專利名稱：1位相關(guān)器rake接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在DS_CDMA無線電中的接收機(jī)，更具體而言，涉及對于提供脈沖匹配濾波器和信道選擇性以消除片間和其他干擾的需要。
當(dāng)前，信道接入是利用頻分多址(FDMA)和時(shí)分多址(TDMA)方法實(shí)現(xiàn)的。在FDMA中，通信信道是單一的無線電頻段，信號的傳輸功率被集中在其中。通過使用帶通濾波器限制鄰近信道的干擾，只在規(guī)定的頻段中通過信號能量。這樣，每個(gè)信道分配一個(gè)不同的頻率，系統(tǒng)容量受可用頻率限制并受信道復(fù)用施加的限制。在TDMA系統(tǒng)中，信道由相同頻率上周期性的時(shí)間間隔序列中的時(shí)隙組成。時(shí)隙的每個(gè)周期被稱為幀。給定的信號能量被限制在這些時(shí)隙之一中。通過使用定時(shí)門或其他的同步部件，只通過在正確的時(shí)間上接收到的信號能量的方法來限制鄰近信道干擾。因此，來自不同的相對信號強(qiáng)度電平的干擾問題被減少。
通過將傳輸信號壓縮在更短的時(shí)隙中來增加TDMA系統(tǒng)中的容量。結(jié)果，必須在相應(yīng)的更快的脈沖串速率上傳送信息，這成比例地增加所占據(jù)的頻譜的數(shù)量。
利用FDMA或TDMA系統(tǒng)或混合的FDMA/TDMA系統(tǒng)，目的是保證兩種潛在的干擾信號并不在相同的時(shí)間上占用相同的頻率。相反，碼分多址(CDMA)允許信號在時(shí)間和頻率上重迭。因此，所有的CDMA信號共享相同的頻譜。在頻率或時(shí)間域中，多址信號出現(xiàn)在互相之頂上。
原理上，CDMA系統(tǒng)中待發(fā)送的信息數(shù)據(jù)流被壓縮成相當(dāng)高速率的數(shù)據(jù)流，稱之為特征序列，或擴(kuò)頻序列、典型情況下，該特征序列數(shù)據(jù)是二進(jìn)制的，提供一個(gè)位流。產(chǎn)生這種特征序列的一種方法是利用偽噪聲(PN)過程，這種過程看上去是隨機(jī)的，但可通過一個(gè)授權(quán)的接收機(jī)復(fù)制。通過將兩個(gè)位流一起相乘將該信息數(shù)據(jù)流和高位速率特征序列流組合起來，假定兩個(gè)位流的二進(jìn)制值用+1或-1代表。將這種較高位速率信號與較低位速率數(shù)據(jù)流的組合稱為對信息數(shù)據(jù)流信號的編碼或擴(kuò)頻，對每個(gè)信息數(shù)據(jù)流或信道分配一個(gè)唯一的擴(kuò)頻碼。
多個(gè)編碼的信息信號調(diào)制一個(gè)射頻載波，例如用正交相移鍵控(QPSK)，在接收機(jī)上被作為一個(gè)組合信號聯(lián)合接收。每個(gè)編碼的信號與所有其他的編碼信號，以及噪聲相關(guān)信號，在頻率和時(shí)間上重迭。如果該接收機(jī)被授權(quán)，那末該組合信號與該唯一碼之一相關(guān)，可將相應(yīng)的信息信號分離和解碼。
一種CDMA技術(shù)，稱為“利用直接擴(kuò)頻的傳統(tǒng)的CDMA”，利用特征序列表示信息的一個(gè)位。接收所發(fā)送的序列或其補(bǔ)碼(所發(fā)送的二進(jìn)制序列值)指明是否信息位是“0”或“1”。該特征序列通常包括N位，將每位稱為“片”。整個(gè)N片的序列，或其補(bǔ)碼，被稱為一個(gè)發(fā)送符號。接收機(jī)將接收到的信號與其自己的特征序列發(fā)生器的已知特征序列相關(guān)，產(chǎn)生歸一化值，范圍是從-1到+1。當(dāng)最大的正相關(guān)得到時(shí)，檢測到“0”；當(dāng)最大的負(fù)相關(guān)得到時(shí)，檢測到“1”。
另一種CDMA技術(shù)，稱為“利用直接擴(kuò)頻的增強(qiáng)的CDMA”，允許每個(gè)發(fā)送序列表示多于1位的信息。一組碼字，典型情況下是正交碼字或雙正交碼字，被用于將一組信息位編碼為長得多的碼序列或碼符號。在發(fā)送前，將特征序列或擾頻掩膜膜2加到二進(jìn)制碼序列。在接收機(jī)上，將已知的擾頻掩膜用于對接收到的信號去擾頻，然后與所有可能的碼字相關(guān)。具有最大相關(guān)值的碼字表明哪一個(gè)碼字最可能發(fā)送，表明哪些信息位最可能被發(fā)送。一個(gè)通常的正交碼是Walsh_Hadamard(WH)碼。
