CN1447550A - 防止cdma系统中信号质量降低的电路及方法 - Google Patents

Abstract

用于防止CDMA系统中信号质量降低的系统包括：相位锁定单元，其通过控制压控振荡单元来控制振荡频率信号；混频器，用于混合频率振荡信号和通过天线接收的射频信号，解调器，用于解调从混频器输出的信号；信号检测单元，用于检测由解调器解调的信号；比较单元，用于计算由信号检测单元检测到的信号的星座和误差矢量，并把该星座和误差矢量与设定基准值进行比较；以及控制器装置，根据比较单元的比较结果，选择性地控制相位锁定单元、混频器和解调器，使信号的星座和误差矢量与基准信号一致。因此，该系统能在呼叫期间防止信号质量降低和呼叫断开的发生。

Description

防止CDMA系统中信号质量降低的电路及方法

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及用于在CDMA系统中防止信号质量降低的系统及其方法。

背景技术

在使用CDMA调制解调器系统的通信系统中，呼叫期间会出现干扰信号或杂散信号(spur)，致使呼叫质量降低。下面解释现有技术系统中的呼叫质量降低。

图1显示了使用普通CDMA解制解调器系统的接收电路的框图。该电路包括低噪声放大器(LNA)111，第一带通滤波器(BPF)112，锁相环(PLL)113，压控振荡器(VCO)114，混频器115，第二带通滤波器116，解调器117，低通滤波器(LPF)118，模数转换器119，以及基带调制解调器120。图中‘I’、‘Q’、‘RF’和‘IF’分别表示相干相位数据、正交相位数据、射频信号、中间信号。

在上述组成的CDMA接收电路中，输入到天线的RF信号通过低噪声放大器111放大，通过第一带通滤波器112以消除RF信号中多余的波形分量，然后输入到混频器115。RF信号与由锁相环113控制的压控振荡器114的输出信号混合。混频器将RF信号转换为IF信号，然后通过第二带通滤波器116，然后又输入到解调器117。解调器将IF信号转换成基带I和Q信号，解调信号通过低通滤波器118。模数转换器119将这些信号转换成数字数据，然后使之通过基带调制解调器120，以便重新生成原始信号。

在现有技术的接收电路中，在载波馈入或呼叫时可能出现或存在干扰信号或杂散信号。不希望出现此干扰信号或杂散信号，因为其对呼叫质量有严重影响。产生这种干扰信号的因素很多，例如测试无线电波、相同或邻近小区之间的干扰、频率重复利用等等。如果干扰信号源的功率大于当前呼叫功率的水平，就可能发生呼叫断开和/或呼叫质量降低。而且即使干扰信号的功率小于当前呼叫功率的水平，质量也会受到一定程度的影响。

因此，通信系统中需要一种提高呼叫质量的系统和方法，尤其在CDMA系统中需要一种用于防止由于杂散信号或干扰信号而导致信号质量降低的系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止CDMA系统中信号质量降低的系统及其方法。

本发明的另一个目的在于提供一种上述类型的系统和方法，其通过搜索在CDMA调制解调器系统的接收端中解调的信号，通过控制锁相环来消除干扰信号或杂散信号成分，从而防止信号质量降低。

本发明的另一目的在于提供一种系统和方法，其在检测CDMA调制解调器系统的接收端解调的信号后，与设定基准信号进行比较，从而通过控制解调器和锁相环来控制干扰信号或杂散信号分量，从而防止CDMA系统中的信号质量降低。

为达到这些和其它目的与优点，本发明提供了一种在CDMA系统中防止信号质量降低的电路，该电路包括：相位锁定单元，其通过控制压控振荡单元来控制振荡频率信号的相位；混频单元，其用于混合由相位锁定单元所控制的频率信号与由天线所接收的射频信号；解调单元，其用于解调已通过混频单元的信号；信号检测单元，其用于检测由解调单元解调的信号；比较单元，其用于计算由信号检测单元所检测到的信号的星座(constellation)和误差矢量，并将其与设定的基准信号的星座和误差矢量进行比较；以及控制单元，其根据比较单元的比较结果来选择性地控制相位锁定单元、混频单元和解调单元，以使解调单元所解调的信号的星座和误差矢量与基准信号相一致。

