DE602004005087T2

DE602004005087T2 - Digitale Basisband-Modulationsvorrichtung und -Demodulationsvorrichtung

Info

Publication number: DE602004005087T2
Application number: DE200460005087
Authority: DE
Inventors: Kensuku Kawasaka-shi Sawada
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: EP1755232A1; JP4152205B2; CN100490432C; DE602004005087D1; EP1443670B1; US20040146090A1; EP1443670A2; EP1755232B1; JP2004235803A; DE602004016053D1; CN1520117A; EP1443670A3; US7545884B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Basisband-Modulations/Demodulations-Vorrichtungen. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung digitale Basisband-Modulations/Demodulations-Vorrichtungen, anwendbar auf Basisstationen oder Mobilstationen in einem CDMA (Code Division Multiple Access) Mobilkommunikations-System, in welchem als eine primäres Modulations-Verfahren Spreizungsspektrum-Modulation durch QPSK ausgeführt wird.
In dem nächsten Mobiltelefon-System, repräsentiert durch IMT-2000, ist verlangt ein Paket-Übertragungs-System mit großer Kapazität, genannt HSPDA (High Speed Downlink Packet Access), zu verwirklichen. Zusätzlich ist es erwünscht, in dem System verwendete Vorrichtungen zu miniaturisieren und den Leistungsverbrauch der Vorrichtungen zu verringern.
2. Stand der Technik
Die 1A, 1B und 2 sind Diagramme zur Erläuterung einer konventionellen Technologie. 1A ist ein Blockdiagramm, darstellend eine Drei-Niveau-QPSK-Modulations-Vorrichtung, anwendbar für den IMT-2000-Standard. Die Referenznummer 11 bezeichnet ein Spreizungs-Modulations-Teil für das komplexe Spreizen eines Paars aus einer Ic- und einer Qc-Komponente eines Eingabesignals durch Verwenden der Spreizungs-Codes Is und Qs, wobei Is zur I-Achse korrespondiert und Qs zur Q-Achse. Die Referenznummer 12 zeigt einen Phasendrehungs-Teil für das Drehen der Phase des Ausgabesignals aus dem Spreizungs-Modulations-Teil 11. 2 ist ein Blockdiagramm einer Demodulations-Vorrichtung, korrespondierend zu der in 1A dargestellten Modulations-Vorrichtung. In 2 bezeichnet 45 ein Rückwärts-Phasendrehungs-Teil und 46 bezeichnet ein Entspreizungs-Demodulations-Teil.
In 1A ist ein von dem Spreizungs-Modulations-Teil 11 ausgegebenes komplexes Spreizungs-Ausgabesignal (I, Q) repräsentiert als: I = Ic·Is – Qc·Qs Q = Ic·Qs + Qc·Is,wobei Ic gesendete Information ist, gespreizt durch den Kanalisierungs-Code Cd, Qc Quellen-Information ist, gespreizt durch den Kanalisierungs-Code Cc, Is der Spreizungs-Code für die I-Achse und Qs der Spreizungs-Code für die Q-Achse ist.
Das Paar von I- und Q-Komponenten-Signalen kann als komplexe Repräsentation wie folgt dargestellt werden, wobei I zur realen Zahlen-Achse und Q zur imaginären Zahlen-Achse korrespondiert: I + jQ = Ac·As·ej(Φc+Φs),wobei Ac die Amplitude eines Signals Ic + jQc ist, Φc die Phase von Ic + jQc ist, As die Amplitude des Signals Is + jQs und Φs die Phase von Is + jQs ist.
Das Spreizungs-Modulations-Teil 11 hat eine Übertragungs-Unterbrechungs-Funktion (DXT), gebildet durch die UND-Gatter A1-A4. Der Phasendrehungs-Teil 12 ist ein Teil einer Übertragungs-Diversifizierungs-Funktion für das Übertragen der gleichen Quellen-Informations-Signale durch Verschieben der Phasen.
1B zeigt für die Modulations-Vorrichtung Konstellationen in einer komplexen Ebene. In der Figur zeigt (a) einen Fall, in welchem keine Phasendrehung vorliegt, die Signalamplitude auf der I/Q-Achse drei Werte (1, 0, –1) annimmt und es fünf Signal-Punkte einschließend den Ursprung (I, Q) = (0, 0) gibt. In der Figur zeigt (b) einen Fall, in welchem die Phasendrehung 45° beträgt und es 9 Signal-Punkte gibt.