在傳統(tǒng)的和增強(qiáng)的CDMA中，以上所述的“信息位”也可以是編碼的位，其中所用的碼是塊碼或卷積碼。一個(gè)或多個(gè)信息位可組成一個(gè)數(shù)據(jù)符號，該特征序列或擾頻掩膜可遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于單一的碼序列，其中，將特征序列或擾頻掩膜的子序列加到碼序列上。
在許多無線電通信系統(tǒng)中，接收到的信號包括兩個(gè)分量，I(同相)分量和Q(正交)分量，這樣的結(jié)果是因?yàn)樗l(fā)送的信號有兩個(gè)分量，和/或插入信道或缺乏相干載波標(biāo)準(zhǔn)使所發(fā)送的信號分成I和Q分量。在一種利用數(shù)字信號處理的典型接收機(jī)中，將接收到的I和Q分量信號每隔Tc/N秒采樣一次，并存儲，其中Tc是片的持續(xù)時(shí)間。
在移動通信系統(tǒng)中，在基站和移動站之間傳輸?shù)男盘?，通常情況下遭受由，例如，從大建筑物或靠近山區(qū)的信號反射引起的回波畸變或時(shí)間發(fā)散。當(dāng)信號沿著不是一條而是許多條路徑行進(jìn)到接收機(jī)時(shí)，發(fā)生多徑散射，以致接收機(jī)聽到具有不同的和隨機(jī)改變的延時(shí)和幅度的許多回波。因此，當(dāng)多徑時(shí)間散射在CDMA系統(tǒng)中出現(xiàn)時(shí)，接收機(jī)接收沿著不同路徑(稱為射線)傳播的多種型式的所發(fā)送符號的組合信號。每條可區(qū)分的“射線”具有一定的相對到時(shí)K*Tc秒和I與Q片樣本的擺幅N，因?yàn)槊總€(gè)信號圖象是N片的序列。作為多徑時(shí)間散射的結(jié)果，該相關(guān)器輸出幾個(gè)較小的尖峰，而不是一個(gè)大尖峰。為了最佳地檢測所發(fā)送的符號(位)，必須將接收到的尖峰組合。典型情況下，這是由一種RAKE接收機(jī)完成的，所以被這樣命名，是因?yàn)樗阉械亩鄰截暙I(xiàn)物“搜索”在一起。
RAKE接收機(jī)利用一種分集組合的形式，將來自各種接收信號路徑的信號能量，即，各種信號射線收集起來。分集提供多余的通信信道，所以當(dāng)幾個(gè)信道衰落時(shí)，通信仍然可能在非衰落信道上進(jìn)行。CDMARAKE接收機(jī)與衰落作斗爭是通過利用相關(guān)方法單獨(dú)地檢測回波信號并將它們代數(shù)方式相加(帶著相同的符號)進(jìn)行的。而且，為了避免符號間干擾，在各個(gè)檢測到的回波之間插入適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延時(shí)，使它們再次進(jìn)入同步。
在RAKE接收機(jī)的一種形式中，將擴(kuò)頻序列與在不同時(shí)間延時(shí)上接收到的信號的相關(guān)值通過一個(gè)延時(shí)線，該延時(shí)線在預(yù)期的時(shí)間延時(shí)(dt)，在預(yù)期的接收回波之間的時(shí)間上抽頭。然后將在RAKE抽頭上的輸出與適當(dāng)?shù)募訖?quán)組合。這樣的一種接收機(jī)通過設(shè)置在To的抽頭搜索最早的射線，設(shè)置在To+dt的抽頭搜索延時(shí)dt的射線，依此類推。將具有主要能量的RAKE抽頭輸出適當(dāng)?shù)丶訖?quán)和組合，使接收到的信號對噪聲和干擾之比為最大。因此，延時(shí)線的總時(shí)間延時(shí)確定可被搜索的到時(shí)延時(shí)的總量。
一種利用后相關(guān)器，將不同的射線相干組合的一種通常的RAKE接收機(jī)的示意圖示于

圖1中。將接收到的無線電信號解調(diào)，例如，通過將它與余弦和正弦波形混合，將在RF接收機(jī)中的信號濾波，得到I和Q片樣本。將這些片樣本由兩個(gè)緩存器組合的緩存器緩存，一個(gè)用于I(同相)樣本，一個(gè)用于Q(正交)樣本。每個(gè)緩存器的底部包含在時(shí)間上最近接收到的片樣本。
多路轉(zhuǎn)換器接收被緩存的片樣本，并發(fā)送一個(gè)范圍的I片樣本和相同范圍的Q片樣本到復(fù)相關(guān)器。所選的范圍包括N個(gè)樣本，對應(yīng)于在某個(gè)時(shí)間到達(dá)的N片序列。例如，如果I和Q緩存器包含159個(gè)片樣本(0-158),N是128，那末多路轉(zhuǎn)換器將從I緩存器發(fā)送片樣本i到(i+127)，從Q緩存器發(fā)送片樣本i到(i+127)到相關(guān)器，其中i是當(dāng)緩存器被首先填滿時(shí)信號射線的離散時(shí)間指數(shù)。