根据本发明的另一个方面，用于防止CDMA系统中信号质量降低的方法包括：第一步骤，当CDMA接收端通过天线接收到的射频信号通过解调装置时，分别检测信号I和Q；第二步骤，把所检测的信号I和Q与一个设定值进行比较，计算出星座和误差矢量幅值，并把星座和误差矢量幅值与一个预定的基准值进行比较；以及第三步骤，如果比较结果是所检测的信号的误差矢量幅值大于该基准值，则控制混频装置和解调装置，以改善信号质量。

附图说明

以下参考附图详细说明本发明，其中，相同数字指代相同部件。其中：

图1是使用普通CDMA解制解调器系统的接收电路的框图；

图2根据本发明实施例，用于防止CDMA系统中信号质量降低的电路的框图；

图3(a)和图3(b)分别是包含和不包含干扰信号的解调数据的矢量图；

图4流程图，显示了根据本发明实施例的用于防止CDMA系统中信号质量降低的方法所包括的步骤。

优选实施例说明

图2是根据本发明实施例的用于防止CDMA系统中信号质量降低的电路。如图所示，该电路用于CDMA接收端，其包括：低噪声放大器211，第一带通滤波器212，锁相环213，压控振荡器214，混频器215，第二带通滤波器216，解调器217，低通滤波器218，模数转换器219。该电路也包括基带调制解调器220，其包含或连接到一个比较单元。然而该单元与信号检测控制单元230相连。在此情况中，‘I’、‘Q’、‘RF’和‘IF’分别表示相干相位数据、正交相位数据、射频信号和中间信号。

本发明的比较单元和信号检测控制单元是特别有用的特征。通过应用这些部件，能防止在CDMA接收器中由于内部因素、外部干扰信号或杂散信号所产生的信号质量降低。把已通过解调器的信号和基准信号进行比较，就能看出该信号的质量降低。

图3(a)是显示了从解调器217输出的不包含干扰信号的解调数据的矢量图。图3(a)显示了不存在外部干扰信号的情况下正交相移键控(QSPK)CDMA解调数据的模式。此模式对应于示波器上显示的模式。

图3(b)显示了在呼叫波段上存在外部或内部干扰信号的情况下，从正交相移键控(QSPK)CDMA解调数据中获得的星座模式。在图3(a)和图3(b)中，RSP表示基准信号位置，MSP表示测量信号位置，M表示误差幅值，P表示相位误差。如果存在干扰信号，则从解调器217输出的信号具有不同的相位P和幅值M。M和P是围绕基准信号变化的。当标绘具有M和P变化的信号时，会在第二象限中显示为一个圆。如果干扰信号影响严重，则圆将有较大的半径，换言之，信号矢量点的变化散布在较大的面积上。通过比较图3(a)和图3(b)的矢量图，很明显当存在外部干扰信号时，与波形质量有关的数据值严重下降。下文将更详细地描述这种质量降低，并说明本发明减少或消除这些影响以提高信号质量的方式。

如图3(b)所示，在解调器217中载波馈入丰富或在有关呼叫波段中存在干扰信号的情况下，与基准信号相比，解调信号的星座模式圆形散布。当载波馈入或干扰信号的大小加大时，其分散范围增大。这种现象是由信号的相位在预定范围内变化，以及信号的幅值不一致引起的。此外，系统的误差矢量幅值(EVM)显著减小，如果幅度较大，则信号质量严重下降。

在图3(b)中，因为解调器217的I和Q数据是彼此不均衡的，所以星座由于载波馈入而分散。此外，混频器215的匹配性非常差。本发明的发明人认识到，至少可以使用控制单元232来改善由载波馈入引起的星座分散。

