發(fā)射音頻和數(shù)據(jù)時實(shí)行模擬方式運(yùn)行的方法和設(shè)備的制作方法

專利名稱：發(fā)射音頻和數(shù)據(jù)時實(shí)行模擬方式運(yùn)行的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線系統(tǒng)，具體涉及無線TDMA系統(tǒng)中實(shí)行模擬方式運(yùn)行的方法和設(shè)備，其中利用同相(I)值和正交(Q)值代表模擬運(yùn)行方式下的音頻和數(shù)據(jù)。


圖1表示無線系統(tǒng)1。無線系統(tǒng)1包括多個小區(qū)2，每個小區(qū)包含電耦合到天線4的收發(fā)信機(jī)3。每個收發(fā)信機(jī)3與它各自的天線4一起組成一個基站。在利用熟知的時分多址(TDMA)通信協(xié)議的無線系統(tǒng)中，利用I,Q對發(fā)射數(shù)字話音和數(shù)據(jù)。利用稱之為正交相移鍵控(QPSK)的調(diào)制/解調(diào)技術(shù)調(diào)制/解調(diào)I,Q對。這通?？闯墒荰DMA運(yùn)行方式，因?yàn)槔肐,Q對產(chǎn)生代表話音和數(shù)據(jù)的位轉(zhuǎn)移。所以，以下稱這種類型的運(yùn)行為TDMA運(yùn)行方式。
當(dāng)今使用的許多TDMA系統(tǒng)也能夠工作在通常稱之為模擬運(yùn)行方式。在模擬方式下，音頻和數(shù)據(jù)信號的發(fā)射是把代表該信號的數(shù)字樣本轉(zhuǎn)變成模擬信號和FM調(diào)制該模擬信號之后通過空中傳輸。所以，與TDMA方式中利用的QPSK調(diào)制技術(shù)不同，模擬方式利用FM調(diào)制技術(shù)。在空中接口標(biāo)準(zhǔn)IS-138中，詳細(xì)說明TDMA系統(tǒng)中實(shí)施的模擬方式標(biāo)準(zhǔn)和TDMA方式標(biāo)準(zhǔn)。
眾所周知，在TDMA系統(tǒng)中，在TDMA方式運(yùn)行的收發(fā)信機(jī)前端采用一組硬件部件，而采用另一組組硬件部件用于模擬方式運(yùn)行。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)和話音通常在TDMA方式下是用I,Q對表示，而在模擬方式下是用模擬波形的數(shù)據(jù)樣本表示。此外，利用分開的硬件完成QPSK調(diào)制和FM調(diào)制。當(dāng)然，利用分開的硬件部件組增加了收發(fā)信機(jī)的復(fù)雜性以及與這些部件相關(guān)的成本。因此，希望有這樣一種收發(fā)信機(jī)，在TDMA方式運(yùn)行和模擬方式運(yùn)行下，它僅采用一組硬件部件。在兩種運(yùn)行方式下采用一組硬件部件可以降低收發(fā)信機(jī)的成本和復(fù)雜性。
圖2表示工作在模擬方式下無線TDMA系統(tǒng)中已知收發(fā)信機(jī)的各個部件。為了便于說明，圖2中沒有畫出TDMA運(yùn)行方式運(yùn)行下收發(fā)信機(jī)中的硬件部件。模擬運(yùn)行方式下的硬件部件包括編碼器12，解碼器13，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)14，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)15,ADC18,DAC19,FM解調(diào)硬件20和FM調(diào)制硬件21。
為了在模擬方式下發(fā)射音頻信號，數(shù)字信號處理器(DSP)22輸出模擬話音信號的數(shù)字式表示到DAC19,DAC19把這個數(shù)字式表示轉(zhuǎn)變成模擬波形，并輸出這個模擬波形到FM調(diào)制硬件21。FM調(diào)制硬件21頻率調(diào)制模擬波形，用于通過空中傳輸。當(dāng)FM調(diào)制的音頻信號被收發(fā)信機(jī)10接收時，F(xiàn)M解調(diào)硬件20解調(diào)模擬音頻信號，并傳遞解調(diào)的信號到ADC18,ADC18把模擬音頻信號轉(zhuǎn)變成該模擬音頻信號的數(shù)字式表示。然后，把模擬音頻信號的數(shù)字式表示傳遞到DSP22,DSP22按照各種軟件程序處理數(shù)字信號，并把處理后的數(shù)字信號傳遞到基站中的其他部件，用于路由到移動電話交換局(MTSO)。
當(dāng)數(shù)據(jù)信號采用模擬方式被基站發(fā)射到移動單元(未畫出)時，主控制器23傳遞該數(shù)據(jù)信號的數(shù)字式表示到編碼器12，編碼器12把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的每一位編碼成相應(yīng)模擬波形的數(shù)字式表示。然后，把編碼的信號傳遞到DAC14。DAC14把編碼的信號轉(zhuǎn)變成模擬數(shù)據(jù)信號，再把模擬數(shù)據(jù)信號傳遞到FM調(diào)制硬件21。FM調(diào)制硬件21FM調(diào)制該信號，用于通過空中傳輸。
當(dāng)數(shù)據(jù)信號被工作在模擬方式下的收發(fā)信機(jī)10接收時，F(xiàn)M解調(diào)硬件20解調(diào)RF信號，然后由ADC15把它轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。數(shù)字信號再傳遞到解碼器13，解碼器13把數(shù)字信號解碼成主控制器23可利用的數(shù)字消息。解碼器13傳遞數(shù)字消息到主控制器23，主控制器23處理這個數(shù)字消息以提取其內(nèi)容?；局械闹骺刂破?3路由該信號到MTSO。
如上所述，分開的硬件部件用于實(shí)現(xiàn)圖2部分所示的TDMA系統(tǒng)中的TDMA方式運(yùn)行和模擬方式運(yùn)行。提供這樣一種收發(fā)信機(jī)是有利的，它可以實(shí)現(xiàn)所有這些功能而不需要分開的硬件部件。去掉某些硬件部件可以降低收發(fā)信機(jī)的復(fù)雜性以及與收發(fā)信機(jī)相關(guān)的成本。所以，在收發(fā)信機(jī)的使用中需要這樣一種方法和設(shè)備，在TDMA方式運(yùn)行和模擬方式運(yùn)行下可以采用相同的硬件部件。
本發(fā)明提供一種用于無線系統(tǒng)中收發(fā)信機(jī)的方法和設(shè)備，能夠利用同相(I)值和正交(Q)值實(shí)現(xiàn)模擬方式運(yùn)行。因?yàn)門DMA方式運(yùn)行通常是利用I值和Q值完成的，本發(fā)明的方法和設(shè)備能夠(但不要求)在TDMA方式和模擬方式運(yùn)行下利用相同的硬件配置。本發(fā)明的設(shè)備包括處理器，例如，數(shù)字信號處理器(DSP)，當(dāng)收發(fā)信機(jī)工作在模擬方式時，該處理器完成FM調(diào)制以產(chǎn)生I,Q對。處理器還完成I,Q編碼和解碼操作，這些操作通常是由工作在TDMA方式下收發(fā)信機(jī)中的硬件完成的。
在模擬方式下發(fā)射時，處理器把待發(fā)射信號的數(shù)字表示編碼和FM調(diào)制成I,Q對，并輸出I,Q對到該設(shè)備中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。DAC把數(shù)字式I,Q對轉(zhuǎn)變成模擬信號，并輸出該模擬信號到I,Q余弦波發(fā)生器。余弦波發(fā)生器產(chǎn)生同相余弦波和正交余弦波，其幅度分別正比于I值和Q值。把這兩個余弦波相加之后通過空中傳輸。
在模擬方式下接收時，變頻器把接收的射頻(RF)信號降頻變頻成中頻(IF)信號。數(shù)字降頻變頻器把接收的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字式I值和Q值，并把它們輸出到處理器。然后，處理器把I值和Q值解碼成接收信號的數(shù)字表示以提取該信號的內(nèi)容。
根據(jù)以下的描述，附圖和權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
圖1表示典型的無線系統(tǒng)。
圖2是已知收發(fā)信機(jī)的方框圖，它可用于圖1所示無線系統(tǒng)通信的模擬方式運(yùn)行。
圖3是按照優(yōu)選實(shí)施例的本發(fā)明收發(fā)信機(jī)的方框圖。
圖4是單位圓圖，它說明產(chǎn)生I,Q對的方法。
圖5是按照圖4中所示單位圓說明補(bǔ)償算法中所采用的各項(xiàng)之間的關(guān)系圖，用于補(bǔ)償硬件產(chǎn)生的I,Q余弦波中的不準(zhǔn)確性。
