专利名称：发射器及数据传输方法
技术领域：
本发明有关于宽带码分多址(Wide Band Code Division Multiple Access, WCDMA)发射器，特别有关于一种低成本的WCDMA发射器的物理层结构。
背景技术：
图1是依第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP )标 准的现有发射器100的结构的示意图。数据的传输基本上包括三个阶段。首先， 各种信道如专用信道(Dedicated Channel, DCH )和随初j妻入信道(Random Access Channel, RACH)的数据流(Data Stream) #TS由传输层冲莫块IIO平行地进行复 用及编码，以产生二进制位流(Binary Stream) #BRP,例如专用物理数据信道 (Dedicated physical Data Channel, DPDCH )和专用物理控制4言道(Dedicated Physical Control Channel, DPCCH )。具体来说，二进制位流弁BRP中包括每个传 输通道的同相和正交分量。接着，二进制位流弁BRP在基带模块120中进行扩频 与调制处理，从而产生基带信号弁BB。然后，射频模块130将基带信号弁BB上 变频为射频信号弁RF以通过天线140向外传输。 一般来i兌，由基带模块120输 出的基带信号弁BB必须具备高质量，才能降低射频模块130的设计成本和功率 消耗。基带信号弁BB的质量标准基本上是以误差矢量振幅(Error Vector Magnitude, EVM )、发射频谱(Emission Spectrum )和邻信道泄漏功率比(Adjacent Channel Leakage Ratio, ACLR)来测量的。
图2是依3GPP标准建议的基带模块120的结构的示意图。扩频单元202 根据码片速率(Chip Rate ) c将二进制位流弁BRP进行扩频，以产生具有码片速 率c的二进制位流弁BIN (对3GPP而言，码片速率c为3.84MB )。
在权重单元204中，二进制位流弁BIN中的数据值被乘以对应的增益系数/3 以输出加权串流(Weighted Stream )。扰乱单元206接着利用预设的扰码 (Scrambling Codes )对加权串流进行扰乱，以产生扰乱串流(Scrambled Stream) #SBIN。而整形滤波器208则以下降率(roll-off) oK).22将扰乱串流在频域进行整形。根据3GPP标准的建议，整形滤波器208中的脉沖响应RCo(t)表示为
<formula>formula see original document page 6</formula>(1)
其中下降率ce等于0.22，而码片周期Tc可表示为下式的T: 1
0.26042 p
(2)
其中，c/^ra/e为码片速率。
这样，整形滤波器208输出基带信号弁BB以供射频一莫块130做进一步的处 理。需要注意的是，二进制位流弁BRP和二进制位流弁BIN中所有的数据值都是 单数字0， +1或-1。增益系数/5的数值范围是以1/15为步长分布在0和1之间， 因此，权重单元204将二进制位流弁BIN和增益系数/3相乘得到一种软值(soft value)并将其输出，而后续的扰乱单元206和整形滤波器208则对这些软值进 行处理。
上述结构的优点是，在整形由增益系数的变化引起的谐波时，整形滤波器 208会产生自然坡度效应(Natural-ramping effect )。然而整形滤波器208的输入 值的变化程度会受到增益系数/3的位宽的限制。为了提高信号的质量，整形滤 波器208中的抽头(tap)数和位宽通常很大。虽然基带模块l20的功率消耗由 于工艺技术的提高而大大减少，但是整形滤波器208的复杂度却阻碍了基带模 块120的成本与功率消耗的降低。由于整形滤波器208是基带模块120中的主 要组件，而移动装置的功率消耗又是非常重要的议题，所以降低脉冲整形滤波 器的复杂度及功率消耗是有其需要的。
发明内容
为了降低发射器的成本并降低其功率消耗，本发明特提供以下技术方案 本发明提供一种发射器，用来将多个信道的数据值转换为传输信号，包括 整形滤波器，用来利用脉冲响应将二进制位流整形以输出已整形信号，其中二 进制位流是由数据值转换而成，且只包括单数字0， +1和-1。