由每個(gè)復(fù)相關(guān)器形成復(fù)相關(guān)值，該相關(guān)器將兩組信號樣本，I和Q與已知的擴(kuò)頻序列(碼)相關(guān)。不同的復(fù)相關(guān)器對應(yīng)于不同的接收樣本范圍，因而對應(yīng)不同的信號射線。多路轉(zhuǎn)換器可以串行或并行方式提供接收到的樣本。
一般，復(fù)相關(guān)器將復(fù)輸入流(I+jQ樣本)與一個(gè)復(fù)已知序列相關(guān)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)相關(guān)值。如果該特征，或擴(kuò)頻，序列不是復(fù)數(shù)，可將每個(gè)復(fù)相關(guān)器實(shí)施為兩個(gè)并行的比例相關(guān)器，被稱為“半復(fù)”相關(guān)器。如果該特征序列是復(fù)數(shù)，該復(fù)相關(guān)器將復(fù)輸入與復(fù)數(shù)序列相關(guān)，導(dǎo)致“全復(fù)”相關(guān)器。
相關(guān)以后，將復(fù)相關(guān)值發(fā)送到乘法器，其中它們被用稱為復(fù)RAKE抽頭的復(fù)數(shù)權(quán)相乘。每個(gè)RAKE抽頭是一個(gè)由實(shí)部和虛部組成的復(fù)數(shù)。該復(fù)相關(guān)器將一組數(shù)據(jù)與已知的特征序列相關(guān)。典型情況下，只有復(fù)相關(guān)值的積的實(shí)部和RAKE抽頭值被發(fā)送到累加器。該累加器將對于所有被處理過的信號射線的加權(quán)相關(guān)結(jié)果累加，并將累加的結(jié)果送到閾值設(shè)備，如果輸入大于閾值，該閾值設(shè)備檢出二進(jìn)制“0”，如果輸入小于閾值，則檢出二進(jìn)制“1”。
在數(shù)字術(shù)語中，假定X(n)=I(n)+jQ(n)是由接收機(jī)接收到的片樣本，其中I(n)是I分量樣本，Q(n)是Q分量樣本，n是相應(yīng)于各自的離散時(shí)間的片樣本指數(shù)。在圖1中，將I(n)存儲在一個(gè)緩存器中，將Q(n)存儲在另一緩存器中。多路轉(zhuǎn)換器選擇對應(yīng)于相同射線的一個(gè)I樣本范圍和一個(gè)Q樣本范圍。如果M(k,n)=MI(k,n)+jMQ(k,n)是對于射線K的多路轉(zhuǎn)換器輸出，給出N個(gè)樣本(n=0,N-1)，則M(k,n)=X(n+K)和MI(k,n)=I(n+k),MQ(k,n)=Q(n+k)。
復(fù)相關(guān)器將來自多路轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)樣本范圍與已知的碼序列相關(guān)?？紤]數(shù)據(jù)樣本X(K),X(K+1),……,X(K+N-1)，這是接收到的數(shù)據(jù)的離散時(shí)間樣本。如果接收機(jī)正試圖檢測碼序列C(0),C(1),……,C(N-1)，由N個(gè)值(通常是±1值)組成，相關(guān)器將幾組N數(shù)據(jù)值與N碼序列值相關(guān)如下R(k)=X(k)C(O)+X(k+l)C(l)+…+X(k+N-l)C(N-l)=ΣN=0N-1X(n+k)C(n)]]>其中指數(shù)K表明在數(shù)據(jù)序列中從何處開始。這對應(yīng)于信號的相對到時(shí)。不同的到時(shí)對應(yīng)于不同的信號射線。這樣，射線K對應(yīng)于所需的數(shù)據(jù)值范圍{X(k),X(k+1),…,X(K+N-1)}。如果N是大的，那末射線K和K+1對應(yīng)著基本上重迭的范圍。
R(K)的計(jì)算可通過將輸入數(shù)據(jù)范圍并行地或串行地接入來實(shí)現(xiàn)。圖2是并行方法的代表。數(shù)據(jù)緩存器存儲接收到的信號的順序的時(shí)間樣本，X(n)。多路轉(zhuǎn)換器選擇N個(gè)數(shù)據(jù)值的范圍，{X(k),X(K+1),…,X(K+N-1)}，將它們發(fā)送到相關(guān)器55，對應(yīng)于對相關(guān)器的每個(gè)輸入的乘法器將每個(gè)輸入值與對應(yīng)的編碼序列值相乘。在相加器中將乘積加在一起形成相關(guān)值R(K)。