Jedoch, wenn die Konstellation übernommen wird, in welcher die Phase gedreht ist, dann ist die Amplitude (2) einer Signal-Ausgabe durch das Spreizungs-Modulations-Teil nur auf der I-Achse oder nur auf der Q-Achse das Zweifache der Amplitude (1) von anderen Signal-Punkten. Das bedeutet, in einem Signalamplituden-Teil sind 2 Bits erforderlich. Dieses resultiert in einem Anwachsen der Schaltungs-Größe und des Leistungsverbrauchs der Basisband-Modulations/Demodulations-Vorrichtungen.
US 6009090 beschreibt eine drahtlose Code-Multiplex-Vorrichtung für das Verstärken eines Code-Multiplex-Signals und das anschließende Übertragen des verstärkten Signals, einschließend das Folgende, um ,Output-Backoff' (Verhältnis der Ausgangs-Saturations-Leistung zur tatsächlichen Ausgangsleistung) zu verringern, die Effizienz eines Leistungsverstärkers zu verbessern und das Verbreitern des Frequenz-Spektrums zu unterdrücken: einen Code-Multiplex-Signal-Generator für das Vervielfachen einer jeden Übertragungsdaten-Einheit durch eine Spreizungs-Code-Sequenz und das Kombinieren von Spreizungsspektrummodulierten Signalen, um ein Code-Muliplex-Signal zu erzeugen, eine Signalspitzen-Unterdrückungs-Einheit, um die Einhüllende des Code-Multiplex-Signals unter einem vorgegebenen Niveau zu halten, und einen Leistungsverstärker für das Verstärken des Code-Multiplex-Signals und das Senden des Code-Multiplex-Signals über eine Antenne.
Der "WCDMA Power Amplifier Requirements and Efficiency Optimization Criteria" getitelte Artikel von Harri Lilja und Heikki Mattila beschreibt, wie das HPSK-Modulations-Verfahren mit Vielfach-Code-Übertragungs-Fähigkeit für das WCDMA-System übernommen wurde. Leistungsverstärker-Anforderungen und Effizienzen werden an dem gemessenen AB-Klasse HBT-Verstärker studiert. Um lange Sprechzeiten für WCDMA-Endgeräte zu erreichen, ist es wesentlich, dass die Effizienz für mittlere Leistungs-Niveaus optimiert ist. Es wurde jedoch auch gefunden, dass Leistungsverstärker-Effizienz bei hohen Leistungen wichtig ist, weil andernfalls zu viel thermische Erhitzung eintritt. Dieser Artikel schlägt auch eine Prozedur für WCDMA-Sprechzeit-Standardisierung vor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist en Ziel der vorliegenden Erfindung digitale Basisband-Modulations/Demodulations-Vorrichtungen für das Realisieren von Hochgeschwindigkeits-Übertragung bereitzustellen, während die Größe und der Leistungsverbrauch der Vorrichtungen verringert wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine digitale Basisband-Modulations/Demodulations-Vorrichtung entsprechend dem anhängenden unabhängigen Anspruch 1 bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn gelesen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen:
1A ist ein Blockdiagramm, darstellend eine Drei-Niveau-QPSK-Modulations-Vorrichtung, anwendbar auf den IMT-2000 Standard;
1B zeigt, für die in 1A dargestellte Modulations-Vorrichtung, Konstellationen in einer komplexen Ebene;
2 ist ein Blockdiagramm einer Demodulations-Vorrichtung korrespondierend zu der in 1A dargestellten Modulations-Vorrichtung;
3A zeigt eine Konstellation zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung bei der Modulation;
3B zeigt eine Konstellation zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung bei der Demodulation;
4 ist ein Blockdiagramm, darstellend einen Teil einer Kommunikations-Vorrichtung (zum Beispiel ein Mobil-Endgerät), welches auf einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
5A ist ein Blockdiagramm eines Modulations-Teils, welches auf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
5B ist ein Blockdiagramm eines Demodulations-Teils, welches auf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
6A zeigt Konstellationen vor und nach dem Ausführen des Amplituden-Umwandlungs-Vorgangs, welcher auf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
6B ist eine Wahrheitstafel, verwendet für die Realisierung des oben erwähnten Amplituden-Umwandlungs-Vorgangs;
6C ist ein logisches Schaltungsdiagramm für das Realisieren der oben erwähnten Wahrheitstafel;
7A zeigt Konstellationen vor und nach dem Ausführen des Amplituden-Rückumwandlungs-Vorgangs, welcher auf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
