专利名称：一种实现cdma系统中相位均衡的方法
技术领域：
本发明涉及CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)系统，特别是涉及CDMA系统中的相位均衡的方法。
背景技术：
CDMA是一种以扩频通讯为基础的调制和接入连接技术，在CDMA通讯系统中，IS-95标准对前向信道的相位特性有明确的要求。主要目的是为了弥补(均衡)移动台中频滤波器的相位畸变，简化移动台的接收滤波器的复杂程度。相位均衡滤波器就是为了保证前向信道的相位特性满足IS-95的要求而设计的。信号在传输中，除了幅度会发生畸变外，相移也会发生畸变，在模拟信号传输中，因为人耳对相移变化的感觉不灵敏，一般可不考虑相移畸变的问题。但在数字信号传输中，相移畸变显得比幅度畸变更为重要。为此，在传输系统中除了对幅度畸变进行校正外，还需对相位畸变进行矫正。因此在CDMA系统中对相位进行均衡是必须的。
IS95中对CDMA基站发射机的相位特性有一定的要求，从CDMA的基带到射频输出这一部分的整体传输函数应为H(ω)=ω2+jαωω0+ω02ω2-jαωω0+ω02]]>其中α＝1.36，ω0＝2π×3.15×105目的是为了简化手机接收的设计。该非线性相位滤波器目的是为了对信号进行预畸变。因此在I、Q两路分别求和之后加入该均衡滤波器。以IS-95给出的相位均衡滤波器的传输函数为参考标准，可得到Z域的传输函数H(Z)=0.5-1.625Z-1+1.875Z-21.875-1.625Z-1+0.5Z-2=0.267-0.867Z-1+Z-21-0.867Z-1+0.267Z-2]]>y(n)＝0.267x(n)-0.867x(n-1)+x(n-2)-0.267y(n-2)+0.867y(n-1)由上式可以看出相位均衡滤波器是一个无限长单位脉冲响应IIR滤波器。无限长单位脉冲响应IIR滤波器在硬件逻辑中的实现一般由反馈延迟模块、查找表模块和加法器模块来完成，所有的模块需由代码完成，并且开发周期较长，硬件逻辑资源占用较多，不适于在FPGA(现场可编程门阵列)中实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硬件逻辑资源占用较少、适用FPGA实现CDMA系统中相位均衡的方法。
为实现本发明要解决的技术问题，本发明实现CDMA系统中相位均衡的方法包括(1)将模拟相位滤波函数转化为数字相位滤波传输函数，并优化系数；(2)把无限长单位脉冲响应IIR形式的滤波器的传输函数转化为有限长单位脉冲响应FIR形式的传输函数，并优化滤波器阶数；(3)根据优化的有限长单位脉冲响应FIR形式的传输函数转化成可以在可编程逻辑中实现的定点形式；(4)利用有限长单位脉冲响应FIR滤波器内核，输入滤波器的参数，形成可调用的有限长单位脉冲响应FIR滤波器模块；(5)把有限长单位脉冲响应FIR滤波器模块嵌入到基带数据处理的逻辑中，完成相位均衡滤波。
本发明实现CDMA系统中相位均衡的方法将无限长单位脉冲响IIR滤波器传输函数转化成有限长单位脉冲响FIR滤波器传输函数，并在现有的逻辑开发工具基础上，充分利用FIR滤波器内核，在逻辑中实现CDMA系统中前向链路的相位均衡要求，且开发周期短，硬件逻辑资源占用较少，实现容易。
图1是CDMA系统中前向链路的相位均衡示意图。
图2是本发明实现CDMA系统相位均衡的方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对CDMA系统中的相位均衡滤波的实现方法详细说明。
在CDMA基站收发信机中，从调制解调芯片出来的三扇区前向链路的基带数据I、Q路分别求和后经过相位均衡滤波器，送到射频控制模块，继而经调制发射出去，均衡滤波器必须符合前向链路相位特性的要求。本发明根据IS-95标准中关于前向链路相位特性的要求，在硬件中基于可编程逻辑开发工具中的有限长单位脉冲响应FIR滤波器内核实现了前向链路中三扇区的相位均衡，保证前向链路的相位要求，以符合特定设计需求。
如图1所示，CDMA系统中的前向链路的相位均衡示意图，从调制解调芯片出来的同一个扇区的所有前向链路的信道累加后进入均衡滤波器实现相位均衡，然后送入I/Q调制，在本实施例中是三扇区的均衡滤波，用6通道的FIR滤波器统一实现三扇区的均衡滤波。