圖3是串行地接入輸入范圍計(jì)算R(K)的典型代表。輸入緩存器存儲接收到的數(shù)據(jù)樣本。該緩存器可以是只有一個(gè)樣本長，因?yàn)橐淮沃挥幸粋€(gè)樣本被相關(guān)。如果將緩存器是多于一個(gè)樣本長，那末需要多路轉(zhuǎn)換器選擇一個(gè)特定的樣本X(k+i)，其中I由控制處理器確定。將所選的值發(fā)送到相關(guān)器。該相關(guān)器首先利用乘法器計(jì)算輸入X(k+i)與碼序列的一個(gè)元素C(i)的乘積。然后將這個(gè)積加到存儲過去乘積的累加器。該累加器起初被設(shè)置為零，然后將i從0步進(jìn)到N-1，允許累加N個(gè)積。在N個(gè)乘積已被累積后，將它們從給出相關(guān)值R(K)的相關(guān)器輸出。無論是并行方式或串行方式實(shí)施相關(guān)，每個(gè)數(shù)據(jù)值X(n)由6位組成。這些位可一次全部被接入或使用(并行計(jì)算)或一次一位(位串行方式)。
無論所用的相關(guān)方法如何，射線K的相關(guān)器將多路轉(zhuǎn)換器輸出M(k,n)與實(shí)碼序列C(n)相關(guān)，產(chǎn)生復(fù)相關(guān)值R(K)=RI(K)+jRQ(K)，其中N(k)=Σn=0N-1M(k,n)C(n)]]>和RI(k)=Σn=0N-1I(n+k)C(n)]]>RQ(k)=Σn=0N-1Q(n+k)C(n)]]>RAKE組合器利用RAKE抽頭W(K)=WI(K)+jWQ(K)，乘以該相關(guān)值并將其結(jié)果累加到?jīng)Q策統(tǒng)計(jì)，Z中，其中Z=ΣkW(k)_0+j0Re{W(k)R*(k)}=ΣkW(k)_0+j0WI(k)RI(k)+WQ(k)RQ(k)]]>然后將量Z在閾值設(shè)備7中取作閾值，確定被發(fā)送的是“0”還是“1”。
圖4是說明一種現(xiàn)有的CDMA RAKE接收機(jī)的部分的另一個(gè)示意圖。在直接序列CDMA(DS-CDMA)中，需要脈沖匹配濾波器，在此是一種有限脈沖濾波器(FIR)。這與發(fā)射機(jī)中相應(yīng)的脈沖形成濾波器一起，滿足Nyquist準(zhǔn)則，所以沒有片間干擾(“ICI”)。
其中也有一個(gè)問題，即在進(jìn)行抽取以前，系統(tǒng)必須具有正確的信號相位。這可在濾波以前或以后給于關(guān)注。信號在濾波以后精確地抽取到片速率是可能的。然而，這需要分步的樣本延時(shí)以校正信號相位，使樣本對應(yīng)于“眼圖張開”為最大。
在濾波實(shí)施以前，通過在較高速率上調(diào)節(jié)相位，也可以獲得正確的信號相位。然而，這對于每個(gè)RAKE抽頭需要一個(gè)單獨(dú)的抽取濾波器，如果RAKE抽頭數(shù)少，還是經(jīng)濟(jì)的。
在現(xiàn)有技術(shù)的基站中，濾波器的成本可在許多用戶之間分?jǐn)偅@里對以上問題的解決方法是保持過采樣率為例如4到8，使其能夠采樣“足夠接近”最大張開的眼圖。過采樣率4到8只是一個(gè)例子；更高，較低或在之間的其他比率也是可能的。也并不需要該比率是一個(gè)整數(shù)比率。然后由各個(gè)單獨(dú)的RAKE抽頭完成向下抽取到片速率。在此，由于不精確的采樣，較低的采樣率可能導(dǎo)致較高的信息損失。
然而，在移動站中，濾波器只由一個(gè)用戶使用，他必須承擔(dān)濾波器的全部成本。因此，在移動單元中，理想情況下，濾波器應(yīng)該做得消耗盡可能少的功率或空間。由模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器消耗的功率也應(yīng)該盡可能的少。
在圖4中所示的移動接收機(jī)中，根升余弦濾波器，一種當(dāng)與自己卷積時(shí)沒有ICI的濾波器，應(yīng)用到來自A/D轉(zhuǎn)換器的多位輸出信號是可能的?；蛘呤褂脙蓚€(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，分別用于信號的I和Q部分，或者利用一個(gè)數(shù)字I/Q解調(diào)器。這些濾波器被用于例如4倍片速率的過采樣率(OSR)的信號，以便對于RAKE抽頭達(dá)到良好的時(shí)間分辨率。
與4倍片速率不同的OSR也可采用，在實(shí)施成本和檢測器損失之間進(jìn)行不同的權(quán)衡。
