CN1179588C - 移动通信系统的基站发送系统以及方法 - Google Patents

Abstract

一种CDMA移动通信系统中基站发送系统以及使用该系统处理基带信号的方法，其可提供对噪声不敏感的基带信号，并可在一个信道卡上提供高达16个通信信道，该系统包括：信道卡单元，数字复合单元，数字/模拟变换单元，和基带发送处理单元。其中信道卡单元和数字复合单元可集成在PCB上，并且数字/模拟变换单元和基带发送单元也可集成在PCB上。

Description

移动通信系统的基站发送系统以及方法

本发明涉及一种在移动通信系统中的基带发送系统，特别是，涉及一种在CDMA(码分多址)移动通信系统中的基站发送系统以及使用该系统处理基带信号的方法，其可提供对噪声不敏感的基带信号并使信道容量最大化。

通常，在移动通信系统中，具有基带、中频带、和射频带发送或接收信号，其取决于信号的频带。基带是在调制之前由原始信息信号所占据的频带。因此，基带是接近于零或包含有直流成分的最低频率的频带。中频带是待发送到站外部的基带频率通过将本机振荡频率加到基站的变频器中而增加的频带，与此相反，是由站外部所接收的射频通过在变频器中减去本机振荡频率而降低的频带。射频带是用于在10KHz至300GHz电磁频谱范围内射频通信的频带。

图1表示在CDMA移动通信系统中现有基站发送系统的方框图。

参见图1，在CDMA移动通信系统中的现有基站发送系统带有信道卡单元1、缓冲单元2、和基带信号处理单元3，其每个单元具有印刷电路(PCB)形式。信道卡单元1带有四个CDMA调制解调器11-14，其每个具有CDMA基站调制解调器10，用以将按照CDMA规范(例如，IS-95系列)对接收数字声音信号进行频带扩展，数字复合单元20a或20b，用以将通过α、β、γ通路所发送的来自CDMA基站调制解调器单元10的数字信号进行复合，数字/模拟变换单元30a或30b，用以将来自数字复合单元20a或20b的数字信号变换成模拟信号，低通滤波器40a和40b，用以根据信号的特性从数字/模拟变换器30a或30b的信号中除去不必要的频带，和放大器50A或50b，用以将低通滤波器40a或40b的信号放大到所需水平。缓冲单元2带有放大器61-66，其在数量上等于信道卡单元1，其每个用于将由放大器50a或50b通过I和Q信道所提供的模拟信号分离成α、β、和γ扇区。基带信号处理单元3带有累加器70a-70f，其每个用以累加来自缓冲放大器61-66的模拟信号，相位均衡器80a-80f，其每个用以将累加器70a-70f的信号相位特性调整为符合CDMA信号特性，低通滤波器90a-90f，其每个用于从相位均衡器80a-80f的信号中除去不必要的频带，以便满足分割偏量特性，和中间放大器100a-100f，其每个用于接收来自低通滤波器90a-90f的信号并放大为所需水平，以便容易进行I&Q调制型式(QPSK调制型式中之一)的调制。图1中的底板110a和110b代表单一PCB，其是在信道卡单元1、缓冲单元2和基带信号处理单元3之间数据发送中代替电缆所使用的发送介质之一，其每个在基站发送系统中以PCB形式。如图1所示，在信道卡单元1上的输出端子连接于底板110a上，并且在缓冲单元2上的输出端子连接于底板110b上。

下面将描述CDMA移动通信系统中现有基站发送系统的操作。

在声码器中进行编码的声音信号可提供给作为8比特数据总线的声音信道卡单元1中的CDMA调制解调器11-14之一。每个CDMA调制解调器11-14，其中在一个板上可提供两个或四个，可提供一个通信信道。在现有技术中，CDMA调制解调器11或14可将声音信号扩展成1.2288Mcps数字基带信号，选择I或Q信道，并通过α、β、γ信道以9600bps提供给数字复合单元20a或20b。数字复合单元20a或20b可通过CDMA调制解调器11和14的一个接收相对于I和Q每个信道分成α、β、γ三个通路的基带信号，进行数字复合，并提供给10比特单元中的数字/模拟变换器30a或30b。然后，数字/模拟变换器30a或30b将接收的数字信号变换为适用于射频发送的模拟信号。低通滤波器40a或40b基于信号特性可从数字/模拟变换器30a或30b的1.2288MHz模拟信号中除去不必要频带。放大器50a或50b可将低通滤波器40a或40b的模拟信号提供给缓冲单元2中的缓冲放大器61-66，其通过底板110a可分离成适用于I和Q每个信道的α、β、和γ三个通路。缓冲单元2中的缓冲放大器61-66可将模拟信号提供给基带信号处理单元3，其通过底板110b可分离成适用于I和Q每个信道的α、β、和γ三个通路。在基带信号处理单元3中的每个累加器70a-70f可累加缓冲放大器61-66的模拟信号，并且可提供给相位均衡器80a-80f。每个相位均衡器80a-80f可调整累加器70a-70f的信号相位特性，以便符合CDMA信号特性，并且可提供给低通滤波器90a-90f。低通滤波器90a-90f可从相位调整CDMA基带信号中除去不必要的频带，以便满足分割偏量特性，并且可提供给中间放大器100a-100f。中间放大器100a-100f可放大CDMA基带信号，然后变换成射频进行发送，并且通过基站天线进行发送。

