專利名稱：多載波發(fā)射裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線電網(wǎng)絡(luò)的多載波發(fā)射裝置與方法，其中，將多個載波信號在數(shù)字域中合并。
背景技術(shù)：
近年來，在FDMA、TDMA或者CDMA系統(tǒng)的多載波寬帶應用技術(shù)領(lǐng)域進行了越來越多的研究開發(fā)活動。這種多載波應用技術(shù)具有潛在的成本和規(guī)模效益。
圖3示出了一種現(xiàn)有技術(shù)中的多載波發(fā)射器，其中，在隨后進行的數(shù)模轉(zhuǎn)換之前，在所述數(shù)字域中執(zhí)行了多載波的信號合并。
在圖3中，標號11到14表示基頻處理裝置，用來處理要以不同的載波頻率發(fā)射的數(shù)字基頻信號。其中，通過一組并行DDS(直接數(shù)字合并器)21到24將不同的輸入信號置于不同的載波頻率上，所述并行DDS用作易于調(diào)制的載波信號的數(shù)字化生成裝置?；蛘?，可以對所述輸入信號進行快速傅里葉變換(FFT)。如果使用所述DDS 21到24，調(diào)制過程可以合并到所述數(shù)字頻率合并中去。而在FFT的情況下，在進行頻率變換之前就進行所述調(diào)制。
隨后，用一個數(shù)字加法器將DDS 21到24的表示調(diào)制數(shù)字信號的并行字輸出合并，并輸出到一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3。在FFT處理的情況下，產(chǎn)生的是單個位流，因此不需要進行加法操作。
所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3對所述數(shù)字合并多載波信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成模擬多載波信號，后者被輸出到一個發(fā)射裝置4。在該發(fā)射裝置4中，對來自所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的所述模擬多載波信號進行頻率變換，變換至最終發(fā)射頻率，以通過相應的無線電信道發(fā)射。
但是，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的輸出振幅特性表現(xiàn)為如圖4所示的正弦函數(shù)sin(x)特性曲線。該正弦函數(shù)特性曲線由下式定義
A(f0)＝sin(πf0/fc)/(πf0/fc)其中f0代表輸出頻率，fc是所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的時鐘頻率。
在上述的多載波發(fā)射器的情況下，多載波信號在數(shù)模轉(zhuǎn)換之前在所述數(shù)字域中合并，并處在不同的頻率。這樣，各載波的輸出振幅就會被上述的輸出振幅特性曲線或者所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的轉(zhuǎn)換函數(shù)加權(quán)。
圖5a示出了所述數(shù)字多載波信號在數(shù)模轉(zhuǎn)換之前的頻譜。在圖示的情形下，合并的四個載波信號具有相同的振幅絕對值|A|。
如果具有這樣的頻譜的一個數(shù)字多載波信號被輸入所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3，獲得的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出信號就具有如圖5b所示的頻譜。在圖5b中，各載波信號的振幅絕對值|A|已由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的轉(zhuǎn)換函數(shù)加權(quán)了，其中，絕對值|A|隨著載波頻率的遞增而遞減。
按照一種已知的關(guān)于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的加權(quán)問題的解決方案，在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3之后，提供一個頻率特性曲線(頻率響應)為1/sin(x)的模擬濾波器。這樣的1/sin(x)頻率特性曲線示于圖6中。
這樣，該模擬濾波器就用來對所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的加權(quán)進行補償。
但是，這樣的模擬濾波器的表現(xiàn)不夠理想，會削弱信號，并會增加硬模擬裝置的數(shù)量。
按照另一種已知方案，在將各載波合并之后，但是在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3之前，安插一個具有1/sin(x)的頻率特性曲線的數(shù)字濾波器。圖7示出了這樣的數(shù)字濾波器的頻率特性曲線。
