適配濾波器和定時檢測方法
2023-09-20 03:09:10 2
專利名稱：適配濾波器和定時檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種用於數字移動無線電通信裝置的適配濾波器和定時檢測方法。
在CDMA(碼分多址)系統數據傳輸中，必須對由接收側的無線電通信裝置擴展和調製過的信號進行去擴展。此去擴展是藉助於滑動相關器和適配濾波器等，通過數字處理，由相關檢測來進行的。首先，適配濾波器與滑動相關器相比的優點是，與滑動相關器相比，它的接收機具有更短的擴展碼同步時間。
圖1是傳統適配濾波器中可編程數字濾波器的結構示意圖。接收基帶信號輸入端1是接收基帶信號串的輸入端。系統時鐘輸入端2是向以並聯方式相連的多個移位寄存器4中輸入系統時鐘的端子。
分枝係數(tap coefficient)寄存器3存儲與各個數字乘法器5相乘的分枝係數。移位寄存器4存儲來自接收基帶信號輸入端1的接收基帶信號串。數字加法器6將每一寄存器值乘以分枝係數得到的值相加。適配濾波器輸出端7是輸出由數字加法器6相加的值的端子。
下面說明以上所述的適配濾波器的操作。從接收基帶信號輸入端1輸入的接收基帶信號串在每一系統時鐘上升沿處通過移位寄存器4遞進一級。移位寄存器4中的每一寄存值由數字乘法器5乘以分枝係數寄存器3中存儲的分枝係數。所有的相乘結果由數字加法器6相加，並從輸出端7輸出結果值。
通過這些運算，輸出端7的輸出值在每一系統時鐘的上升沿處改變。這裡，假設接收基帶信號串是擴展譜信號、系統時鐘周期是晶片(chip)周期或一定比例的晶片周期取樣數，而移位寄存器4的級數是每一信息符號擴展碼的長度或與取樣數相乘的每一信息符號的擴展碼的長度。
另外，當接收信號的信息符號變化時，即，每次擴展碼啟動達到移位寄存器4的最後級時，在該適配濾波器中，在適配濾波器輸出端7處出現大的輸出，而在其他時間，在適配濾波器輸出端7處只出現小的輸出。這一大輸出稱為「相關峰值」。通過從來自適配濾波器輸出端7的輸出串僅僅選擇相關峰值並判斷它是正的還是負的，可以對接收信號進行解調。
當在多路復用延遲傳輸環境中多個接收信號在不同的時序下到達時，每一符號出現兩個或多個相關峰值。合成各個相關峰值使得可以獲得具有高信噪比的解調輸出。這一機制稱為「瑞克(RAKE)合成」。
然而，由於具備上述結構的適配濾波器具有與每一寄存值相乘的固定的分枝係數值，只適用於用短碼(周期等於一信息符號周期的擴展碼)擴展的接收信號，所以，就會出現不適用於用長碼(其周期是一整數乘以信息符號周期的擴展碼)擴展的接收信號。
本發明的目的是提供一種適配濾波器，這種適配濾波器不僅能處理用短碼擴展的接收信號，而且能處理用長碼擴展的接收信號。
本發明的目的是通過這樣一種適配濾波器來實現的，這種適配濾波器在特定的周期中更新分枝係數，隨後對通過至少一個數字濾波器接收的信號串採用所述分枝係數進行運算處理，再檢測相關峰值的時序。
圖1是傳統適配濾波器的可編程數字濾波器的示意圖；圖2是按照本發明第一個實施例的適配濾波器的結構方框圖；圖3是按照本發明第一個實施例的適配濾波器中可編程數字濾波器結構的示意圖；圖4是按照本發明第一個實施例的適配濾波器的運算時序圖；圖5是按照本發明第二個實施例的適配濾波器的結構方框圖；圖6是按照本發明第三個實施例的適配濾波器的結構方框圖；圖7是按照本發明第三個實施例的適配濾波器的運算時序圖；圖8是按照本發明第四個實施例的適配濾波器的結構方框圖。
按照本發明一個實施例的適配濾波器包括對特定周期中的分枝係數進行更新的分枝係數更新部分，和至少一個用該分枝係數對接收的信號串進行運算處理並獲得濾波器輸出的數字濾波器。
按照本發明一個實施例的時序檢測方法對特定周期中的分枝係數進行更新，用所述分枝係數對接收的信號串進行運算處理，並檢測相關峰值的時序。
按照這些結構，與每一寄存值相乘的分枝係數值可以變更，從而不僅可以處理用短碼擴展的接收信號，而且可以處理用長碼擴展的接收信號。
在按照上述實施例的適配濾波器中，特定周期最好是規定了個數的符號。這一結構即使在接收信號的輸入時序分布在多個信息符號上延伸時也能進行處理。即，可以處理對應於多個信息符號的延遲。
在按照上述實施例的適配濾波器中，每一數字濾波器最好用與規定個數的符號相應的延遲時間來轉換(switch)分枝係數。這些結構還可以可靠地處理接收時序分布在多個符號上的情況。
