專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號相位的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)發(fā)射。尤其，本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號相位的方法和裝置。
II.背景技術在多個通信系統(tǒng)中，在發(fā)射到接收裝置之前，處理、調(diào)制并調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理可以包括壓縮編碼、檢錯/糾錯編碼、轉(zhuǎn)換以提供正交信道、擴頻以分散數(shù)據(jù)等等。然后，用一個或多個載波信號調(diào)制處理過的數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生更適于發(fā)射的調(diào)制信號?？梢允褂酶鞣N調(diào)制方案，如正交移相鍵控(QPSK)、偏移QPSK、正交調(diào)幅(QAM)、調(diào)頻(FM)、調(diào)幅(AM)等等。通常在發(fā)射之前還要進一步調(diào)節(jié)調(diào)制信號(如緩沖、放大、濾波等等)。
發(fā)射信號通路中的多個電路單元執(zhí)行信號處理，這些單元中的一些可能將失真引入信號。例如，電路單元(如放大器、混頻器)的非線性可能產(chǎn)生互調(diào)失真。此外，電路單元可能將相位旋轉(zhuǎn)引入調(diào)制信號。通常，通過適當?shù)碾娐穯卧O計，將這些失真保持在可接受的等級。
為了改進性能并增強系統(tǒng)容量，發(fā)射信號通路可以包括電路單元，根據(jù)發(fā)射裝置的工作條件，這些電路單元可以被選擇性地控制。例如，發(fā)射信號通路可以包括一個或多個增益可調(diào)的可變增益單元，以提供可變輸出發(fā)射功率電平。發(fā)射信號通路還可以包括偏置電流可調(diào)的有源電路單元，以減小提供所需(例如線性、帶寬)性能時的功率消耗。
當調(diào)節(jié)發(fā)射信號通路中的可變電路單元時，調(diào)制信號的特征可以變化。尤其，當調(diào)節(jié)電路單元時，調(diào)制信號的相位可以旋轉(zhuǎn)。當以逐步方式調(diào)節(jié)電路單元時，調(diào)制信號可以包括相位不連續(xù)性，這可能引起性能的降級。在接收機處可以跟蹤這種相位轉(zhuǎn)變。然而，這制約了相位估計的帶寬。為了以較低的信噪比(SNR)工作，期望使用窄帶估計器(也就是具有較長的時間常數(shù))，而具有較差的跟蹤性能。
因此，迫切需要一種技術，它能夠旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位，以補償與發(fā)射信號通路關聯(lián)的電路單元的調(diào)節(jié)所引起的相位旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了調(diào)節(jié)調(diào)制信號相位旋轉(zhuǎn)的技術，以補償與發(fā)射信號通路關聯(lián)的電路單元所引入的相位旋轉(zhuǎn)。通過在大致同一時間，將調(diào)制信號的相位向相反方向旋轉(zhuǎn)與電路單元所引入的大致相同的量，可以減小調(diào)制信號的相位失真?？梢栽谘匕l(fā)射信號通路的各種位置執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)補償。在一些實施例中，通過旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、用于將數(shù)據(jù)擴頻的PN序列、或用于調(diào)制數(shù)據(jù)的載波信號，數(shù)字化地執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)。相位旋轉(zhuǎn)補償可應用于多種調(diào)制技術，包括CDMA、TDMA、FDMA等等，并且還可應用于多種調(diào)制格式，包括QPSK、OQPSK、PSK、QAM等等。
本發(fā)明的一個實施例提供了從發(fā)射信號通路提供調(diào)制信號相位旋轉(zhuǎn)的方法。根據(jù)該方法，接收至少一個控制信號，提供每個控制信號以調(diào)節(jié)與發(fā)射信號通路關聯(lián)的一個或多個電路單元(如VGA、PA)的特定特征(如增益、偏置電流)。電路單元可以直接位于發(fā)射信號通路中，或與它工作耦合。然后，確定對應于接收到至少一個控制信號所定義工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)，將調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)所確定的相位旋轉(zhuǎn)量，或接近于該數(shù)量。
相位旋轉(zhuǎn)可以用復數(shù)乘法器實現(xiàn)，也可以數(shù)字化地執(zhí)行。相位旋轉(zhuǎn)還可以在指定的時間執(zhí)行，使得在調(diào)節(jié)電路單元時減小調(diào)制信號的相位失真。相位旋轉(zhuǎn)的大小可以具有任何分辨率或精度，并可以存儲在查找表中。
對于一些CDMA系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)用于將數(shù)據(jù)擴頻的PN序列的相位，旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。對于這些系統(tǒng)，接收至少一個數(shù)據(jù)流和一對PN序列。然后，用PN序列將接收到的數(shù)據(jù)流擴頻。PN序列可以包括IS-95-A標準定義的短PN I和PN Q序列。
