專利名稱：一種實現cdma系統中相位均衡的方法
技術領域：
本發明涉及CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)系統，特別是涉及CDMA系統中的相位均衡的方法。
背景技術：
CDMA是一種以擴頻通訊為基礎的調制和接入連接技術，在CDMA通訊系統中，IS-95標準對前向信道的相位特性有明確的要求。主要目的是為了彌補(均衡)移動臺中頻濾波器的相位畸變，簡化移動臺的接收濾波器的復雜程度。相位均衡濾波器就是為了保證前向信道的相位特性滿足IS-95的要求而設計的。信號在傳輸中，除了幅度會發生畸變外，相移也會發生畸變，在模擬信號傳輸中，因為人耳對相移變化的感覺不靈敏，一般可不考慮相移畸變的問題。但在數字信號傳輸中，相移畸變顯得比幅度畸變更為重要。為此，在傳輸系統中除了對幅度畸變進行校正外，還需對相位畸變進行矯正。因此在CDMA系統中對相位進行均衡是必須的。
IS95中對CDMA基站發射機的相位特性有一定的要求，從CDMA的基帶到射頻輸出這一部分的整體傳輸函數應為H(ω)=ω2+jαωω0+ω02ω2-jαωω0+ω02]]>其中α＝1.36，ω0＝2π×3.15×105目的是為了簡化手機接收的設計。該非線性相位濾波器目的是為了對信號進行預畸變。因此在I、Q兩路分別求和之后加入該均衡濾波器。以IS-95給出的相位均衡濾波器的傳輸函數為參考標準，可得到Z域的傳輸函數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濾波器是一個無限長單位脈沖響應IIR濾波器。無限長單位脈沖響應IIR濾波器在硬件邏輯中的實現一般由反饋延遲模塊、查找表模塊和加法器模塊來完成，所有的模塊需由代碼完成，并且開發周期較長，硬件邏輯資源占用較多，不適于在FPGA(現場可編程門陣列)中實現。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種硬件邏輯資源占用較少、適用FPGA實現CDMA系統中相位均衡的方法。
為實現本發明要解決的技術問題，本發明實現CDMA系統中相位均衡的方法包括(1)將模擬相位濾波函數轉化為數字相位濾波傳輸函數，并優化系數；(2)把無限長單位脈沖響應IIR形式的濾波器的傳輸函數轉化為有限長單位脈沖響應FIR形式的傳輸函數，并優化濾波器階數；(3)根據優化的有限長單位脈沖響應FIR形式的傳輸函數轉化成可以在可編程邏輯中實現的定點形式；(4)利用有限長單位脈沖響應FIR濾波器內核，輸入濾波器的參數，形成可調用的有限長單位脈沖響應FIR濾波器模塊；(5)把有限長單位脈沖響應FIR濾波器模塊嵌入到基帶數據處理的邏輯中，完成相位均衡濾波。
本發明實現CDMA系統中相位均衡的方法將無限長單位脈沖響IIR濾波器傳輸函數轉化成有限長單位脈沖響FIR濾波器傳輸函數，并在現有的邏輯開發工具基礎上，充分利用FIR濾波器內核，在邏輯中實現CDMA系統中前向鏈路的相位均衡要求，且開發周期短，硬件邏輯資源占用較少，實現容易。
圖1是CDMA系統中前向鏈路的相位均衡示意圖。
圖2是本發明實現CDMA系統相位均衡的方法流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對CDMA系統中的相位均衡濾波的實現方法詳細說明。
在CDMA基站收發信機中，從調制解調芯片出來的三扇區前向鏈路的基帶數據I、Q路分別求和后經過相位均衡濾波器，送到射頻控制模塊，繼而經調制發射出去，均衡濾波器必須符合前向鏈路相位特性的要求。本發明根據IS-95標準中關于前向鏈路相位特性的要求，在硬件中基于可編程邏輯開發工具中的有限長單位脈沖響應FIR濾波器內核實現了前向鏈路中三扇區的相位均衡，保證前向鏈路的相位要求，以符合特定設計需求。
如圖1所示，CDMA系統中的前向鏈路的相位均衡示意圖，從調制解調芯片出來的同一個扇區的所有前向鏈路的信道累加后進入均衡濾波器實現相位均衡，然后送入I/Q調制，在本實施例中是三扇區的均衡濾波，用6通道的FIR濾波器統一實現三扇區的均衡濾波。