在按照上述實施例的適配濾波器中，最好包含一個變更分枝係數更新的時序的時序控制裝置。另外，在按照上述實施例的時序檢測方法中，最好變更更新分枝係數的時序。這些結構甚至能夠處理接收時序隨時間作很大變化的情況。在這種情況下，最好是時序控制裝置最好在分枝係數更新的同時改變時序，從而使它與濾波器輸出的相關峰值的時序不一致。
本發明提供了一種配置了上述實施例的適配濾波器的基站裝置和一種配置有上述實施例的適配濾波器的移動站裝置。按照這些結構，可以實現能夠傳送用短碼或長碼擴展的接收信號的基站裝置和移動站裝置。
本發明一個實施例中的瑞克(RAKE)合成方法具有通過按照上述實施例的時序檢測方法合成相關峰值來獲得解調輸出的結構。該結構使得可以對用短碼和長碼擴展的接收信號進行具有高信噪比的解調輸出。
下面參照附圖詳細描述本發明的這些實施例。(實施例1)圖2是按照本發明的實施例1的適配濾波器的結構方框圖。接收基帶信號輸入端101是一個輸入接收基帶信號串的端子。擴展碼發生器102在按照由系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼。
分枝係數串發生器103對於每一「1」符號將一組擴展碼發生器102產生的擴展碼轉換成並行，並通過分枝係數串寫總線104將它們提供到可編程數字濾波器106的分枝係數寫端子。系統時序控制器105產生系統時鐘和符號時鐘。另外，適配濾波器輸出端107是一個輸出由適配濾波器進行數字處理的信號的端子。
圖3是圖2所示可編程數字濾波器內部結構的示意圖。可編程數字濾波器主要包含輸入接收基帶信號串的接收基帶信號輸入端201、向並行安裝的多個移位寄存器206輸入系統時鐘的系統時鐘輸入端202、並行提供分枝係數值的分枝係數寫端子203、更新分枝係數時輸入脈衝的分枝係數寫脈衝輸入端204、存儲更新的分枝係數的分枝係數寄存器205、存儲從接收基帶信號輸入端201輸入的接收基帶信號串的移位寄存器206、將每一寄存值乘以分枝係數的數字乘法器207、將乘以分枝係數的每一寄存值相加的數字加法器208以及輸出由數字加法器208相加的值的適配濾波器輸出端209。
下面說明以上所示的適配濾波器的操作。首先，從接收基帶信號輸入端101輸入的接收基帶信號被輸入到可編程數字濾波器106的輸入端。這時，擴展碼發生器102在按照由系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼。擴展碼發生器102產生的擴展碼可以是短碼，也可以是長碼。
分枝係數串發生器103對於每一「1」符號將一組擴展碼發生器102產生的擴展碼轉換成並行，並通過分枝係數串寫總線104將它們提供到可編程數字濾波器106的分枝係數寫端子。這時，它向可編程數字濾波器106的分枝係數寫脈衝輸入端提供符號時鐘。這樣，在每一周期即每一「1」信息符號內，更新可編程數字濾波器106的分枝係數。
可編程數字濾波器106的運行如下。如圖3所示，在每一系統時鐘的上升沿處，從接收基帶信號輸入端201輸入的接收基帶信號串通過移位寄存器206前進一級。用數字乘法器207將每一移位寄存器206的值乘以分枝係數寄存器205中存儲的分枝係數。所有的相乘結果由數字乘法器207相加，並且結果從輸出端209輸出，作為適配濾波器輸出。
這一運算使得在每一系統時鐘的上升沿處改變輸出到輸出端209的值。通過向分枝係數寫脈衝輸入端204提供一脈衝並且並行向分枝係數寫端子203提供該分枝係數值，可以改變分枝係數寄存器205中存儲的分枝係數。即，這一結構可以使與接收基帶信號串相乘的分枝係數改變。
上述運算的時序圖如圖4所示。接收信號時序圖中的數字表示從擴展符號欄位的長碼開始計數的符號數系列。例如，在完成由第N個符號系列擴展的欄位接收的時候可編程數字濾波器106中的移位寄存器被該欄位的接收信號填滿。這時，如果將從長碼開始起計數的第N個符號系列設置為可編程數字濾波器的分枝係數，則在適配濾波器的輸出處出現相關峰值。圖4描述了一個實例到達了具有不同時序的3個接收信號，因此有3個相關峰值出現。