本發(fā)明的另一實施例提供了從CDMA發(fā)射機提供輸出信號相位旋轉(zhuǎn)的方法。根據(jù)該方法，接收至少一個數(shù)據(jù)流和一對PN序列。然后，用PN序列將接收到的數(shù)據(jù)流擴頻，以產(chǎn)生擴展數(shù)據(jù)。調(diào)制擴展數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生調(diào)制信號，然后，至少用一個電路單元調(diào)節(jié)調(diào)制信號，以產(chǎn)生輸出信號。接收至少一個控制信號，每個控制信號都用于調(diào)節(jié)一個或多個電路單元的特定特征(如增益、偏置電流)。確定對應于接收到控制信號所定義工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)，然后將調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)所確定的相位旋轉(zhuǎn)量，或接近于該數(shù)量，以提供輸出信號的相位旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一實施例提供了一種發(fā)射機，它包括耦合到控制器和至少一個電路單元的信號處理器。信號處理器接收至少一個數(shù)據(jù)流并與至少一個載波信號相乘，以產(chǎn)生調(diào)制信號。電路單元接收并調(diào)節(jié)調(diào)制信號，以產(chǎn)生輸出信號。將至少一個控制信號提供給電路單元，每個控制信號用于調(diào)節(jié)一個或多個電路單元的特定特征?？刂破鹘邮湛刂菩盘?，并確定對應于接收到控制信號所定義工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)。將輸出信號的相位旋轉(zhuǎn)所確定的相位旋轉(zhuǎn)量，或接近于該數(shù)量。
信號處理器可以包括擴展器，它接收數(shù)據(jù)流和一對PN序列，并用PN序列擴頻數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生擴展數(shù)據(jù)?；蛘?，信號處理器可以包括調(diào)制器，它接收數(shù)據(jù)流并用同相載波信號和正交載波信號調(diào)制數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生調(diào)制信號。通過旋轉(zhuǎn)PN序列的相位、數(shù)據(jù)流的相位或載波信號的相位，以旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。控制器還可以包括查找表，它接收控制信號，并提供對應于接收到控制信號所定義工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)值。
可以將本發(fā)明延伸到提供調(diào)制信號的相位調(diào)節(jié)，以補償與發(fā)射信號通路關聯(lián)的電路單元所引入的相移。
附圖概述從以下的詳細描述中，通過結(jié)合附圖，本發(fā)明的特征、本質(zhì)和優(yōu)點將更加明顯，附圖中類似的標號在全文中作相應的指示，其中

圖1顯示了包含本發(fā)明相位旋轉(zhuǎn)機構的發(fā)射機特殊實施例的框圖；圖2顯示了擴展器特殊實施例的框圖；圖3顯示了調(diào)制器的特殊實施例的框圖；圖4顯示了PN發(fā)生器的特殊實施例的框圖；圖5顯示了一對正交PN序列的相位旋轉(zhuǎn)的坐標圖；圖6和7顯示了相位旋轉(zhuǎn)電路兩個特殊實施例的框圖；圖8A和8B顯示了相位旋轉(zhuǎn)兩種實現(xiàn)的框圖。
特殊實施例的詳細描述圖1顯示了發(fā)射機100的特殊實施例的框圖，該發(fā)射機包括本發(fā)明的相位旋轉(zhuǎn)機構。在發(fā)射機單元110中，將來自數(shù)據(jù)源112的數(shù)據(jù)分段成數(shù)據(jù)幀，并提供給編碼器114。控制器116可以指導來自數(shù)據(jù)源112的數(shù)據(jù)的分段和傳送，還可以向編碼器114提供附加數(shù)據(jù)和消息。編碼器114根據(jù)特定編碼格式將接收到的數(shù)據(jù)和消息編碼，并將編碼數(shù)據(jù)提供給擴展器118。擴展器118還從PN發(fā)生器120接收一對偽隨機噪聲(PN)序列，并用PN序列將編碼數(shù)據(jù)和消息擴頻，以產(chǎn)生擴展數(shù)據(jù)。將擴展數(shù)據(jù)提供給調(diào)制器(MOD)122，調(diào)制器根據(jù)特定的調(diào)制格式(如QPSK)用中頻載波信號(IF_LO)調(diào)制數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生調(diào)制信號。擴展器118和調(diào)制器是信號處理器的一部分，信號處理器接收數(shù)據(jù)、PN序列和IF載波信號(IF_LO)，并產(chǎn)生IF調(diào)制信號。以下將詳細描述一部分電路單元。
將IF調(diào)制信號提供給緩沖器130，緩沖器緩沖信號，并將緩沖信號提供給混合器132?；旌掀?32還接收另一載頻載波信號(如正弦信號)(RF_LO)，并用RF_LO將緩沖信號上變頻，以產(chǎn)生RF信號?；旌掀?32可以用復數(shù)乘法器實現(xiàn)。將RF信號提供給可變增益放大器(VGA)134，增益放大器將信號放大來自控制器116的增益控制信號所確定的增益。將放大的RF信號提供給功率放大器/驅(qū)動器(PA/DRV)136，功率放大器/驅(qū)動器(PA/DRV)136提供所需的信號驅(qū)動。為了保存功率，來自控制器116的偏置擴展信號可以調(diào)節(jié)PA/DRV 136的偏置電流。
通常用外部濾波器將來自PA/DRV 136的調(diào)制信號濾波，以去除鏡像和干擾信號。然后，使濾波信號通過隔離器和雙工器，并通過天線發(fā)射到接收裝置。圖1中沒有顯示這些單元。
發(fā)射機100可被設計成執(zhí)行各種碼分多址(CDMA)標準。例如，發(fā)射機100可以被設計成遵循(1)“雙模寬帶擴頻蜂窩系統(tǒng)的TIA/EIA/IS-95-A移動站-基站兼容性標準”，(2)題為“雙模擴頻蜂窩和PCS移動站中推薦的最小性能標準”的TIA/EIA/IS-98-A、-B和-C，(3)“cdma2000 ITU-R RTT候選提議”，和(4)“ETSI UMTS陸地無線電接入(UTRA)ITU-R RTT候選提議”，這些標準在這里分別被稱為IS-95-A標準，IS-98標準、IS-2000標準或提議、和WCDMA標準或提議。這些標準通過引用結(jié)合于此。