圖6是按照優(yōu)選實(shí)施例說明本發(fā)明方法的流程圖，用于數(shù)據(jù)傳輸與音頻傳輸之間的轉(zhuǎn)變。
圖7是圖3所示收發(fā)信機(jī)中DSP接收和解碼的數(shù)據(jù)消息內(nèi)容圖。
圖8是說明本發(fā)明方法的流程圖，用于完成接收數(shù)據(jù)程序。
圖9是說明本發(fā)明方法的流程圖，用于完成信令音調(diào)檢測程序。
圖3是說明本發(fā)明收發(fā)信機(jī)30中部件的方框圖。按照本發(fā)明，可以利用一組硬件部件在無線系統(tǒng)(例如，圖1所示的無線系統(tǒng)1)的TDMA方式和模擬方式下進(jìn)行通信。把圖2的已知收發(fā)信機(jī)10與圖3中所示本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)30進(jìn)行比較，可以看出已經(jīng)去掉圖2中所示的幾個硬件部件。按照本發(fā)明，利用I,Q對代表模擬方式下的數(shù)據(jù)和音頻信號。所以，TDMA方式下用于處理和調(diào)制/解調(diào)數(shù)據(jù)和音頻信號的相同硬件可用于模擬方式運(yùn)行。然而，應(yīng)當(dāng)注意，相同的硬件用于模擬方式和TDMA方式運(yùn)行不是本發(fā)明的必要條件。
按照這個優(yōu)選實(shí)施例，I,Q對的產(chǎn)生和FM調(diào)制是在處理器(例如，數(shù)字信號處理器DSP)上被執(zhí)行的固件中完成的。圖2中所示的FM調(diào)制和解調(diào)硬件部件不再是必需的，因?yàn)橛糜赥DMA方式運(yùn)行的這些部件也可用于模擬方式運(yùn)行。現(xiàn)在詳細(xì)討論本發(fā)明收發(fā)信機(jī)30在模擬方式下完成發(fā)射和接收功能的方法。此外，雖然對本發(fā)明的討論是參照在TDMA系統(tǒng)中完成模擬方式運(yùn)行，但是應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的原理和概念也可應(yīng)用于其他類型無線系統(tǒng)中完成模擬方式運(yùn)行。
為了在模擬方式下發(fā)射音頻信號，DSP40把數(shù)字式I,Q對傳遞給DAC31,DAC31把數(shù)字式I值和Q值轉(zhuǎn)變成模擬式I值和Q值。然后，把模擬式I值和Q值傳遞給I/Q余弦波發(fā)生器32，它把模擬信號轉(zhuǎn)變成同相(I)余弦波和不同相(Q)余弦波。正交余弦波與同相余弦波之間的相位差為90°。同相余弦波的幅度正比于模擬式I值，而不同相余弦波的幅度正比于模擬式Q值。I/Q余弦波發(fā)生器32把這些余弦波相加之后通過空中傳輸。
當(dāng)收發(fā)信機(jī)30工作在模擬方式下并接收音頻信號時，變頻器36把接收的RF信號降頻變頻到中頻(IF)信號。通常，RF頻率是在800至900兆赫(MHz)的范圍內(nèi)。在這個例子中，典型的中頻約為80MHz。然而，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)30不局限于RF或IF頻率。
數(shù)字降頻變頻器33把IF信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字式I,Q對，然后傳遞給DSP40。DSP40按照以下詳細(xì)描述的各種程序處理數(shù)字信號。一般地說，DSP40解碼I,Q對和提取音頻。DSP40傳送提取的音頻到小區(qū)基站中的其他部件，最終發(fā)送該信息到MTSO。
在模擬方式下發(fā)射和接收數(shù)據(jù)時，DAC31，余弦波發(fā)生器32，數(shù)字降頻變頻器33完成的任務(wù)與上述模擬方式下傳輸和接收音頻信號的完全相同。然而，DSP40完成不同的功能，它與完成的任務(wù)是音頻信號或數(shù)據(jù)信號有關(guān)。當(dāng)音頻信號傳遞給DSP40用于通過無線系統(tǒng)傳輸時，DSP40相應(yīng)地處理該音頻信號。當(dāng)基站發(fā)送數(shù)據(jù)到DSP40時，DSP40識別這些信號為對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并相應(yīng)地處理這些數(shù)據(jù)信號。
按照本發(fā)明，DSP40執(zhí)行發(fā)射音頻程序，發(fā)射數(shù)據(jù)程序，接收音頻程序和接收數(shù)據(jù)程序。通過在DSP40中完成這些程序，就去掉完成這些不同功能所需的硬件部件。發(fā)射音頻程序完成與發(fā)射音頻信號相關(guān)的任務(wù)。發(fā)射數(shù)據(jù)程序完成與發(fā)射數(shù)據(jù)信號相關(guān)的任務(wù)。接收音頻程序完成與接收音頻信號相關(guān)的任務(wù)。接收數(shù)據(jù)程序完成與接收數(shù)據(jù)信號相關(guān)的任務(wù)。所以，把DSP40編程成執(zhí)行完成這些任務(wù)的軟件程序。
在美國專利No.5,694,079中公開了適用于本發(fā)明的接收音頻程序，其標(biāo)題為“DIGITAL FM MODULATOR USING A LAGRANGIANINTERPOLATION FUNCTION”，該專利已被指定給本發(fā)明的受讓人，把它的全部內(nèi)容合并在此供參考。所以，為了簡單起見，此處不再詳細(xì)地討論這個方法，其任務(wù)是解調(diào)和處理代表音頻的I,Q對。
在FM調(diào)制中，F(xiàn)M調(diào)制信號改變相位的方式是按照正比于輸入信號的幅度。當(dāng)利用I,Q對產(chǎn)生FM調(diào)制信號時，必須改變I,Q對的相位以產(chǎn)生FM調(diào)制信號中合適的相位變化。通過改變I,Q對中的I值和Q值，F(xiàn)M調(diào)制信號中的相位是按照正比于輸入信號幅度的方式變化的。對于音頻信號，F(xiàn)M信號的瞬時頻率正比于音頻輸入的當(dāng)前幅度。在數(shù)字領(lǐng)域，這相當(dāng)于使下一個FM輸出(它是用下一個I,Q對表示)的相位變化正比于下一個音頻輸入電平。獲得代表音頻輸入樣本幅度所需相位變化的方法是眾所周知的。所以，為了簡單起見，此處不再對確定代表音頻輸入樣本的相位變化的方法給以討論。
按照本發(fā)明，I,Q對是根據(jù)以下方法產(chǎn)生的。被調(diào)制的音頻信號樣本可以用a(n)代表。變量n對應(yīng)于樣本指數(shù)。在僅僅作為例子的一個實(shí)施方案中，n是以160千赫(kHz)速率遞增的，這意味著DSP40每秒產(chǎn)生160,00個I,Q對。公式1定義a(n)與當(dāng)前樣本n的相位p(n)之間的關(guān)系p(n)=p(n-1)+k*a(n)(公式1)其中p(n-1)是與上一個音頻樣本n-1相關(guān)的相位，而k是任意的比例常數(shù)，選取這個比例常數(shù)以得到a(n)與調(diào)制信號峰值頻率偏差之間所需的關(guān)系。按照如下重寫公式1:p(n)-p(n-1)=k*a(n)，可以看出，相位的變化正比于當(dāng)前音頻樣本的幅度。根據(jù)以下的公式2分別得到I值和Q值，I(n)和Q(n)，它們是圖4中所示單位圓50上的值I(n)=cos(p(n))，和Q(n)=cos(p(n)-90°)。
(公式2)通過DSP40執(zhí)行的發(fā)射音頻程序，利用音頻信號a(n)的幅度按照公式1和2確定I值和Q值，I(n)和Q(n)。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，可以采用各種不同的方法完成公式1和2表示的算法。例如，在需要進(jìn)行計(jì)算時，可以在讀寫過程中(on the fly)執(zhí)行該算法?；蛘?，可以利用查閱表存儲I值和Q值，與音頻輸入樣本幅度相關(guān)的指數(shù)能夠讀取正確的I值和Q值。
圖4中的水平軸對應(yīng)于I值，而垂直軸對應(yīng)于Q值。每個I,Q對,(I(n),Q(n))，對應(yīng)于圖4中所示單位圓50上的一個點(diǎn)。單位圓50上該點(diǎn)所在的象限取決于I值和Q值。一旦利用公式1和2表示的算法得到與音頻信號幀相關(guān)的I,Q對，把它們傳遞給DAC31,DAC31把它們轉(zhuǎn)變成模擬值。然后，把這些模擬值傳遞給余弦波發(fā)生器32。I/Q余弦波發(fā)生器32產(chǎn)生同相余弦波和不同相余弦波，同相余弦波的幅度正比于I值，而不同相余弦波的幅度正比于Q值。不同相余弦波與同相余弦波之間的相差大致為90°。這兩個余弦波由I/Q余弦波發(fā)生器32進(jìn)行相加，用于通過空中傳輸。