本发明另提供一种数据传输方法，用来将多个信道的数据值转换为传输信号，包括整形步骤，该整形步骤是利用脉冲响应将二进制位流整形以输出已整 形信号，其中二进制位流是由数据值转换而成，且只包括单数字0， +1和-1。 本发明另提供一种发射器，用来将多个信道的数字数据转换为传输信号，
包括平方根升余弦整形滤波器，用来利用脉冲响将数字数据整形以输出已整 形信号，其中数字数据只包括单数字0， +1和-1;权重单元，耦接于平方^f艮升余 弦整形滤波器，用来将已整形信号乘以对应于每个信道的一系列增益系^L,以 产生基带信号；射频模块，耦接于权重单元的输出端，用来将基带信号上变频 为传输信号；扰乱单元，耦接于平方根升余弦整形滤波器的输入端，用来在数 字数据被传送至整形滤波器之前，利用扰码将数字数据扰乱；扩频单元，耦接 于扰乱单元的输入端，用来在数字数据被传送至扰乱单元之前，将数字数据以 码片速率进行扩频；以及传输层模块，耦接于扩频单元的输入端，用来在凄t字 数据被传送至扩频单元之前对多个信道的数字数据进行复用和编码。
本发明另提供一种用于发射器的数据传输方法，用来将多个信道的it字数 据转换为传送信号，包括对多个信道的数字数据进行复用和编码；在对数字 数据进行复用和编码之后，以码片速率对数字数据进行扩频；在对数字^t据进 行扩频之后，利用扰码将数字数据进行扰乱；利用平方根升余弦滤波器对扰乱 后的数字数据进行整形，以产生已整形信号；其中扰乱后的数字数据只包括单 数字0， +1和-1;将已整形信号乘以一系列增益系数，以产生基带信号；以及将 基带信号上变频为传输信号。
以上所述的发射器及数据传输方法，能够降低整形滤波器的复杂度， >(人而 降低基带模块以及发射器的功率消耗和制造成本。
图1是依第三代合作伙伴计划标准的现有发射器的结构的示意图； 图2是依第三代合作伙伴计划标准建议的基带模块120的结构的示意图； 图3是包括整形滤波器300和坡度控制器320的增强型基带模块120"的实 施例的示意图4是对增益系数的变化进行坡度控制的实施例的示意图； 图5是射频传输前的基带信号调制的流程图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术 领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同 一个元件。
功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的「包括J 为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」 一词在此 包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二 装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连"t姿手 段间接地电气连接至第二装置。
如图2所示的现有基带模块120中，二进制位流弁BIN先乘以增益系数j8再 被送至整形滤波器208进行整形。这样安排使得整形滤波器208的位宽受到加 权值，即增益系数/5的限制，也使得整形滤波器208的设计变得比较困难。举 例来说，现有的整形滤波器208必须使用乘法器来处理非整数的加权值。更确 切地说，现有的整形滤波器208为平方才艮升余弦(Square Root Raised Cosine, SRRC)滤波器，用来进行实系数的复数数据过滤。增益系数/3的数值介于0和 l之间，以1/15为步长。进入整形滤波器208的加权值被称为软值，而基带模 块120所执行的程序可以表示为下面的(3)式
z = (AcA +厭《 i ， (3) 其中z代表整形滤波器208所输出的基带信号弁BB。 RCo(t)为(l)式中定义的 脉沖响应。&和(3d为对应专用物理数据信道和专用物理控制信道的增益系数， 而Cc和Cd各代表它们的码片速率。dc和dd代表二进制位流弁BRP的同相和正交 分量，包括单数字O, +1或-1。 Se代表预先定义好的扰码。
图3是增强型基带模块120"的实施例的示意图，其包括整形滤波器300和 坡度控制器320。基带模块120所执行的运算基本上等效于(3)式，可表示为 z = 輔，)+成Ma ,，) (4)