發(fā)射機100還可以被設計成實現(xiàn)各種CDMA結(jié)構，如題為“SPEAD SPECTRUMMULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIALREPEATERS”的美國專利號4,901,307，題為“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATINGWAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美國專利號5,103,459，和1997年11月3日提交的題為“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKETDATA TRANSMISSION”的美國專利申請序號08/963,386中所述的。這些專利和專利申請都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，并通過引用結(jié)合于此。本領域熟練的技術人員可以理解本發(fā)明適用于以上指出的CDMA標準和結(jié)構以及其它待批的將來的CDMA標準和結(jié)構。
圖1所示的發(fā)射機的實施例可以進行各種改變。例如，與圖1中所示的相比，數(shù)字信號處理可以包括附加、更少或不同的步驟。例如，如本領域所熟知的，信號處理可以包括碼元重復、碼元穿插、交織等等。此外，在發(fā)射信號通路中可以通過更少或更多的濾波器、緩沖器、混合器和放大器級。還可以以不同的結(jié)構配置這些單元。在特殊實施例中，發(fā)射機單元110在一個集成電路中實現(xiàn)，其余的電路單元在另一集成電路中實現(xiàn)，盡管還可以使用不同數(shù)目的集成電路和/或分離單元。
如圖1所示，調(diào)節(jié)與發(fā)射信號通路關聯(lián)的一些電路單元的一些特征有時是有利的，或者是需要的。例如，可以提供一個或多個可變增益單元(如VGA134)，以允許調(diào)節(jié)輸出發(fā)射功率電平。增益調(diào)節(jié)可以是必須的，例如，為了保持接收裝置中特定的性能等級(如特定的誤碼率)，并減小對系統(tǒng)中其它單元的干擾。此外，發(fā)射信號通路中的一些電路單元(如PA/DRV 136)可以具有可調(diào)的偏置電流，以保存功率并延長工作壽命。題為“AMPLIFIER WITHADJUSTABLE BIAS CURRENT”的美國專利申請序號09/034,979中描述了具有可調(diào)偏置電流的放大器的實例，該申請轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，并通過引用結(jié)合于此。當以高輸出發(fā)射功率電平發(fā)射時，通常使用高偏置電流，在其它時候使用低偏置電流以保存功率。
對電路單元的調(diào)節(jié)影響期望的電路特征(如增益、偏置電流)，但是也影響被處理信號的其它特征。例如，調(diào)節(jié)VGA 134的增益將如期望地那樣影響信號電平，但是也影響調(diào)制信號的相位，這可能是不期望的，或不能接受的。類似地，對PA/DRV 136的偏置電流的調(diào)節(jié)將如期望地那樣影響電路的容量，但是通常也影響調(diào)制信號的相位。調(diào)制信號的相位隨用于調(diào)節(jié)發(fā)射信號通路的關聯(lián)電路單元的控制信號而變化或旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位，以補償對電路單元的調(diào)節(jié)而引起的相位旋轉(zhuǎn)。例如，如果當可變增益單元從一個增益設置調(diào)節(jié)到另一增益設置時引入了特定的相位旋轉(zhuǎn)，那么大約在調(diào)節(jié)電路的時刻，將調(diào)制信號的相位向相反方向旋轉(zhuǎn)大致相同的量。用這種方式，能減小調(diào)制信號中的相位不連續(xù)性，這能夠提供接收裝置處改進的解調(diào)性能和較佳的信號跟蹤。
在沿發(fā)射信號通路的任何點上都能執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)補償。在特殊實施例中，為了實現(xiàn)方便數(shù)字化地執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)，以提供恒定的性能。為了清楚起見，以下對于特殊的發(fā)射機設計描述本發(fā)明相位旋轉(zhuǎn)的特殊實施。
圖2顯示了擴展器118的特殊實施例的框圖。擴展器118是復數(shù)乘法器，它接收“復數(shù)”數(shù)據(jù)輸入(表示為IDATA+jQDATA)和“復數(shù)”PN序列(表示為PN_I+jPN_Q)，將復數(shù)數(shù)據(jù)輸入與復數(shù)PN序列相乘，并提供“復數(shù)”數(shù)據(jù)輸出(表示為IOUT+jQOUT)。在實際實施中，IDATA和QDATA只是兩個輸入數(shù)據(jù)流，PN_I和PN_Q只是兩個PN序列。PN_I和PN_Q序列是兩個PN代碼產(chǎn)生的擴頻信號，如實現(xiàn)的特定CDMA標準或系統(tǒng)所定義的。通過與PN_I和PN_Q相乘，將IDATA和QDATA擴頻，所得的積交叉相加，以產(chǎn)生IOUT和QOUT擴展數(shù)據(jù)輸出。
如圖2所示，擴展器118接收IDATA和QDATA以及PN_I和PN_Q序列。將IDATA提供給乘法器210a和210c，將QDATA提供給乘法器210b和210d。類似地，將PN_I序列提供給乘法器210a和210d，將PN_Q序列提供給乘法器210b和210c。每個乘法器210將接收到的輸入數(shù)據(jù)與接收到的PN序列相乘或擴頻，以產(chǎn)生各個輸出擴展數(shù)據(jù)。將乘法器210a和210b的輸出提供給求和器212a，它從乘法器210a的輸出中減去乘法器210的輸出，以產(chǎn)生IOUT擴展數(shù)據(jù)。類似地，將乘法器210c和210d的輸出提供給求和器212b，它將這兩個輸出組合，以產(chǎn)生QOUT擴展數(shù)據(jù)。擴展器118執(zhí)行的函數(shù)和擴展數(shù)據(jù)輸出可以表示為(IOUT+jQOUT)＝(IDATA+jQDATA)·(PN_I+jPN_Q)(1)IOUT＝(IDATA·PN_I)-(QDATA·PN_Q) (2)QOUT＝(IDATA·PN_Q)-(QDATA·PN_I) (3)擴展器118通過復數(shù)乘法運算用PN_I和PN_Q序列有效地調(diào)制IDATA和QDATA數(shù)據(jù)流。
