專利名稱：無線電信設(shè)備的制作方法
本申請要求申請?zhí)枮?19786/96、申請日為1996年8月21日的日本專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的主題通過引用與本申請相結(jié)合。
本發(fā)明涉及無線電信設(shè)備，尤其涉及碼分多址(CDMA)蜂窩狀電話系統(tǒng)的移動站。應(yīng)用擴展頻譜調(diào)制的CDMA系統(tǒng)具有基站和多個移動站，其中，每個移動站包括接收機部分和發(fā)射機部分且備有發(fā)射功率控制器。
在CDMA系統(tǒng)中，每個移動站備有擴展頻譜解調(diào)器，用于根據(jù)分配給移動站的各不相同的擴頻碼對接收的擴展頻譜信號去擴頻。因為每個移動站具有不同的擴頻碼，所以在移動站間常發(fā)生干擾。干擾量取決于每個移動站的擴頻碼的相關(guān)特性。
由于信號從一個移動站送至另一個時產(chǎn)生的干擾增大，解調(diào)器的信噪比(S/N)減小。因而，移動站發(fā)射的無線電波的強度必須隨著移動站與基站間的距離時時變化以補償由于傳輸路徑變化而引起的衰落。這意味著，為了使系統(tǒng)容量最大，必須控制發(fā)射功率，使從每個移動站至基站發(fā)射的無線電信號保持在同一電平。
常規(guī)的CDMA移動站的發(fā)射功率通過利用從基站到移動站的下行信道上所發(fā)射功率的開環(huán)及閉環(huán)控制加以控制。在開環(huán)功率控制中，移動站的控制電路初始假定，下行信道和從移動站至基站的上行信道中，無線電信號均以同樣方式衰減。通過測量移動站接收的功率電平估計下行信道的傳播損失，預(yù)測上行信道所需的功率并利用該信息以控制移動站發(fā)射的功率。
圖2表示符合美國CDMA電話標(biāo)準(zhǔn)的CDMA蜂窩區(qū)便攜電話的開環(huán)功率控制特性。在圖2中，移動站的發(fā)射功率畫成相對于移動站接收的信號強度變化，該圖顯示，利用開環(huán)功率控制，發(fā)射功率的動態(tài)范圍至少必須為80dBm。但是，由于每一信道使用不同頻段，下行信道和上行信道的傳播損失不同，所以還需要閉環(huán)功率控制。
在閉環(huán)功率控制中，基站測量接收的信號強度，并利用下行信道以1.25ms間隔隨同通常的信息數(shù)據(jù)發(fā)射功率控制位給移動站。移動站以1dB步距提供附加至開環(huán)功率控制預(yù)測的發(fā)射功率上發(fā)射的功率精細(xì)控制。即，開環(huán)功率控制提供發(fā)射功率的大致或粗略控制，而閉環(huán)功率控制進行發(fā)射功率的精細(xì)控制。但是，常規(guī)開環(huán)功率控制的特性是使閉環(huán)功率控制并非足夠有效。因此，需要改進的開環(huán)功率控制。
美國使用的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的常規(guī)CDMA蜂窩區(qū)便攜電話的開環(huán)功率控制特性，不管包括溫度變化在內(nèi)的環(huán)境如何變化，發(fā)射功率強度允許的誤差為±9.5dBm。這是相對于圖2所示的接收功率(接收信號強度)對發(fā)射功率(發(fā)射信號強度)的特性而言的。
但是，常規(guī)移動站的接收機和發(fā)射機部分包括具有各自的增益變化特性的功率放大器和其它許多功能部件。如果移動站接收機和發(fā)射機部分的部件間增益變動的差異過大，則這些變動疊加至環(huán)境溫度變化上可超過上述允許誤差。換言之，由于使用移動站發(fā)射機部分的發(fā)射信號強度根據(jù)接收信號強度控制的常規(guī)開環(huán)功率控制，若移動站的接收機和發(fā)射機部分間的增益變動的差異過大，則可能超過允許誤差。這個問題不僅在CDMA蜂窩區(qū)便攜電話系統(tǒng)的移動站中，而且在具有開環(huán)功率控制的其它無線電信設(shè)備中也會發(fā)生。