更具体地说，本发明的一个实施例在CDMA接收器中增加比较单元225，控制单元232，以及基带调制解调器220。比较单元计算信号的星座模式和误差，并将其与设定基准信号进行比较。

在运行中，信号检测单元231检测解调器217的输出信号中包含的造成信号质量降低的成分，比如干扰信号或杂散信号。比较单元接收来自信号检测单元231的信号，然后计算信号的星座模式和误差矢量。该单元也利用设定基准信号来执行比较判断。控制单元232根据比较单元225的输出结果控制解调器217和锁相环213，以消除干扰信号、杂散信号等成分。在该情况下，比较单元可以包括能计算来自信号检测单元的信号的星座模式和误差矢量的微处理器。该微处理器可以是普通的基带调制解调器元件，或安装的新元件。

控制单元控制锁相环的相位角度，以改变VCO的振荡频率，从而改善混频器215的匹配性，减少载波馈入。控制单元也控制本机振荡频率的灵敏度，从而改善I和Q信号之间的失衡。

此外，如果在波段上存在干扰信号或杂散信号，即使控制混频器215和解调器217，信号质量也不能得到改善，则根据本发明的一个方面，通过控制单元中的锁相环213而使用的信道被切换到另一个频段，以避免干扰信号或杂散信号的影响。下文将详细描述上述内容。

图4是流程图，显示了比较单元所执行的方法中包含的步骤。在本发明实施例的CDMA接收端，检测通过了解调器217的信号，并与基准信号进行比较。然后，根据误差矢量幅值(EVM)和星座的形式来改善载波馈入或改变所使用的信道频率。

更具体地说，通过天线接收到的信号通过低噪声放大器211和第一带通滤波器212，在混频器215中与压控振荡器214输出的振荡频率进行混频，其中压控振荡器由锁相环213控制，然后通过第二带通滤波器216。解调器217对第二带通滤波器输出的信号进行解调。然后把解调信号分成信号I和信号Q，并施加到低通滤波器218与信号检测单元231。

信号检测单元231检测解调信号中的成分，作为判断信号质量的因素，例如，分布形式或I和Q信号、基准信号和检测信号之间相位/幅值的差异等等。更具体地说，检测从解调器217输出的I和Q信号中是否存在干扰信号或杂散信号(S31)。

把从信号检测单元231输出的信号施加到基带调制解调器的比较单元225上。比较单元计算解调的I和Q信号的星座模式和误差矢量幅值。然后把误差矢量幅值与一个基准值进行比较(S32)。这个基准值最初存储在系统中或从基站中下载。

比较单元执行判断，判断解调信号的误差矢量幅值是否超过设定基准值(超过0.95)，并判断解调信号的星座模式是否符合基准信号的形式。

在执行这些功能中，执行第一检测，判断星座是否大于基准值SSN或误差矢量幅值(EVM)是否小于基准值EN(S331)。SSN是用于检测误差并补偿数据的星座圆半径的最大值。EN是用于检测误差并补偿数据的误差矢量幅值的最小值。在标准规范中，EN应该大于0.944(EN≥0.944)。如图3(b)所示，SSN可以用圆的半径表示，并且SSN可以由设计者预先确定。如果两情况的结果都是“否”，则信号保持在正常范围内。因此，从步骤S31开始重复进行该过程。

如果在步骤S331中，第一次检测的至少一个结果是“是”，则执行第二检测，以判断星座模式是否大于临界基准值SSC，或误差矢量幅值(EVM)是否小于临界基准值EC(S332)。例如，当SSN＝1，EN＝0.944时，SSC＝0.9，EC＝0.96。

如果两个情况的结果都是“否”，则比较单元命令控制单元232向混频器215和解调器217输出信号，以改善信号质量。因而，控制单元执行改善信号质量的操作。控制单元232通过放大或改变基准数据(可否改变取决于解调或基带芯片)I、Q值来控制改善信号质量，从而可以减小星座圆的半径。如果干扰信号非常严重，则改善质量是不可能的，控制单元向PLL 213发信号，以改变频率，从当前信道改变为不同的信道。