然而，在现有CDMA基站发送系统中，在通过底板110b由缓冲单元2所提供的基带信号在基带信号处理单元3的累加器中进行累加过程中，基带信号会对噪声敏感。这是因为通过底板110b所提供的基带信号是模拟信号，其对于噪声敏感。该缺点明显地影响系统的向前容量，其是在通信繁忙时造成通信发送质量降低的最大原因。也就是说，现有基站发送系统在通过基带信号特性的改进而改善通信质量方面受到限制。

可安装在信道卡单元1上的CDMA调制解调器11-14的最大数量在基站发送系统支持技术的现有水平下为4个。在美国Qualcomm的基站发送系统可支持2个CDMA调制解调器，并且LG信息和通信有限公司STAREX-CMX可支持四个CDMA调制解调器。当将一个CDMA调制解调器装在通信信道上，具有图1所示信道卡单元、缓冲器单元、和基带信号处理单元的基站发送系统应保持对基带信号发送速率增加时的扩展。然而，扩展会导致整个发送系统结构和连接复杂，并且在发送系统操作和电源控制方面产生许多问题。

因此，本发明涉及一种在CDMA移动通信系统中的基站发送系统以及使用该系统处理基带信号的方法，其实质上克服了因现有技术中存在的缺点和限制所产生的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种在CDMA移动通信系统中的基站发送系统以及使用该系统处理基带信号的方法，其中可对基带信号进行处理以降低对噪声的敏感，以便改善通信质量。

本发明的另一个目的是提供一种在CDMA移动通信系统中的基站发送系统，其可扩展一个信道卡上所提供的通信信道达到16个。

下面将在描述中进一步阐述本发明的其他特征和优点，其中各部分通过描述或本发明的实施将会更加清楚。通过在说明书中所特别指出的结构和后续权利要求将获得并实现本发明的目的和其他优点。

为了获得这些和其他优点，根据本发明，正如所描述的，在CDMA移动通信系统中的基站发送系统包括信道卡单元，用以将所接收的声音信号频带扩展调制成基带信号并以串行发送，数字复合单元，用以从分别对应于预置信道的信道卡单元中采集基带信号、累加基带信号、并将预置信道的各基带信号进行分离，数字/模拟变换单元，用以将数字复合部分的串行基带信号变换成并行信号，然后变换成模拟信号，和基带发送处理单元，用以处理数字/模拟变换单元的基带信号，以满足射频信号的要求，其中信道卡单元和数字复合单元可集成在PCB上，并且数字/模拟变换单元和基带发送单元也可集成在PCB上。

按本发明的另一方面，提供一种使用移动通信系统中的基站发送系统处理基带信号的方法，其包括下列步骤：(1)将所接收的声音信号频带扩展调制成基带信号并以串行发送，(2)将分别对应于预置信道以串行发送的基带信号进行集中，将基带信号进行累加，再将预置信道的基带信号进行分离，并将基带信号以串行发送，(3)将所发送的串行基带信号变换成并行信号，然后变换成模拟信号，和(4)处理模拟基带信号，以满足射频信号的要求。