圖3顯示了調(diào)制器122特殊實施例的框圖。將擴展數(shù)據(jù)IOUT和QOUT分別提供給將數(shù)據(jù)濾波的濾波器314a和314b。濾波器314還可以通過用本領域熟知的方式執(zhí)行填零和低通濾波，對接收數(shù)據(jù)進行附加抽樣。將被濾波器314a和314b處理過的數(shù)據(jù)分別提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)316a和316b，它們將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成I和Q模擬信號。將模擬信號提供給低通濾波器318a和318b，它們以DAC316轉(zhuǎn)換速率的倍數(shù)(例1X，2X，3X，…)抑制圖像。濾波器314或318還可以用本領域熟知的方式執(zhí)行sinx/x糾正。將I和Q濾波信號分別提供給乘法器320a和320b，乘法器還分別接收IF_LO產(chǎn)生的同相(I_LO)和正交(Q_LO)載波信號。每個乘法器320將數(shù)據(jù)與各個載波信號相乘，以產(chǎn)生調(diào)制分量。將I和Q調(diào)制分量提供給求和器322，求和器322將這些分量組合，以產(chǎn)生IF調(diào)制信號。乘法器320與求和器322用同相和正交載波信號執(zhí)行I和Q信號的正交調(diào)制。
在一些發(fā)射機設計中，數(shù)字化地執(zhí)行正交調(diào)制。在這些發(fā)射機中，用同相和正交載波信號分別數(shù)字化地調(diào)制分別來自濾波器314a和314b的I和Q數(shù)據(jù)。然后，組合數(shù)字化的I和Q調(diào)制分量，并提供給產(chǎn)生IF調(diào)制信號的DAC。
圖4顯示了PN發(fā)生器120的特殊實施例的框圖，PN發(fā)生器120被設計成產(chǎn)生PN_I和PN_Q序列。在特殊實施例中，用長PN碼和短PN碼擴展將被發(fā)射的數(shù)據(jù)。長PN碼對數(shù)據(jù)擾碼，使得接收裝置(如基站)能識別特定的發(fā)射裝置(如特定的移動站)。短PN碼將數(shù)據(jù)在整個可用的系統(tǒng)帶寬上擴頻。如圖4所示，長碼發(fā)生器432基于長PN碼產(chǎn)生長PN序列，并將它提供給乘法器436a和436b。短碼發(fā)生器434根據(jù)一對短PN碼產(chǎn)生一對短PN序列，也將它們提供給乘法器436a和436b。長和短PN碼可以是CDMA標準所定義的(IS-95-A標準)。
每個乘法器436將接收到的長和短PN序列相乘，以產(chǎn)生各個輸出PN序列。將來自乘法器436a和436b的IPN和QPN序列分別提供給相位旋轉(zhuǎn)電路438，相位旋轉(zhuǎn)電路如控制信號CTRL所指導地將序列相位旋轉(zhuǎn)。相位旋轉(zhuǎn)PN_I和PN_Q序列可用于擴展數(shù)據(jù)。定時/控制電路430將定時信號提供給PN發(fā)生器432和434，使得在特定的時刻啟動PN序列。
回到圖2和3，先用PN_I和PN_Q將IDATA和QDATA擴頻，然后用I_LO和Q_LO調(diào)制IDATA和QDATA?？梢栽谶@些級的任何一個或兩個處執(zhí)行本發(fā)明的相位旋轉(zhuǎn)。如下所述通過旋轉(zhuǎn)PN序列的相位或數(shù)據(jù)的相位，可以執(zhí)行擴展級(也就是，通過乘法器210)處的相位旋轉(zhuǎn)。通過旋轉(zhuǎn)I_LO和Q_LO載波信號的相位，可以執(zhí)行調(diào)制級處的相位旋轉(zhuǎn)。
圖5顯示了正交PN序列的相位旋轉(zhuǎn)。IPN和QPN序列(也就是相位旋轉(zhuǎn)電路438的輸入)分別顯示為水平和垂直軸上的相量。PN_I和PN_Q序列(也就是相位旋轉(zhuǎn)電路438的輸出)顯示為虛線相量。輸出PN序列(如PN_Q)和輸入PN序列(如QPN)的相差是θROT的相位旋轉(zhuǎn)。PN_I和PN_Q序列的計算如下PN_I＝[IPN·cos(θROT)-QPN·sin(θROT)] (4)PN_Q＝[IPN·sin(θROT)+QPN·cos(θROT)] (5)現(xiàn)在對于圖1所示的發(fā)射機100描述本發(fā)明的特殊實施，其中提供兩個控制信號CTRL[10]。一個控制信號(如CTRL1)調(diào)節(jié)VGA 134的增益，另一個控制信號(如CTRL0)調(diào)節(jié)PA/DRV 136的偏置電流。CTRL[10]的每組特殊控制值定義發(fā)射機的特定工作狀態(tài)。例如，CTRL[10]＝00的控制值可以定義低增益、低偏置電流的工作狀態(tài)，控制值01可以定義低增益、高偏置電流的工作狀態(tài)，控制值10可以定義高增益、低偏置電流的工作狀態(tài)，控制值11可以定義高增益、高偏置電流的工作狀態(tài)。每個工作狀態(tài)可以與調(diào)制信號的特定相位旋轉(zhuǎn)關聯(lián)。將一個工作狀態(tài)指定為相位旋轉(zhuǎn)為0的基線狀態(tài)。相對于基線狀態(tài)，其它工作狀態(tài)與特定的相位旋轉(zhuǎn)關聯(lián)。例如，CTRL[10]＝00、01、10和11的工作狀態(tài)可以分別與0、π/2，π和3π/2的相位旋轉(zhuǎn)關聯(lián)。
當將發(fā)射機調(diào)節(jié)或設置為新的工作狀態(tài)時，確定與新工作狀態(tài)關聯(lián)的相位旋轉(zhuǎn)量。然后，將PN序列的相位旋轉(zhuǎn)所確定的相位旋轉(zhuǎn)量，以補償電路單元以新工作狀態(tài)工作所引起的相位旋轉(zhuǎn)量。大致在調(diào)節(jié)電路單元的同一時間旋轉(zhuǎn)PN序列。通過在大致同一時間將PN序列的相位向相反方向旋轉(zhuǎn)大致相同的量，可以減小調(diào)制信號中的相位不連續(xù)性。
控制信號CTRL[10]所指示的每個工作狀態(tài)與四個可能的相位旋轉(zhuǎn)值中的一個關聯(lián)。在一個簡單的實施中，提供四個相位旋轉(zhuǎn)值0、π/2、π和3π/2，并用信號PHASE[10]表示。在該實施中，相位旋轉(zhuǎn)PN_I和PN_Q序列可以從輸入IPN和QPN序列中產(chǎn)生，如表1所示。