本發(fā)明的一個目的在于提供具有穩(wěn)定和期望開環(huán)功率控制特性、可補償環(huán)境條件變動的無線通信設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供具有含自動增益控制放大器的接收機部分和含發(fā)射功率控制放大器的發(fā)射機部分的無線電信設(shè)備，該接收機和發(fā)射機部分提供一個不管環(huán)境條件如何變化均與增益變動無關(guān)的移動站。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供具有接收機部分和發(fā)射機部分的無線移動電信設(shè)備，例如為CDMA蜂窩區(qū)便攜電話系統(tǒng)，該設(shè)備包括位于接收機部分的自動增益控制放大器和位于發(fā)射機部分的發(fā)射功率控制放大器；它們分別具有第1和第2增益。該第1增益按照輸入的自動增益控制信號而變化，而第2增益按照輸入的開環(huán)控制信號而變化。自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器兩者具有相同的工作特征。每個放大器提供相同偏置。相同的特征包括相同的中心增益和同樣的電路。用中心增益表示放大器可變增益范圍的中點。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，具有接收機部分和發(fā)射機部分的無線電信設(shè)備包括根據(jù)輸入接收機部分的自動增益控制信號改變第1增益的自動增益控制放大器，根據(jù)輸入發(fā)射機部分的開環(huán)控制信號改變第2增益的發(fā)射功率控制放大器，及多個固定增益裝置。每個固定增益裝置具有分配的增益，使自動增益控制放大器的中心增益等于發(fā)射功率控制放大器的中心增益。
根據(jù)下文參照附圖對本發(fā)明的說明性實施例而作的詳細(xì)敘述，本發(fā)明的目的和特點將會明了。
圖1是本發(fā)明一個實施例的移動站的功能框圖。
圖2是表示用于常規(guī)CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)開環(huán)功率控制特性的曲線。
圖3是示于圖1的本發(fā)明實施例的邏輯處理單元的框圖。
圖4是可用作示于圖1的本發(fā)明實施例的自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器的電路的電路圖。


根據(jù)本發(fā)明用作無線電信設(shè)備的CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)的移動站的最佳實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的移動站的功能框圖，圖3是包括圖1移動站的邏輯處理單元8的框圖。
參照圖1和圖3，移動站收、發(fā)共用天線1接收的輸入信號，經(jīng)雙工器9輸入至低噪聲放大器(LNA)2，該放大器組成移動站的接收機部分16的第1級。LNA2以固定增益放大輸入信號并把放大后的信號送至帶通濾波器(BPF)3，后者從放大的輸入信號中濾除不需要的信號成分。然后，混頻器4把濾波的信號與由本機振蕩器(未圖示)獲得的本機振蕩信號混頻，混頻信號下變頻至中頻頻段的數(shù)字調(diào)制信號(IF信號)，并輸出至自動增益控制放大器(AGC)5。
增益控制信號(RX AGC)由邏輯處理單元8輸入至AGC5。AGC5以由增益控制信號RX AGC所確定的增益放大IF信號。BPF6從放大的IF信號中濾除不需要的信號成分，經(jīng)BPF6濾波后的信號由功率放大器(AMP)7以固定增益作進一步放大。AMP7的輸出作為中頻帶信號(RX IF)輸至邏輯處理單元8。
邏輯處理單元8，如圖3所示，包括模擬部分20和數(shù)字部分21。模擬部分20包括正交解調(diào)器22，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)23，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(D/A)32和正交調(diào)制器33。
AMP7輸出的RXIF信號輸入至正交解調(diào)器22。在正交解調(diào)器22，利用由本機振蕩器(未圖示)輸出的本機振蕩信號，對數(shù)字調(diào)制信號進行正交解調(diào)。在解調(diào)器22的輸出端，I相(同相)和Q相(正交相)數(shù)據(jù)信號分量輸出至A/D轉(zhuǎn)換器23。這些信號分量由A/D轉(zhuǎn)換器23轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號RX I/Q并輸出至常規(guī)的接收數(shù)據(jù)處理電路34，后者利用常規(guī)的擴展頻譜技術(shù)使數(shù)字基帶信號RXI/Q去擴展以提供發(fā)射碼元序列。常規(guī)接收數(shù)據(jù)處理電路34，如《OKI技術(shù)評論》1996年7月62卷(156)71-74頁(尤其是72頁左欄，第5和第6節(jié))“CDMA蜂窩狀通信系統(tǒng)CD 3000B便攜電話”一文中所揭示。