7B ist eine Wahrheitstafel für die Realisierung des oben erwähnten Amplituden-Rückumwandlungs-Vorgangs;
7C ist ein logisches Schaltungs-Diagramm für die Realisierung der oben erwähnten Wahrheitstafel;
8A ist ein Blockdiagramm eines Modulations-Teils, welches auf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
8B stellt die Konstellation eines geduplexten Signals dar, welches auf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
9 ist ein Diagramm für die Erläuterung eines Vorgangs für das Duplexen von Signal-Punkten, basierend auf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10A ist ein Blockdiagramm des Demodulations-Teils, welcher auf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
10B zeigt Rückumwandlungs-Charakteristiken des Amplituden-Rückumwandlungs-Teils, welcher auf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
11 ist ein Blockdiagramm eines Modulations-Teils der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12A ist ein Blockdiagramm eines Modulations-Teils, welcher auf der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert;
12B stellt eine Konstellation nach dem Addieren der Verschiebungswerte dar, welche auf der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist eine digitale Basisband-Modulations-Vorrichtung bereitgestellt, einschließend:
ein Spreizungs-Modulations-Teil für komplexes Spreizen eines I-Komponenten-Signals und eines Q-Komponenten-Signals eines übertragenen Signals, durch Verwenden von Spreizungs-Code für die I-Achse und Spreizungs-Code für die Q-Achse, um so ein Ausgabesignal auszugeben, umfassend eine I-Komponenten-Signal-Ausgabe und eine Q-Komponenten-Signal-Ausgabe; und
ein Amplituden-Umwandlungs-Teil für das Verringern der Amplitudenkomponente des Ausgabesignals auf die Hälfte, wenn das Ausgabesignal auf der I-Achse oder auf der Q-Achse ausgegeben wird.
Die Größe (Anzahl von Bits und Ähnlichem) der Verarbeitungs-Schaltungen sowie der Übertragungs-Leistungsverbrauch kann verringert werden. Damit kann die Größe der gesamten Schaltungen reduziert werden.
Zuerst wird im Folgenden eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine digitale Basisband- Modulations-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung schließt ein:
ein Spreizungs-Modulations-Teil für komplexes Spreizen eines I-Komponenten-Signals und eines Q-Komponenten-Signals eines Übertragungs-Signals durch Verwenden von Spreizungs-Code für die I-Achse und von Spreizungs-Code für die Q-Achse, um so ein Ausgabesignal auszugeben, umfassend ein I-Komponenten-Ausgabesignal und ein Q-Komponenten-Ausgabesignal; und ein Amplituden-Umwandlungs-Teil für das Verringern der Amplitudenkomponente des Ausgabesignals auf die Hälfte, wenn das Ausgabesignal auf der I-Achse oder der Q-Achse ausgegeben wird.
Zum Beispiel wandelt das Amplituden-Umwandlungs-Teil, wie in 3A dargestellt, die Signale (I, Q) = (–2, 0), (2, 0), (0, –2) und (0, 2), ausgegeben von dem Spreizungs-Modulations-Teil auf der I-Achse oder der Q-Achse, um in (I, Q) = (–1, 0), (1, 0) (0, –1) und (0, 1). Das bedeutet, die Amplitudenkomponente (= 2) des Ausgabesignals ist auf die Hälfte (= 1) verringert.
In der digitalen Basisband-Modulations-Vorrichtung kann das Spreizungs-Modulations-Teil ein Phasendrehungs-Teil für das Drehen des Phasen-Winkels des Ausgabesignals entsprechend einer Steuerung von außen einschließen. Damit kann Übertragungs-Vielfalt effizient durch Drehen der Phase erreicht werden.
Eine digitale Basisband-Demodulations-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung schließt ein: ein Teil für das Quadratur(integrale)-Feststellen eines I-Komponenten-Signals und eines Q-Komponenten-Signals aus einem empfangenen Signal;
ein Amplituden-Rückumwandlungs-Teil für das Verdoppeln der Amplitudenkomponente des empfangenen Signals, wenn das empfangene Signal auf der I-Achse oder der Q-Achse liegt; und ein Entspreizungs-Demodulations-Teil für komplexes Entspreizen des I-Komponenten-Signals und des Q-Komponenten-Signals durch Verwenden von Spreizungs-Code für die I-Achse und von Spreizungs-Code für die Q-Achse, um ein komplexes entspreiztes Signal zu erhalten.