然后將已濾波的信號與PN序列相乘，對于多徑信道響應(yīng)中的每個(gè)反射進(jìn)行單獨(dú)的延時(shí)。然后將該信號在一位的時(shí)間周期上積分。將與PN序列相乘和在一位間隔上積分稱為去擴(kuò)頻，或與PN序列相關(guān)。
在這些現(xiàn)有的移動站中的濾波器需要例如16倍旁瓣的量級以達(dá)到良好的濾波。這，除了對于過采樣的需要外，還導(dǎo)致用許多乘法器來實(shí)現(xiàn)。遺憾的是，與其他單元，例如相加器相比較，乘法器消耗大量的功率和片面積。
因?yàn)楝F(xiàn)在濾波器有一位輸入，乘法器縮減為相加器，通過存儲對應(yīng)于短PN序列的多重濾波器響應(yīng)可以減少相加器的數(shù)目。如果存儲6個(gè)響應(yīng)，它們對應(yīng)于4片序列，相加器的數(shù)目可被減少4倍。需要的響應(yīng)數(shù)目是16，但通過時(shí)間逆轉(zhuǎn)和/或反向。6個(gè)所存儲的響應(yīng)可被用于所有的16個(gè)響應(yīng)。
這樣做的結(jié)果是在本發(fā)明中當(dāng)過采樣率增加時(shí)，相加器的數(shù)目并不增加，與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，其中乘法器的數(shù)目隨過采樣率的增加而增加。然而，相加器運(yùn)行的速度隨著過采樣率而增加，雖然在當(dāng)前的方法中乘法器的速度也隨過采樣率而增加。
因?yàn)闉V波型的PN序列的部分(例如，對應(yīng)于位間隔)在序列前后的時(shí)間上延伸幾個(gè)濾波器旁瓣，兩個(gè)相關(guān)器必須重迭以便能夠處理整個(gè)的PN序列。在本發(fā)明中，它們被設(shè)計(jì)成每隔一位去擴(kuò)頻。一位是完成相關(guān)最長可能的長度，因?yàn)楦L的周期導(dǎo)致來自兩位的信息終止在相同的相關(guān)中。然而，也可能在兩個(gè)半位間隔上相關(guān)，以后將兩個(gè)結(jié)果相加在一起，或者在三個(gè)三分之一位的間隔上相關(guān)等。如果擴(kuò)頻因數(shù)是64，濾波器可以有脈沖響應(yīng)64片長，不需要利用第三相關(guān)器。
本發(fā)明也可利用來自A/D轉(zhuǎn)換器的∑-Δ調(diào)制信號。不必將在本發(fā)明中的∑-Δ信號進(jìn)行抽取濾波。所以可使用廉價(jià)的∑-ΔA/D，只要對于信號有足夠的通帶，沒有必要濾掉噪聲然后再抽取。所得到的發(fā)明導(dǎo)致比現(xiàn)有技術(shù)的接收機(jī)較少的功耗。雖然已將本發(fā)明概述如上，按照所附的權(quán)利要求1限定了依據(jù)本發(fā)明的方法。在從屬的權(quán)利要求2-13中進(jìn)一步地限定了各種實(shí)施方案。
圖4是一該技術(shù)CDMA RAKE接收機(jī)的一個(gè)部分的簡圖，示出一個(gè)RAKE抽頭。
圖5是依據(jù)本發(fā)明，利用一種已濾波的PN序列的CDMA RAKE接收機(jī)簡圖。
圖6是本發(fā)明的一種替代的實(shí)施方案。
詳述圖5中示出一種利用依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的CDMA RAKE接收機(jī)的示意圖。在此示出一個(gè)RAKE抽頭500，偽噪聲(PN)序列510被按一次一位送到接收機(jī)。雖然在此優(yōu)選實(shí)施方案中示出的是一個(gè)偽噪聲序列510，應(yīng)該理解，一般這可以是任何擴(kuò)頻或去擴(kuò)頻序列。在此示出一個(gè)開關(guān)520，每隔一位在兩個(gè)相關(guān)器之間交替。
因?yàn)橐褳V波型的PN序列的一個(gè)部分在時(shí)間上，在序列前后延伸幾個(gè)濾波器旁瓣，兩個(gè)相關(guān)器必須重迭以便能夠處理整個(gè)的PN序列。它們將每隔一位去擴(kuò)頻、一位是完成相關(guān)最長可能的長度，因?yàn)楦L的周期導(dǎo)致來自兩位的信息終止在相同的相關(guān)中。然而，也可能在兩個(gè)半位間隔上相關(guān)，以后將兩個(gè)結(jié)果相加，或者在三個(gè)三分之一的位間隔上相關(guān)等。如果去擴(kuò)頻因數(shù)是64，也就是每位64片，那末濾波器可以有脈沖響應(yīng)64片長，不需要利用第三相關(guān)器。
