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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Streumodulationsverfahren und
eine Vorrichtung unter Verwendung des Verfahrens in einem Streuspektrum-Kommunikationssystem
und ein CDMA-(Code Division Multiple Access-)System, und betrifft
insbesondere ein CDMR-Streumodulationsverfahren und eine Vorrichtung
unter Verwendung des Verfahrens zum Implementieren einer komplexen
QPSK-(Quadrature Phase Shift Keying-)Streumodulation.
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Stand der
Technik
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Streuspektrum-Kommunikations-
und CMDA-(Code Division Multiplex Access-)Systeme, die Streuspektrum-Kommunikationstechnologien
verwenden, sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine große Beständigkeit
gegenüber
Mehrfachpfad-Fading, eine Fähigkeit,
die Datenrate zu verbessern, eine exzellente Kommunikationsqualität, eine
hohe Effizienz in einer Frequenzverwendung und dergleichen aufweisen,
so dass sie Beachtung als ein mobiles Kommunikationssystem der nächsten Generation
und mobile Multimedia-Kommunikationen finden.
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In
der Streuspektrumkommunikation wird das zu übertragende Signal in ein Signal,
das eine Bandbreite viel breiter als jene des ursprünglichen
Signals aufweist, auf der Sendeseite gestreut und übertragen.
Auf der Empfangsseite wird das Streuspektrumsignal zurück in das
Signal gebracht, das die ursprüngliche
Signalbandbreite aufweist. Die obigen Merkmale werden durch dieses
Merkmal erhalten.
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7 ist
ein Blockdiagramm, das einen Sender in einem herkömmlichen
Streuspektrum-Kommunikationssystem zeigt. Eine In formation 100,
die zu senden ist, wird durch einen Primärmodulator 101 in
ein Datensignal D(t), wie etwa ein Datensignal, das durch BPSK (Binary
Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) oder dergleichen
moduliert worden ist, verarbeitet. Das Datensignal D(t) wird sekundär durch
einen Sekundärmodulator 102 auf
der Grundlage eines Streuspektrumcodes C(t) moduliert, der von einem
Streucode-Generator 103 erzeugt wird. Eine M-Sequenz, ein
Gold-Code, ein Hadamard-Code und andere Codes können als der Streucode C(t)
verwendet werden. Das CDMA-System unterscheidet zwischen Benutzern,
Zellen, Datenkanälen,
etc. auf der Grundlage des Streucodes C(t), der von dem Streucode-Generator 103 erzeugt
wird. Danach wird an einem Multiplizierer 104 die sekundäre modulierte
Wellenform durch die Trägerwelle
multipliziert, die von einem Funkträger-Wellengenerator 105 erzeugt
ist, so dass sie in eine Funkfrequenzwelle transformiert wird. Die
somit transformierte Trägerwelle
(Basisband-Übertragungssignal)
wird von einem Verstärker 106 verstärkt und
aus einer Antenne 107 ausgesendet.
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Ähnlich der
Primärmodulation
sind gewisse Techniken, wie etwa BPSK, QPSK, als die Technik für eine Sekundärmodulation
(Streumodulation) vorhanden. 8 ist ein
Blockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Sekundärmodulators
zeigt. In diesem Sekundärmodulator
werden, wie in 8 gezeigt, Daten Di und Dq,
die voneinander unabhängig
sind, auf dem In-Phasen-Kanal
(ICH) und dem Quadraturkanal (QCH) von Multiplizierern 110 und 111 unter
Verwendung unabhängiger
Streucodes Ci und Cq verarbeitet. Durch diesen Betrieb werden Di·Ci und
Dq·Cq
als Streusignale 112 bzw. 113 erhalten. Diese
Technik wird als ein Dualkanal-QPSK-Verfahren bezeichnet, das wirksam
beim parallelen Senden unabhängiger
Datenströme
ist. Die Streumodulation ist im Detail in der folgenden Literaturstelle
beschrieben: Literaturstelle 1: S. 471478 in "Streuspektrum-Kommunikationssystem" von Mitsuo Yokoyama, publiziert von
Kagaku Gijutsu Shuppan-sha.
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Als
Nächstes
wird eine komplexe QPSK-Streumodulationstechnik, die komplizierter
ist, beschrieben werden.
9 ist ein Blockdiagramm, das
ein anderes Beispiel eines Sekundärmodulators zum Implementieren
der komplexen QPSK-Streumodulation zeigt. Hier werden komplexe Daten
(Di, Dq) in einem komplexen QPSK-Prozessor
121 durch komplexe
Streucodes (Si, Sq) komplexgestreut, um so ein ICH-Streusignal Ai
und ein QCH-Streusignal Aq zu erzeugen. Diese komplexe QPSK-Modulation
wird durch die folgende Gleichung (1) dargestellt:
wobei
j eine imaginäre
Einheit ist.
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Um
die Ausdrücke
auf der rechten Seite der Gleichung (1) zu erzeugen, implementiert
ein komplexer QPSK-Prozessor 121 den Betrieb zwischen komplexen
Daten (Di, Dq) und komplexen Streucodes (Si, Sq) durch Multiplizierer 122, 123, 124 und 125.
Folglich werden (Di·Si),
(Dq·Sq),
(Di·Sq)
und (Dq·Si)
in Gleichung (1) erhalten. Dann werden die Ergebnisse in Addierern 126 und 127 summiert
(subtrahiert), indem die Vorzeichen in Gleichung (1) berücksichtigt
werden.
