772、变换逻辑1773以及控制逻辑1774。下变频器1772接收信号840，该信号是所发送的CDMA信号的拷贝。下变频器1772对RF信号840进行解调以形成基带CDMA信号1775。下变频器1772把基带CDMA信号1775提供给变换逻辑1773。

图18示出变换逻辑1773接收到的基带CDMA信号1775的频谱。熟悉本技术领域的人员会理解，图18是信号的理想表示。垂直轴表示信号功率，而水平轴表示频率。围绕中心频率的半功率点频率确定的带宽内包含所需要的带内信号功率。示出带宽分段1881-1887。带宽分段1881是带内，而带宽分段1882-1887是带外。图18中的阴影部分表示在带宽分段1881-1887中每个分段的功率。图18中示出分段是为了说明的目的，所使用的实际分段在数目和带宽上都可能有变换化。还可以根据行业标准来确定分段。

变换逻辑1773执行快速傅利叶变换，以产生在每个带宽分段1881-1887中表示功率的值。熟悉本技术领域的人员对于执行这种快速傅利叶变换的逻辑是熟悉的。然后变换逻辑1773产生根据所使用的分段的比值。在这个例子中，产生下列比值：

比率1-带宽分段1881功率/带宽分段1882功率；

比率2-带宽分段1881功率/带宽分段1883功率；

比率3-带宽分段1881功率/带宽分段1884功率；

比率4-带宽分段1881功率/带宽分段1885功率；

比率5-带宽分段1881功率/带宽分段1886功率；

比率6-带宽分段1881功率/带宽分段1887功率。

变换逻辑1773产生指示比率的比率信号1776，并把比率信号1776传递到控制逻辑1774。控制逻辑1774将每个比值与特定比率的相关联的预定最大值进行比较。控制逻辑1774确定是否有任何经计算的比率超过它们相应的最大值。

图19描绘包括比值1-6、相应的最大值、如果比值超过最大值的一个指示以及比值和最大值之间的差值的逻辑表。熟悉本技术领域的人员会理解，这个表是使用传统技术可以有许多种实施的一种逻辑表示。用于功率比率输入的在表中列出的字母A-G表示实际功率测量值。用于最大值值输入的在表中列出的字母H-M表示可以简便地在标准行业出版物(诸如电信行业协会的IS-97)中得到的实际最大值。联邦通信委员会也出版最大比值。

控制逻辑1774产生功率量度信号843，并把它传递到增益控制1883。如果比值之一超过它的最大值，则功率量度信号843在增益控制833中设置一个标志。标志导致增益控制833限制基站722的发射功率。当没有标志超过它们的最大值时，功率量度信号843清除该标志。在这种形式中，使基站722的发射功率最优化到最大比值设置的点。

控制逻辑1774产生容量量度信号842，并把它传递到基站控制系统(未示出)。容量量度信号842指示超过基站722的前向链路容量的一个估计。控制逻辑1774确定所测量的比值和最大值之间的平均差值以产生这个估计，并把差值解释为许多附加的同时呼叫，基站可以处理这些呼叫而无需所计算的比值中的一个比值超过它相关联的预定值。基站控制系统可以根据容量量度信号842确定是否阻断呼叫越区切换或新呼叫。在这种形式中，使基站722处理的同时呼叫的数目最优化到最大比值设置的点。

控制逻辑1774还产生门限值量度信号953，并把它传递到去峰值724。门限值量度信号设置去峰值724使用的门限值。在1998年6月26日提出的“高功率放大器的预矫正技术”中揭示使用比值来控制功率放大器预矫正，这里在本申请中引用作为参考。

功率控制-图20-21

图20描绘功率控制726。功率控制726包括：比率块2090和控制块2092。比率块2090接收来自去峰值724的信号954。信号954提供值R²＝I²+Q²。比率块2090还接收来自功率监测器835的信号841。信号841提供值Pout，它是CDMA信号719的发射功率。比率块2090确定等于R²/Pout的比率。比率块2090把在信号2091中的比率提供给控制块2092。

控制块2092对比值和预定值进行比较。熟悉本技术领域的人员会理解如何通过考虑诸如小区大小、最大额定功率、接收机处的最小导频信号强度、饱和、量化差错、在移动装置处所需要的Ec//Io以及信号路径的动态范围之类的因素来确定这个预定值。控制块2092产生功率控制信号844导致增益控制833调节CDMA信号的增益。控制块2092配置功率控制信号844，所以比值移动到较接近预定值。控制块2092还产生容量控制信号849以指示超过基站722的前向链路容量的一个估计。一般以基站722可以处理的许多附加的同时呼叫数目给出这个估计。控制块2092把容量控制信号849传递到基站控制系统(未示出)。

图21示出Pout和I²+Q²值之间所要求的关系。点X和Y表示工作测量值，而箭头表示通过控制信号844施加到增益控制833的控制，以使比值移动到较接近预定值。熟悉本技术领域的人员会理解，在启动期间预定值的斜率展开，在截止期间萎缩。根据本文件，熟悉本技术领域的人员会理解如何使用传统电路和软件来组成功率控制726。

提供较佳实施例的上述描述，以使熟悉本领域技术的人员可以制造或使用本发明。熟悉本领域技术的人员将不费力地明了这些实施例的各种修改，可以把这里所定义的一般原理应用到其它的实施例而不需要用发明创造。因此，不打算把本发明限于这里所示出的实施例，而是和这里所揭示的原理和新颍特征符合的最宽广的范围相一致。

Claims (16)

1.一种用于处理码分多址(CDMA)信号的装置，其特征在于，所述装置包括：

去峰值逻辑，可操作以降低在所述CDMA信号中超出门限的峰值；和

连接于所述去峰值逻辑的频谱整形逻辑，可操作以衰减所述CDMA信号的带内频率，并进一步操作以衰减邻近第一半功率点频率和邻近第二半功率点频率的带内频率，其中，半功率点频率限定CDMA信号的带宽。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述去峰值逻辑可进一步操作以根据峰值产生数字校正信号，并把所述数字校正信号与CDMA信号的数字形式相组合。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，去峰值逻辑可进一步操作以通过处理所述CDMA信号的正交分量的极坐标表示来产生校正信号。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括比率逻辑，可操作以自动地产生CDMA信号中的至少一部分带内分量与CDMA信号中的至少一部分带外分量的强度之比。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述比率逻辑可进一步操作而根据所述比率产生量度信号以限制发射功率。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述比率逻辑可进一步操作而根据所述比率产生指示超出前向链路容量的量度信号。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述比率逻辑可进一步操作以根据所述比率设置门限值。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括功率控制逻辑，可操作以将根据CDMA信号的正交分量计算的功率值与CDMA信号的发射功率相比较，并根据所述比较结果自动地调节CDMA信号的增益。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述去峰值逻辑可进一步操作以计算功率值。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括功率监测器，可操作以监测CDMA信号的发射功率。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括区站调制解调器，可操作以产生CDMA信号。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括数模转换器，可操作以将CDMA信号从数字转换成模拟。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括低通滤波器，可操作以衰减在CDMA信号中的带外噪声。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括上变频器，可操作以把CDMA信号调制到射频。

15.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括功率放大器，可操作以放大CDMA信号。

16.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括天线，可操作以发送CDMA信号。

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