可以理解，下面进行的描述和详细的说明仅仅是用以解释和说明，并且其试图对所要求保护本发明作进一步的描述。

附图，其中包括的内容便于进一步理解本发明并且包含在说明书中作为说明的一部分，表示本发明的实施例，并且与说明一起用以解释本发明的原理。

图1表示在CDMA移动通信系统中现有基站发送系统的方框图；

图2表示根据本发明优选实施例的CDMA移动通信系统中基站发送系统的方框图；和

图3和图4分别表示图2所示相位均衡器和振幅均衡器的系统。

现将详细地对本发明优选实施例进行描述，在附图中示出了其实例。图2表示根据本发明优选实施例的CDMA移动通信系统中基站发送系统的方框图。

参见图2，根据本发明优选实施例的CDMA移动通信系统中基站发送系统包括信道卡单元110，其具有6个CDMA模块111-116，用以将所接收的声音信号频带扩展调制成数字信号并以串行发送，数字复合单元120，用以逐个信道地采集通过信道卡单元110中CDMA模块111-116所发送的每个信号、以数字形式累加信号、并逐个信道地提供信号，数字/模拟变换单元130，用以将由数字复合单元部分120以串行形式提供的信号变换成并行信号，然后变换成模拟信号，和基带发送处理单元140，用以控制数字/模拟变换单元130的信号的截止特性，使得数字/模拟变换单元130的信号可满足射频信号要求。信道卡单元110和数字复合单元120可集成在PCB上，并且数字/模拟变换单元130和基带发送单元140也可集成在一个PCB上，以便在PCB电路中通过处理模拟基带信号而降低信号对噪声敏感的方式来处理信号，并将数字基带信号提供给所有底板。数字/模拟变换单元130包括串/并变换器131，用以将串行信号变换成并行信号，和数字/模拟变换器132，用以将串/并变换器131的信号进行数字/模拟变换。基带发送处理单元140包括低通滤波器141a-141d，用以接收分别对应于各信道I+，I-，Q+，Q-的信号并除去信号中所包含的谐波、高频噪声，差分放大器142a和142b，其每个用以除去低通滤波器141a-141d两个信号的每个中的直流(dc)偏量，相位均衡器143a和143b，其每个用于将线性相位特性提供给差分放大器142a或142b的基带信号，使其适合于CDMA波环境和移动电话特性，低通滤波器144a和144b，其每个用以除去相位均衡器143a或143b的基带信号中的不必要频带，dc偏量消除器145a和145b，其每个用以从低通滤波器144a或144b的基带信号中除去dc成分，和振幅均衡器146a和146B，其每个用于将dc偏量消除器145a或145B的基带信号放大到所需水平，以便于通过QPSK(四相移键控)方法进行调制，并获得1.2288MHz频带下的平信号。在这种情况下，底板150a和150b为单个PCB，信道卡单元110具有连接于底板150a上的输出端子，数字复合单元120具有连接于底板150b上的输出端子。

下面将说明根据本发明优选实施例的所述CDMA基站发送系统的操作。

将声码器中进行编码的声音信号提供给以8比特数据总线的声音信道卡单元110中的CDMA调制解调器111-116中的一个。将提供给其中一个CDMA调制解调器111-116的数字声音信号扩展调制成1.2288Mcps数字基带信号，以适合于CDMA信号要求(IS-95系列)，并经过α、β、γ三个通路以16比数的串行方式提供给数字复合单元121来自信道卡单元110的信号是数字信号，其通过底板提供到数了多单单元1121。应当注意的是，通过底板150a的信号为数字信号，其与模拟信号相比具有较小噪声敏感性。数字复合单元121可接收CDMA信号，其是一种信号，即在每个信道卡单元121中的四个CDMA调制解调器可集合成一组、进行相对于α、β、γ每个扇区的数字累加、分成I+，和I-信道和Q+，和Q-信道、并提供给16比特单元串行的数字/模拟变换器130中的串/并变换器131。串/并变换器131可将数字复合单元121的16比特串行信号变换成12比特并行信号，并且数字/模拟变换器132可将串/并变换器131的数字信号变换成模拟信号。数字/模拟变换器132的模拟信号可在模拟信号通过低通滤波器141a-141d时除去不必要频带。也就是说，低通滤波器141a-141d可接收模拟信号，并除去谐波，其是一种包含在模拟信号中的高频部分。如图2所示，低通滤波器141a-141d的基带信号，由其中除去的谐波就是通过差分放大器142a或142b除去dc偏量。差分放大器142a或142b的基带信号可提供线性相位特性，其适用于CDMA波环境，并且当基带信号通过相位均衡器143a或143b时符合移动电话特性。表示相位均衡器143a或143b的电路如图3所示。在这种情况下，发送功能可以以公式的形式表示如下：

$T\left(s\right)=\frac{-({\mathrm{\ω}}_0/Q)s}{s^2+({\mathrm{\ω}}_0/Q)s+{{\mathrm{\ω}}_0}^2}$

其中 $w_0=\frac{1}{C\sqrt{R1R2}},$ $Q=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{R2}{R1}},$ Q＝0.76，和ω₀＝2π.297000

相位均衡器143a或143b的基带信号可获得截止特性，其在基带信号通过低通滤波器144a或144b时满足CDMA射频要求，然后，在基带信号通过dc偏量消除器145a或145b时除去不必要的dc分量。dc偏量消除器145a或145b的基带信号可放大达到所需水平，以便于在基带信号通过振幅均衡器146a或146b时进行QPSK调制，使其品质因数调为在1.2288MHz频带下具有改进的平滑度。这种情况下的振幅均衡器146a或146b的电路如图4所示。该情况下的发送功能可表示如下。