與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波，或者說預增頻(pre-emphasis)，可以提供更佳的性能，但代價是要增加信號處理。而且，所述信號處理還必須以高信息率進行，一般來說等于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換的時鐘頻率。
發(fā)明方案概述本發(fā)明的目的是提供一種多載波發(fā)射裝置和方法，利用這種裝置和方法，所述多載波信號的振幅失真能夠以一種簡單的方式得到補償。
所述目的是通過一種多載波發(fā)射裝置實現(xiàn)的，這種裝置包括對多個載波信號中的各個信號預引比例因子(pre-scaling)的比例縮放裝置(scaling means)；在所述數(shù)字域?qū)⑺龆鄠€載波信號合并的合并裝置；用來將所述合并的數(shù)字載波信號轉(zhuǎn)換為待發(fā)射的模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中，選擇所述比例縮放裝置的比例因子，以補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的頻率特性曲線。
另外，所述目的還由一種多載波發(fā)射方法實現(xiàn)，該方法包括下列步驟對多個載波信號中的各個信號預引比例因子；在所述數(shù)字域中合并所述多個載波信號；對所述合并的載波信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為待發(fā)射的模擬信號，其中，選擇在所述比例因子預引步驟使用的比例因子，以補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟的頻率特性曲線。
這樣，就可以通過對各個載波進行簡單的比例縮放而代替不太方便的數(shù)字或者模擬濾波器。所述比例縮放是在所述載波合并之前進行的。所以，就不需要使用信號處理強度高的數(shù)字濾波器或者效果不理想的模擬濾波器了。
而且，所述比例因子的預引能夠在數(shù)據(jù)插入之前以低信息率進行，一般等于符號率。例如，在使用帶寬為10MHz的多載波信號的GSM系統(tǒng)中，時鐘頻率必須大于20MHz，最好大于30MHz，而所述符號率則只有271kHz。
所述比例縮放最好是這樣進行用所述比例因子乘以數(shù)字載波數(shù)據(jù)。其中，可以將一系列頻率相關(guān)的比例因子存在一個用來控制所述發(fā)射裝置的控制裝置的存儲裝置中。所述控制裝置可以選擇并向所述比例縮放裝置提供所述比例因子。所述存儲裝置最好有一個包含所述頻率相關(guān)的系列比例因子的查詢表。
在有數(shù)字功率控制的情況下，功率控制字(power control word)也可以用來執(zhí)行所述比例因子預引。在這種情況下，所述控制裝置可以包括一個功率控制裝置和一個比例縮放控制裝置，所述功率控制裝置用來提供用于控制所述多個載波信號的功率的功率控制字，所述比例縮放控制裝置用來向所述比例縮放裝置提供頻率相關(guān)的比例縮放控制字，其中，所述控制裝置用來將所述多個功率控制字中的每一個乘以所述多個比例縮放控制字中的相應控制字，并將結(jié)果提供給所述比例縮放裝置。
這樣，由于可以將所述功率控制裝置進行擴展以使之還進行比例因子預引，就將對硬裝置的要求降到了最低。
在從屬權(quán)利要求中對本發(fā)明的進一步的有益的改進進行了說明。
圖面簡要說明下面結(jié)合附圖基于一個優(yōu)選實施例對本發(fā)明作更為詳細的說明，附圖中

圖1是本發(fā)明的所述優(yōu)選實施例的一種多載波發(fā)射裝置的框圖；圖2是用于本發(fā)明的所述優(yōu)選實施例的一個控制裝置的框圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的一種多載波發(fā)射裝置的框圖；圖4是一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的頻率特性曲線；圖5a是數(shù)模轉(zhuǎn)換之前的一個多載波信號的頻譜；圖5b是數(shù)模轉(zhuǎn)換之后的一個多載波信號的頻譜；圖6是用來補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的頻率特性的一個模擬或者數(shù)字濾波器的頻率特性曲線；圖7是一個預增頻多載波信號的頻譜。
優(yōu)選實施例的說明在圖1中，示出了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的框圖，其中，所述發(fā)射裝置4沒有示出，圖中與圖3所示相同的部件以相同的標號標示。在圖1中，提供了附加的乘法裝置51到54，將從所述調(diào)制和DDS裝置21到24獲得的各個數(shù)字載波數(shù)據(jù)乘以由一個微控制器6或者另一個合適的控制裝置提供的比例縮放字。所述提供的比例縮放字由所述微控制器6基于所述被乘的相應載波數(shù)據(jù)的載波頻率進行選擇。