基帶信號RX I/Q也輸入至接收信號強度檢測器24，后者根據(jù)基帶信號RX I/Q產(chǎn)生接收電場強度數(shù)據(jù)并把該數(shù)據(jù)輸出至加法器25。加法器25輸出與來自接收信號強度檢測器24的接收電場強度數(shù)據(jù)和固定的精調(diào)節(jié)功率參照數(shù)據(jù)(PREF)的差對應(yīng)的、與A/D轉(zhuǎn)換器23及接收數(shù)據(jù)處理電路34所期望的信號強度相一致的數(shù)據(jù)。該差數(shù)據(jù)由積分器26積分，由D/A轉(zhuǎn)換器27轉(zhuǎn)換成模擬信號，作為增益控制信號RX AGC輸出至AGC5。
基帶信號TXI/Q利用常規(guī)擴展頻譜技術(shù)從常規(guī)發(fā)送數(shù)據(jù)處理電路35輸出，其例如《(OKI技術(shù)評論》1996年7月62卷(156)，第71-74頁，尤其是72頁左欄第四節(jié)，“CDMA蜂窩狀系統(tǒng)CD3000B手提式電話”一文中所揭示。信號TX I/O包括I相數(shù)據(jù)分量和Q相數(shù)據(jù)分量，它們由D/A轉(zhuǎn)換器32轉(zhuǎn)換成模擬基帶信號并輸出至正交調(diào)制器33。正交調(diào)制器33利用由本機振蕩器(未圖示)輸出的本機振蕩信號正交調(diào)制輸入基帶信號TX I/Q，并產(chǎn)生中頻波段的發(fā)射信號(數(shù)字調(diào)制信號)(TX IF)。
發(fā)射信號TX IF輸入至移動站的發(fā)射機部分17，并由固定增益中頻放大器AMP15放大，由BPF14濾除不需要的信號成分后，信號TXIF輸出至用于控制發(fā)射功率的發(fā)射功率控制放大器AMP13。來自邏輯處理單元8的TX AGC增益控制信號也輸入至AMP13，它以增益控制信號TX AGC所確定的增益放大由BPF14輸入的信號，并輸出發(fā)射信號至發(fā)射混頻器12。
按以下方法獲得增益控制信號TX AGC。如圖3所示，由積分器26輸出的與接收功率強度相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)低通濾波器(LPF)28濾波后，作為控制開環(huán)功率的數(shù)據(jù)輸出至加法器29。按照TIA/EIA/IS-95-A第6頁，6.1.2.3.2節(jié)“閉環(huán)輸出功率”的要求，加法器29把用于控制閉環(huán)功率的常規(guī)閉環(huán)功率控制器30輸出的數(shù)據(jù)與LPF28的輸出相加，并把這些數(shù)據(jù)的和輸出至D/A轉(zhuǎn)換器31。D/A轉(zhuǎn)換器31把輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，并把該模擬信號作為增益控制信號TX AGC輸出至AMP13。當(dāng)接收功率強度減小時，增益控制信號TX AGC增大，結(jié)果，AMP13的增益和發(fā)射功率增加。當(dāng)接收功率增大時，發(fā)射功率減小。
如圖1所示，發(fā)射混頻器12不僅輸入AMP13輸出的發(fā)射信號，而且輸入由發(fā)射信道頻率振蕩器(未圖示)輸出的發(fā)射信道頻帶的本機振蕩信號?；祛l器12把發(fā)射信號從中頻波段上變頻至發(fā)射信道頻帶。上變頻至發(fā)射信道頻帶的發(fā)射信號和不需要信號成分由BPF11濾除后，輸出至功率放大器(PA)10，后者以固定增益放大接收信號。PA10的輸出信號經(jīng)雙工器9傳至共用天線1播發(fā)。
在移動站中，將移動站接收機部分16(即，LNA2、BPF3、接收混頻器4、BPF6和AMP7)的固定增益裝置及發(fā)射機部分17(即，PA10、BPF11、發(fā)射混頻器12、BPF14和AMP15)的固定增益裝置的增益分配得使AGC5的中心增益等于AMP13的中心增益。
具有相同中心增益的接收機部分16的AGC5和發(fā)射機部分的AMP13還具有相同的電路，從而開環(huán)功率控制具有比現(xiàn)有技術(shù)CDMA系統(tǒng)更優(yōu)良的特性。具體地說，AGC5和AMP13包括對于環(huán)境條件(例如溫度)變動具有相同特性的放大裝置。另外，對AGC5和AMP13施加相同的偏置電壓。