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Das
W-CDMA (Wideband-CDMA) als mobiles Kommunikationsschema der nächsten Generation
implementiert eine Streumodulation unter Verwendung zweier Arten
von Streucodes. Spezifisch werden ein langer Code, der eine deutlich
lange Symbolperiode aufweist, und ein kurzer Code, der eine kurze
Symbolperiode aufweist, in Kombination verwendet, um so ein Streuen
und Verschlüsseln
zu implementieren. Die Rollen der Streudemodulations- und Streucodes
in dem W-CDMA sind im Detail in den folgenden Literaturstellen beschrieben:
- Literaturstelle 2: "Next
Generation Mobile Radio Access for Multimedia transmission: W-CDMA", Sawahashi und Adachi,
Technical Report von IEICE, SST-98-41, 1998–12;
- Literaturstelle 3: "Mobile
Radio Access Based on Wideband Coherent DS-CDMA", Ohno, Sawahashi, Doi, Higashi, NTT
DoCoMo Technical Journal, Band 4, Nr. 3.
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Als
Nächstes
wird ein Streumodulationsverfahren unter Verwendung zweier Arten
von Streucodes oder der Kombination des Doppelstreuens unter Verwendung
von (Ci, Cq) in 8 und der komplexen QPSK-Modulation
unter Verwendung von (Si, Sq) in 9 beschrieben
werden. Spezifisch werden Datensignale (Di, Dq) zuerst einer Doppelstreuung
unter Verwendung der Streu codes (Ci, Cq) unterworfen und werden dann
der komplexen QPSK-Modulation
unter Verwendung der Streucodes (Si, Sq) unterworfen. Diese komplexe
QPSK-Modulation wird durch die Gleichung (2) dargestellt.
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10 ist
ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel eines Sekundärmodulators
zum Implementieren dieses komplexen QPSK-Streumodulationsverfahrens zeigt. In
dem Sekundärmodulator
zum Implementieren dieser komplexen QPSK-Modulation, der in
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10 gezeigt
ist, werden die Datensignale (Di, Dq) und Streucodes (Ci, Cq) über Multiplizierer 110 und 111 doppelgestreut.
In einem komplexen QPSK-Prozessor 121 werden die Signale 112 und 113,
die ein Doppelstreuen durchlaufen haben, der komplexen QPSK-Streumodulation
mit den anderen Streucodes (Si, Sq) unterworfen, und das Ergebnis
wird Addierern/Subtrahierern 126 und 127 zur Addition
(Subtraktion) zugeführt.
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D.h.,
dass, um die Terme auf der rechten Seite in der Gleichung (2) zu
erzeugen, der komplexe QPSK-Prozessor 121 Betriebsschritte
zwischen komplexen Daten (Di·Ci,
Dq·Cq)
und komplexen Streucodes (Si, Sq) unter Verwendung der Multiplizierer 122, 123, 124 und 125 implementiert.
Aus diesen Betriebsschritten werden die Ausdrücke (Di·Ci·Si), (Dq·Cq·Sq), (Di·Ci·Sq) und (Dq·Cq·Si) in
der Gleichung (2) bestimmt.
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Hier
stellen, wenn die Streurate (Chiprate) der Streucodes (Ci, Cq) gleich
jener der anderen Streucodes (Si, Sq) ist, die Streucodes (Si, Sq)
eine Verschlüsselungsfunktion
dar, so dass die Streucodes (Si, Sq) auch als Verschlüsselungscodes
bezeichnet werden.
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Die
Datensignale (Di, Dq) in 10 sind
unabhängig
voneinander, wie bereits erwähnt.
Beispielsweise kann Di für
Informationsdaten, die zu senden sind, zugewiesen werden, und Dq
kann für
ein Steuersignal zugewiesen werden. In manchen Fällen können die Informationsdaten
Di und die Steuerdaten Dq als ihr Amplitudenverhältnis durch einen Verstärkungsfaktor
G, abhängig
von ihrer Signalbedeutung, eingestellt werden. 11 ist
ein Blockdiagramm, das einen Sekundärmodulator zeigt, in welchem
das Steuersignal Dq durch einen Verstärkungsfaktor G eingestellt
wird.
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In
diesem Sekundärmodulator,
wie er in 11 gezeigt ist, wird das Quadraturkanal-Datensignal
Dq durch einen Multiplizierer 131 auf der Grundlage des
Signals eines Verstärkungsfaktors
G gewichtet, der aus einem Verstärkungsfaktor-Controller 136 erzeugt
wird. Das Datensignal, das mit dem Verstärkungsfaktor G gewichtet ist,
oder das Datensignal (Di, G·Dq)
und die Streucodes (Ci, Cq) werden von Multiplizierern 110 und 111 auf
die gleiche Weise wie jene in 10 gezeigte
doppel-gestreut. Dann werden die resultierenden Signale einer komplexen
QPSK-Streumodulation mit den anderen Streucodes (Si, Sq) mittels
des QPSK-Prozessors 121 und der Addierer 126 und 127 unterworfen.
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Die
Signale Ai und Aq, die eine komplexe QPSK-Modulation durchlaufen
haben, werden über
LPFs (Tiefpassfilter) 132 und 133 (oder Wurzel-Nyquist-Filter
zum Unterdrücken
der Energieleckage in benachbarte Kanäle) zum Begrenzen der Bandbreite
des CDMA-Übertragungssignals
verarbeitet und in Analogsignale (Ri, Rq) mittels DACs (Digital-zu-Analog-Konverter) 134 und 135 konvertiert.
