[发明专利]干扰被减低的无线时分多址发射机

说明书

本发明涉及使用时分多址(TDMA)的无线发射机，尤其针对降低这种发射机所产生的基带包络干扰的方法和装置。

无线发射机引起的基带包络干扰是一个众所周知的问题。它与传统的无线干扰的区别在于：被干扰的装置将不接收在引起干扰的信号的频率上的无线信号。之所以如此是因为：事实上，所有的电子装置都具有能用作天线的电线，和能用作整流器和检波器的半导体器件。一个伪天线能够捕捉无线信号，一个伪整流器可以将信号转换成与无线信号瞬时功率成正比的电压(或电流)。这个伪电压(或电流)信号如果与装置正常处理的的信号相似，就可能干扰电子装置的操作。例如，如果无线干扰信号的频率在可听频率范围内呈现包络变化，它就能干扰诸如助听器和录音机之类的装置。同样，如果包络变化发生在由心脏起搏器、火警和匪警警报器等典型信号的几Hz的频率范围内，它就可能干扰这类装置。

虽然基带包络干扰是一个老问题，但近来却因为两个因素变得尤严峻：a)能够发射高RF功率电平的便携通信装置(最为显著的是蜂窝电话)的普遍使用；b)基于时分多址的数字通信标准的出现。第二个因素很重要，因为引起破坏的主要原因是发射的RF功率中的时间变化。一个带有恒定包络的无线发射信号是相对无害的。因此，使用带有频分多址(FDMA)调频配置的传统式模拟蜂窝电话不是基带干扰的主要来源，因为它们所发射信号的瞬时功率在时间上相当稳定。相反，TDMA的特点是较强无线信号的短暂性突发发射，它被时间较长的不进行发射的空隙所隔开。所发射无线功率的大范围变化是引起不需要的干扰的已知原因。

在TDMA系统中，移动无线发射机在固定时间长度的确定帧的预定时隙内在一个载波上发送突发脉冲串信息承载信号，例如，被编码的语音信号。在后继帧的相同时隙内发送后继的突发脉冲串信息承载信号。发射机所使用的时隙和频率由系统控制器给定。当系统中的一个发射机正在一个特定的时隙中发射时，其它发射机使用在这一帧中其它的时隙以相同的频率同时发射。此系统中的其它发射机也以同样的方式以其它载波同时发射。TDMA发射技术被使用在诸如全球移动通信系统(GSM)，通信工业协会(TIA)的IS-54，日本数字式无绳(JDC)等多种系统中。与时分技术相似的其它技术包括时分双工(TDD)(如用在CT-2中)，和TDMA/TDD混合系统，如个人便携电话(PHP)和欧洲数字无绳电话(DECT)。为了说明的方便，本说明书中的TDMA系统包括TDMA，TDD和TDMA/TDD等系统。

附图1图示了遵从GSM标准的便携式无线发射机中发生的TDMA发射，其稳定状态输出功率与时间之间的关系。可以看到，时间被细分为TDMA帧，TDMA帧再进一步被细分为八个发射时隙。一个特定的无线发射机以特定的功率电平(如P0)、特定的时隙(如3号时隙)和特定的频率(如fn)进行发射。这样，根据GSM标准，在相互独立的无线终端中，多达8个独立的便携TDMA无线装置就能够在时间上共享一个单一信道同时进行呼叫。每个TDMA无线发射机在其指定的时隙中处于“发射模式”，在其余时隙中处于“静止模式”。

基于图1的模式，可以计算由遵循GSM标准的TDMA移动无线信号所引起的包络干扰的频谱。由于在每帧的一个时隙过程中存在一个信号分量，所以存在一个基频与TDMA帧速率(对于GSM大约217Hz)相等的强分量。在两倍于TDMA频率的第二谐波频率处，存在一个稍弱的分量，以及所有倍数于TDM频率处，存在逐渐减弱的分量。

在1991年5月29日出版的英国专利申请书GB 2 238 449 A中，公布了一种在TDMA通信系统中，消除帧速率和其倍数处由干扰信号所产生的干扰的方法。如其中所公布的，附加信号由TDMA发射机在所有其它7个时隙中以不同的频率、但却与指定时隙中发射信号相同的功率所发射。在这种方式下，发射机总是发射输出功率连续的信号，因此消除了位于基频和其所有谐波处的信号分量。然而，美中不足的是，在整个TDMA帧过程中发射功率连续的信号时，每一帧都需相当大的电池消耗，而且需要能耗散更高平均功率电平的发射机放大器。这两个因素的不利之处在于，使得发射机变大和变重。而且，TDMA发射器中的调谐振荡器(或频率合成器)将需要在指定时隙中的信息承载的突发脉冲串频率和用于在此帧的其它时隙中发射的频率之间快速切换。该要求大大增加了振荡器的成本并进一步增加发射器的成本。由于这些原因，因此在基频和其谐波处减少信号分量的方法不可能在TDMA无线发射器中得到广泛的采用。