所述比例縮放字系根據(jù)一個頻率函數(shù)選擇，該頻率函數(shù)最好是所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的頻率特性曲線的反函數(shù)，以補償由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3進行的加權(quán)。但是，只要能夠?qū)崿F(xiàn)充分的補償，可以選用其他任何頻率相關(guān)函數(shù)。
可以將所述比例縮放字存儲在所述微控制器6的一個存儲器中，比如一個查詢表等。在帶寬為10MHz、有相距200kHz的50個可能載波頻率的GSM系統(tǒng)的情況下，將需要50個比例縮放字。假設(shè)數(shù)字化數(shù)據(jù)及所述比例因子的字長為16位，則所述查詢表所需的存儲容量為50×16/8＝100字節(jié)。
這樣，從所述調(diào)制和DDS裝置21到24輸出的各個數(shù)字載波數(shù)據(jù)就被乘上了由所述微控制器6提供的各比例縮放字，使得由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的頻率特性曲線所導致的加權(quán)效果被補償，從而使所述乘法裝置51到54與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3一起的總的頻率響應表現(xiàn)為一種在有關(guān)頻率范圍內(nèi)大約為某個固定振幅的頻率特性曲線。
在所述多載波發(fā)射裝置中執(zhí)行數(shù)字功率控制功能的情況下，可以使用于所述功率控制的控制裝置同時也適于執(zhí)行比例因子預引。圖2示出了同時用于數(shù)字功率控制的微控制器6的框圖。按照圖2，所述微控制器6包括功率控制裝置61到6n，各功率控制裝置各用于生成一個提供給所述各個相應的載波數(shù)據(jù)信道的數(shù)字功率控制字。所述功率控制字乘以相應的載波數(shù)據(jù)，以調(diào)節(jié)所得到的載波信號的功率，令其符合相應無線電信道的發(fā)射特性。
這樣的數(shù)字功率控制系統(tǒng)易于改造，使之適于執(zhí)行比例因子預引以補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的頻率特性。在這種情況下，所述微控制器6可以包括頻率相關(guān)比例縮放裝置71到7n，用來生成頻率相關(guān)的數(shù)字比例縮放字，后者要乘以相應載波信號的功率控制字。這樣，所述微控制器6就提供用所述頻率相關(guān)比例縮放字乘以所述功率控制字所獲得的各組合數(shù)據(jù)。這樣，就完成了所述功率控制字的比例縮放，以補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置3的頻率特性。
所述頻率相關(guān)比例縮放裝置71到7n所提供的比例縮放字以及所述功率控制裝置61到6n所提供的功率控制字可以通過讀取在所述微控制器6中提供的相應查詢表而獲得。
另外，所述頻率相關(guān)比例縮放裝置71到7n以及所述功率控制裝置61到6n不必須是硬件裝置，而可以由存儲在所述微機6的存儲器中的相應控制程序?qū)崿F(xiàn)。
所述功率控制和比例縮放字不是必須單獨查詢?nèi)缓笙喑?。相反地，所述字可以組合數(shù)據(jù)的形式包含在一個由功率水平和頻率索引的單一查詢表中。
在控制字字長16位，有9個功率級別和50個頻率的情況下，則對于控制字來說需要下述的存儲容量i)包含組合控制字的單一查詢表(即9×50個字)9×50×16/8＝900字節(jié)ii)兩個獨立的查詢表(即9+50個字)(9+50)×16/8＝118字節(jié)應當理解，上述說明和附圖僅用于解釋本發(fā)明。所以，本發(fā)明的裝置和方法可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行一些變化。
在本說明書中描述了一種多載波發(fā)射裝置和方法，其中，多個載波信號在數(shù)字域中合并，然后提供給一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，用來將所述合并的數(shù)字載波信號轉(zhuǎn)換為待發(fā)射的模擬信號。用比例縮放裝置對所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的頻率特性進行補償，所述比例縮放裝置用來對所述多個載波信號中的各個信號在它們合并并提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置之前預引比例因子。所述比例因子預引可以這樣進行用相應的頻率相關(guān)的數(shù)字比例縮放字乘以表示所述載波信號的數(shù)字數(shù)據(jù)。這樣，就取消了對信號處理強度高的數(shù)字濾波器或者效果不理想的模擬濾波器的需要。在進行數(shù)字功率控制的情況下，所述比例縮放字可以與功率控制字組合起來。
權(quán)利要求