Danach wird das analoge Basisbandsignal (Ri, Rq) in eine Funkfrequenzwelle
konvertiert, die dann verstärkt
wird und als ein CDMA-Signal aus der Antenne ausgesendet wird.
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In
der komplexen CDMA-QPSK-Streumodulationsschaltung (Sekundärmodulator),
die in 11 gezeigt ist, muss eine Feinein stellung
des Verstärkungsfaktors
G zum Zuordnen eines Gewichts zu den digitalen Daten eine erhöhte Anzahl
von Bits für
den Verstärkungsfaktor
G vorsehen. Wenn der Verstärkungsfaktor
G eingeschlossen wird, werden das ICH-Streusignal Ai und das QCH-Streusignal
Aq in 11 wie folgt dargestellt:
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In
Gleichung (3) sind die Ausdrücke,
die G einschließen,
Multibit-Betriebsschritte. Deswegen sollte, um den Betriebsschritt
der Gleichung (3) auszuführen,
der komplexe QPSK-Prozessor 121 in 11 Multibit-Betriebsschritte
implementieren. Folglich weisen die Streusignale Ai und Aq auch
Multibit-Werte auf. Dementsprechend sollten die LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filter) 132 und 133 von
einer Multibit-Gewichts-Digitalfilterkonfiguration
sein, die einen Multibit-Eingang und einen Multibit-Ausgang aufweist.
LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filter) 132 und 133 sind
strikt begrenzt in dem CDMA-System,
um die Energieleckage in benachbarte Kanäle zu unterdrücken. Die
Details sind in der folgenden Literaturstelle 4 gegeben.
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Literaturstelle
4: NTT DoCoMo Technical Journal, Band 6, Nr. 3 "Special Issue (1) on W-CDMA System Experiment
(1): Mobile Station Overview" von
Higashi, Tagagi, Yunoki und Takami.
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Eine
weitere Information, die den Stand der Technik betrifft, kann in
Prasad et al., "An
Overview of CDMA Evolution toward Wideband CDMA", IEEE Communications Surveys, Viertes
Quartal 1998, Band 1, Nr. 1, online: 31. Dezember 2001, gefunden
werden, das eine IQ/Code-Multiplexierung mit einer komplexen Streuschaltung
offenbart, wie in 12 gezeigt.
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Das
US-Patent 5,103,459 lehrt ein System und ein Verfahren zum Erzeugen
von Signalwellenformen in einem CDMA-Zellentelefonsystem, wobei
gefilterte Signale, die aus FIR-Filtern ausgegeben werden, bereitgestellt
werden, um einem Energiesteuer schaltkreis, der aus Verstärkungssteuerelementen
besteht, diese Verstärkungssteuersignale,
die dort bereitgestellt werden, im Ansprechen auf Eingangssignale
von einem Steuerprozessor zu übertragen.
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Das
US-Patent 5,490,434 betrifft eine Walsh-QPSK-Chip-Modulationsvorrichtung
zum Erzeugen einer Signalwellenform in einem Direktsequenz-Streuspektrum-Kommunikationssystem,
wobei die Binärwerte
von Inphasen- und Quadratursequenzen, die von Exklusiv-ODER-Gattern
ausgegeben werden, in reale Werte in den ersten und zweiten FIR-(Endliche-Impulsantwort-)Filtern
konvertiert werden, bevor sie durch diese Filter geleitet werden.
In typischer Weise weisen die FIR-Filter die gleiche endliche Impulsantwort
auf, die der Spektrumspezifikation des gesendeten Signals in einem
System genügt.
Die Werte der Ausgänge
der FIR-Filter werden mit einer Verstärkung in den ersten und zweiten
Verstärkungssteuereinheiten
jeweils multipliziert, bevor sie in den ersten bzw. zweiten D/A-Konvertern
in Analogsignale konvertiert werden.
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Die
scharfen Eigenschaften von LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filtern) 132 und 133 können durch
digitale Filter erreicht werden, die viele Anzapfungen mit Multibit-Gewichtung
aufweisen. Auf diese Weise benötigen die
LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filter) 132 und 133 einen
Multibit-Eingang, einen Multibit-Ausgang,
eine Multibit-Gewichtung und viele Anzapfungen, so dass ein Problem
besteht, dass die Gatterskalierung und sein Energieverbrauch zunehmen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein CDMA-Modulationsverfahren
und eine Vorrichtung dafür
bereitzustellen, um eine komplexe CDMA-QPSK-Streumodulation zu implementieren,
die bei einer reduzierten Gatterskalierung mit einem niedrigen Energieverbrauch
betrieben werden kann.
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Offenbarung
der Erfindung
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Der
Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche, die an diese Beschreibung
angehängt
sind, definiert. Wo Aspekte der Erfin dung, die hierin beschrieben
sind, über
den Umfang der Ansprüche
hinausgehen, sind diese Aspekte als Hintergrundinformation zu verstehen,
die ein besseres Verständnis
der Merkmale der Erfindung zulässt.
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Der
erste Aspekt der Erfindung ist ein CDMA-Modulationsverfahren zum
Verarbeiten von In-Phasen- und Quadratur-Kanalsignalen, die zu senden
sind, indem zumindest eines der Signale durch einen Verstärkungsfaktor
gewichtet wird, die Signale, die durch eine komplexe QPSK-Streumodulation
auf der Grundlage komplexer Streucodes erhalten werden, durch eine
Tiefpassfilterung geleitet werden, die Signale einer Digital-zu-Analog-Konversion unterworfen
werden, um so Basisband-Übertragungssignale
zu erzeugen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichten
mit dem Verstärkungsfaktor
entweder nach der Tiefpassfilterung oder der Digital-zu-Analog-Konversion
angewandt wird.