按照這個優(yōu)選實(shí)施例，單位圓50上的I值和Q值，以下分別用I_unitcircle和Q_unit_circle表示，不直接發(fā)送到DAC31。更確切地說，它們首先由補(bǔ)償程序進(jìn)行處理，得到需要輸出到DAC31的實(shí)際I值和Q值，以保證DAC31產(chǎn)生正確的電壓值和保證余弦波發(fā)生器32產(chǎn)生正確的正交波。DSP40執(zhí)行的補(bǔ)償程序把單位圓(I,Q)對轉(zhuǎn)變成使DAC31產(chǎn)生正確結(jié)果的(I,Q)對。DAC31和余弦波發(fā)生器32遭受到以下規(guī)范退化的影響，補(bǔ)償程序修正這些規(guī)范退化(1)通常需要不同的非零I值和Q值，使DAC31輸出的電壓等于零。這些非零的I值和Q值以下分別用Ioff和Qoff表示。
(2)通常需要I值和Q值的不同變化，從而得到從DAC31輸出電壓的相同變化。因此，I值和Q值是有不同的比例尺度以補(bǔ)償這個因子。這些比例因子以下分別用Iamp和Qamp表示。
(3)從余弦波發(fā)生器32中I和Q發(fā)生器輸出的I信號和Q信號不是正好相差90°。這個相位誤差定義為phase(Q)-phase(I)-90。理想的是，這個相位誤差為0，這是phase(Q)與phase(I)之間正好相差90°的情況。
用于補(bǔ)償這些退化的補(bǔ)償參數(shù)最好是通過補(bǔ)償消息由主控制器41確定的，補(bǔ)償消息是從主控制器41發(fā)送到DSP40。當(dāng)這個消息到達(dá)DSP40時，調(diào)用補(bǔ)償程序以存儲這些參數(shù)到DSP40的存儲器(未畫出)中。按照以下方法導(dǎo)出補(bǔ)償公式。在DSP40產(chǎn)生Igen和Qgen時，忽略偏移誤差，以下的I值和Q值(Iout和Qout)是從DAC31輸出的，Igen和Qgen對應(yīng)于必須是由DSP40產(chǎn)生并輸出到DAC31的I值和Q值，以保證DAC31產(chǎn)生正確的電壓。
從圖5中可以看出Igen,Qgen,Iamp,Qamp與相位誤差(phaseerror)之間的關(guān)系。這個關(guān)系是由公式3和4表示的。Iout=IgenIamp-QgenQampsin*(phase_error)]]>Qout=QgenQampcos(phase_error)*]]>(公式3)Igen和Qgen可以表示成Igen=(Ides+Qdes*sin(phase_error)cos(phase_error))*Iamp,]]>和(公式4)Qgen=Qdes*Qampcos(phase_error)]]>。
Ides項(xiàng)和Qdes項(xiàng)是所需的I值和Q值，即，應(yīng)當(dāng)從DAC31輸出的I值和Q值。然后，把這些Ides值和Qdes值設(shè)置成Ides=I_on_unitcircle和Qdes=Q_on_unit_circle。在修正偏移誤差的同時，Igen和Qgen可以表示成如下的公式Igen=(I_unit_circle*Iamp)+(Q_unit_circle*Iamp*sin(phase_error)cos(phase_error))]]>+Ioff,和Qgen=Q_unit_circle*Qampcos(phase_error)+Qoff]]>。
(公式5)由主控制器41通過補(bǔ)償消息提供給DSP40的補(bǔ)償參數(shù)是tx_i_amp=Iamp，tx_qsec=Qamp/cos(phase_error)，tx_itan=Iamp*sin(phase_error)/cos(phase_error)，Ioff，和Qoff。
把這些參數(shù)代入到公式5中，Igen和Qgen可以表示成如下的公式
Igen=(I_unit_circle*tx_i_amp)+(Q_unit_circle*tx_itan)+Ioff,和Qgen=(Q_unit_circle*tx_qsec)+Qoff。
(公式6)所以，根據(jù)公式6可以得到Igen和Qgen的值，這些值是需要從DSP40發(fā)送到DAC31的I值和Q值。
利用補(bǔ)償程序得到I和Q補(bǔ)償值的一個優(yōu)點(diǎn)是，DAC31和余弦發(fā)生器硬件32可以利用相對廉價的硬件，這些廉價的硬件很可能造成上述的退化。然而，應(yīng)當(dāng)注意，利用補(bǔ)償程序不是必要的。與利用本發(fā)明的補(bǔ)償程序不同，可以利用不造成這些退化的硬件部件。
在現(xiàn)場使用收發(fā)信機(jī)之前，可以在工廠確定一些或全部的補(bǔ)償參數(shù)。為了考慮到環(huán)境條件的影響，可以在現(xiàn)場確定一些參數(shù)。每個收發(fā)信機(jī)通常要求采用不同的參數(shù)。所以，需要進(jìn)行一些測試以確定所需的補(bǔ)償參數(shù)值，這些補(bǔ)償參數(shù)值可以使余弦波發(fā)生器32輸出正確的FM調(diào)制信號?？梢岳弥T如頻譜分析儀來進(jìn)行這種測試。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道進(jìn)行這種測試以得到正確補(bǔ)償參數(shù)值的方法。
現(xiàn)在參照圖6描述發(fā)射數(shù)據(jù)程序。為了能使基站發(fā)送各種類型消息到移動單元，例如，指出功率電平變化和越區(qū)切換的消息，通過產(chǎn)生I,Q對以得到1和0的序列，本發(fā)明的發(fā)射數(shù)據(jù)程序完成頻移鍵控。如上所述，通過產(chǎn)生合適的I,Q對序列，可以改變FM調(diào)制信號的相位。在FSK中，1和0是用FM調(diào)制信號中的某些相位轉(zhuǎn)變表示的。所以，利用以上的公式1和2，可以得到產(chǎn)生合適1和0序列所需的I,Q對。還應(yīng)當(dāng)注意，雖然發(fā)射數(shù)據(jù)程序的描述是參照從基站發(fā)送到移動單元的消息，但是，也可以利用移動單元中的發(fā)射數(shù)據(jù)程序，從移動單元發(fā)送消息到基站。這同樣適用于此處討論的發(fā)射音頻程序，接收音頻程序和接收數(shù)據(jù)程序。
在完成FSK中可以發(fā)生4種不同的位轉(zhuǎn)移，即，0到0轉(zhuǎn)移，0到1轉(zhuǎn)移，1到0轉(zhuǎn)移和1到1轉(zhuǎn)移。按照本發(fā)明的這個優(yōu)選實(shí)施例，利用4個查閱表存儲各種轉(zhuǎn)移的I值和Q值。為了從二進(jìn)制0的第一位轉(zhuǎn)移到二進(jìn)制0的第二位，代表第二位的第一個I,Q對的相位必須為0°。為了從二進(jìn)制為0的第一位轉(zhuǎn)移到二進(jìn)制為1的第二位，代表第二位的第一個I,Q對的相位也必須為0°。為了從二進(jìn)制1的第一位轉(zhuǎn)移到二進(jìn)制0的第二位，代表第二位的第一個I,Q對的相位偏移必須等于代表第一位的上一個I,Q對的相位。為了從二進(jìn)制1的第一位轉(zhuǎn)移到二進(jìn)制1的第二位，代表第二位的第一個I,Q對的相位偏移必須等于代表第一位的上一個I,Q對的相位。
所以，當(dāng)前位的第一個I,Q對的相位取決于以前位的上一個I,Q對的相位。因此，通過選取當(dāng)前位的合適I,Q對，可以產(chǎn)生所需的比特值。例如，若以前位是0，通過選取產(chǎn)生下一位為0°相位的第一個I,Q對，可以產(chǎn)生0到1轉(zhuǎn)移。用于檢索每個查閱表的地址是基于這四種轉(zhuǎn)移中發(fā)生哪一種轉(zhuǎn)移和產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)移而輸出的I,Q對數(shù)目(即，程序在該轉(zhuǎn)移中的位置)。
當(dāng)本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)30從發(fā)射音頻轉(zhuǎn)變成發(fā)射數(shù)據(jù)時，或從發(fā)射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成發(fā)射音頻時，必須避免相位的突變。所以，必須采取步驟以保證這些轉(zhuǎn)變不會涉及很大的相位突變。按照本發(fā)明，當(dāng)從音頻轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)時，發(fā)射數(shù)據(jù)程序保證，代表數(shù)據(jù)流的所有I,Q對的相位偏移等于代表上一個音頻樣本的I,Q對的相位。在上述發(fā)射音頻程序期間，DSP40存儲代表當(dāng)前音頻樣本的I,Q對的相位指示符，如方框61所示。發(fā)射數(shù)據(jù)程序利用這個存儲的指示符以確定第一個數(shù)據(jù)樣本的相位，如方框63所示。發(fā)射數(shù)據(jù)程序保證，第一個數(shù)據(jù)樣本的I,Q對與上一個音頻樣本的I,Q對有相同的相位。