Wie in 3B gezeigt, verdoppelt das Amplituden-Rückumwandlungs-Teil die Amplitudenkomponente (= 1) des empfangenen Signals (I, Q) = (–1, 0), (1, 0) (o, –1) und (0, 1), welche auf der I-Achse oder auf der Q-Achse liegen. Entsprechend werden die Signale (I, Q) = (–1, 0), (1, 0) (o, –1) und (0, 1) rekonstruiert in (I, Q) = (–2, 0), (2, 0), (0, –2) und (0, 2).
In der digitalen Basisband-Demodulations-Vorrichtung kann der Entspreizungs-Demodulations-Teil ein Phasendrehungs-Teil einschließen, für das Drehen der Phase des komplexen entspreizten Signals entsprechend einer Steuerung von außen. Damit kann Empfangs-Diversifizierung effizient durch Drehen der Phase erreicht werden.
Zusätzlich schließt die digitale Basisband-Modulations-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie in 8A gezeigt, ein:
eine Vielzahl von Paaren der oben erwähnten Spreizungs-Modulations-Teile und der oben erwähnten Amplituden-Umwandlungs-Teile;
ein Duplex-Teil für das Duplexen der von den Amplituden-Umwandlungs-Teilen ausgegebenen Signale durch lineares Addieren der Ausgabesignale;
ein Trennungs-Teil für das Trennen eines empfangenen Hochgeschwindigkeits-Kanal-Signals in eine Vielzahl von getrennten Signalen, welche in die Spreizungs-Modulations-Teile einzugeben sind; und
ein Schalt-Teil für das Schalten zwischen den getrennten Signalen und den empfangenen Niedriggeschwindigkeits-Kanal-Signalen, um die getrennten Signale oder die empfangenen Niedriggeschwindigkeits-Kanal-Signale in die Spreizungs-Modulations-Teile einzugeben.
8B zeigt eine Konstellation der Ausgabesignale aus dem Duplexer-Teil 16. Da jede Amplitudenkomponente der von den Amplituden-Umwandlungs-Teilen auf der I-Achse oder der Q-Achse ausgegebenen Signale auf die Hälfte reduziert ist, ist die Amplitudenkomponente des Duplex-Signals ebenfalls reduziert. Dadurch kann die Daten-Übertragung großer Kapazität (HSPDA) mit kleinerer Schaltung und geringerem Leistungsverbrauch realisiert werden. In der digitalen Basisband-Modulations-Vorrichtung kann der Duplex-Teil einen Verschiebungswert zu jedem I-Komponenten-Signal addieren, wenn der Wert des I-Komponenten-Signals gleich 0 ist, und einen Verschiebungswert an jedes Q-Komponenten-Signal addieren, wenn der Wert des Q-Komponenten-Signals gleich 0 ist. Durch das Addieren des Verschiebungswerts wird verhindert, dass die I-Komponente oder die Q-Komponente gleich 0 wird. Entsprechend kann der Verarbeitungsaufwand eines Signalverarbeitungs-Teils verringert und der dynamische Bereich eines Leistungsverstärker-Teils reduziert werden.
In dem Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In allen Zeichnungen sind gleichen oder korrespondierenden Teilen die gleichen Symbole zugeordnet.
4 ist ein Blockdiagramm, darstellend einen Teil einer Kommunikations-Vorrichtung (z. B. eines Mobil-Endgeräts), welche auf einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert. In der Figur bezeichnet 11 ein Spreizungs- Modulations-Teil, 12 ein Phasendrehungs-Teil, 13 ein Amplituden-Umwandlungs-Teil, 31 ein D/A-Wandler-Teil, 32 ein Quadratur-Modulations-Teil (QMOD), 33 ein RF-Modulations-Teil (TX) für das aufwärts Umwandeln des Quadratur-modulierten Signals in das RF-Signal, 34 ein Sende/Empfang-Wellen-Schalter-Teil, 35 eine Antenne, 41 ein RF-Demodulations-Teil (RX) für das abwärts Umwandeln des empfangenen RF-Signals in das Basisband-Signal; 42 bezeichnet ein Quadratur-Duplexer-Teil (QDEM), 43 ein A/D-Umwandlungs-Teil, 44 ein Amplituden-Rückumwandlungs-Teil, 45 ein Phasendrehungs-Teil, 46 ein Entspreizungs-Demodulations-Teil, 47 ein Detektor-Teil; 48a und 48b zeigen beide ein Finger-Teil, 49 ist ein Pfad-Kombinations-Teil (RAKE-Kombinations-Teil) und 50 ist ein Sucher.