圖2是本發明實現CDMA系統中相位均衡的方法流程圖。本方法利用了可編程邏輯開發工具中的有限長單位脈沖響應FIR濾波器內核，首先轉換濾波器的傳輸函數。有如下步驟實現1)根據IS-95給出的相位均衡傳輸函數可得相位均衡濾波器的拉普拉斯變換的傳輸方程為H(s)=ks2+1.9792033as+3.9172459s2-1.9792033as+3.9172459]]>在此選用的采樣頻率選為2×1.2288MHz，與CDMA系統的真實采樣頻率相同，數字化后的相位均衡濾波器的z變換傳遞函數為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]]>調整α參數，降低數字相位均衡濾波器與模擬相位均衡濾波器之間的相頻特性偏差δ2，通過仿真，當α＝1.5824時，δ2最小為0.0038，達到模擬相位濾波器的水平。根據該參數可得相位均衡濾波器的Z變換為(以下的處理，為了分析方便可將濾波器的增益k′等效為1)H(z)=k′3.656494140625-3.226318359375z-1+z-20.2734375-0.88232421875z-1+z-2]]>2)把無限長單位脈沖響應IIR形式的函數轉化為有限長單位脈沖響應FIR形式的傳輸函數。利用長除法將無限長單位脈沖響應IIR傳輸函數轉換為有限長單位脈沖響應FIR傳輸函數，并且比較有限長單位脈沖響應FIR濾波器與無限長單位脈沖響應IIR濾波器的相頻特性的方差，來確定有限長單位脈沖響應FIR濾波器的階數。通過仿真，12和16階的有限長單位脈沖響應FIR濾波器都能夠得到較好的逼近結果，考慮到硬件邏輯上的實現，本實施例采用12階有限長單位脈沖響應FIR濾波器進行逼近。仿真表明12階有限長單位脈沖響應FIR濾波器的帶內波動＜0.02dB，這么小的波動幾乎不會影響解調性能。相頻響應的逼近均方差為0.0051，滿足要求的＜0.01。得到的12階的FIR濾波器表達式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)根據優化的有限長單位脈沖響應形式的傳輸函數轉化成可以在可編程邏輯中實現的定點形式。在本實施例中使用了XILINX公司的FPGA來實現該相位均衡濾波器，將12階有限長單位脈沖響應FIR濾波器的系數轉換成整型。得到如下表達式
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公司提供的開發工具ISE5中有的有限長單位脈沖響應FIR濾波器內核，需要提供有限長單位脈沖響應FIR濾波系數。由于前向鏈路有3扇區6通道的數據需要均衡濾波，在本實施例中根據上述步驟得到的有限長單位脈沖響應FIR濾波器，采用的是單速率并行8通道的FIR濾波器內核。根據ISE5.2中FIR濾波器的生成工具的要求輸入FIR濾波參數，即可得到所要求的濾波器模塊。
5)將得到的有限長單位脈沖響應FIR濾波器模塊嵌入到前向鏈路數據處理的主邏輯中，即可實現相位均衡。實測結果表明用有限長單位脈沖響應FIR實現的相位均衡濾波可以滿足性能要求，由波形質量值來判斷，濾波前為0.94，濾波后為0.98，滿足相位均衡的要求。
本發明在現有的邏輯開發工具基礎上，充分利用其提供的FIR濾波器內核，在邏輯中實現了CDMA系統中前向鏈路的相位均衡這一要求，開發周期短，硬件實現容易，并能達到理想的效果。
權利要求
1.一種實現CDMA系統中相位均衡的方法，其特征在于，所述方法包括(1)將模擬相位濾波函數轉化為數字相位濾波傳輸函數，并優化系數；(2)將無限長單位脈沖響應形式的濾波器的傳輸函數轉化為有限長單位脈沖響應形式的傳輸函數，并優化濾波器階數；(3)根據優化的有限長單位脈沖響應形式的傳輸函數轉化成可以在可編程邏輯中實現的定點形式；(4)利用有限長單位脈沖響應濾波器內核，輸入濾波器的參數，形成可調用的有限長單位脈沖響應濾波器模塊；(5)把有限長單位脈沖響應濾波器模塊嵌入到基帶數據處理的邏輯中，完成相位均衡濾波。
2.根據權利要求1所述的實現CDMA系統中相位均衡的方法，其特征在于所述步驟(4)中，利用可編程邏輯開發工具中的有限長單位脈沖響應濾波器內核，輸入濾波器的參數，形成可調用的有限長單位脈沖響應濾波器模塊。
全文摘要
本發明公開了一種實現CDMA系統中前向鏈路的相位均衡的方法，該方法包括(1)將模擬相位濾波函數轉化為數字相位濾波傳輸函數，并優化系數；(2)將無限長單位脈沖響應形式的濾波器的傳輸函數轉化為有限長單位脈沖響應形式的傳輸函數，并優化濾波器階數；(3)根據優化的有限長單位脈沖響應形式的傳輸函數轉化成可以在可編程邏輯中實現的定點形式；(4)利用有限長單位脈沖響應濾波器內核，輸入濾波器的參數，形成可調用的有限長單位脈沖響應FIR濾波器模塊；(5)把有限長單位脈沖響應濾波器模塊嵌入到基帶數據處理的邏輯中，即完成相位均衡濾波。本發明在現有的邏輯開發工具基礎上，充分利用FIR濾波器內核，在邏輯中實現CDMA系統中前向鏈路的相位均衡要求，開發周期短，硬件邏輯資源占用較少，實現容易。
文檔編號H04B7/005GK1529441SQ0313499
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月30日 優先權日2003年9月30日
發明者李建, 何葳, 辛勤, 建 李 申請人:中興通訊股份有限公司