如果第二次检测结果至少一个是“是”，则比较单元命令控制单元向PLL 213输出信号，以把先前信道改变为另一信道。(S35)。因而控制单元执行改变信道的控制。

总之，根据比较单元的比较结果，如果星座小于或等于正常的基准值，且解调信号的误差矢量幅值大于或等于设定正常基准值，则不执行改善信号质量的操作。

如果判断星座是大于或等于临界基准值，或解调信号的误差矢量幅值小于或等于设定临界值基准值，则控制单元232控制锁相环213改变所使用的信道(频率)。在该情况下，根据“切换”操作移动或改变在波段中包含干扰信号或杂散信号的信道，以避免相应干扰信号等等的影响(S35)。

如果星座在正常和临界基准值之间，且误差矢量幅值在正常和临界基准值之间，则控制单元232控制混频器215和解调器217，以控制误差矢量幅值。因此，实现了误差矢量幅值的改善(S34)。

因而，检测已通过解调器217的信号I和Q，以便与基准信号进行比较。如果相应的星座以坐标原点为中心进行分布，或误差矢量幅值小于或等于基准值，则混频器215和解调器217的信号I和Q之间的失衡得到修正，或通过控制锁相环213来转移呼叫信道。

在根据本发明实施例的用于防止CDMA系统中信号质量降低的电路及其操作方法中，如果在采用CDMA解制解调器系统的接收端中，在系统内部产生信号质量降低，则通过控制单元的控制，使信号质量降低得到一定程度的减缓。另外，如果由外部干扰引起信号质量降低，则切换终端的信道，以避免干扰信号的影响。因此，本发明防止了呼叫期间信号质量降低和呼叫断开的发生，因此能够提供改善的通信服务。

上述的实施例和优点仅仅是示例性的，并不对本发明构成限制。本发明可以容易地应用于其它类型的装置。本发明的说明书是用于进行说明，不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员，很显然可以有很多的替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，其不仅包括结构的等同，也包括等同的结构。

Claims (5)

1.一种用于防止CDMA系统中信号质量降低的系统，其包含：

相位锁定单元，其用于控制振荡频率信号的相位；

混频器，其用于混合振荡频率信号与通过天线接收到的射频信号；

解调器，其用于解调从混频器输出的信号；

信号检测器，其用于检测从解调器输出的解调信号；

微处理器，其用于计算由检测器所检测到的解调信号的星座模式和误差矢量，并把星座模式和误差矢量与设定基准信号进行比较；以及

控制器，其根据所述比较的比较结果，控制相位锁定单元、混频器和解调器中的至少一个，使所述的星座模式和误差矢量与设定基准信号一致。

2.根据权利要求1所述的电路，其中，信号检测器从通过了解调器的信号中检测干扰信号和杂散信号中的至少一个，控制器选择性地控制相位锁定单元、混频器和解调器中的至少一个，以消除检测到的干扰信号或杂散信号。

3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述的处理器包括用于计算从信号检测器输出的信号的星座模式和误差矢量的微处理器。

4.一种在CDMA系统中防止信号质量降低的方法，包括：

从接收到的信号中检测I和Q信号；

将I和Q信号与一个设定值进行比较；

计算星座模式和误差矢量幅值的大小，并将星座模式和误差矢量幅值的大小与预定的基准值进行比较；以及

如果所检测信号的误差矢量幅值大于所述的基准值，则控制混频器和解调器来提高信号质量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在第三步骤中，执行第一检测，以判断星座模式的大小是否大于第一基准值，或误差矢量幅值是否小于第二基准值，

其中，如果第一检测的结果至少一个是‘是’，则执行第二检测，以判断星座模式是否大于第一临界基准值，或误差矢量幅值是否小于第二临界基准值，

其中，如果第二检测的两个结果都是‘否’，则控制混频器和解调器输出能够改善信号质量的信号，以及

其中，如果第二检测的至少一个结果是‘是’，则控制PLL，向控制单元输出能够改变信道的信号，其中，控制单元改变呼叫信道。

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