按照這個優(yōu)選實(shí)施例，對于上一個音頻位之后的第一個數(shù)據(jù)位，發(fā)射數(shù)據(jù)程序輸出代表0到0轉(zhuǎn)移或0到1轉(zhuǎn)移的I,Q對。因此，對于第一個數(shù)據(jù)位，該程序假設(shè)它是從0的轉(zhuǎn)移。在這兩個查閱表中，第一個I,Q對的相位為0°。此后，發(fā)射數(shù)據(jù)程序從提供正確相位變化的查閱表中選取I,Q對。在代表數(shù)據(jù)樣本的所有I,Q對上進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，使這些I,Q對的相位偏移量為代表上一個音頻樣本的I,Q對的相位，如方框65所示。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道復(fù)數(shù)乘法的方法，這個復(fù)數(shù)乘法可以使I,Q對的相位改變成所需的相位。
保證第一個數(shù)據(jù)樣本相關(guān)的第一個I,Q對的相位為0°，簡化了復(fù)數(shù)乘法操作，它只要求該程序確定代表上一個音頻樣本的I,Q對的相位。換句話說，與第一個數(shù)據(jù)位相關(guān)的第一個I,Q對的相位總是從0°開始，則該程序?qū)?shù)據(jù)位相關(guān)的每個I,Q對的相位偏移量就是上一個音頻樣本的相位。否則，該程序必須確定上一個音頻樣本的相位和根據(jù)查閱表得到的第一個I,Q對的相位，為的是完成復(fù)數(shù)乘法過程以偏移數(shù)據(jù)位的相位。所以，迫使第一個數(shù)據(jù)位相關(guān)的I,Q對的相位為0°就簡化相位偏移過程。然而應(yīng)當(dāng)注意，這僅僅是一種完美的和優(yōu)選的完成相位偏移過程的方法。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，本發(fā)明并不局限于完成這個相位偏移過程的優(yōu)選實(shí)施例。
當(dāng)從發(fā)射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成發(fā)射音頻時，發(fā)射音頻程序保證，代表該數(shù)據(jù)之后第一個音頻樣本的I,Q對的相位偏移量等于該數(shù)據(jù)之前輸出的上一個音頻I,Q對的相位。這是通過在代表該數(shù)據(jù)之后第一個音頻樣本的I,Q對上完成復(fù)數(shù)乘法操作而實(shí)現(xiàn)的。然而，與從音頻轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)時完成的復(fù)數(shù)乘法操作對比，只需要對數(shù)據(jù)流之后第一個音頻樣本相關(guān)的I,Q對進(jìn)行乘法操作。第一個音頻樣本上完成的相位變化是隱含在代表隨后音頻樣本的I,Q對上的操作實(shí)現(xiàn)的。
按照本發(fā)明，我們確定，若上一個數(shù)據(jù)位為1，則只需要偏移代表該數(shù)據(jù)之后音頻的第一個I,Q對的相位。若上一個數(shù)據(jù)位為0，則不需要進(jìn)行相位偏移。發(fā)射音頻程序只是從這樣的I,Q對開始，這個I,Q對與代表該數(shù)據(jù)之前上一個音頻樣本的上一個I,Q對有相同的相位。如上所述，當(dāng)前音頻樣本的相位是由發(fā)射音頻程序存儲的。發(fā)射音頻程序只是利用這個相位以確定代表該數(shù)據(jù)之后第一個音頻樣本的第一個I,Q對的相位偏移。發(fā)射音頻程序確定上一個數(shù)據(jù)位究竟為0或1，如方框67所示。若上一個數(shù)據(jù)位為0，則在不進(jìn)行相位偏移的條件下完成發(fā)射音頻程序，如方框69所示。
我們還確定，當(dāng)不需要進(jìn)行相位偏移時(即，當(dāng)上一個數(shù)據(jù)位為1時)，相位偏移總是相同的。如上所述，這個相位偏移必須使該數(shù)據(jù)之后發(fā)射音頻程序的開始相位等于代表該數(shù)據(jù)之前上一個數(shù)據(jù)樣本的上一個I,Q對的相位。這個相位偏移最好是預(yù)先確定的，并存儲在DSP40中(即，它是硬編碼的)供發(fā)射音頻程序使用。所以，當(dāng)上一個數(shù)據(jù)位為1時，發(fā)射音頻程序只是利用這個預(yù)先存儲的相位偏移進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作。若發(fā)射音頻程序確定上一個數(shù)據(jù)位為1(方框67)，則該程序利用程序預(yù)先存儲的相位偏移，在第一個音頻樣本相關(guān)的第一個I,Q對上進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，如方框71所示。
按照這個優(yōu)選的實(shí)施例，現(xiàn)在參照圖7和8描述接收數(shù)據(jù)程序。當(dāng)數(shù)據(jù)信號被圖3所示的數(shù)字降頻變頻器33接收時，該數(shù)據(jù)是用圖7所示(或類似)圖的格式表示(因衰落和噪聲而改變)。數(shù)據(jù)信號實(shí)際上是用(I,Q)值的序列表示。數(shù)據(jù)消息是從最初的64比特Dotting序列81開始，Dotting序列81之后是無線電鏈路字(RLW)82。每個RLW82包括37比特Dotting序列83，隨后的11比特Barker序列84，以及隨后的48比特?cái)?shù)據(jù)和BCH85。BCH位代表檢查和。每個RLW82重復(fù)5次。所以，DSP40有5次機(jī)會解碼每個RLW82。Dotting序列83用于時鐘恢復(fù)，而Barker序列用于確定第一個數(shù)據(jù)位85是在何處開始的。
如在以上空中接口標(biāo)準(zhǔn)中所描述的，數(shù)據(jù)是以頻率調(diào)制(FM)格式從移動單元接收到的，而不是圖3中方框33輸出的(I,Q)值格式。因此，在最初的步驟中，數(shù)據(jù)從(I,Q)格式轉(zhuǎn)換成FM格式。
以上的公式(2)中描述I值和Q值的基本格式。利用簡單的方法可以完成直接的轉(zhuǎn)換，例如，利用ddtarctan[Q(t)I(t)]]]>得到電壓V(n)=ddtp(n)]]>。然而，利用以下的另一個過程可以減小數(shù)字噪聲和提高計(jì)算效率。首先，得到ΔI(n)=I(n)-I(n-1),ΔQ(n)=Q(n)-Q(n-1)，和信號強(qiáng)度估算γ(n)=I2(n)+Q2(n)。然后，根據(jù)V(n)=cI(n)ΔQ(n)-Q(n)ΔI(n)γ(n)]]>得到電壓，其中c是比例常數(shù)。在典型的蜂窩系統(tǒng)噪聲環(huán)境中，各個V(n)的樣本是相當(dāng)不可靠的。
把每個位單元期間所取的幾個V(n)樣本進(jìn)行組合，這是利用美國專利No.4,596,024中描述的另一個過程，把它合并在此供參考。參考所述專利No.4,596,024中圖3的方框27。方框27包含似然率DL(t,v)值的表格。按照當(dāng)前的優(yōu)選過程，利用奇異值分解方法(SVD)把DL(t,v)作因子分解，如J.J.Dongarra et al.在LINPACK Users′Guide,SIAM,Philadelhia(1979)中所描述的。即，DL(t,v)≈U(t)·Z(v)，其中U(t)是位單元內(nèi)不同樣本的權(quán)重，而Z(v)是電壓估算值的非線性權(quán)重。和值B=Σt=1NU(t)·Z(V(t))]]>給出該位的初始估算值。如上述Dongarra工作中所描述的，在檢測到Dotting序列時(時鐘仍待確定時)和解碼各位時，U和Z的細(xì)節(jié)略微不同。
在后者的情況下，利用附加的權(quán)重。因?yàn)?見此處的圖7)每個字是被重復(fù)的，不同重復(fù)中得到的B值被再一次加權(quán)。這可以用表達(dá)式ΣrepeatsWA(Bj)·WB(γj-)]]>表示，其中WA用它與標(biāo)稱值的距離給Bj加權(quán)，WB用第j次重復(fù)中該位期間的平均信號強(qiáng)度加權(quán)。