這裡，必須在所有接收信號的相關峰值之前設置作為更新分枝係數(圖4中的虛線)的時序的系統時鐘的時序。如果將本實施例中的適配濾波器引入基站裝置，則總是在分枝係數更新時序以後出現相關峰值，所以(如果接收到沒有任何傳播延遲的上行鏈路信號，則相關峰值位於與分枝係數更新時序相同的位置上)滿足上述條件。
如上所示，本實施例使得分枝係數可變，使得適配濾波器不僅可以處理用短碼擴展的接收信號，而且可以處理用長碼擴展的接收信號。(實施例2)圖5描述的是按照本發明實施例2的適配濾波器結構的方框圖。本實施例的適配濾波器主要包含輸入接收基帶信號串的接收基帶信號輸入端101、在按照系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼的擴展碼發生器102、對每一「1」符號將擴展碼發生器102產生的一組擴展碼轉換成並行並將它們提供到分枝係數寫端子的分枝係數串發生器103、將分枝係數串發生器103和可編程數字濾波器相連的分枝係數串寫總線104、產生系統時鐘和符號時鐘的系統時序控制器105、具有如圖3所示結構的可編程數字濾波器106，輸出由適配濾波器進行數字處理的信號的適配濾波器輸出端107，以及將每一相關峰值的時序發送到系統時序控制器405的濾波器輸出反饋總線408。
下面說明具有上述結構的適配濾波器的運行。首先，從接收基帶信號輸入端101輸入的接收基帶信號被輸入到可編程數字濾波器106的輸入端。這時，擴展碼發生器102在按照系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼。擴展碼發生器102產生的擴展碼可以是長碼，也可以是短碼。
分枝係數串發生器103對於每一「1」符號將由擴展碼發生器102產生的一組擴展碼轉換成並行，並通過分枝係數串寫總線104，將它們提供到可編程數字濾波器106的分枝係數寫端子。這時，它向可編程數字濾波器106的分枝係數寫脈衝輸入端提供可獨立於符號時鐘而設置的分枝係數更新脈衝。這使得可以對每一「1」信息符號更新可編程數字濾波器106的分枝係數。
如果接收信號進入的時序隨時間而變，則系統時序控制器105通過濾波器輸出反饋總線108確認每一相關峰值的時序，並變更分枝係數更新時序，確保分枝係數更新時序不會與每一相關峰值的時序一致。
可編程數字濾波器106的運行與實施例1中的相同。上述運行的時序圖如圖4所示，與實施例1中的相同。
從上面可以看到，本實施例使得分枝係數可變，並改變了分枝係數更新時序，從而分枝係數更新時序可以不與每一相關峰值的時序一致，使得不僅可以處理用短碼擴展的接收信號，而且可以處理用長碼擴展的接收信號，所形成的適配濾波器甚至可以處理接收時序隨時間改變過大的情況。(實施例3)圖6描繪的是按照本發明實施例3的適配濾波器結構的方框圖。通過舉例，圖6示出可以處理與3個符號相應的延遲的適配濾波器的結構。
本實施例的適配濾波器主要包含輸入接收基帶信號串的接收基帶信號輸入端101、在按照系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼的擴展碼發生器102、對於每一「1」符號將擴展碼發生器102產生的一組擴展碼轉換成並行並將它們提供到分枝係數寫端子的分枝係數串發生器103、連接分枝係數串發生器103和可編程數字濾波器的分枝係數串寫總線104、產生系統時鐘和符號時鐘的系統時序控制器105，以及具有如圖3所示結構的可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c，和用來輸出分別由A、B和C進行數字處理的信號的適配濾波器A輸出端107a、適配濾波器B輸出端107b和適配濾波器C輸出端107c。
在這些適配濾波器中，從接收基帶信號輸入端101輸入的接收基帶信號串被分別輸入到可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c，分枝係數串發生器103產生的分枝係數也被分別輸入到可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c。
下面說明具有上述結構的適配濾波器的運行。首先，從接收基帶信號輸入端101輸入的接收基帶信號被分別輸入到可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c。這時，擴展碼發生器102在按照系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼。擴展碼發生器102產生的擴展碼可以是長碼，也可以是短碼。