表1

當選擇了控制信號CTRL[10]所指示的新的工作狀態(tài)時，確定與新工作狀態(tài)關聯(lián)的相位旋轉(zhuǎn)。用查找表(LUT)、組合邏輯或其它實施可以實現(xiàn)工作狀態(tài)與相位旋轉(zhuǎn)值的映射。然后，按需要將PN_I和PN_Q序列調(diào)節(jié)信號PHASE[10]指定的量，以提供期望的相位旋轉(zhuǎn)。
圖6顯示了相位旋轉(zhuǎn)電路438a的特殊實施例的框圖，該電路實現(xiàn)表1所示的相位旋轉(zhuǎn)。在該實施例中，每個工作狀態(tài)與一個或四個可能的相位旋轉(zhuǎn)值關聯(lián)。控制信號[10]指示特定工作狀態(tài)，信號PHASE[10]指示特定的相位旋轉(zhuǎn)值。將控制信號CTRL[10]提供給用時鐘信號CLK計時的寄存器642。將寄存器642的寄存值提供給查找表644，查找表提供與特定工作狀態(tài)關聯(lián)的相位旋轉(zhuǎn)值，該工作狀態(tài)由接收到的控制信號CTRL[10]定義。信號PHASE[10]提供相位旋轉(zhuǎn)值。
如表1所示，PN_I和PN_Q序列分別等于相位旋轉(zhuǎn)為零時的IPN和QPN序列。對于π/2和3π/2的相位旋轉(zhuǎn)，交換IPN和QPN序列。對于π和3π/2的相位旋轉(zhuǎn)IPN序列取反，對于π/2和π的相位旋轉(zhuǎn)QPN序列取反。異或(XOR)門646和乘法器(MUX)648可用于實現(xiàn)這些關系。
如圖6所示，將信號PHASE1提供給XOR門646a的一個輸入，將IPN序列提供給XOR門646a的第二輸入。當相位旋轉(zhuǎn)為π或3π/2時，XOR門646a將IPN序列取反。將XOR門646a的輸出提供給MUX 648a的“0”輸入和MUX 648b的“1”輸入。
將信號PHASE[10]提供給XOR門646b的輸入。當相位旋轉(zhuǎn)為π/2或π時，XOR門646b產(chǎn)生將QPN序列取反的邏輯高電位。將XOR門646b的輸出提供給XOR門646c的一個輸入，將QPN序列提供給XOR門646c的第二輸入。當相位旋轉(zhuǎn)為π/2或π時，XOR門646c將QPN序列取反。將XOR門646c的輸出提供給MUX 648a的“1”輸入和MUX 648b的“0”輸入。將信號PHASEO提供給MUX648a和648b的選擇輸入(S)，用于當相位旋轉(zhuǎn)為π/2或3π/2時交換PN序列。
寄存器還接收使寄存器在指定時刻更新的啟動信號EN。啟動信號EN可用于使PN序列的相位旋轉(zhuǎn)對準與發(fā)射信號通路關聯(lián)的電路單元的調(diào)節(jié)。用這種方式，當調(diào)制信號的相位由于電路單元的調(diào)節(jié)而旋轉(zhuǎn)時，在調(diào)制信號上執(zhí)行相應的相位旋轉(zhuǎn)補償，以大致抵消電路單元引起的相位旋轉(zhuǎn)。復位信號RESET可用于使寄存器復位，并且當設置軟件復位位或激活硬件復位線時能被賦值(例如為邏輯高電位)。
在圖6所示的簡單實施例中，提供兩個控制信號CTRL[10]，每個控制信號控制一個電路單元，并且為“0”或“1”值。一般，發(fā)射信號通路可以包括任何數(shù)目的可調(diào)電路單元。此外，每個電路單元可被調(diào)節(jié)成任何數(shù)目狀態(tài)中的一個。例如，期望以四位的分辨率調(diào)節(jié)VGA的增益，并且以八位的分辨率調(diào)節(jié)電路單元的偏置電流。電路單元的每個特定設置對應于發(fā)射信號通路的一個特定工作狀態(tài)。雖然每個工作狀態(tài)可以與調(diào)制信號的特定相位旋轉(zhuǎn)關聯(lián)，但是期望只提供可能工作狀態(tài)一個子集的相位旋轉(zhuǎn)補償。對于以上實例，雖然可以以八位的分辨率調(diào)節(jié)電路單元的偏置電流，但是期望提供對電路單元控制信號三個最高位定義的八個工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)補償。
通常，每個控制信號可用于調(diào)節(jié)一個或多個電路單元的特定特征。例如，期望使用一個公共的控制信號調(diào)節(jié)發(fā)射信號通路中兩個VGA的增益。為了簡化，相位旋轉(zhuǎn)補償所需的用于M個或多個電路單元的M個控制信號可以串接成N位，其中M≤N。
圖7顯示了相位旋轉(zhuǎn)電路438b的特殊實施例的框圖，該電路可用于產(chǎn)生任何數(shù)目的相位旋轉(zhuǎn)值。將控制信號CTRL[N-10]的N位提供給由時鐘信號CLK計時的寄存器642。將寄存值提供給查找表744，查找表提供與接收到控制信號所定義的工作狀態(tài)關聯(lián)的相位旋轉(zhuǎn)值。
在一個實施例中，查找表744中存儲了L個相位旋轉(zhuǎn)值。接收到控制信號CTRL[N-10]所定義的每個工作狀態(tài)與L個相位旋轉(zhuǎn)值中的一個關聯(lián)。在一個實施例中，存儲在查找表744中的每個相位旋轉(zhuǎn)值具有P位分辨率，并指示0到2π之間的特定相位旋轉(zhuǎn)。
LUT 744將對應于接收到控制信號所定義工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)值θF提供給復數(shù)乘法器746，該復數(shù)乘法器還接收IPN和QPN序列。乘法器746根據(jù)等式(4)和(5)將接收到的PN序列與接收到相位旋轉(zhuǎn)值θF的適當sin和cos值相乘，以產(chǎn)生相位旋轉(zhuǎn)PN序列。用相位旋轉(zhuǎn)值θF代替等式(4)和(5)中的相位旋轉(zhuǎn)值θROT。乘法器746提供來自輸入IPN和QPN序列的具有0到2π之間相位旋轉(zhuǎn)的輸出PN_I和PN_Q序列。
可用邏輯電路、查找表或其它電路實現(xiàn)復數(shù)乘法器746。復數(shù)乘法器746也可用與查找表744集成。每個IPN和QPN序列通常具有一位的分辨率。乘法器746的每個輸出PN序列可具有K位分辨率。具有2K·2P+2位的查找表可用于實現(xiàn)復數(shù)乘法器746。由于輸出PN序列實質(zhì)上是正弦曲線，所以可以簡化查找表，只存儲一個象限的正弦值，其它三個象限可以從所存儲的一個象限中得出。