$T\left(s\right)=\frac{K{{\mathrm{\ω}}_0}^2}{s^2+({\mathrm{\ω}}_0/Q)s+{{\mathrm{\ω}}_0}^2},$

其中，K＝2， $Q=\frac{1}{3-K},$ 和ω₀＝2.π.1.10⁶

CDMA移动通信系统中的基站发送系统以及使用本发明该系统处理基带信号的方法的优点在于，在通过底板所提供的所有基带信号为对噪声不敏感的数字信号时可改进通信质量。

还有，CDMA移动通信系统中的基站发送系统以及使用本发明该系统处理基带信号的方法可通过在用于受限基站发送系统的信道卡单元中提供16个CDMA调制解调器而在相同时间范围内增加发送速率。因此，CDMA移动通信系统中的基站发送系统以及使用本发明该系统处理基带信号的方法不要求扩充具有信道卡单元、缓冲单元和基带信号处理单元的基站发送系统，而这在现有技术中不断地要求在相同时间范围内增加发送速率。因此，CDMA(码分多址)移动通信系统中的基站发送系统以及使用本发明该系统处理基带信号的方法可改善同时发送速率以及通信质量，而不更多地改变现有技术的基站发送系统。

就CDMA移动通信系统中的基站发送系统以及使用本发明该系统处理基带信号的方法可以进行各种改型和变形，对于本技术领域的普通专业人员来说将是明显的，其均不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明试图通过权利要求来限定本发明的保护范围及其等价物，使其覆盖本发明的改型和变形。

Claims (11)

1.移动通信系统中的基带发送系统，其包括：

信道卡单元，其可将接收的声音信号频带扩展调制成基带信号，并以串行发送；

数字复合单元，其用以采集分别对应于预置信道的信道卡单元的基带信号，累加基带信号并分离预置信道的基带信号；

数字/模拟变换单元，用以将数字复合部分的串行基带信号变换成并行信号，然后变换成模拟信号；和

基带发送处理单元，用以处理数字/模拟变换单元的基带信号，以满足射频信号要求，

其特征在于信道卡单元和数字复合单元可集成在印刷电路板上，并且数字/模拟变换单元和基带发送单元也可集成在印刷电路板上。

2.如权利要求1所述的基站发送系统，其特征在于信道卡单元可提供至少16个通信信道。

3.如权利要求1所述的基站发送系统，其特征在于数字复合单元可以以数字方式进行累加操作。

4.如权利要求1所述的基站发送系统，其特征在于在信道卡单元上的输出端子和在数字复合单元上的输出端子可连接于基站发送系统中所提供的单一底板上。

5.如权利要求1所述的基站发送系统，其特征在于通过底板所提供的基带信号为数字信号。

6.如权利要求1所述的基站发送系统，其特征在于数字/模拟变换单元包括：

串/并变换器，用以将串行信号变换成并行信号，和

数字/模拟变换器，用以将串/并变换器的数字信号变换成模拟信号。

7.如权利要求1所述的基站发送系统，其中基带发送处理单元包括：

第一低通滤波器，其每个用于接收来自数字/模拟变换单元的信号并除去包含在信号中的高频噪声；

差分放大器，用以从第一低通滤波器的信号中除去直流偏量；

相位均衡器，其每个用以将线性相位特性提供给差分放大器的基带信号；

第二低通滤波器，其每个用于从相位均衡器的基带信号中除去不必要的频带；

直流偏量消除器，其每个用于从低通滤波器的基带信号中除去直流成分；和

振幅均衡器，其每个用于将直流偏量消除器的基带信号放大到所需水平。

8.移动通信系统中基站发送系统处理基带信号的方法，其包括下列步骤：

(1)将接收的声音信号频带扩展调制为基带信号，并以串行发送；

(2)采集分别对应于预置信道以串行发送的基带信号，累加基带信号，再分离用于预置信道的基带信号，以及串行发送基带信号；

(3)将发送的串行基带信号变换成并行信号，然后变换成模拟信号；和

(4)处理模拟基带信号，以满足射频信号要求。

9.如权利要求8的方法，其中在步骤(1)的发送中，可以同时使用高达16个通信信道。

10.如权利要求8的方法，其中在步骤(1)和(2)的发送中，可发送数字基带信号。

11.如权利要求8的方法，其中步骤(4)包括下列步骤：

(41)除去包含在步骤(3)的基带信号中的高频噪声；

(42)从步骤(41)的基带信号中除去直流偏量；

(43)处理提供有线性相位特性的步骤(42)的基带信号；

(44)从步骤(43)的基带信号中除去不必要频带；

(45)从步骤(44)的基带信号中除去不必要的直流成分；和

(46)将步骤(45)的基带信号放大到所需水平。

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