Die 5A und 5B sind Blockdiagramme der Modulations/Demodulations-Teile, welche auf der ersten Ausführungsform basieren, in welcher ein Paar des I-Komponenten-Kanal-Signals und des Q-Komponenten-Kanal-Signals moduliert/demoduliert werden. 5A ist ein Blockdiagramm des Modulations-Teils. Das Modulations-Teil schließt das Spreizungs-Modulations-Teil 11, das Phasendrehungs-Teil 12 und das Amplituden-Umwandlungs-Teil 13 ein, wobei das Amplituden-Umwandlungs-Teil 13 auf der Rückseite des Phasendrehungs-Teils 12 vorgesehen ist. 5B ist ein Blockdiagramm des Demodulations-Teils, welches das Amplituden-Rückumwandlungs-Teil 44, das Phasen-Rückdrehungs-Teil 45 und den Entspreizungs-Demodulations-Teil 46 einschließt, wobei das Phasen-Rückdrehungs-Teil 45 und das Entspreizungs-Demodulations-Teil 46 hinter dem Amplituden-Rückumwandlungs-Teil 44 vorgesehen sind.
Die 6A-6C sind Diagramme für das Erläutern des Amplituden-Umwandlungs-Teils entsprechend der ersten Ausführungsform. 6A zeigt Konstellationen vor und nach dem Ausführen des Amplituden-Umwandlungs-Vorgangs. Die Amplitude des Eingabesignals auf der I- oder Q-Achse nimmt einen der drei Niveaus von (–2, 0, 2) ein. Die Amplitude von anderen Signalen nimmt einen der drei Niveaus von (–1, 0, 1) ein. Das Amplituden-Umwandlungs-Teil reduziert die Amplitude (= 2) des Signals auf der I-Achse oder der Q-Achse auf die Hälfte. Das bedeutet, die Signale (I, Q) =(–2, 0), (2, 0), (0, –2) und (0, 2) werden jeweils umgewandelt in die Signale (I, Q) = (–1, 0), (1, 0), (0, –1) und (0, 1). Daher kann die Größe (Anzahl der Bits und Ähnliches) der Verarbeitungs-Schaltungen und der Sende-Leistungsverbrauch verringert werden.
6B ist eine Wahrheitstafel, verwendet für den oben erwähnten Amplituden-Umwandlungs-Vorgang. Wie in der Tabelle gezeigt, wird die Amplitudenkomponente (I0) oder (Q0) nur dann in 1 umgewandelt und nur das eine Bit ausgegeben, wenn die Amplitudenkomponente (I1, I0) oder (Q1, Q0) des Eingabesignals (1, 0) oder (0, 1) ist. Entsprechend kann die Amplitudenkomponente des Ausgabesignals auf ein Bit reduziert werden.
6C ist ein logisches Schaltungs-Diagramm, welches die obige Wahrheitstafel realisiert. Wie in der Figur gezeigt, wird das 1-Bit-Vorzeichen des Eingabesignals SI/SQ unverändert ausgegeben. Bezüglich der 2-Bit Amplitudenkomponenten (I1, I0) und (Q1, Q0), wird EX-OR zwischen I1 und I0 und zwischen Q1 und Q0 berechnet, so dass die Amplitudenkomponente des Ausgabesignals auf die 1-Bit Amplitudenkomponente I0 und Q0 reduziert werden kann.
Die 7A-7C sind Diagramme für das Erläutern des Amplituden-Rückumwandlungs-Teils, welcher auf der ersten Ausführungsform basiert. 7A zeigt Konstellationen vor und nach dem Ausführen des Amplituden-Rückumwandlungs-Vorgangs. Die Amplitude des Eingabesignals des Amplituden-Rückumwandlungs-Teils nimmt einen der drei Niveaus (–1, 0, 1) ein, unabhängig davon, ob das Eingabesignal auf der I/Q-Achse liegt oder nicht. Das Amplituden-Rückumwandlungs-Teil vergrößert die Amplitude (= 1) des Signals auf der I-Achse oder auf der Q-Achse auf das Doppelte (= 2). Das bedeutet die Signale (I, Q) = (–1, 0), (1, 0), (0, –1) und (0, 1) werden jeweils rekonstruiert in die Signale (I, Q) = (–2, 0), (2, 0), (0, –2) und (0, 2). Dadurch kann die empfangende Seite in Übereinstimmung sein mit der sendenden Seite.