圖7還顯示了對準提供給電路單元的控制信號的機構，使得當調(diào)節(jié)電路單元時減小調(diào)制信號中的相位失真。將控制信號CTRL[N-10]提供給延遲單元748，延遲單元將每個控制信號延長適當?shù)牧?。參考圖1，PA/DRV 136的偏置控制信號可以略延遲于VGA 134的增益控制信號，以補償VGA 134的延遲。將延遲單元748的延遲控制信號提供給電路單元。
如上所述，可以在發(fā)射信號通路中的各種位置執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)。例如，可以對復數(shù)數(shù)據(jù)(也就是IDATA和QDATA)、復數(shù)PN序列(也就是IPN和QPN)或載波信號(也就是I LO和Q LO)執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)。這些各種形式的相位旋轉(zhuǎn)可以表示如下s(t)=Re{m(t)·p(t)·ejω‾CtejθROT}]]>=Re{m(t)·[p(t)·ejθROT]·ejω‾Ct}---(6)]]>=Re{[m(t)·ejθROT]·p(t)·ejω‾Ct}]]>=Re{m(t)·p(t)·ej(ω‾Ct+θROT)}]]>其中s(t)是輸出調(diào)制信號，m(t)是數(shù)據(jù)序列，p(t)是PN序列， 是載波信號。
圖8A和8B顯示了本發(fā)明相位旋轉(zhuǎn)兩種實施的框圖。圖8A顯示了擴展數(shù)據(jù)的相位旋轉(zhuǎn)，圖8B顯示了PN擴展序列的相位旋轉(zhuǎn)。
在圖8A中，擴展器810接收復數(shù)數(shù)據(jù)(IDATA和QDATA)，并用復數(shù)PN序列(IPN和QPN)擴展復數(shù)數(shù)據(jù)，并將擴展數(shù)據(jù)提供給相位旋轉(zhuǎn)器812。相位旋轉(zhuǎn)器812還接收表示期望相位旋轉(zhuǎn)(θROT)的信號，并將擴展數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)θROT的相位量。如上所述，可以數(shù)字化地或在調(diào)制級中執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)。
在圖8B中，相位旋轉(zhuǎn)電路820接收復數(shù)PN序列(IPN和QPN)，并將復數(shù)PN序列旋轉(zhuǎn)θROT的相位量，并將旋轉(zhuǎn)的PN序列(PN_I和PN_Q)提供給擴展器822。擴展器822還接收復數(shù)數(shù)據(jù)(IDATA和QDATA)，并用復數(shù)PN序列(PN_I和PN_Q)擴展復數(shù)數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生擴展數(shù)據(jù)。對于某些特殊的實施(例如相位旋轉(zhuǎn)以90°為單位增加)，該實施的計算效率將更高，因為PN序列通常具有一位分辨率，并且如上所述用簡單電路可以方便地實現(xiàn)相位旋轉(zhuǎn)。
可以通過各種方式確定調(diào)節(jié)電路單元而引起的調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)量。例如，通過電路模擬、發(fā)射機的實驗測量或其它手段可以確定相位旋轉(zhuǎn)。對于每個電路結(jié)構(也就是控制信號CTRL[N-10]定義的每個特定的工作狀態(tài))，確定調(diào)制信號的相位。選擇基線工作狀態(tài)，將與剩余每個工作狀態(tài)關聯(lián)的相位值和基線狀態(tài)相位值比較，以獲得該工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)值。因此每個工作狀態(tài)映射到特定的相位旋轉(zhuǎn)值，或與之相關。
在一個實施例中，查找表存儲各種工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)。當初始化發(fā)射機或接收到復位信號時，可以導入查找表?；蛘?，每當控制信號改變狀態(tài)時系統(tǒng)總線可以提供相位旋轉(zhuǎn)值(也就是，來自其它集成電路)。
在以上描述中，通過旋轉(zhuǎn)PN序列的相位提供相位旋轉(zhuǎn)補償。通過旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，如圖2中的IDATA和QDATA也可以提供相位旋轉(zhuǎn)。在一些發(fā)射機設計中，該數(shù)據(jù)可以包括多于PN序列的分辨率位，在這種情況下旋轉(zhuǎn)PN序列只需要較少的電路。
還可以在沿發(fā)射信號通路的其它點上執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)補償。例如，也可以通過旋轉(zhuǎn)用于調(diào)制數(shù)據(jù)的載波信號執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)。回到圖3，包括乘法器320a和320b的調(diào)制器用同相(I_LO)和正交(Q_LO)載波信號分別調(diào)制經(jīng)濾波的I和Q數(shù)據(jù)。為了在調(diào)制級中旋轉(zhuǎn)相位，可以旋轉(zhuǎn)同相和正交載波信號的相位，以提供調(diào)制信號所需的相位旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的一些實施例中，為了便于實施數(shù)字化地執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)，并提供一致的性能。數(shù)字化實施允許以離散步驟實現(xiàn)相位旋轉(zhuǎn)，盡管各步驟的大小根據(jù)信號PHASE的分辨率變化。還可以使用模擬信號執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)(例如在調(diào)制級處)。模擬實施允許以更連續(xù)的方式執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)補償。