PN序列的每個(gè)交替位將被送到一個(gè)交替的濾波器530,540。雖然在此示出兩個(gè)濾波器，也可能這兩個(gè)濾波器被作為一個(gè)濾波器實(shí)施，交替地對PN序列的交替位濾波。它們也可被作為兩個(gè)濾波器實(shí)施，完全或不完全地共享它們的資源。
這些濾波器530,540，除了在此它們被用在來自PN序列的單一位上以外，是如圖4中所示的典型的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。這導(dǎo)致利用在PN序列，內(nèi)插直至所要的過采樣率(“OSR”)，在圖5中是N，上的一位脈沖形成濾波器來代替如圖4中所示的在輸入信號上的多位脈沖匹配濾波器。
當(dāng)濾波器530,540的輸出是在比輸入更高的、采樣率上時(shí)完成內(nèi)插。這可看成在輸入流上的樣本之間插入零樣本，以得到直至輸出樣本速率的采樣率和利用一個(gè)具有相同輸入輸出速率的濾波器。利用多速率濾波器完成這一點(diǎn)的有效方法可用許多方式考慮，其中簡單的是已知在用零相乘以前拋棄濾波器中所有的乘法。因?yàn)槿魏闻c零相乘的結(jié)果已知是零，這些結(jié)果對輸出沒有任何影響。
濾波器530,540實(shí)際上被存儲的是脈沖響應(yīng)，被用作與信號501相乘的系數(shù)。通過濾波器530,540發(fā)送一位，給出作為輸出的濾波器響應(yīng)。通過濾波器530,540發(fā)送兩位序列，給出對于兩個(gè)幅度(在一位的情況下可以是正或負(fù)1,+1或-1)和兩個(gè)相應(yīng)的時(shí)移的濾波器脈沖響應(yīng)的疊加。這需要一個(gè)相加器，例如550,560，在輸出將兩個(gè)響應(yīng)加在一起。
從濾波器530,540可能輸出的數(shù)目，對于一個(gè)兩位序列是4(-1-1,-1+1,+1-1,+1+1)。組合(-1-1和+1+1)實(shí)際上只是相互反向，所以它們可具有帶或不帶負(fù)號的相同的被存儲的響應(yīng)。(-1+1和+1-1)組合既可以是相互反向又可以是相互逆轉(zhuǎn)，這意味著它們對應(yīng)的輸出序列可或者通過有選擇地加負(fù)號到輸出，或者通過在前向或逆向讀出兩位組合的脈沖響應(yīng)，從相同的被存儲的響應(yīng)中得到。
利用這種技術(shù)，只有兩個(gè)響應(yīng)必須被存儲。例如，對于+1+1和+1-1的響應(yīng)，對于兩位輸入，不需要使用相加器。因此，對于4位序列的輸入組合數(shù)目是16，通過利用4位序列的反向和逆轉(zhuǎn)對稱性確定哪個(gè)響應(yīng)被讀出。隨后在其上從事什么操作，可被縮減到存儲6個(gè)響應(yīng)而不是16個(gè)，相加器的數(shù)目被減到1/4，因?yàn)閷?yīng)于4位序列的脈沖響應(yīng)可以不需要相加器。
將一個(gè)正常的FIR濾波器歸入1片序列中，需要一個(gè)已存儲的響應(yīng)和N-1個(gè)相加器用于N樣本濾波器響應(yīng)。歸入2片序列需要兩個(gè)，4個(gè)未縮減的，已存儲的響應(yīng)和 -1個(gè)相加器。歸入3片序列中需要三個(gè)，8個(gè)未縮減的，已存儲的響應(yīng)和N/3個(gè)相加器。歸入4片序列中需要六個(gè)，16個(gè)未縮減的，已存儲的響應(yīng)和 -1個(gè)相加器。在被存儲的響應(yīng)，主要是所消耗的面積，和相加器的數(shù)目，主要是所消耗的功率之間有一個(gè)權(quán)衡。這些相加器并未在此示出，而是濾波器530,540的集成部件，或者是它們的共享資源。它們應(yīng)該與用來實(shí)現(xiàn)相關(guān)部分的相加器550,560大不相同。同樣，用于濾波器響應(yīng)存儲的存儲裝置也是每個(gè)濾波器530,540的一個(gè)部分，在圖5中未詳細(xì)示出。