图2是本发明实现CDMA系统中相位均衡的方法流程图。本方法利用了可编程逻辑开发工具中的有限长单位脉冲响应FIR滤波器内核，首先转换滤波器的传输函数。有如下步骤实现1)根据IS-95给出的相位均衡传输函数可得相位均衡滤波器的拉普拉斯变换的传输方程为H(s)=ks2+1.9792033as+3.9172459s2-1.9792033as+3.9172459]]>在此选用的采样频率选为2×1.2288MHz，与CDMA系统的真实采样频率相同，数字化后的相位均衡滤波器的z变换传递函数为H(z,α)=k(1.1814283+0.425944α)-1.6371434z-1+(1.1814283-0.425944α)z-2(1.1814283-0.425944α)-1.6371434z-1+(1.1814283+0.425944α)z-2]]>调整α参数，降低数字相位均衡滤波器与模拟相位均衡滤波器之间的相频特性偏差δ2，通过仿真，当α＝1.5824时，δ2最小为0.0038，达到模拟相位滤波器的水平。根据该参数可得相位均衡滤波器的Z变换为(以下的处理，为了分析方便可将滤波器的增益k′等效为1)H(z)=k′3.656494140625-3.226318359375z-1+z-20.2734375-0.88232421875z-1+z-2]]>2)把无限长单位脉冲响应IIR形式的函数转化为有限长单位脉冲响应FIR形式的传输函数。利用长除法将无限长单位脉冲响应IIR传输函数转换为有限长单位脉冲响应FIR传输函数，并且比较有限长单位脉冲响应FIR滤波器与无限长单位脉冲响应IIR滤波器的相频特性的方差，来确定有限长单位脉冲响应FIR滤波器的阶数。通过仿真，12和16阶的有限长单位脉冲响应FIR滤波器都能够得到较好的逼近结果，考虑到硬件逻辑上的实现，本实施例采用12阶有限长单位脉冲响应FIR滤波器进行逼近。仿真表明12阶有限长单位脉冲响应FIR滤波器的带内波动＜0.02dB，这么小的波动几乎不会影响解调性能。相频响应的逼近均方差为0.0051，满足要求的＜0.01。得到的12阶的FIR滤波器表达式H(z)＝0.2609-0.6457z1+0.3679z-2+0.4898z-3+0.3319z-4+0.1622z-5+0.0551z-6+0.0058z-7-0.0093z-8-0.0096z-9-0.0066z-10-0.0027z-113)根据优化的有限长单位脉冲响应形式的传输函数转化成可以在可编程逻辑中实现的定点形式。在本实施例中使用了XILINX公司的FPGA来实现该相位均衡滤波器，将12阶有限长单位脉冲响应FIR滤波器的系数转换成整型。得到如下表达式
H(z)＝2609-6457z1+3679z-2+4898z-3+3319z-4+1622z-5+551z-6+58z-7-93z-8-96z-9-66z-10-27z-114)在XILINX公司提供的开发工具ISE5中有的有限长单位脉冲响应FIR滤波器内核，需要提供有限长单位脉冲响应FIR滤波系数。由于前向链路有3扇区6通道的数据需要均衡滤波，在本实施例中根据上述步骤得到的有限长单位脉冲响应FIR滤波器，采用的是单速率并行8通道的FIR滤波器内核。根据ISE5.2中FIR滤波器的生成工具的要求输入FIR滤波参数，即可得到所要求的滤波器模块。
5)将得到的有限长单位脉冲响应FIR滤波器模块嵌入到前向链路数据处理的主逻辑中，即可实现相位均衡。实测结果表明用有限长单位脉冲响应FIR实现的相位均衡滤波可以满足性能要求，由波形质量值来判断，滤波前为0.94，滤波后为0.98，满足相位均衡的要求。
本发明在现有的逻辑开发工具基础上，充分利用其提供的FIR滤波器内核，在逻辑中实现了CDMA系统中前向链路的相位均衡这一要求，开发周期短，硬件实现容易，并能达到理想的效果。
权利要求
1.一种实现CDMA系统中相位均衡的方法，其特征在于，所述方法包括(1)将模拟相位滤波函数转化为数字相位滤波传输函数，并优化系数；(2)将无限长单位脉冲响应形式的滤波器的传输函数转化为有限长单位脉冲响应形式的传输函数，并优化滤波器阶数；(3)根据优化的有限长单位脉冲响应形式的传输函数转化成可以在可编程逻辑中实现的定点形式；(4)利用有限长单位脉冲响应滤波器内核，输入滤波器的参数，形成可调用的有限长单位脉冲响应滤波器模块；(5)把有限长单位脉冲响应滤波器模块嵌入到基带数据处理的逻辑中，完成相位均衡滤波。
2.根据权利要求1所述的实现CDMA系统中相位均衡的方法，其特征在于所述步骤(4)中，利用可编程逻辑开发工具中的有限长单位脉冲响应滤波器内核，输入滤波器的参数，形成可调用的有限长单位脉冲响应滤波器模块。
全文摘要
本发明公开了一种实现CDMA系统中前向链路的相位均衡的方法，该方法包括(1)将模拟相位滤波函数转化为数字相位滤波传输函数，并优化系数；(2)将无限长单位脉冲响应形式的滤波器的传输函数转化为有限长单位脉冲响应形式的传输函数，并优化滤波器阶数；(3)根据优化的有限长单位脉冲响应形式的传输函数转化成可以在可编程逻辑中实现的定点形式；(4)利用有限长单位脉冲响应滤波器内核，输入滤波器的参数，形成可调用的有限长单位脉冲响应FIR滤波器模块；(5)把有限长单位脉冲响应滤波器模块嵌入到基带数据处理的逻辑中，即完成相位均衡滤波。本发明在现有的逻辑开发工具基础上，充分利用FIR滤波器内核，在逻辑中实现CDMA系统中前向链路的相位均衡要求，开发周期短，硬件逻辑资源占用较少，实现容易。
文档编号H04B7/005GK1529441SQ0313499
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者李建, 何葳, 辛勤, 建 李 申请人:中兴通讯股份有限公司