可以用各種方式實現(xiàn)圖1所示的單元?？梢杂脦в袑Ｓ秒娐返挠布⑻幚砥?也就是控制器116)上運行的軟件或兩者的組合實現(xiàn)數(shù)字化處理單元(如編碼器114和擴展器118)?？梢杂梦⒂嬎銠C、微處理器、處理器、信號處理器、專用集成電路(ASIC)或被設計成執(zhí)行上述功能的其它電子單元實現(xiàn)控制器116。使用隨機存取存儲器(RAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、電子可編程只讀存儲器(EPROM)、快閃存儲器、其它存儲裝置或以上任何裝置的組合可以實現(xiàn)查找表。
如圖1所示，控制信號CTRL[10]調(diào)節(jié)直接發(fā)射通路中電路單元的特征。本發(fā)明還可用于補償不在直接發(fā)射通路中的其它電路單元引起的相位旋轉(zhuǎn)。例如，壓控振蕩器(VCO)及其關聯(lián)的緩沖器具有其偏置電流，調(diào)節(jié)該偏置電流以減小功率損耗。調(diào)節(jié)這些電路單元的偏置電流可以引起VCO所產(chǎn)生信號相位的變化，該變化可以引起調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)。因此，當調(diào)節(jié)VCO和/或緩沖器時，可以旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位以補償調(diào)制信號中由這些電路單元所引起的相位旋轉(zhuǎn)。
這里描述的本發(fā)明可應用于多種通信系統(tǒng)，如CDMA通信系統(tǒng)。本發(fā)明適用于現(xiàn)有的各種CDMA系統(tǒng)和不斷考慮的新系統(tǒng)。上述美國專利申請序號08/963,386中描述了一特殊的CDMA系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括在基站和移動站處發(fā)射單元中的擴展器。擴展器以類似于上述的方式用一對PN序列將接收到的數(shù)據(jù)擴頻。上述美國專利號4,901,307和美國專利號5,103,459中描述了另一CDMA系統(tǒng)。
本發(fā)明尤其適用于CDMA系統(tǒng)的移動站，它需要在較大的范圍(例如85dB)上調(diào)節(jié)其輸出發(fā)射功率。移動站包括包括多個帶有可變增益的電路單元和多個具有可調(diào)偏置電流的電路單元，以減小功率損耗并延長單元的工作壽命。
本發(fā)明還可應用于使用其它調(diào)制技術的其它通信系統(tǒng)，例如時分復用(TDMA)、頻分復用(FDMA)，調(diào)頻(FM)和如幅度壓擴單邊帶(ACSSB)的調(diào)幅(AM)方案。本發(fā)明還可應用于其它發(fā)射系統(tǒng)，如廣播電視、尋呼等等。
本發(fā)明可以延伸到提供調(diào)制信號的相位調(diào)節(jié)，由于與發(fā)射信號通路關聯(lián)的電路單元引入了相移。當調(diào)節(jié)電路單元時，可以移動調(diào)制信號的相位，以補償電路單元引入的相移，以減小調(diào)制信號的相位失真。
提供上述較佳實施例說明，使本領域任何技術人員能制作或使用本發(fā)明。這些技術人員不難明白上述實施例的各種更改，并且可將這里規(guī)定的一般原理用于其他實施例而無需施展發(fā)明本領。因此，本發(fā)明不是要受這里所示實施例的限制，但要符合這里揭示各原理和新穎特性一致的最大范圍。
權利要求
1.一種提供來自發(fā)射信號通路的調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟接收至少一個控制信號，提供每個控制信號以調(diào)節(jié)與發(fā)射信號通路關聯(lián)的一個或多個電路單元的特定特征；確定對應于工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)量，所述工作狀態(tài)由接收到的至少一個控制信號定義；和將調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)與所確定相位旋轉(zhuǎn)量有關的量。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，其中通過復數(shù)乘法執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，數(shù)字化地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)步驟。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在特別指定的時刻執(zhí)行旋轉(zhuǎn)步驟，使得當調(diào)節(jié)至少一個電路單元時，減小調(diào)制信號的相位不連續(xù)性。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟接收至少一個數(shù)據(jù)流和一對PN序列；和用接收到的一對PN序列擴展接收到的至少一個數(shù)據(jù)流，其中通過旋轉(zhuǎn)PN序列的相位，以旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，PN序列包括IS-95-A標準定義的短PN I和PN Q序列。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用查找表執(zhí)行確定步驟。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，查找表是可編程的。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，以離散增量的方式旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，以π/2為增量旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，確定的相位旋轉(zhuǎn)量具有K位分辨率，其中K大于1。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，確定的相位旋轉(zhuǎn)量具有2位分辨率。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一個控制信號中的一個，以調(diào)節(jié)發(fā)射信號通路中可變增益單元的增益。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一個控制信號中的一個，以調(diào)節(jié)發(fā)射信號通路中工作電路單元的偏置電流。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，至少一個控制信號中的一個調(diào)節(jié)直接位于發(fā)射信號通路中的電路單元。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于，至少一個控制信號中的一個調(diào)節(jié)工作上耦合到發(fā)射信號通路的電路單元。