圖4是AGC5或AMP13的電路圖，此二電路實質(zhì)上相同。在下文敘述中，將描述AGC5，但應(yīng)理解，這些描述也可應(yīng)用于AMP13。
如圖4所示，AGC5包括由場效應(yīng)晶體管Q1、Q2、Q3構(gòu)成的3個放大級，每個晶體管具有輸入柵極端子G1和控制柵極端子G2。AGC5的增益可變，并通過經(jīng)柵極電阻R1、R2和R3，把來自邏輯處理單元8的D/A轉(zhuǎn)換器27的增益控制信號RX AGC提供給晶體管Q1、Q2、Q3的控制柵極G2加以控制。同樣，AMP13的增益也可變，并通過經(jīng)柵極電阻R1、R2、R3，把來自邏輯處理單元8的D/A轉(zhuǎn)換器31的增益控制信號TX AGC提供給晶體管Q1、Q2、Q3的控制柵極G2加以控制。
因為移動站接收機部分的AGC5影響檢測的接收信號強度，AMP13影響移動站發(fā)射機部分的發(fā)射功率，且AGC5和AMP13具有相同的中心增益和相同電路，兩者對于環(huán)境條件的變化，包括溫度變化，均呈現(xiàn)相同的特性。因而，對于開環(huán)功率控制，由于環(huán)境條件變化引起的AGC5和AMP13的增益變動，通過發(fā)射功率控制放大器級13發(fā)生的相互作用而抵消，按示于圖2的開環(huán)功率控制特性，可獲得小的誤差。即，可獲得穩(wěn)定和期望的開環(huán)功率控制特性。
在移動站中，通過分配接收機和發(fā)射機部分的固定增益裝置的增益，影響接收機部分接收信號強度的檢測數(shù)據(jù)的AGC5和影響發(fā)射機部分發(fā)射功率的AMP13具有相同的中心增益和相同電路，使得盡管包括溫度的環(huán)境條件變化，仍能獲得穩(wěn)定和期望的開環(huán)功率控制特性。
自動增益控制放大器在接收機部分以及發(fā)射功率控制放大器在發(fā)射機系統(tǒng)中的位置不限于上述實施例所示的例子。例如，AGC5可位于圖1所示AMP7的位置，AMP13可位于圖1中AMP15的位置。
通常，本發(fā)明可應(yīng)用于具有多個自動增益控制和發(fā)射功率控制放大器的無線電信設(shè)備。例如，在接收信號多級下變頻及發(fā)射信號多級上變頻的無線電信設(shè)備中，本發(fā)明的無線電信設(shè)備可具有多個自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器。
本發(fā)明可普遍應(yīng)用于無線電信系統(tǒng)，不限于CDMA蜂窩區(qū)便攜電話系統(tǒng)的移動站。無線電信設(shè)備是否具有閉環(huán)功率控制并不重要，只要該設(shè)備具有接收機部分的自動增益控制環(huán)及開環(huán)功率控制。
至于具體揭示實施例中所述的偏置電壓，它用于控制自動增益控制放大器及發(fā)射功率控制放大器的工作電壓，如果接收機和發(fā)射機部分其它部件的特性滿足目的，則自動增益控制放大器的偏置電壓不必與發(fā)射功率控制放大器的相同。
本發(fā)明的特定實施例已作了敘述，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出修改。本發(fā)明包括落入后附的權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何和所有修改。
權(quán)利要求
1.一種具有接收機部分和發(fā)射機部分的無線電信設(shè)備，其特征在于，它包括位于所述設(shè)備接收機部分的自動增益控制放大器，所述自動增益控制放大器具有按照輸入的自動增益控制信號而改變的第1增益；位于所述設(shè)備發(fā)射機部分的發(fā)射功率控制放大器，所述發(fā)射功率控制放大器具有按照輸入的開環(huán)控制信號而變化的第2增益；所述自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器具有相同工作特性。
2.如權(quán)利要求1所述的無線電信設(shè)備，其特征在于，所述自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器包括放大器裝置，所述放大器裝置具有相同特性并施加相同的偏置電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的無線電信設(shè)備，其特征在于，所述自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器，當(dāng)其可變增益范圍的中心增益為0dB時，它們對于輸入的控制信號具有相同的增益特性。