如(4)式所示，加权运算移到脉沖整形运算完成之后才进行，从而可以简化 脉沖整形运算的过程。当二进制位流弁BRP进入扩频单元202时，扩频单元202 以码片速率Cc和Cd对其进行扩频，产生具有上述码片速率的二进制位流弁BIN。 接着扰乱单元206将二进制位流弁BIN以扰码Sc进行扰乱，产生的扰乱结果输出 至整形滤波器300。因为扰乱结果中只包括带符号的单数字O， +1和-1,所以整 形滤波器300的位宽可以有效地减少，因此大大的简化了设计的复杂度。这样， 扩频单元202,扰乱单元206和整形滤波器300有效地l关合运作以产生单凄t字的已整形信号弁PS。而权重单元310接着利用Pc和Pd将已整形信号弁PS进行加权 运算，以产生基带信号z。
图2中现有的权重单元204会造成谐波的副作用，^f旦是正好可被整形滤波 器208进行整形时产生的坡度效应抵消。在图3所示的结构的实施例中，权重 单元310的输出可能无法被坡度控制所支持。为了避免^l重单元310所产生的 谐波的副作用，本发明进一步提出坡度控制器320来緩和增益系数的转变过程。
图4是对增益系数的转变进行坡度控制的实施例的示意图。当增益系数有 任何改变的时候，例如在帧边界(frame boundary),都需要启用坡度控制。在 图4中，增益系数欲从/3a转变为/3b。在进行坡度控制时，如果要重新产生和现 有的整形滤波器208所提供的相同的自然坡度曲线是不必要也太没效率的，所 以本实施例提供了 一种简单的线性坡度曲线用来进行坡度控制，以緩和帧边界 前后一段时间tp内的数值变化。在tp+tp期间，对应i个点的增益系数A可通过 将增益系数/3a和增益系数&代入内插法而求得。
举例来说，这段时间tp可以是10/xs，而i值可能高达64。所以通过坡度控 制器320提供的坡度控制，增益系数&分为64个阶段在帧边界前后的20/is时 间内渐渐的转变为增益系数/5b,这样就可以有效地消除谐波的副作用。
图5是射频传输前的基带信号调制的流程图。在步骤502中，首先以既定 码片速率对二进制位流弁BRP进行扩频，以产生二进制位流弁BIN。在步骤504 中，以扰码对二进制位流弁BIN进行扰乱。在步骤506中，以脉冲响应对所得到 的扰乱结果弁SBIN进行整形，以产生已整形信号弁PS。因为扰乱结果弁SBIN只包 括单数字，所以整形滤波器300的复杂度可以大大地降低，同时也减少了功率 消耗和制造成本。在步骤508中，对已整形信号弁PS进行加权运算，并使用额外 的坡度控制所产生的增益系数来避免谐波的副作用。
本发明虽然只揭示了采用WCDMA标准的发射器，但其应用范围并不限定 于此。二进制位流弁BRP可以广泛代表各种信道中数据值，例如专用物理数据信 道、专用物理控制信道和高速专用物理控制信道(High-speed Dedicated Physical Control Channel, HS-DPCCH)等通道。而二进制位流弁BIN中可包括同相和正交 分量。本实施例中的整形滤波器300为简化平方根升余弦滤波器，只能处理单 数字0， +1和-1。然而其它种类的滤波器例如有限脉冲响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器也可适用于本发明。本发明的发射器中可进一步包括如图 1所示的现有组件传输层模块110和射频模块130，详细说明不另赘述。
9以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化 与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1. 一种发射器，用来将多个信道的多个数据值转换为传输信号，包括整形滤波器，用来利用脉冲响应将二进制位流整形以输出已整形信号，其中该二进制位流是由该多个数据值转换而成，且只包括单数字0，+1和-1。
2. 如权利要求1所述的发射器，其特征在于更包括权重单元，耦接于该 整形滤波器的输出端，用来将该已整形信号乘以对应于每个信道的一系列增益 系数，以产生基带信号。
3. 如权利要求2所述的发射器，其特征在于更包括射频模块，耦接于该 权重单元，用来将该基带信号上变频为该传输信号。
4. 如权利要求2所述的发射器，其特征在于更包括坡度控制器，耦接于 该权重单元，用来利用坡度控制向该权重单元提供该系列增益系数，其中该坡 度控制是在增益系数于帧边界产生变化时被启动。
5. 如权利要求4所述的发射器，其特征在于当该坡度控制被启动时，该 坡度控制器在该帧边界前后短暂时间内緩和该增益系数的变化程度。