因?yàn)镕IR濾波器具有1位輸入，如圖4中所示的現(xiàn)有技術(shù)接收機(jī)縮減為圖5中本發(fā)明的相加器。也可以通過存儲對應(yīng)于短PN序列的多重濾波器響應(yīng)減少相加器的數(shù)目。例如，存儲對應(yīng)于4片序列的6個(gè)響應(yīng)可以減少相加器數(shù)目四倍。在本發(fā)明中利用相加器代替乘法器是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)前利用乘法器的方法中，乘法器的數(shù)目和它們運(yùn)行的速度在如圖4中所示的通常接收機(jī)中隨著過采樣率增加。然而，在如本發(fā)明利用相加器的系統(tǒng)中，利用如圖5中所示的，內(nèi)插直至過采樣率(OSR)的一位濾波器，相加器的數(shù)目并不隨過采樣率增加。相加器的速度隨OSR的增加而增加。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，將輸入信號501送到A/D轉(zhuǎn)換器540?；蛘咝盘柨稍跀?shù)字域中調(diào)制。雖然在圖5中所示的是一個(gè)典型的A/D轉(zhuǎn)換器540，鑒于以下討論的理由，最好采用一種∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器。
∑-Δ信號不需要抽取濾波，因?yàn)榈屯憫?yīng)是在相關(guān)序列中。這樣做的結(jié)果是可以采用只要通帶對信號足夠的，廉價(jià)的∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，不需要濾掉噪聲和抽取?！?Δ調(diào)制器在許多情況下無論如何都不需要具有大于為時(shí)間分辨率所需的，如8-16倍的過采樣率。然后，在發(fā)送到輸出以前，來自A/D轉(zhuǎn)換器的信號被與已濾波的PN序列相關(guān)。
如以上提到的，輸出1 570和輸出2 580從序列接收交替的位，或位的交替部分。如以前討論過的那樣，也可能在兩個(gè)半位間隔上相關(guān)和以后將兩個(gè)結(jié)果加在一起，或者在三個(gè)三分之一位間隔上相關(guān)，等。因此，輸出1和輸出2可以接收交替的位或一位的交替部分，取決于相關(guān)是在一完整位上還是僅在位的部分上完成。
在去擴(kuò)頻系列，在此是PN序列510上利用脈沖形成濾波器，是一位的，內(nèi)插濾波器，的優(yōu)點(diǎn)是用低的硬件成本可以擁有非常長的脈沖響應(yīng)。1位濾波器也是低功率的，允許在功率和存儲器規(guī)模之間作權(quán)衡。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是利用∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器輸出可不使用抽取濾波器，∑-Δ轉(zhuǎn)換器可具有剛好足夠容納信號的通帶寬度。
圖5中也示出兩個(gè)一個(gè)樣本的延時(shí)，或者寄存器Z-1,555,565。這些與相加器550,560組合組成積分器，類似于圖4標(biāo)記為∑的積分器。位鐘，bit_clk 590，發(fā)送轉(zhuǎn)儲信號595到寄存器555,565，將寄存器555,565的內(nèi)容設(shè)置為零。這種轉(zhuǎn)儲信號595在bit_clk的正或負(fù)的邊緣上被發(fā)送。
在圖6中示出一種本發(fā)明的替代的實(shí)施方案，不同之處在于寄存器被觸發(fā)的方法。位鐘，bit_clk 690，發(fā)送轉(zhuǎn)儲信號595到寄存器655,665，將寄存器655,665的內(nèi)容設(shè)置為零。這種轉(zhuǎn)儲信號695在bit_clk690的正或負(fù)的邊緣上被發(fā)送。在圖6中，轉(zhuǎn)儲信號695傳送路線與圖5中的不同。在圖6中轉(zhuǎn)儲信號695被發(fā)送到較低的寄存器665。在到達(dá)寄存器665以前被分支，也被送到上部的寄存器655。
以上所描述的實(shí)施方案只是用于說明而不作為限制。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很明顯，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下偏離以上所描述的實(shí)施方案。不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明限于所描述的例子，應(yīng)該認(rèn)為在范圍上與以下的權(quán)利要求等同。
權(quán)利要求
1．一種具有輸入信號，擴(kuò)頻序列和濾波裝置的相關(guān)接收機(jī)，其特征在于所述的濾波裝置對所述的擴(kuò)頻序列濾波。
2．如權(quán)利要求1的相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的濾波裝置具有相加裝置。