4.如權(quán)利要求1所述的無線電信設(shè)備，其特征在于，所述自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器具有實質(zhì)上相同的電路。
5.一種具有接收機部分和發(fā)射機部分的無線電信設(shè)備，其特征在于包括位于所述設(shè)備接收機部分的自動增益控制放大器，所述自動增益控制放大器具有按照輸入的自動增益控制信號而變化的第1中心增益；位于所述設(shè)備發(fā)射機部分的發(fā)射功率控制放大器，所述發(fā)射功率控制放大器具有按照輸入的開環(huán)控制信號而變化的第2中心增益；所述設(shè)備的接收機部分和發(fā)射機部分的多個固定增益裝置，所述固定增益裝置具有分配的、使所述自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器的中心增益相等的增益。
6.一種CDMA蜂窩狀系統(tǒng)的移動臺，其特征在于包括接收機部分，所述接收機部分包括具有接收輸入信號的第1輸入端、接收增益控制信號的第2輸入端和輸出端的自動增益控制放大器；發(fā)射機部分，所述發(fā)射機部分包括具有接收數(shù)字調(diào)制信號的第1輸入端、接收開環(huán)控制信號的第2輸入端的發(fā)射功率控制放大器，所述自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器具有實質(zhì)上相同的電路；邏輯處理單元，該單元包括用于接收所述自動增益控制放大器輸出并具有把所述增益控制信號輸出至所述自動增益控制放大器第2輸入端的輸出端的接收信號強度檢測器；閉環(huán)功率檢測器；具有耦連至所述閉環(huán)功率檢測器輸出端的第1輸入端和耦連至所述接收信號強度檢測器輸出端的第2輸入端的加法器，所述加法器輸出所述開環(huán)控制信號至所述發(fā)射功率控制放大器的第2輸入端。
7.如權(quán)利要求6所述的CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)的移動站，其特征在于，將正交調(diào)制器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器插入所述自動增益控制放大器輸出端和所述接收信號強度檢測器的輸入端之間。
8.如權(quán)利要求6所述的CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)的移動站，其特征在于，積分器插入所述接收信號強度檢測器的輸出端和所述加法器第2輸入端之間。
9.如權(quán)利要求6所述的CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)的移動站，其特征在于，在所述積分器和所述自動增益控制放大器的第2輸入端間插入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
10.如權(quán)利要求8所述的CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)的移動站，其特征在于，在所述積分器和所述自動增益控制放大器的第2輸入端間插入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種具有接收機部分和發(fā)射機部分的無線電信設(shè)備。具有按輸入的自動增益控制信號而變化的增益的自動增益控制放大器位于所述設(shè)備的接收機部分;具有按輸入的開環(huán)控制信號而變化的增益的發(fā)射功率控制放大器位于所述設(shè)備的發(fā)射機部分;該自動增益控制放大器和發(fā)射功率控制放大器具有相同的工作特性。該電信設(shè)備具有工作穩(wěn)定、能補償環(huán)境條件變化的優(yōu)點。
文檔編號H03G3/30GK1176540SQ9711772
公開日1998年3月18日 申請日期1997年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月21日
發(fā)明者長野智則, 王禾豐, 勝山力 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社