1.一種多載波發(fā)射裝置，其包括a)對多個載波信號中的各個信號預引比例因子的比例縮放裝置(51到54)；b)在數(shù)字域中將所述多個載波信號合并的合并裝置；c)用來將所述合并的數(shù)字載波信號轉(zhuǎn)換為待發(fā)射的模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置(3)，其中，選擇所述比例縮放裝置(51到54)所使用的比例因子，以補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置(3)的頻率特性曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述比例縮放裝置包括乘法裝置(51到54)，用來將表示所述載波信號的數(shù)字數(shù)據(jù)乘以所述比例因子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，還包括一個控制裝置(6)，用來選擇所述比例因子，并將其提供給所述比例縮放裝置(51到54)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述控制裝置(6)包括用來存儲一系列頻率相關(guān)的比例因子的存儲裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述存儲裝置包括一個查詢表，用來存儲所述頻率相關(guān)的比例因子系列。
6.如權(quán)利要求3到5之任何一項所述的裝置，其中，所述控制裝置(6)包括功率控制裝置(61到6n)和比例縮放控制裝置(71到7n)，所述功率控制裝置用來提供用于控制所述多個載波信號的功率的功率控制字，所述比例縮放控制裝置用來向所述比例縮放裝置(51到54)提供頻率相關(guān)的比例縮放控制字，其中，所述控制裝置(6)用來將所述多個功率控制字中的每一個乘以所述多個比例縮放控制字中的相應控制字，并將結(jié)果提供給所述比例縮放裝置(51到54)。
7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述控制裝置(6)包括用來存儲一系列組合控制字的存儲裝置，所述組合控制字用來提供給所述比例縮放裝置(51到54)，以在對所述多個載波信號進行功率控制的同時執(zhí)行比例因子預引。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述存儲裝置包括一個查詢表，用來存儲所述組合控制字系列，其中，所述查詢表由功率級別和頻率進行索引。
9.多載波發(fā)射方法，包括下列步驟a)對多個載波信號中的各個信號預引比例因子；b)在所述數(shù)字域中合并所述多個載波信號；c)對所述合并的載波信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為待發(fā)射的模擬信號，其中，選擇在所述比例因子預引步驟使用的比例因子，以補償所述數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟的頻率特性曲線。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述比例縮放步驟是這樣執(zhí)行的將各載波信號乘以所述比例因子。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述比例因子是一個功率控制字和一個頻率相關(guān)的比例縮放控制字的組合。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述比例因子是這樣得到的將所述頻率相關(guān)的比例縮放控制字乘以所述功率控制字。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述比例因子存放在一個查詢表中。
全文摘要
本說明書描述了一種多載波發(fā)射裝置和方法,其中,多個載波信號在數(shù)字域中合并,然后提供給一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置,用來將所述合并的數(shù)字載波信號轉(zhuǎn)換為待發(fā)射的模擬信號。用比例縮放裝置對所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的頻率特性進行補償,所述比例縮放裝置用來對所述多個載波信號中的各個信號在它們合并并提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置之前預引比例因子。所述比例因子預引可以這樣進行:用相應的頻率相關(guān)的數(shù)字比例縮放字乘以表示所述載波信號的數(shù)字數(shù)據(jù)。這樣,就取消了對信號處理強度高的數(shù)字濾波器或者效果不理想的模擬濾波器的需要。在進行數(shù)字功率控制的情況下,所述比例縮放字可以與功率控制字組合起來。
文檔編號H04J11/00GK1276928SQ98810357
公開日2000年12月13日 申請日期1998年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月23日
發(fā)明者哈里·波斯蒂 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司