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Der
zweite Aspekt der Erfindung ist eine CDMA-Modulationsvorrichtung,
umfassend: zumindest einen komplexen Streucode-Generator; einen komplexen QPSK-Prozessor
zum Implementieren einer komplexen QPSK-Streumodulation von In-Phasen-
und Quadratur-Kanalsignalen, die zu senden sind, auf der Grundlage komplexer
Streucodes, die von dem komplexen Streucode-Generator erzeugt werden;
Tiefpassfilter, die mit den Signalausgängen aus dem komplexen QPSK-Prozessor
verbunden sind; Digital-zu-Analog-Konverter zum Implementieren einer
Digital-zu-Analog-Konversion
der Signale, die durch die Tiefpassfilter gelaufen sind; Verstärkungsfaktor-Multiplizierer
zum Zuordnen eines Gewichts eines Verstärkungsfaktors zu den Ausdrücken, die
dem zu übertragenden
In-Phasen-Kanalsignal oder Quadratur-Kanalsignal entsprechen; und Addierer
zum Summieren der gewichteten Signale, um komplexe QPSK-streumodulierte
Signale zu erzeugen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaktor-Multiplizierer
den Tiefpassfiltern oder den Digital-zu-Analog-Konvertern nachgeschaltet
angeordnet sind.
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Der
dritte Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Tiefpassfilter von einer digitalen Filterkonfigurati on mit einer
Wurzel-Nyquist-Charakteristik sind, die 25 bis 40 Anzapfungen mit
5 bis 8 Bits zum Gewichten einer koeffizienten Quantisierung sind.
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Der
vierte Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass dann,
wenn der Verstärkungsfaktor den
digital-zu-analogkonvertierten Übertragungssignalen
zugeordnet ist, der Verstärkungsfaktor
digital gesteuert wird, um so das Gewicht in den Signalen über die
Digital-zu-Analog-Konverter zuzuordnen.
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Der
fünfte
Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn
jeweilige Gewichte den In-Phasen-Kanal- und Quadratur-Kanalsignalen,
die zu übertragen
sind, zugeordnet ist, der Verstärkungsfaktor
für eines
der Kanalsignale verwendet wird, um den Verstärkungsfaktor für das andere
Kanalsignal zu normalisieren, so dass eine Verstärkungssteuerung nur in einem
Kanal durchgeführt
wird.
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Der
sechste Aspekt der Erfindung ist eine CDMA-Modulationsvorrichtung,
umfassend: zumindest einen komplexen Streucode-Generator; einen
Verstärkungsfaktor-Multiplizierer
zum Zuweisen eines Gewichts eines Verstärkungsfaktors zu den Ausdrücken, die
dem In-Phasen-Kanalsignal oder dem Quadratur-Kanalsignal, die zu übertragen
sind, entsprechen; einen komplexen QPSK-Prozessor zum Implementieren einer komplexen
QPSK-Streumodulation des Kanalsignals, das durch den Verstärkungsfaktor-Multiplizierer gelaufen
ist, und des anderen Kanalsignals, auf der Grundlage von komplexen
Streucodes, die von dem komplexen Streucode-Generator erzeugt werden;
Addierer zum Summieren der Ausgänge
von dem komplexen QPSK-Prozessor, um komplexe QPSKstreumodulierte
Signale zu erzeugen; Tiefpassfilter, die die erzeugten komplexen QPSK-streumodulierten
Signale empfangen; und Digital-zu-Analog-Konverter zum Implementieren
einer Digital-zu-Analog-Konversion der Signale, die durch die Tiefpassfilter
gelaufen sind, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor
aus einem Vier- oder größerem Bit-Signal
ausgeführt
ist.
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Der
siebte Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Tiefpassfilter von einer Digitalfilterkonfiguration mit einer Wurzel-Nyquist-Charakteristik
sind, die 25 bis 40 Anzapfungen mit 5 bis 8 Bits zum Gewichten einer
Koeffizientenquantisierung aufweist, und die Anzahl von Bits der
Digital-zu-Analog-Konverter auf 8 bis 10 gesetzt ist.
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Die
komplexe CDMA-QPSK-Streumodulationsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung implementiert ein Streuen und ein Verschlüsseln unter
Verwendung zweier Arten von Streucodes. Die QCH-Informationsdaten werden einer Zwei-Kanal-QPSK-Streumodulation
mit einem Streucode unterworfen und werden dann einem komplexen
QPSK-Betriebsschritt durch einen anderen Streucode (Verschlüsselungscode)
unterworfen. Die Betriebsausgänge
werden in Ein-Bit-Eingangs-Wurzel-Nyquist-Filter eingegeben und
dann von DACs in analoge Werte konvertiert. Der Verstärkungsfaktor
wird mit den DAC-Ausgangssignalen analog eingestellt. Die DAC-Ausgangssignale
werden geeignet summiert, um die gewünschten ICH- und QCH-Übertragungs-Basisbandsignale
zu erzeugen.