Dotting序列81,83是1和0的序列，產(chǎn)生上述空中接口標(biāo)準(zhǔn)所要求的5kHz波形。對于圖7中所示的特定格式，DSP40利用初始的Dotting序列81以確定數(shù)據(jù)消息正在被接收，此后，利用每個RLW82中的Dotting序列83以幫助檢測每個RLW83。通過測量接收的5kHz能量電平和信號純度，DSP40檢測Dotting序列81,83。5kHz能量電平的測量是通過頻域分析完成的，最好是對接收的信號進(jìn)行Fourier變換。信號的純度是與多少信號包含頻率5kHz之外的頻率有關(guān)。純度條件的評價是通過得到信噪失真(SINAD)比完成的。若5kHz能量電平超過某個閾值和SINAD比超過某個閾值，則DSP40確定已檢測到Dotting序列和數(shù)據(jù)消息正在被接收。這些步驟表示在圖8中流程圖的方框92。
一旦檢測到Dotting序列，DSP40就確定5kHz信號的相位，它使DSP40同步到每個數(shù)據(jù)位的開始。這基本上是時鐘恢復(fù)，能夠使DSP40與位單元對準(zhǔn)。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，可以利用Dotting序列完成時鐘恢復(fù)的方法。在這個優(yōu)選的實(shí)施例中，這是利用上述檢測Dotting序列的Fourier變換相位完成的。這個步驟表示在圖8中的方框94。然后，DSP40開始查找Barker序列。一旦DSP40檢測到Dotting序列和完成時鐘恢復(fù)，DSP40就確定它已找到Dotting序列，但還沒有確定它在Dotting序列中的何處。DSP40檢測和利用Barker序列以確定數(shù)據(jù)85在何處開始。檢測Barker序列的步驟表示在圖8的方框96。Barker序列84是1和0的特定序列。DSP40查找這個特定序列，在檢測到這個特定序列時，它確定下一位是數(shù)據(jù)85的第一位。所以，DSP40利用Barker序列使它與數(shù)據(jù)85對準(zhǔn)，即，確定數(shù)據(jù)85的第一位是在何處開始。這個步驟表示在圖8中的方框98。
一旦找到數(shù)據(jù)85,DSP40就解碼該數(shù)據(jù)。為了解碼該數(shù)據(jù)，在確定任何一位是代表二進(jìn)制1或二進(jìn)制0之前，處理器評價特定重復(fù)數(shù)目RLW中的每一位。在每個重復(fù)的RLW中，處理器評價每一位以確定它可能是二進(jìn)制1或二進(jìn)制0。一旦評價了特定重復(fù)數(shù)目RLW中的各位，處理器利用所有的評價結(jié)果以確定每一位是二進(jìn)制1或二進(jìn)制0。按照這個優(yōu)選的實(shí)施例，DSP40查看5個重復(fù)RLW中每個RLW82的數(shù)據(jù)85中每一位，并產(chǎn)生和存儲與每一位相關(guān)的置信因子。這個步驟表示在方框100。
置信因子是基于波形在多大程度上代表1或0以及與該信號相關(guān)的信號強(qiáng)度。若波形有相對大的噪聲，或者，若RF信號強(qiáng)度很弱，則DSP40對它關(guān)于該波形究竟代表1或0的決定分配較小的權(quán)重。若波形有相對小的噪聲和若RF信號強(qiáng)度相對較高，則DSP40對它關(guān)于該波形究竟代表1或0的決定分配較大的權(quán)重。對于每個重復(fù)的當(dāng)前RLW82，一旦完成這個過程，DSP40把與5個重復(fù)中每個RLW82的每一位相關(guān)的置信因子相加，并把相加值與閾值進(jìn)行比較，該閾值最好是0。若相加值大于閾值，則DSP40確定該位是1。若相加值小于閾值，則DSP40確定該位是0。
給5個重復(fù)的每個重復(fù)中的每一位分配置信因子過程也在Dotting序列和Barker序列上進(jìn)行。對于5個重復(fù)中的每個重復(fù)，DSP40按照以上的方法得到與組合的Dotting序列和Barker序列中每一位相關(guān)的置信因子。所以，在5個重復(fù)結(jié)束之后，DSP40確定組合序列中的每一位是1或0。利用置信因子確定各位是1或0，該步驟表示在圖8的方框101。如上所述，Dotting序列和Barker序列是特定的已知序列。DSP40把確定的結(jié)果與已知的組合序列結(jié)果進(jìn)行比較，并確定發(fā)生的位差錯數(shù)目。這個步驟表示在圖8中的方框103。若位差錯數(shù)目超過預(yù)定的閾值，則DSP40終止消息處理。這個步驟表示在圖8中的方框104。為達(dá)到這個目的，DSP40可以僅僅利用Barker序列，但利用Barker序列和Dotting序列可以給出較好的結(jié)果。
雖然基站和移動單元都使用10kHz時鐘頻率，但時鐘不是理想的，容易產(chǎn)生漂移。這可能使DSP40失去它與數(shù)據(jù)的對準(zhǔn)。所以，接收數(shù)據(jù)程序執(zhí)行時鐘跟蹤程序，能使DSP40與位單元的始端周期性地重新對準(zhǔn)。按照這個優(yōu)選的實(shí)施例，每隔5ms調(diào)整相位。每個位單元有12個樣本。每ms有10個位單元。所以，每1ms有120個樣本，它相當(dāng)于每5ms有600個樣本。對每120個樣本取內(nèi)積，它對應(yīng)于每1ms內(nèi)10個不同位單元中的每一個位單元。這個內(nèi)積是對于5ms周期內(nèi)所有600個樣本。利用每個點(diǎn)積的結(jié)果更新“集合相移”變量。在每5ms周期的結(jié)束，按照“集合相移”變量的值調(diào)整相位。所以，接收數(shù)據(jù)程序每隔5ms使DSP40與位單元的始端重新對準(zhǔn)。
本發(fā)明還提供信令音檢測程序，利用該程序區(qū)分何時正在接收數(shù)據(jù)85和何時正在接收信令音。從移動單元發(fā)射不同持續(xù)時間的信令音到基站，把各種類型的信息傳輸給基站。
信令音是用全部為0的序列或全部為1的序列表示，它對應(yīng)于10kHz正弦波。在檢測到預(yù)定的10kHz能量閾值電平一段預(yù)定的時間之后，信令音檢測程序確定已檢測到那個信令音。若包含在RLW中數(shù)據(jù)位85的序列是0的長序列或1的長序列，則該序列可以有足夠的10kHz能量使處理器混淆信令音序列。為了避免這個問題，在每個RLW之后，檢查Dotting序列和Barker序列中位差錯的數(shù)目以確定是否正在接收數(shù)據(jù)。
一般地說，若在Dotting/Barker序列中找到相對少的位差錯數(shù)目，則改變信令音檢測器狀態(tài)以反映這樣一個事實(shí)，在接收上一個RLW期間沒有信令音能量到達(dá)。相反地，若在Dotting/Barker序列中找到太多的位差錯，則改變信令音檢測器狀態(tài)以反映這樣一個事實(shí)，在接收上一個RLW期間有一些信令音能量到達(dá)?，F(xiàn)在參照圖9描述信令音檢測程序完成這些任務(wù)的方法。
信令音檢測程序是在不斷地運(yùn)行，它獨(dú)立于以上討論的接收數(shù)據(jù)程序。然而，信令音檢測程序利用某些狀態(tài)變量和接收數(shù)據(jù)程序所作的決定。如方框110所示，信令音檢測程序利用接收數(shù)據(jù)程序作出關(guān)于是否正在處理數(shù)據(jù)消息的決定。如上所述，接收數(shù)據(jù)程序知道這些序列應(yīng)當(dāng)是什么序列并對每個RLW作出關(guān)于是否檢測到這些序列的決定。圖9中的方框110對應(yīng)于給第一個RLW所作的決定。
一旦作出那個決定，這個決定是關(guān)于10kHz能量電平在一段預(yù)定時間內(nèi)是否已超過預(yù)定的閾值電平。通過完成Fourier變換和把該結(jié)果與預(yù)定的閾值電平進(jìn)行比較以確定10kHz能量電平。把這個能量電平存儲在能量電平變量中。接著，如方框113所示，信令音檢測程序確定該能量電平在一段預(yù)定時間內(nèi)是否剛好超過預(yù)定的閾值電平。倘若如此，則如方框114所指出的，存儲一個指示符。然而，若確定該能量電平在一段預(yù)定時間內(nèi)已超過預(yù)定的閾值電平，則不改變已檢測到信令音的指示符。
方框115中所作的決定是關(guān)于50ms周期是否已經(jīng)過去，它對應(yīng)于5個重復(fù)RLW所需要的時間量。若50ms已經(jīng)過去，則在方框116中所作的決定是關(guān)于與上一個RLW相關(guān)的Dotting序列和Barker序列是否被檢測到。如上所述，利用上述與所有5個重復(fù)RLW中每一位相關(guān)的置信因子，接收數(shù)據(jù)程序確定Dotting序列和Barker序列中的位差錯數(shù)目。若與Dotting序列和Barker序列相關(guān)的位差錯數(shù)目足夠地小，得到已檢測到這些序列的決定，則信令音檢測程序在方框116確定數(shù)據(jù)消息正在被接收。然后，DSP40完成一些所需的動作，如方框118所示，過程進(jìn)行到程序的開始。