7B ist eine Wahrheitstafel für das Realisieren des oben erwähnten Amplituden-Rückumwandlungs-Vorgangs. Wie in der Tabelle gezeigt, wird, wenn (I0, Q0) gleich (1, 0) oder (0, 1) ist, die Amplitudenkomponente (I1, I0), (Q1, Q0) umgewandelt jeweils in (1, 0), (0, 0) oder (0, 0), (1, 0). Entsprechend kann die Amplitudenkomponente beider Signale, des I-Komponenten-Signals und des Q-Komponenten-Signals, in 2-Bit rekonstruiert werden, das bedeutet (I1, I0) oder (Q1, Q0).
7C ist ein logisches Schaltungs-Diagramm für das Realisieren der obigen Wahrheitstafel. Wie in der Figur gezeigt, wird das 1-Bit-Vorzeichen des Eingabesignals SI/SQ unverändert ausgegeben. Bezüglich der 1-Bit-Komponente (I0) oder (Q0) wird eine Logik, wie in der Figur gezeigt, angewendet, so dass die 2-Bit-Komponente (I1, I0) oder Q1, Q0) rekonstruiert werden kann.
8A ist ein Blockdiagramm des Modulations-Teils, welcher auf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert, in welcher Signale einer Vielzahl von Kanälen, jeder umfassend ein Paar aus I-Komponenten-Signal und Q-Komponenten-Signal, geduplext und übertragen werden. In der Figur sind 11₁ -11_n Spreizungs-Modulations-Teile, 13₁ -13_n sind Amplituden-Umwandlungs-Teile, 14₁ -14_n sind Schalter, 15 ist ein Seriell- zu Parallel-Umwandlungs-Teil (S/P) für das Trennen eines Eingabesignals eines Hochgeschwindigkeits-Kanals (HSCH) in Niedriggeschwindigkeits-Kanäle und 16 ist ein Duplex-Teil für das lineare Addieren (Duplexen) von Ausgabesignalen aus den Amplituden-Umwandlungs-Teilen 13₁ - 13_n .
Das Modulations-Teil beinhaltet n Niedriggeschwindigkeits-Kanäle CH1-CHn für das Übertragen von Tönen und Ähnlichem und einen Hochgeschwindigkeits-Kanal HSCH für das Übertragen von Bilddaten und Ähnlichem. Jedes Kanal-Signal beinhaltet ein Quadratur-Paar des I-Komponenten-Signals und des Q-Komponenten-Signals.
Wenn jeder der Schalter 14₁ -14_n mit einem Anschluss a verbunden ist, werden n Niedriggeschwindigkeits-Kanal-Signale geduplext und übertragen. Wenn jeder der Schalter 14₁ -14_n mit einem Anschluss b verbunden ist, werden Daten von Niedriggeschwindigkeits-Kanal-Signalen, welche durch Trennen des Hochgeschwindigkeits-Kanal-Signal-Signals HSCH erhalten werden, geduplext und übertragen. 8B zeigt die Konstellation der gemultiplexten Signale.
9 ist ein Diagramm für das Erklären eines Vorgangs für das Multiplexen von Signal-Punkten, welcher auf der zweiten Ausführungsform basiert. Aus Gründen der Einfachheit zeigt 9 einen Fall, in welchem I, Q -Daten von zwei Kanälen CH1 und CH2 geduplext (linear addiert) werden.
Zuerst werden auf der I-Achse und der Q-Achse geduplexte Signale beschrieben. Wenn die Quelldaten von CH1 (I, Q) =(0, 0) und Quelldaten von CH2 (I, Q) =(0, 0) sind, sind die geduplexten Quelldaten (I, Q) = (0, 0). Weiter, wenn die Quelldaten von CH1 (I, Q) = (0, 0) und. die Quelldaten von CH2 (I, Q) = (0, 1) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten (I, Q) = (0, 1). Zusätzlich, wenn die Quelldaten von CH1 (I, Q) = (0, 1) und die Quelldaten von CH2 (I, Q) = (0, 0) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten auch (I, Q) = (0, 1). Damit können die beiden Amplituden, da beide gleich 1 sind, durch Betrachtung der Amplitude nicht unterschieden werden. Jedoch sind die früheren geduplexten Quelldaten (I, Q) = (0, 1) durch den Spreizungs-Code von CH2 gespreizt/entspreizt und die letzteren geduplexten Quelldaten (I, Q) = (0, 1) sind durch den Spreizungs-Code von CH1 gespreizt/entspreizt. Daher können diese voneinander unterschieden werden.
Wenn die Quelldaten von CH1 (I, Q) = (0, 1) und die Quelldaten von CH2 (I, Q) = (0, 1) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten (I, Q) = (0, 2). Die anderen Kombinationen können auf dieselbe Weise erhalten werden.