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Somit
werden der Verstärkungsfaktorbetrieb,
das komplexe QPSK-Betriebsverfahren
und die Betriebstechniken und die Anordnung der Wurzel-Nyquist-Filter
und der DACs optimiert, wodurch ein komplexes CDMA-QPSK-Streuen
unter Verwendung zweier Arten von Streucodes auf der Grundlage der
Gleichung (3) ermöglicht
wird, um unter Verwendung der geringstmöglichen Ein-Bit-Signale als die Eingangssignale
in die komplizierten Wurzel-Nyquist-Filter
(Digitalfilter) anstelle eines Verwendens von Multibit-Signalen
implementiert zu werden. Folglich wird es möglich, die Anzahl von Gattern,
die erforderlich sind, zu verringern und den Energieverbrauch zu
verringern.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
einer CDMA-Modulationsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen der Anzahl von Anzapfungen und
der Leckageenergie in einen benachbarten Kanal zeigt, wenn die Überabtastrate
als ein Parameter variiert wird;
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3 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen dem Quadratfehler und der Anzahl
von Bits zum Gewichten einer Koeffizientenquantisierung eines Wurzel-Nyquist-Filters
zeigt;
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4 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen der erforderlichen Anzahl von
Bits für
Digital-zu-Analog-Konvertierungen und der Leckageenergie in einen
benachbarten Kanal zeigt;
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5 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen der Anzahl von Gattern von Wurzel-Nyquist-Filtern und
der Anzahl von Eingangsbits zeigt;
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6 ein
Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform einer CDMA-Modulationsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 ein
Blockdiagramm, das einen Sender in einem herkömmlichen Streuspektrum-Kommunikationssystem
zeigt;
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8 ein
Blockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Sekundärmodulators
zeigt;
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9 ein
Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel eines herkömmlichen
Sekundärmodulators
zeigt;
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10 ein
Blockdiagramm, das noch ein anderes Beispiel eines herkömmlichen
Sekundärmodulators zeigt;
-
11 ein
Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen
Sekundärmodulators zeigt;
und
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12 ein
IQ/Code-Multiplexieren mit einer komplexen Streuschaltung des Stands
der Technik.
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Bester Weg
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unten stehend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
einer CDMA-Modulationsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. Eingegeben in diese CDMA-Modulationsschaltung (den Sekundärmodulator in 7)
werden digitale Datensignale (Di, Dq). Diese CDMA-Modulationsschaltung
besteht aus Multiplizierern 11 und 12, ersten
Streucode-Generatoren 31 und 32, zweiten Streucode-Generatoren 33 und 34,
einem komplexen QPSK-Prozessor 13,
LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filtern) 18, 19, 20 und 21,
DACs (Digital-zu-Analog-Konvertern) 22, 23, 24 und
25, einem Verstärkungsfaktor-Controller 35,
Gewichtungsmultiplizierern 26 und 27 und Addierern 28 und 29.
Ein komplexer QPSK-Prozessor 13 schließt Multiplizierer 14, 15, 16 und 17 ein.
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Unabhängige digitale
Datensignale Di und Dq werden von Multiplizierern 11 und 12 mit
den ersten Streucodes Ci und Cq, die von den Streucode-Generatoren 31 und 32 erzeugt
werden, streumoduliert, um so streumodulierte Signale (Di·Ci) 41 und
(Dq·Cq) 42 zu
erzeugen. Die streumodulierten Signale 41 und 42 werden
in den komplexen QPSK-Prozessor 13 eingegeben, wo sie einem
anderen komplexen QPSK-Betrieb mit den zweiten Streucodes Si und
Sq unterworfen werden, die von den Streucode-Generatoren 33 und 34 erzeugt werden.
Als ein Ergebnis des komplexen QPSK-Betriebs mit den zweiten Streucodes
(Si, Sq) werden die Eingangssignale (Di·Ci, Dq·Cq) 41 und 42 in
den komplexen QPSK-Prozessor 13 in Ausgänge 43, 44, 45 und 46 transformiert.
Die Ausgänge 43, 44, 45 und 46 aus
dem komplexen QPSK-Betrieb entsprechen den vier Ausdrücken, die
von dem Betrieb der Gleichung (2) erhalten werden. D.h., wie in
Gleichung (2) gezeigt, dass die Funktion des komplexen QPSK-Betriebs eine Multiplikation
zwischen Eingangs-ICH- und -QCH-Signalen
und den ICH- und QCH-Signalen der Streucodes (Verschlüsselungscodes)
bereitstellt, um so die vier Ausdrücke (Di·Ci·Si), (Dq·Cq·Sq), (Di·Ci·Sq) und (Dq·Cq·Si) zu
erzeugen.
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Die
Signale 43 bis 46, die den obigen vier Ausdrücken entsprechen,
die aus der komplexen QPDK-Operation erhalten werden, werden über die
LPFs 18 bis 21 gefiltert, die Wurzel-Nyquist-Eigenschaften aufweisen,
um eine Energie-Leckage in benachbarte Kanäle zu unterdrücken. Folglich
werden die Digitalsignale 47, 48, 49 und 50 erhalten.
Diese Digitalsignale 47 bis 50 werden in Analogwerte 51, 52, 53 und 54 durch DACs 22 bis 25 konvertiert.
Um ein Gewichten mit einem Verstärkungsfaktor
G, der Gleichung (3) folgend, zu implementieren, werden die Signale 44 und 45,
die den Ausdrücken
entsprechen, die das ICH-Datensignal
Dq einschließen, über Multiplizierer 26 und 27 verarbeitet,
um sie so mit dem Verstärkungsfaktor
G von dem Verstärkungsfaktor-Controller 35 zu
gewichten.
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Die
Signale 55 und 56, die die Ausdrücke einschließen, die
dem Datensignal Dq entsprechen, gewichtet mit dem Verstärkungsfaktor
G, und die Datensignale 51 und 54, die die Ausdrücke einschließen, die
dem Datensignal Di entsprechen, werden einer Addition (Subtraktion) über die
Addierer 28 und 29 unterworfen, wobei die Vorzeichen
in Gleichung (3) berücksichtigt
werden. Folglich werden ein analoges Übertragungs-Basisband-ICH-Signal Yi und -QCH-Signal
Yq erhalten.