6. 如权利要求1所述的发射器，其特征在于更包括扰乱单元，耦接于该整形滤波器的输入端，用来在该二进制位流被传送至 该整形滤波器之前，利用扰码将该二进制位流扰乱；以及扩频单元，耦接于该扰乱单元的输入端，用来在该二进制位流被传送至该 扰乱单元之前，将该二进制位流以码片速率进行扩频。
7. 如权利要求6所述的发射器，其特征在于更包括传输层模块，耦接于 该扩频单元的输入端，用来对该多个信道的该多个数据值进行复用和编码以产 生该二进制4立;危。
8. 如权利要求7所述的发射器，其特征在于该传输信号符合宽带码分多 址标准，而该多个信道包括专用信道及随机接入信道。
9. 如权利要求1所述的发射器，其特征在于该整形滤波器为简化平方根 升余弦滤波器，且只可用于处理单数字O, +1和-1。
10. —种数据传输方法，用来将多个信道的多个数据值转换为传输信号，包 括整形步骤，该整形步骤是利用脉冲响应将二进制位流整形以输出已整形信号， 其中该二进制位流是由该多个数据值转换而成，且只包括单数字O, +1和-1。
11. 如权利要求10所述的数据传输方法，其特征在于更包括将该已整形 信号乘以对应于每个信道的一系列增益系数，以产生基带信号。
12. 如权利要求11所述的数据传输方法，其特征在于更包括将该基带信 号上变频为该传输信号。
13. 如权利要求11所述的数据传输方法，其特征在于更包括利用i皮度控 制提供该系列增益系数，其中该坡度控制是在增益系数于帧边界产生变化时被 启动。
14. 如权利要求13所述的数据传输方法，其特征在于更包括当该坡度控 制被启动时，緩和该帧边界前后短暂时间内该增益系数的变化程度。
15. 如权利要求IO所述的数据传输方法，其特征在于更包括 在该整形步骤之前，利用扰码将该二进制位流扰乱；以及在利用该扰码将该二进制位流扰乱之前，将该二进制位流以码片速率进行 扩频。
16. 如权利要求15所述的数据传输方法，其特征在于更包括对该多个信 道的该多个数据值进行复用和编码以产生该二进制位流。
17. 如权利要求16所述的数据传输方法，其特征在于该传输信号符合宽 带码分多址标准，而该多个信道包括专用信道及随机接入信道。
18. 如权利要求10所述的数据传输方法，其特征在于该整形步骤是利用 平方根升余弦算法以过滤只包括单数字0, +1和-1的输入值。
19. 一种发射器，用来将多个信道的数字数据转换为传输信号，包括 平方根升余弦整形滤波器，用来利用脉沖响应将该数字数据整形以输出已整形信号，其中该数字数据只包括单数字O， +1和-1;权重单元，耦接于该平方根升余弦整形滤波器，用来将该已整形信号乘以 对应于每个信道的一 系列增益系数，以产生基带信号；射频模块，耦接于该权重单元的输出端，用来将该基带信号上变频为该传 输信号；扰乱单元，耦接于该平方根升余弦整形滤波器的输入端，用来在数字数据 被传送至该整形滤波器之前，利用扰码将该数字数据扰乱；扩频单元，耦接于该扰乱单元的输入端，用来在该凄t字数据一皮传送至该扰 乱单元之前，将该数字数据以码片速率进行扩频；以及传输层模块，耦接于该扩频单元的输入端，用来在该数字数据被传送至该扩频单元之前对该多个信道的该数字数据进行复用和编码。
20. —种用于发射器的数据传输方法，用来将多个信道的数字lt据转换为传输信号，包括对该多个信道的该数字数据进行复用和编码；在对该数字数据进行复用和编码之后，以码片速率对该数字数据进行扩频； 在对该数字数据进行扩频之后，利用扰码将该数字lt据进行扰乱； 利用平方根升余弦滤波器对该扰乱后的数字数据进行整形，以产生已整形 信号；其中该扰乱后的数字数据只包括单数字0， +1和-1;将该已整形信号乘以一系列增益系数，以产生基带信号；以及 将该基带信号上变频为该传输信号。
全文摘要
一种发射器及数据传输方法，用来将多个信道的数据值转换为传输信号。该发射器包括整形滤波器，用来将只包括单数字的二进制位流整形以产生已整形信号；权重单元，耦接于整形滤波器的输出端，用来将已整形信号加权以产生高质量基带信号；扰乱单元，用来利用扰码将二进制位流扰乱；以及扩频单元，用来在二进制位流被传送至扰乱单元之前将其以码片速率进行扩频。其中，二进制位流是由数据值经过扰乱及扩频处理转换而成。上述发射器及数据传输方法，能够降低发射器的功率消耗和制造成本。
文档编号H04B1/707GK101453240SQ200810094669
公开日2009年6月10日 申请日期2008年4月29日 优先权日2007年12月7日
发明者彭宝杞, 杨赣宁, 蔡升甫 申请人:联发科技股份有限公司