Als Nächstes werden Signale, geduplext in Quadranten verschieden von der I-Achse und der Q-Achse erläutert. Wenn Quelldaten von CH1 (I, Q) = (0, 0) und Quelldaten von CH2 (I, Q) = (1, 1) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten (I, Q) = (1, 1). Zusätzlich, wenn Quelldaten von CH1 (I, Q) = (1, 1) und Quelldaten von CH2 (I, Q) = (0, 0) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten auch (I, Q) = (1, 1). Wenn Quelldaten von CH1 (I, Q) = (1, 1) und Quelldaten von CH2 (I, Q) = (1, 1) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten (I, Q) = (2, 2).
Wenn beide der Phasendrehungs-Beträge von CH1 und CH2 gleich sind, 0° oder 45°, (in Phasen-Synchronisation), dann gibt es keine anderen Kombinationen als die oben erwähnten Beispiele. Jedoch, wenn die Phasendrehungs-Beträge von CH1 und CH2 nicht die gleichen sind (asynchron), dann gibt es die folgenden weiteren Kombinationen. Wenn die Quelldaten von CH1 (I, Q) = (0, 1) sind (das bedeutet, dass die Daten auf der Q-Achse residieren) und die Quelldaten von CH2 (I, Q) = (1, 1) sind (das bedeutet, dass die Daten in dem ersten Quadranten residieren), dann sind die geduplexten Quelldaten (I, Q) = (1, 2). Wenn die Quelldaten von CH1 (I, Q) = (1, 1) und die Quelldaten von CH2 (I, Q) = (0, 1) sind, dann sind die geduplexten Quelldaten auch (I, Q) = (1, 2). Andere Kombinationen können in der gleichen Weise erhalten werden. Wie oben erwähnt, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung eine große Menge an Information effizient durch Verwendung der finiten komplexen I, Q-Ebene (drahtloser Raum) übertragen werden.
10A ist ein Blockdiagramm des Demodulations-Teils, welcher das geduplext empfangene Signal in eine Vielzahl von Signalen trennt und jedes Signal demoduliert. In der Figur ist 61 ein Amplituden-Rückumwandlungs-Teil für das Rückwärts-Umwandeln der Amplitude des geduplexten Signals, 62 ist ein Hybrid für das Verteilen von Signalen nach der Amplituden-Rückumwandlung, 46₁ -46_n sind Entspreizungs-Demodulations-Teile, korrespondierend zu jedem getrennten Kanal-Signal, 63₁ -63_n sind Schalter und 64 ist ein parallel in seriell Umwandlungs-Teil (P/S).
10B zeigt Rückumwandlungs-Charakteristiken des Amplituden-Rückumwandlungs-Teils. Wie in der Figur gezeigt, wird das Eingabesignal (±N, 0), das nur auf der I-Achse existiert, rückwärts umgewandelt in (±2N, 0) und das Eingabesignal (0, ±N), das nur auf der Q-Achse existiert, wird rückwärts umgewandelt in (0, ±2N), wobei N die Anzahl der gemultiplexten Kanäle angibt.
11 ist ein Blockdiagramm eines Modulations-Teils, in welchem das Modulations-Teil eine Funktion für die Übertragungs-Diversifizierung aufweist. In der Figur sind 12₁ -12_n Phasendrehungs-Teile, 17 ist ein Phasen-Steuerungs-Teil. Die Phasendrehungs-Teile 12₁ -12_n sind für jeden Kanal vorgesehen, so dass Steuerung der Übertragungs-Diversifizierung ausgeführt werden kann. So kann die Qualität der Kommunikation erhöht werden.
12A ist ein Blockdiagramm eines Modulations-Teils entsprechend der vierten Ausführungsform, in welcher eine vorgegebene Niveau-Verschiebung zu dem Ausgabesignal aus dem Duplexer-Teil hinzugefügt wird. Der folgende Verschiebungs-Vorgang wird in dem Duplexer-Teil 16 ausgeführt. Die vorgegebenen Verschiebungswerte ΔI und ΔQ werden jeweils zu den I- und Q-Niveaus addiert, wenn das addierte Ergebnis ein positives Niveau wird (0 wird als +0 betrachtet). Andere I- und Q-Komponenten-Signale werden unverändert ausgegeben.