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Unter
der Annahme, dass die LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filter) 132 und 133 und
die DACs 134 und 135 in 11 die
gleichen Eigenschaften wie die LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filter) 18 bis 21 und
die DACs 22 bis 25 aufweisen, ist das analoge
Basisbandsignal Yi offensichtlich gleich Ri, und Yq ist gleich Rq,
so dass die Konfiguration der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt
ist, die komplexe CDMA-QPSK-Streumodulation, die den Verstärkungsfaktor
G einschließt,
verwirklichen kann.
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In
dem komplexen QPSK-Prozessor 13 in 1 sind,
da die Eingangssignale Di und Dq, die ersten Streucodes Ci und Cq
und die zweiten Streucodes Si und Sq sämtlich Ein-Bit-Digitalsignale
sind, die Ausgangssignale 43, 44, 45 und 46,
die durch die Multiplizierer 11, 12, 14, 15, 16 und 17 gelaufen
sind, sämtlich Ein-Bit-Digitalsignale.
Deswegen sind die Eingänge
in die nächsten
LPFs 18 bis 21 sämtlich Ein-Bit-Digitalsignale.
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In
der Summe handhaben, im Unterschied zu der in 11 gezeigten
herkömmlichen
Konfiguration, wo die LPFs 132 und 133 einen Multibit-Eingang
handhaben, die LPFs 18 bis 21 einen Ein-Bit-Eingang.
Deswegen kann eine beträchtliche
Verringerung in einer Gatterskalierung, die mit einer Verringerung
in einem Energieverbrauch einhergeht, erwartet werden.
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Als
Nächstes
wird untersucht werden, ob die vorliegende Erfindung tatsächlich die
obige Wirkung, verglichen mit der herkömmlichen Konfiguration, bereitstellen
kann.
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Um
die Anzahl der Gatter in den LPFs der CDMA-Modulationsschaltung,
die in 1 gezeigt ist, mit jener in 11 gezeigten
zu vergleichen, sollten die Eigenschaften der fundamentalen LPF
und DAC abgeschätzt
werden. Spezifisch sollten die Anzahl von Anzapfungen, die für einen
LPF (Wurzel-Nyquist-Filter)
erforderlich sind, die Anzahl von Bits zum Gewichten einer Koeffizientenquantisierung
und die Anzahl von Bits für
einen DAC, die das Erfordernis der Nachbarkanal-Leckageenergiecharakteristik
erfüllen,
bestimmt werden. Es wird angenommen, dass die Nachbarkanal-Leckageenergiecharakteristik –45dB/4,096
MHz (wenn von 5 MHz abgestimmt wird) in Bezugnahme auf die Literaturstelle
4 ist. Die 2, 3 und 4 zeigen
die Ergebnisse einer Berechnung, was die Bedingungen der Nachbarkanal-Leckageenergiecharakteristik
bezüglich der
erforderlichen Anzahl von Anzapfungen als ein Parameter des LPF,
der Anzahl von Bits zur Quantisierung bzw. der erforderlichen Anzahl
von Bits für
einen DAC betrifft.
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2 zeigt
die Beziehung zwischen der erforderlichen Anzahl von Anzapfungen
und der Nachbarkanal-Leckageenergie, wenn die Überabtastrate als ein Parameter
variiert wird, und die Ergebnisse sind mit dem Überabtastratensatz bei 4-,
5- und 6-mal gezeigt. Wie aus 2 verstanden
wird, wird die Leckageenergiecharakteristik in hohem Maße durch
die Anzahl von Anzapfungen beeinflusst. Andererseits sollte, wenn
in Betracht gezogen wird, dass, wenn die Anzahl von Anzapfungen
zunimmt, es auch die Anzahl von Gattern tut, um die zuvor erwähnte Bedingung
zu erfüllen,
die die Nachbarkanal-Leckageenergiecharakteristik betrifft, die
Anzahl von Anzapfungen auf 25 bis 40 eingestellt werden. Die Anzahl
von Anzapfungen beträgt
in bevorzugtester Weise 28, wenn eine gewisse Spanne berücksichtigt
wird.
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3 zeigt
die Beziehung zwischen dem quadratischen Fehler und der Anzahl von
Bits zum Gewichten einer Koeffizientenquantisierung des Wurzel-Nyquist-Filters.
Um die Anzahl von Gattern zu verringern, ist es notwendig, die Anzahl
von Bits so weit wie möglich
abzusenken. Jedoch sind, wie aus 3 zu verstehen ist,
5 bis 8 Bits zur Quantisierung nötig.
Da die quadratische Fehlercharakteristik beginnt, von dem Bereich
von 7 bis 8 Bits oder größer gesättigt zu
werden, ist eine 8-Bit-Quantisierung
groß genug,
und eine 6-Bit-Quantisierung wird besonders bevorzugt.
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4 zeigt
die Beziehung zwischen der erforderlichen Anzahl von Bits für die DACs 22 bis 25 an
einem nachfolgenden Schritt und der Nachbarkanal-Leckageenergie,
und 7 bis 10 Bits werden benötigt.
Die Leckageenergiecharakteristik wird in hohem Maße von der
Anzahl von Bits beeinflusst, wenn sie gleich 8 Bits oder niedriger
ist, und wird gesättigt,
wenn sie 9 oder 10 oder größer ist.