分枝係數串發生器103對每一「1」符號將擴展碼發生器102產生的一組擴展碼轉換成並行，並通過分枝係數串寫總線104將它們提供到可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的分枝係數寫端子。這時，它將可獨立於符號時鐘而設置的分枝係數更新脈衝提供給可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的分枝係數寫脈衝輸入端。可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的運行與實施例1中的是相同的。
上述運行的時序圖如圖7所示。圖7中，到達有3個具有不同時序的接收信號，並且接收時序分布在3個符號上。
接收信號時序圖中的數字表示從符號欄位被擴展的長碼開始起計數的符號數系列。例如，在完成由第N個符號系列擴展的欄位接收時，可編程數字濾波器中的移位寄存器被欄位中的接收信號填滿。這時，如果從長碼開頭起計數的第N個符號系列被設置為可編程數字濾波器的分枝係數，則在適配濾波器的輸出處出現相關峰值。
當接收時序分布在M個符號上時，必須為這M個符號保留可編程數字濾波器的分枝係數。所以，並行提供M個可編程數字濾波器，並且如圖7所示對每一「1」符號用延遲時間來轉換各個分枝係數。這種控制使得在可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的輸出處，在多個符號上出現與相同信息符號相應的相關峰值。
執行在分枝係數更新時序和下一個分枝係數更新時序之間的可編程數字濾波器的輸出處出現的相關峰值組合起來的RAKE，可以得到具有高信噪比的解調輸出。
這裡，作為分枝係數更新時序的符號時鐘的時序(圖7中的虛線)必須在所有接收信號的相關峰值前設置。如果將本實施例的適配濾波器引入基站裝置，那麼相關峰值總是在分枝係數更新時序以後出現(如果接收到沒有任何傳播延遲的上行鏈路信號，則相關峰值位於與分枝係數更新時序相同的位置上)，滿足上述條件。
從上文中可以看到，本實施例使得分枝係數可變，並保留用於多個符號的分枝係數，使得形成的適配濾波器不僅可以處理用短碼擴展的接收信號，而且可以處理用長碼擴展的接收信號，還可以處理接收信號輸入時序分布在多個信息符號上的情況。(實施例4)圖8描繪的是按照本發明的實施例4的適配濾波器結構的方框圖。圖8還描繪了適用於與3個符號對應的延遲的適配濾波器的結構。
本實施例的適配濾波器主要包含輸入接收基帶信號串的接收基帶信號輸入端101、在按照系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼的擴展碼發生器102、對每一「1」符號將擴展碼發生器102產生的一組擴展碼轉換成，並行並將它們提供到分枝係數寫端子的分枝係數發生器103、與分枝係數串發生器103和具有如圖3所示的結構的可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c相連的分枝係數串與總線104以及用於輸出，分別由A、B和C進行數字處理的信號的適配濾波器A輸出端107a，適配濾波器B輸出端107b和適配濾波器C輸出端107c。以及用來將每一相關峰值時序發送到系統時序控制器105的濾波器輸出反饋總線109。
在這些適配濾波器中，從接收基帶信號輸入端101輸入的接收基帶信號串被分別輸入到可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c，分枝係數串發生器103產生的分枝係數也被分別輸入到可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c。
下面說明具有上述結構的適配濾波器的運行。首先，從接收基帶信號輸入端101輸入的接收基帶信號被分別輸入到可編程數字濾波器A 106a、可編程數字濾波器B 106b和可編程數字濾波器C 106c。這時，擴展碼發生器102在按照系統時序控制器105產生的系統時鐘和符號時鐘的時序下產生擴展碼。擴展碼發生器102產生的擴展碼可以是長碼，也可以是短碼。