3．如權(quán)利要求1的相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的相關(guān)接收機(jī)具有用于轉(zhuǎn)換所述的輸入信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。
4．如權(quán)利要求3的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的用于轉(zhuǎn)換所述的輸入信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置是一個(gè)∑-Δ調(diào)制器。
5．如權(quán)利要求1的相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的擴(kuò)頻序列是偽噪聲(“PN”)序列。
6．如權(quán)利要求5的相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于將所述的濾波裝置施加到所述的偽噪聲序列的交替間隔上，所述的間隔小于或等于1位長，從而內(nèi)插所述的間隔直至固定的過采樣率OSR=N；所述的濾波間隔與所述的輸入信號相關(guān)；和將所述的相關(guān)發(fā)送到輸出裝置。
7．如權(quán)利要求6的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的間隔長度是1位長的分?jǐn)?shù)1/N,N是整數(shù)。
8．如權(quán)利要求6的相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的相關(guān)是利用相關(guān)相加裝置實(shí)現(xiàn)的，所述的來自每個(gè)所述的相關(guān)相加裝置的相關(guān)被發(fā)送到輸出裝置。
9．如權(quán)利要求1-8的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的濾波裝置具有存儲裝置，在所述的濾波裝置中所述的相加裝置的數(shù)目通過存儲得以減少，在所述的存儲裝置中，多重濾波器響應(yīng)對應(yīng)于短PN序列。
10．如權(quán)利要求9的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的已存儲的多重濾波器響應(yīng)的數(shù)目通過時(shí)間逆轉(zhuǎn)和/或反向得以減少。
11．如權(quán)利要求1-10的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于一個(gè)位鐘發(fā)送轉(zhuǎn)儲信號到兩個(gè)寄存器Z-1，一個(gè)寄存器對應(yīng)于所述的濾波裝置，所述的信號在位鐘的正或負(fù)的邊緣上發(fā)送，所述的轉(zhuǎn)儲信號將所述的寄存器的內(nèi)容設(shè)置為零。
12．如權(quán)利要求1-10的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的濾波裝置是有限脈沖響應(yīng)濾波器。
13．如權(quán)利要求1-10的CDMA相關(guān)接收機(jī)，其特征還在于所述的濾波裝置是脈沖形成濾波器。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及在DS－CDMA接收機(jī)中的接收機(jī),更具體而言涉及提供脈沖匹配濾波器以消除片內(nèi)干擾的需要。采用CDMA RAKE接收機(jī),代替如在現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)中對輸入信號采用脈沖匹配濾波器,將一種1位的脈沖匹配濾波器應(yīng)用到擴(kuò)頻序列,最好是偽噪聲(PN)序列,內(nèi)插直到所需的過采樣率。因?yàn)闉V波器具有1位輸入,乘法器可用消耗較少功率的相加器代替。而且,相加器的數(shù)目,并不象現(xiàn)有技術(shù)中的乘法器數(shù)目那樣隨過采樣率增加。
文檔編號H04B1/707GK1312978SQ99809450
公開日2001年9月12日 申請日期1999年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者R·赫爾貝里 申請人:艾利森電話股份有限公司