Die Anzahl von Bits wird vorzugsweise auf 8 oder 10 eingestellt,
wenn diese Tatsachen berücksichtigt
werden.
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Da
die LPFs (Wurzel-Nyquist-Filter) in einer Digitalfilterkonfiguration
bereitgestellt werden, kann die Anzahl von Gattern, die den Energieverbrauch
in dem Filterabschnitt bestimmt, durch ein Bestimmen der obigen
Parameter und der Anzahl von Eingangsbits in jedes LPF (Wurzel-Nyquist-Filter)
abgeschätzt
werden. Die Anzahl von Eingangsbits in das LPF (Wurzel-Nyquist-Filter) unterscheidet
sich in Abhängigkeit
von der Konfiguration, entweder jener in 11 gezeigten
oder jener in 1 gezeigten. In der in 11 gezeigten
Konfiguration wird die Anzahl von Eingangsbits durch den Verstärkungsfaktor
G bestimmt, während
der Eingang ein einzelnes Bit in der in 1 gezeigten
Konfiguration ist.
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Im
Allgemeinen nimmt, wenn angenommen wird, dass der Halbleiterprozess
für digitale
Schaltungen gleichförmig
ist, der E nergieverbrauch proportional zu der Betriebsfrequenz und
der Anzahl von Gattern zu. Insbesondere wird, da die Mobilkommunikation
der nächsten
Generation nicht nur Ton-, sondern auch Multimediadaten handhaben
muss, die Betriebsfrequenz höher.
Dementsprechend ist es äußerst wichtig,
die Anzahl von Gattern in dem digitalen Abschnitt so weit wie möglich zu
verringern.
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5 zeigt
die Anzahl von Gattern sämtlicher
der LPFs (Wurzel-Nyquist-Filter) in Abhängigkeit von der Anzahl von
Bits zum Gewichten einer Koeffizientenquantisierung und der Anzahl
von Eingangsbits in jedes LPF (Wurzel-Nyquist-Filter), wenn die
Anzahl von Anzapfungen in dem LPF (Wurzel-Nyquist-Filter) auf 28
gesetzt ist, wie oben bemerkt.
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In 5 stellen
die Punkte, wo die Anzahl von Eingangsbits auf 1 eingestellt ist,
die Charakteristik der LPFs in der in 1 gezeigten
Konfiguration dar. Die Eingänge
in die vier LPFs (Wurzel-Nyquist-Filter) 18 bis 21 sind
von einem einzelnen Bit, während
die Anzahl von Gattern in Bezug auf die Anzahl von Bits (4, 6 und 8
Bits) zum Gewichten einer Koeffizientenquantisierung gezeigt sind.
In 5 stellen die Punkte, wo die Anzahl von Eingangsbits
auf 3, 5, 8 und 10 eingestellt ist, die Charakteristik der LPFs
in der in 11 gezeigten Konfiguration dar.
Die Anzahl von Gattern sämtlicher
der beiden Wurzel-Nyquist-Filter ist durch ein Ändern der Anzahl von Bits zum
Gewichten einer Koeffizientenquantisierung als ein Parameter (4,
6 und 8 Bits) gezeigt.
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Die
Anzahl von Gattern der LPFs (Wurzel-Nyquist-Filter) in 1 wird
kleiner als die Anzahl von Gattern in 11 in
den folgenden Fällen.
In der Modulationsschaltung, die die in 11 gezeigte
Konfiguration aufweist, wird die Anzahl von Eingangsbits in das
LPF (Wurzel-Nyquist-Filter) in Abhängigkeit von dem Verstärkungsfaktor
G bestimmt. Deswegen ist aus 5 zu verstehen,
dass dann, wenn die Anzahl von Bits eines Gewichtens in den LPFs
(Wurzel-Nyquist-Filtern) auf 4 gesetzt ist, die Anzahl von Gattern
in den LPFs (die jeweils einen Ein-Bit-Eingang aufweisen) in 1 kleiner
wird, wenn die Anzahl von Eingangsbits in den LPF in 11 oder
der Ver stärkungsfaktor
G gleich vier oder größer ist.
Wenn die Anzahl von Bits eines Gewichtens auf 6 oder 8 gesetzt ist,
wird die Anzahl von Gattern in den LPFs (die jeweils einen Ein-Bit-Eingang aufweisen)
in 1 kleiner, wenn die Anzahl von Eingangsbits in
den LPF in 11 oder der Verstärkungsfaktor G
gleich sechs oder größer ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass in 5 die Abschätzung der
Anzahl von Gattern mehr oder weniger in Abhängigkeit von der Schaltungskonfiguration
variieren kann.
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Im
Gegensatz dazu wird, wenn die Anzahl von Eingangsbits in den LPF
in 11 oder der Verstärkungsfaktor G ungefähr 4 Bits
oder kleiner ist, wohingegen der LPF in 1 25 bis
40 Anzapfungen mit einem Gewichtungskoeffizienten von 5 bis 8 Bits
aufweist und die Anzahl von Bits für den DAC (oder die Anzahl
von Bits, die aus dem Filter ausgegeben werden) von einem 8- bis
10-Bitsignal ist, die herkömmliche
Konfiguration, die in 11 gezeigt ist, kleiner in der
Anzahl von Gattern.