分枝係數串發生器103對每一「1」符號將擴展碼發生器102產生的一組擴展碼轉換成並行，並通過分枝係數串寫總線104將它們提供到可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的分枝係數寫端子。這時，它將可以獨立於符號時鐘而設置的分枝係數更新脈衝提供給可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的分枝係數寫脈衝輸入端。
如果接收信號入時序隨時間而變，則系統時序控制器105通過濾波器輸出反饋總線109確認每一相關峰值的時序，並改變分枝係數更新時序，確保分枝係數更新時序不會與每一相關峰值的時序一致。
可編程數字濾波器A 106a、B 106b和C 106c的運行與實施例1中的是相同的。上述運算的時序圖如圖7中所示，與實施例3中的是相同的。
從上文中可以看到，本實施例使得分枝係數可變，並保留用於多個符號的分枝係數，並且同時變更分枝係數更新時序，從而分枝係數更新時序可以不與每一相關峰值的時序一致，形成的適配濾波器不僅可以處理用短碼擴展的接收信號，而且可以處理用長碼擴展的接收信號，可以處理接收信號進入時序分布在多個信息符號上的情況，還可以處理接收時序隨時間變化過大的情況。
以上實施例1和實施例4中描述的適配濾波器可以被安裝在移動通信系統中的基站裝置或移動站裝置中。這使得基站裝置或移動站裝置可以發送用短碼或長碼擴展的接收信號。
如上所述，本發明的適配濾波器和定時檢測方法能夠處理不僅用CDMA系統數據傳輸中的短碼擴展的接收信號，而且可以處理用長碼擴展的接收信號。
權利要求
1．一種適配濾波器，其特徵在於，它包含更新特定周期中的分枝係數的分枝係數更新裝置；以及採用分枝係數通過對接收信號串進行運算處理而獲得濾波器輸出的至少一個數字濾波器。
2．如權利要求1所述的適配濾波器，其特徵在於，特定周期是規定個數的符號。
3．如權利要求2所述的適配濾波器，其特徵在於，每一數字濾波器用規定個數的符號的延遲來切換分枝係數。
4．如權利要求1所述的適配濾波器，其特徵在於，它還包含變更時序以更新分枝係數的時序控制裝置。
5．如權利要求4所述的適配濾波器，其特徵在於，時序控制裝置變更時序以更新分枝係數，從而更新分枝係數的時序不會與濾波器輸出的相關峰值的時序一致。
6．一種配置有適配濾波器的基站裝置，其特徵在於，所述適配濾波器包含更新特定周期中的分枝係數的分枝係數更新裝置；以及用分枝係數對接收信號串進行運算處理而獲得濾波器輸出的至少一個數字濾波器。
7．一種配置有適配濾波器的移動站裝置，其特徵在於，所述適配濾波器包含更新特定周期中的分枝係數的分枝係數更新裝置；以及用分枝係數對接收信號串進行運算處理而獲得濾波器輸出的至少一個數字濾波器。
8．一種定時檢測方法，其特徵在於，它包含以下步驟更新特定周期中的分枝係數；以及用所述分枝係數對接收信號串進行運算處理以檢測相關峰值時序。
9．如權利要求8所述的定時檢測方法，其特徵在於，每一數字濾波器用規定個數的符號的延遲切換分枝係數。
10．如權利要求8所述的定時檢測方法，其特徵在於，它還包含變更更新分枝係數的時序的步驟。
11．如權利要求10所述的定時檢測方法，其特徵在於，更新分枝係數，從而更新分枝係數的時序不會與濾波器輸出的相關峰值的時序一致。
12．一種瑞克組合方法，其特徵在於，它包含以下步驟更新特定周期中的分枝係數；以及通過合成相關峰值獲得解調輸出，所述相關峰值是採用所述分枝係數對從至少一個數字濾波器接收的信號串進行運算處理而獲得的。
全文摘要
分枝係數串發生器對每一「1」符號將擴展碼發生器產生的一組擴展碼轉換成並行,並通過分枝係數串寫總線將它們提供到可編程數字濾波器的分枝係數寫端子,並為每一「1」信息符號更新可編程數字濾波器的分枝係數。完成第N個符號系列擴展的欄位接收以後,可編程數字濾波器中的移位寄存器被該欄位的接收信號填滿。如果從長碼開始計數的第N個符號系列被設置為可編程數字濾波器的分枝係數,則在適配濾波器輸出處出現相關峰值。
文檔編號H04J13/00GK1212528SQ9811859
公開日1999年3月31日 申請日期1998年9月3日 優先權日1997年9月3日
發明者高草木惠二, 鈴木秀俊 申請人:松下電器產業株式會社