12B zeigt eine Konstellation nachdem die Verschiebungswerte addiert sind. Zum Beispiel, wenn die geduplexte Ausgabe (I, Q) = (0, 1) ist, dann werden die Verschiebungswerte so addiert: (0 + ΔI, 1 + ΔQ). Wenn (I, Q) = (0, –1) ist, dann wird ein Verschiebungswert nur für den I-Wert so addiert: (0 + ΔI, –1). Wenn (I, Q) = (–1, –1) ist, dann wird kein Verschiebungswert addiert und das Signal wird unverändert ausgegeben. Entsprechend kann, da die geduplexte Ausgabe eine Signal-Komponente des Niveaus „0" nicht einschließt, der dynamische Bereich des gemultiplexten Signals verringert werden.
Obwohl in dem obigen Beispiel das positive I-Komponenten-Signal und das positive Q-Komponenten-Signal in eine positive Richtung verschoben sind, kann eine negative Signal-Komponente in eine negative Richtung verschoben sein. Zusätzlich können, anstelle von immer Verschiebungswerte zu addieren, die Verschiebungswerte nur dann addiert werden, wenn das Niveau des I-Komponenten-Signals oder des Q-Komponenten-Signals als gleich „0" festgestellt ist. In diesem Fall wird an die Empfangs-Seite gesendet ob der Verschiebungswert addiert ist oder nicht.
Obgleich eine Ausführungsform beschrieben ist, in welcher die Spreizungs-Modulations-Teile 11 für jeden Kanal vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt. Der für die komplexe Spreizungs-Modulation verwendete Addierer kann aus jedem Spreizungs-Modulations-Teil 11 entfernt werden und die Addier-Funktionen der entfernten Addierer können zentralisiert werden in einem Addierer des Multiplexer-Teils. Entsprechend kann die Schaltungs-Größe der Spreizungs-Modulations-Teile verringert werden.
Wie oben erwähnt, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung Information in großer Menge effizient bei hoher Geschwindigkeit übertragen werden, da die Größe und der Leistungsverbrauch der digitalen Basisband-Modulations/Demodulations-Vorrichtungen verringert werden kann. Damit trägt die vorliegende Erfindung dazu bei, die nächste Mobilfunk-System-Generation und Ähnliches zu entwickeln und populär zu machen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die spezielle offenbarte Ausführungsform; Variationen und Veränderungen können gemacht werden ohne von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

eine digitale Basisband-Modulations-Vorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Paaren eines Spreizungs-Modulations-Teils (11) und eines Amplituden-Umwandlungs-Teils (13), jedes Paar empfangend ein Übertragungs-Signal, wobei der Spreizungs-Modulations-Teil-Komplex (11) angepasst ist um ein I-Komponenten-Signal und ein Q-Komponenten-Signal des Übertragungs-Signals durch Verwenden von Spreizungs-Code für die I-Achse und Spreizungs-Code für die Q-Achse zu spreizen, um so ein Ausgabe-Signal auszugeben, umfassend ein I-Komponenten-Ausgabe-Signal und ein Q-Komponenten-Ausgabe-Signal; und der Amplituden-Umwandlungs-Teil (13) angepasst ist um die Amplituden-Komponente des Ausgabe-Signals auf die Hälfte zu verringern, wenn das Ausgabe-Signal auf der I-Achse oder auf der Q-Achse ausgegeben wird; die digitale Basisband-Modulations-Vorrichtung außerdem umfassend: einen Duplex-Teil (16) für das Duplexen von Ausgabe-Signalen aus den Amplituden-Umwandlungs-Teilen (13) durch lineares Addieren der Ausgabe-Signale; einen Trennungs-Teil (15) für das Trennen eines Hochgeschwindigkeits-Kanal-Signals in eine Vielzahl von getrennten Signalen, welche in die Spreizungs-Modulations-Teile (11) einzugeben sind; und einen Schalt-Teil (14) für das Schalten zwischen den getrennten Signalen und den empfangenen Niedrig-Geschwindigkeits-Kanal-Signalen um die getrennten Signale oder die empfangenen Niedrig-Geschwindigkeits-Kanal-Signale in die Spreizungs-Modulations-Teile (11) einzugeben, und gekennzeichnet dadurch, dass der Duplex-Teil (16) angepasst ist um einen Verschiebungs-Wert (Offset) an jedes I-Komponenten-Signal zu addieren, wenn der Wert des I-Komponenten-Signals gleich 0 ist, und um einen Verschiebungs-Wert an jedes Q-Komponenten-Signal zu addieren, wenn der Wert des Q-Komponenten-Signals gleich 0 ist.