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6 zeigt
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 6 werden
in die komplexe CDMA-QPSK-Streumodulationsschaltung digitale Datensignale
(Di, Dq) eingegeben. Diese Schaltung besteht aus ersten Streucode-Generatoren 31 und 32,
zweiten Streucode-Generatoren 33 und 34, einem
komplexen QPSK-Prozessor 13, LPFs (oder Wurzel-Nyquist-Filtern) 18 bis 21,
einem Verstärkungsfaktor-Controller 35,
Gewichtungsmultiplizierern 61 und 62, Addierern 63 und 64 und
DACs 65 und 66.
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Unabhängige digitale
Datensignale Di und Dq werden von den Multiplizierern 11 und 12 mit
den ersten Streucodes Ci und Cq streumoduliert, die aus den Streucode-Generatoren 31 und 32 erzeugt
werden, so dass streumodulierte Signale (Di·Ci) 41 und (Dq·Cq) 42 erzeugt
werden. Die streumodulierten Signale 41 und 42 werden
in den komplexen QPSK-Prozessor 13 eingegeben, wo sie der
komplexen QPSK-Operation mit den zweiten Streucodes Si und Sq unterworfen
werden, die aus den Streucode-Generatoren 33 und 34 erzeugt werden.
Als ein Ergebnis der komplexen QPSK-Operation mit zweiten Streucodes (Si,
Sq) werden die Eingangs signale (Di·Ci, Dq·Cq) 41 und 42 in
den komplexen QPSK-Prozessor 13 in
Ausgänge 43 bis 46 transformiert.
Die Ausgänge 43 bis 46 aus
der komplexen QPSK-Operation entsprechen den vier Ausdrücken, die
aus der Operation der Gleichung (2) erhalten werden. D.h., dass
die Funktion der komplexen QPSK-Operation
eine Multiplikation zwischen ICH- und QCH-Signalen und den ICH-
und QCH-Signalen der Streucodes (Scramble-Codes) bereitstellt, um
so die obigen vier Ausdrücke,
die in Gleichung (2) gezeigt sind, zu bestimmen.
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Die
Signale 43 bis 46, die den obigen vier Ausdrücken entsprechen,
werden durch die LPFs 18 bis 21 gefiltert, die
Wurzel-Nyquist-Charakteristika
aufweisen, um die Energieleckage in benachbarte Kanäle zu unterdrücken. Folglich
werden Digitalsignale 47 bis 50 erhalten. Um eine
Gewichtung mit einem Verstärkungsfaktor
G folgend der Gleichung (3) zu implementieren, werden die Signale 48 und 50,
die den Ausdrücken
entsprechen, die das ICH-Datensignal Dq einschließen, über die
Multiplizierer 61 und 62 verarbeitet, um sie so mit
dem Verstärkungsfaktor
G aus einem Verstärkungsfaktor-Controller 35 zu
gewichten. Die Signale 70 und 71, die die Ausdrücke einschließen, die
dem Datensignal Dq entsprechen, das mit dem Verstärkungsfaktor
G gewichtet ist, und die Signale 47 und 49, die
die Ausdrücke
einschließen,
die dem Datensignal Di entsprechen, werden einer Addition (Subtraktion) über die
Addierer 63 und 64 unterworfen, indem die Vorzeichen
in Gleichung (3) berücksichtigt
werden. Folglich werden ein Übertragungs-Basisband-ICH-Digitalsignal 72 und
ein -QCH-Digitalsignal 73 erhalten.
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Das
streumodulierte Übertragungs-Basisband-ICH-Digitalsignal 72 und
das -QCH-Digitalsignal 73 werden von DACs 65 und 66 in
streumodulierte Übertragungs-Basisband-Analogsignale
konvertiert.
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Das
unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Schema weist
den Vorteil auf, dass weniger DACs als in der Konfiguration der 1 benötigt werden,
wobei es dennoch die Wirkung der obigen Erfindung, die in 1 gezeigt
ist, aufweist.
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Obwohl
in der komplexen CDMA-QPSK-Streumodulationsvorrichtung, die in den 1, 11 und 6 gezeigt
ist, zwei Arten von Streucodes verwendet werden, um das Streuen
und Verschlüsseln
zu implementieren, ist es offensichtlich, dass dieselbe Wirkung
unter Verwendung nur einer Art von Streucodes erhalten werden kann.
D.h., dass es nicht notwendig ist, dass die Eingangssignale in den
komplexen QPSK-Prozessor 13 immer streumoduliert sein müssen, aber
die vorliegende Erfindung arbeitet wirksam für Datensignale (Di, Dq) oder
Datensignale (Di, GDq), die einen Verstärkungsfaktor G einschließen.
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Obwohl
der Verstärkungsfaktor
G auf das Quadraturkanalsignal in der obigen Beschreibung angewandt
wird, kann der Verstärkungsfaktor
auf das In-Phasen-Kanalsignal angewandt werden, oder Verstärkungsfaktoren
können
auf das In-Phasen-Kanalsignal und das Quadratur-Kanalsignal angewandt
werden. In diesem Fall kann die gleiche Wirkung offensichtlich erhalten
werden, indem die Signale, die auf dem Verstärkungsfaktor basiert sind,
der auf den In-Phasen-Kanal angewandt wird, normalisiert werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie
beschrieben worden ist, da die vorliegende Erfindung eine Wurzel-Nyquist-Filterkonfiguration
und ein komplexes QPSK-Streumodulationsschema
einsetzt, indem die Nachbarkanal-Leckageenergiecharakteristik
und der Verstärkungsfaktor
berücksichtigt
werden, diese Erfindung in der Lage, die Gatterskalierung und somit
den Energieverbrauch zu verringern, so dass sie zweckmäßig in CDMA-Mobilkommunikationssystemen und
dergleichen angewandt wird.