若在方框116中作出這樣的決定，位差錯數(shù)目指出沒有檢測到Dotting序列和Barker序列，則過程進(jìn)行到方框117,DSP40利用上述存儲的指示符，完成一些與信令音檢測相關(guān)的所需動作。
應(yīng)當(dāng)注意，圖8和9中的流程圖僅僅是執(zhí)行接收數(shù)據(jù)程序和信令音檢測程序方法的功能表示。我們并不想把這些流程圖代表實(shí)際的規(guī)范，利用它實(shí)現(xiàn)此處討論的功能。然而，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道可以實(shí)現(xiàn)圖8和9中流程圖中功能的方法，并可以利用各種不同的方法給以實(shí)現(xiàn)。所以，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不局限于完成這些功能所采用的特定計(jì)算機(jī)程序。
現(xiàn)在描述DSP40與主控制器41通信的方法?？梢园袲SP40編程成按照如下的方法與主控制器41通信，主控制器41把DSP40看成是3個獨(dú)立的處理器。這就能夠使主控制器按照這樣的方式利用DSP40，主控制器預(yù)先配置成與這些處理器結(jié)合運(yùn)行。例如，若主控制器配置成與獨(dú)立的編碼器部件，獨(dú)立的解碼器部件和獨(dú)立的基帶部件進(jìn)行通信，則DSP40可以按照這樣的方式編程成哄騙主控制器，似乎主控制器是與這些獨(dú)立的部件通信，而實(shí)際上它只是與DSP40通信。以上我們已描述與編碼器部件和解碼器部件相關(guān)的功能。基帶部件通常是在正向和反向的兩個方向上處理音頻信號。無線通信技術(shù)中基帶部件的運(yùn)行方式是已知的。所以，此處不再對基帶部件的運(yùn)行給以詳細(xì)的討論。
按照這個實(shí)施例，在DSP40中給這些部件中的每個部件提供獨(dú)立的隊(duì)列。一個隊(duì)列接收來自主控制器41給編碼器部件的消息。另一個隊(duì)列接收來自主控制器41給解碼器部件的消息。另一個隊(duì)列接收來自主控制器41給基帶部件的消息。來自主控制器41的每個消息包含一個字段，DSP40利用這個字段以確定該消息是給編碼器的消息，給解碼器的消息，或給基帶的消息。DSP40檢測這些分組，并分配該消息到DSP40中合適的隊(duì)列。DSP40在先進(jìn)先出(FIFO)的基礎(chǔ)上同時和獨(dú)立地處理解碼器消息，編碼器消息和基帶消息。用于連接主控制器41到獨(dú)立部件的總線改變成連接到DSP40，或連接到與DSP40相連的接口部件。
當(dāng)然，把主控制器41預(yù)先配置成與本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)結(jié)合使用是不必要的。本發(fā)明的這個特征僅僅是提供執(zhí)行本發(fā)明方法的靈活性。
應(yīng)當(dāng)注意，對本發(fā)明的描述是參照幾個優(yōu)選實(shí)施例，但是，本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以對以上討論的實(shí)施例作一些改動。例如，本發(fā)明不局限于任何特定的頻率。此外，雖然DSP40描述成完成所有的解碼和編碼任務(wù)，為達(dá)到這個目的也可以利用其他類型的處理器，只要這些處理器具有足夠的處理能力。此外，雖然DSP40最好是至少存儲一些用于完成編碼和解碼任務(wù)的查閱表和其他的信息，但是，為達(dá)到這個目的也可以利用DSP40外部的存儲器。任何類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲器裝置適用于這個目的，其中包括固態(tài)存儲器裝置，例如，只讀存儲器(ROM)和隨機(jī)存取存儲器(RAM)，以及只讀光盤存儲器(CDROM)和磁存儲器裝置。
此外，DSP40完成的功能也可以由其他類型的處理器裝置或電路來完成，只要它們具有適當(dāng)?shù)奶幚砟芰Α＠?，專用集成電?ASIC)也可達(dá)到這個目的。單單由分立硬件部件組成的電路也可以配置成完成這些任務(wù)。所以，可以利用任何類型的硬件或軟件和硬件的任何組合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。所有這些可能的實(shí)施方案一般稱之為邏輯電路。因此，此處用到的術(shù)語“邏輯電路”是指任何類型的硬件裝置和何類型的硬件/軟件裝置，它們能夠配置成完成這些任務(wù)。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不局限于圖7中所示的消息格式。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，實(shí)際上可以利用無限多個方法改變數(shù)據(jù)消息格式，且可以改變接收數(shù)據(jù)程序用于解碼該消息。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員知道，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以對以上討論的實(shí)施例作其他的各種改動。以上建議的改動僅僅是可以進(jìn)行改動的幾個例子。
權(quán)利要求
1．一種通過無線網(wǎng)以模擬方式發(fā)射信號的設(shè)備，該設(shè)備包括第一邏輯電路，第一邏輯電路接收代表通過無線網(wǎng)發(fā)射信號的數(shù)字信號，第一邏輯電路配置成產(chǎn)生代表所述數(shù)字信號的數(shù)字式同相(I)值和正交(Q)值；與第一邏輯電路通信的第二邏輯電路，第二邏輯電路配置成把數(shù)字式I值和Q值轉(zhuǎn)變成模擬式I值和Q值；和與第二邏輯電路通信的第三邏輯電路，第三邏輯電路配置成把模擬式I值和Q值轉(zhuǎn)變成相位差大致為90°的兩個余弦波，第三邏輯電路配置成把兩個余弦波相加之后通過無線網(wǎng)傳輸。
2．按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一邏輯電路是數(shù)字信號處理器(DSP)，且所述數(shù)字信號是數(shù)字音頻信號，且其中對DSP編程為把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字式I值和Q值。
3．按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一邏輯電路是數(shù)字信號處理器(DSP)，且所述數(shù)字信號是數(shù)字音頻信號，且其中第一邏輯電路產(chǎn)生的數(shù)字式I值和Q值代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，對DSP編程為把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成所述數(shù)字式I值和Q值。
4．按照權(quán)利要求3的設(shè)備，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號符合頻移鍵控(FSK)通信格式。
5．按照權(quán)利要求4的設(shè)備，其中該設(shè)備包含在無線網(wǎng)的基站中，且其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號對應(yīng)于從基站發(fā)送到無線網(wǎng)中至少一個移動單元的消息。
6．按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中數(shù)字式I值和Q值代表從以下公式得到的單位圓上的I值和Q值I(n)=cos(p(n))，和Q(n)=cos(p(n)-90°)，其中n是以特定抽樣率遞增的樣本指數(shù)，p(n)是所述第一邏輯電路接收的所述數(shù)字信號的當(dāng)前樣本相位，而p(n-1)是所述第一邏輯電路接收的所述數(shù)字信號的前一個樣本相位，且其中當(dāng)前樣本幅度與當(dāng)前樣本相位p(n)之間的關(guān)系可以用以下的公式表示p(n)=p(n-1)+k*a(n)，其中a(n)是當(dāng)前樣本的幅度，而k是選取的比例常數(shù)，用于得到a(n)與余弦波和值的峰值頻率偏差之間所需的關(guān)系。