17.如權利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)制信號是CDMA信號。
18.一種提供CDMA發(fā)射機輸出信號的相位旋轉(zhuǎn)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟接收至少一個數(shù)據(jù)流和一對PN序列；用接收到的一對PN序列擴展接收到的至少一個數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生擴展數(shù)據(jù)；調(diào)制擴展數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生調(diào)制信號；用至少一個電路單元調(diào)節(jié)該調(diào)制信號，以產(chǎn)生輸出信號；接收至少一個控制信號，每個控制信號被構造成調(diào)節(jié)至少一個電路單元中一個或多個的特定特征；確定對應于工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)，該工作狀態(tài)由接收到的至少一個控制信號定義；和將一對PN序列的相位旋轉(zhuǎn)與所確定相位旋轉(zhuǎn)量相關的量，以提供輸出信號的相位旋轉(zhuǎn)量。
19.一種調(diào)節(jié)發(fā)射信號通路的調(diào)制信號相位的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟接收至少一個控制信號，提供每個控制信號以調(diào)節(jié)與發(fā)射信號通路關聯(lián)的一個或多個電路單元的特定特征；確定對應于工作狀態(tài)的相位調(diào)節(jié)值，該工作狀態(tài)由接收到的至少一個控制信號定義；和將調(diào)制信號的相位調(diào)節(jié)與所確定相位調(diào)節(jié)值相關的量。
20.一種發(fā)射機，其特征在于，它包括信號處理器，被構造成接收至少一個數(shù)據(jù)流并將它與至少一個載波信號相乘以產(chǎn)生調(diào)制信號；耦合到信號處理器的至少一個電路單元，被構造成接收并調(diào)節(jié)調(diào)制信號，以產(chǎn)生輸出信號，其中將至少一個控制信號提供給至少一個電路單元，每個控制信號被構造成調(diào)節(jié)至少一個電路單元中一個或多個電路單元的特定特征；和耦合到信號處理器的控制器，該控制器被構造成接收至少一個控制信號，并確定對應于工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)量，該工作狀態(tài)由接收到的至少一個控制信號定義，其中將輸出信號的相位旋轉(zhuǎn)與所確定相位旋轉(zhuǎn)量相關的量。
21.如權利要求20所述的發(fā)射機，其特征在于，信號處理器包括擴展器，被構造成接收至少一個數(shù)據(jù)流，并用一對PN序列將至少一個數(shù)據(jù)流擴頻，以產(chǎn)生擴展數(shù)據(jù)，以及其中通過旋轉(zhuǎn)PN序列的相位，以旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。
22.如權利要求20所述的發(fā)射機，其特征在于，信號處理器包括調(diào)制器，被構造成接收至少一個數(shù)據(jù)流，并用同相載波信號和正交載波信號調(diào)制該數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生調(diào)制信號，以及其中通過旋轉(zhuǎn)同相和正交載波信號的相位，以旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的相位。
23.如權利要求20所述的發(fā)射機，其特征在于，控制器包括查找表，被構造成接收至少一個控制信號，并提供對應于工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)量，該工作狀態(tài)由接收到的至少一個控制信號定義。
24.如權利要求20所述的發(fā)射機，其特征在于，以離散增量的方式執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)。
25.如權利要求20所述的發(fā)射機，其特征在于，至少一個電路單元包括可變增益單元，其增益由至少一個控制信號中的一個確定。
26.如權利要求20所述的發(fā)射機，其特征在于，至少一個電路單元包括有源電路單元，其偏置電流由至少一個控制信號中的一個確定。
全文摘要
一種調(diào)節(jié)調(diào)制信號相位旋轉(zhuǎn)的技術,以補償與發(fā)射信號通路關聯(lián)的電路單元引入的相位旋轉(zhuǎn)。電路單元可以直接位于發(fā)射信號通路中,或與之工作耦合。然后,確定對應于接收到控制信號所定義工作狀態(tài)的相位旋轉(zhuǎn)量,將調(diào)制信號的相位旋轉(zhuǎn)與所確定的相位旋轉(zhuǎn)相關的量。通過在沿發(fā)射信號通路的各種位置,旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、或用于將數(shù)據(jù)擴頻的PN序列、或用于調(diào)制數(shù)據(jù)的載波信號可以執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)補償。
文檔編號H04L27/36GK1390414SQ00815749
公開日2003年1月8日 申請日期2000年9月14日 優(yōu)先權日1999年9月17日
發(fā)明者P·J·布萊克, M·A·霍沃德 申請人:高通股份有限公司