7．按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中在第二邏輯電路接收數(shù)字式I值和Q值之前，第一邏輯電路把數(shù)字式I值和Q值改變成改進(jìn)的數(shù)字式I值和Q值以補(bǔ)償?shù)诙壿嬰娐泛偷谌壿嬰娐分械姆抢硐胄浴?br> 8．按照權(quán)利要求7的設(shè)備，其中第二邏輯電路包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，而第三邏輯電路包含余弦波發(fā)生器，非理想性包括DAC產(chǎn)生的電壓誤差和余弦波發(fā)生器產(chǎn)生的余弦波相位誤差。
9．按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一邏輯電路是數(shù)字信號處理器(DSP)，所述數(shù)字信號是數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，且其中對DSP編程為把數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成所述數(shù)字式I值和Q值，每個數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號分別是由多個音頻樣本和數(shù)據(jù)樣本組成的，每個樣本是用I值和Q值對代表，每對I值和Q值有相關(guān)的相位，其中當(dāng)該設(shè)備從發(fā)射音頻樣本相關(guān)的信號轉(zhuǎn)變成發(fā)射數(shù)據(jù)樣本相關(guān)的信號時，第一邏輯電路保證，代表上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的I值和Q值對有這樣的相位，其相位偏移量等于代表所述上一個音頻樣本的I值和Q值對的相位。
10．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其中通過對代表所述上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的每對I值和Q值進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，第一邏輯電路偏移代表所述上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的各對I值和Q值的相位。
11．按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中當(dāng)該設(shè)備從發(fā)射數(shù)據(jù)樣本相關(guān)的信號轉(zhuǎn)變到發(fā)射音頻樣本相關(guān)的信號時，第一邏輯電路保證，代表上一個數(shù)據(jù)樣本之后第一個音頻樣本的第一對I值和Q值的相位偏移等于代表所述上一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位。
12．按照權(quán)利要求11的設(shè)備，其中通過對代表所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，第一邏輯電路保證，代表所述上一個數(shù)據(jù)樣本之后所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位偏移等于代表所述上一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位。
13．按照權(quán)利要求12的設(shè)備，其中若第一邏輯電路確定所述上一個數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)于二進(jìn)制1，則復(fù)數(shù)乘法操作只是在代表所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值上進(jìn)行。
14．按照權(quán)利要求13的設(shè)備，其中音頻樣本和數(shù)據(jù)樣本符合頻移鍵控(FSK)通信格式。
15．一種通過無線網(wǎng)以模擬方式發(fā)射信號的方法，該方法包括以下步驟產(chǎn)生數(shù)字信號，它代表通過無線網(wǎng)發(fā)射的信號；產(chǎn)生數(shù)字式同相(I)值和正交(Q)值，它們代表數(shù)字信號；把數(shù)字式I值和Q值轉(zhuǎn)變成模擬式I值和Q值；把模擬式I值和Q值轉(zhuǎn)變成相位差大致為90°的兩個余弦波；和把兩個余弦波相加，用于通過無線網(wǎng)傳輸。
16．按照權(quán)利要求15的方法，其中產(chǎn)生I值和Q值的步驟是在數(shù)字信號處理器(DSP)中完成的，對DSP編程為把代表通過無線網(wǎng)發(fā)射信號的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成所述數(shù)字式I值和Q值。
17．按照權(quán)利要求16的方法，其中數(shù)字信號是數(shù)字音頻信號，且其中第一邏輯電路產(chǎn)生的數(shù)字式I值和Q值代表數(shù)字音頻信號，對DSP編程為把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)變成所述數(shù)字式I值和Q值。
18．按照權(quán)利要求16的方法，其中數(shù)字信號是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，且其中第一邏輯電路產(chǎn)生的數(shù)字式I值和Q值代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，對DSP編程為把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成所述數(shù)字式I值和Q值。
19．按照權(quán)利要求18的方法，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號符合頻移鍵控(FSK)通信格式。
20．按照權(quán)利要求19的方法，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號對應(yīng)于從基站發(fā)送到無線網(wǎng)中至少一個移動單元的消息。
21．按照權(quán)利要求15的方法，其中數(shù)字式I值和Q值代表從以下公式得到的單位圓上的I值和Q值I(n)=cos(p(n))，和Q(n)=cos(p(n)-90°)，其中n是以特定抽樣率遞增的樣本指數(shù)，p(n)是所述數(shù)字信號的當(dāng)前樣本相位，而p(n-1)是所述數(shù)字信號的前一個樣本相位，且其中當(dāng)前樣本幅度與當(dāng)前樣本相位p(n)之間的關(guān)系可以用以下的公式表示p(n)=p(n-1)+k*a(n)，其中a(n)是當(dāng)前樣本的幅度，而k是選取的比例常數(shù)，用于得到a(n)與余弦波和值的峰值頻率偏差之間所需的關(guān)系。
22．按照權(quán)利要求15的方法，其中在數(shù)字式I值和Q值轉(zhuǎn)變成模擬式I值和Q值之前，把數(shù)字式I值和Q值改變成改進(jìn)的數(shù)字式I值和Q值以補(bǔ)償硬件中的非理想性，該硬件用于把數(shù)字式I值和Q值轉(zhuǎn)變成模擬式I值和Q值的步驟，把模擬式I值和Q值轉(zhuǎn)變成兩個余弦波，和把這兩個余弦波相加。
23．按照權(quán)利要求15的方法，其中產(chǎn)生數(shù)字式I值和Q值的步驟是由處理器完成的，對該處理器進(jìn)行編程以產(chǎn)生代表所述數(shù)字信號的數(shù)字式I值和Q值，且其中所述數(shù)字信號包括數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，每個數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號分別是由多個音頻樣本和數(shù)據(jù)樣本組成的，每個樣本是用I值和Q值對表示，每對I值和Q值有其相關(guān)的相位；其中當(dāng)實(shí)施所述方法的設(shè)備從發(fā)射音頻樣本相關(guān)的信號轉(zhuǎn)變成發(fā)射數(shù)據(jù)樣本相關(guān)的信號時，該處理器保證，代表上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的該對I值和Q值的相位偏移量等于代表所述上一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位。
24．按照權(quán)利要求23的方法，其中通過對代表所述上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的每對I值和Q值上進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，該處理器偏移代表所述上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的各對I值和Q值的相位。
25．按照權(quán)利要求24的方法，其中當(dāng)所述設(shè)備從發(fā)射數(shù)據(jù)樣本相關(guān)的信號轉(zhuǎn)變成發(fā)射音頻樣本相關(guān)的信號時，該處理器保證，代表上一個數(shù)據(jù)樣本之后第一個音頻樣本的第一對I值和Q值的相位偏移等于代表所述上一個數(shù)據(jù)樣本的該對I值和Q值的相位。
26．按照權(quán)利要求25的方法，其中通過對代表所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值上進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，該處理器保證，代表所述上一個數(shù)據(jù)樣本之后所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位偏移等于代表所述上一個數(shù)據(jù)樣本的該對I值和Q值的相位。
27．按照權(quán)利要求26的方法，其中音頻樣本和數(shù)據(jù)樣本符合頻移鍵控(FSK)通信格式。
28．一種用于通過無線網(wǎng)以模擬方式發(fā)射信號的計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序包括在計(jì)算機(jī)可讀媒體中，該計(jì)算機(jī)程序包括第一代碼段，用于產(chǎn)生代表數(shù)字信號的數(shù)字式同相(I)值和正交(Q)值，該數(shù)字信號代表通過無線網(wǎng)發(fā)射的信號。
29．按照權(quán)利要求28的計(jì)算機(jī)程序，還包括第二代碼段，用于把數(shù)字式I值和Q值改變成改進(jìn)的數(shù)字式I值和Q值以補(bǔ)償硬件中的非理想性，該硬件用于通過無線網(wǎng)發(fā)射信號。
30．按照權(quán)利要求29的計(jì)算機(jī)程序，其中數(shù)字式I值和Q值代表單位圓上的I值和Q值，通過執(zhí)行以下公式代表的算法，第一代碼段得到單位圓上的I值和Q值I(n)=cos(p(n))，和Q(n)=cos(p(n)-90°)，其中n是以特定抽樣率遞增的樣本指數(shù)，p(n)是所述數(shù)字信號的當(dāng)前樣本相位，而p(n-1)是所述數(shù)字信號的前一個樣本相位，且其中當(dāng)前樣本幅度與當(dāng)前樣本相位p(n)之間的關(guān)系可以用以下的公式表示p(n)=p(n-1)+k*a(n)，其中a(n)是當(dāng)前樣本的幅度，而k是選取的比例常數(shù)，用于得到a(n)與兩個相加余弦波的峰值頻率偏差之間所需的關(guān)系，兩個余弦波中第一個余弦波的相位正比于I(n)，兩個余弦波中第二個余弦波的幅度正比于Q(n)。
31．按照權(quán)利要求28的計(jì)算機(jī)程序，其中所述數(shù)字信號包括數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，每個數(shù)字音頻信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號分別是由多個音頻樣本和數(shù)據(jù)樣本組成的，每個樣本是用I值和Q值對代表，每對I值和Q值有相關(guān)的相位；其中當(dāng)數(shù)字信號從音頻樣本轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)樣本時，第一代碼段保證，代表上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的各對I值和Q值的相位偏移量等于代表所述上一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位。
32．按照權(quán)利要求31的計(jì)算機(jī)程序，其中通過對代表所述上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的每對I值和Q值上進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，第一代碼段偏移代表所述上一個音頻樣本之后數(shù)據(jù)樣本的各對I值和Q值的相位。
33．按照權(quán)利要求32的計(jì)算機(jī)程序，其中當(dāng)數(shù)字信號從音頻樣本轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)樣本時，第一代碼段保證，代表上一個數(shù)據(jù)樣本之后第一個音頻樣本的第一對I值和Q值的相位等于代表所述上一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位。
34．按照權(quán)利要求33的計(jì)算機(jī)程序，其中通過對代表所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值上進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作，第一代碼段保證，代表所述上一個數(shù)據(jù)樣本之后所述第一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位等于代表所述上一個音頻樣本的該對I值和Q值的相位。
35．一種用于接收通過無線網(wǎng)以模擬方式發(fā)射信號的設(shè)備，該設(shè)備包括第一邏輯電路，配置成接收發(fā)射的信號和把接收的信號轉(zhuǎn)變成模擬式同相(I)值和正交(Q)值；與第一邏輯電路通信的第二邏輯電路，第二邏輯電路接收模擬式I值和Q值，第二邏輯電路配置成把模擬式I值和Q值轉(zhuǎn)變成數(shù)字式I值和Q值；和與第二邏輯電路通信的第三邏輯電路，第三邏輯電路配置成處理數(shù)字式I值和Q值以解碼該數(shù)字式I值和Q值。
36．按照權(quán)利要求35的設(shè)備，其中第三邏輯電路是數(shù)字信號處理器(DSP)，和所述數(shù)字式I值和Q值代表數(shù)字音頻信號，且其中對DSP編程為把數(shù)字式I值和Q值解碼成數(shù)字式音頻信號。
37．按照權(quán)利要求35的設(shè)備，其中第一邏輯電路是數(shù)字信號處理器(DSP)，和所述數(shù)字信號是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，且其中數(shù)字式I值和Q值代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，對DSP編程為把數(shù)字式I值和Q值轉(zhuǎn)變成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號。
38．一種用于接收通過無線網(wǎng)以模擬方式發(fā)射信號的方法，該方法包括以下步驟接收發(fā)射的信號；把接收的信號轉(zhuǎn)變成模擬式同相(I)值和正交(Q)值；把模擬式I值和Q值轉(zhuǎn)變成數(shù)字式I值和Q值；和處理數(shù)字式I值和Q值以該解碼該數(shù)字式I值和Q值。
全文摘要
一種用于無線網(wǎng)中收發(fā)信機(jī)的方法和設(shè)備,它能利用同相(Ⅰ)值和正交(Q)值完成模擬方式運(yùn)行。該設(shè)備包括:處理器,當(dāng)工作在模擬方式時,它能完成FM調(diào)制以產(chǎn)生I,Q對。在模擬方式下發(fā)射時,處理器把待發(fā)射信號的數(shù)字表示編碼成I,Q對,并輸出I,Q對到該設(shè)備包含的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。DAC把數(shù)字式I,Q對轉(zhuǎn)變成模擬信號,并輸出該模擬信號到余弦波發(fā)生器,余弦波發(fā)生器產(chǎn)生同相余弦波和不同相余弦波,其幅度分別正比于I值和Q值。
文檔編號H04L27/00GK1311573SQ0110896
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者埃里克·D·列昂納德, 戴維·J·托馬森 申請人:朗迅科技公司