專利名稱：利用預(yù)先計算的降低功率的匹配濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地說本發(fā)明涉及用于數(shù)字碼信號的匹配濾波器，更具體地說涉及應(yīng)用預(yù)先計算來降低在碼分多路接入(CDMA)信號的射頻接收器中的功率消耗的匹配濾波器。
背景技術(shù)：
在美國以及世界上其它的國家中，蜂窩式電話行業(yè)在商業(yè)運作上已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步。在主要的大城市地區(qū)的增長已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的預(yù)計并超出了系統(tǒng)的容量。如果這種趨勢繼續(xù)發(fā)展下去，快速增長的結(jié)果將會迅速到達(dá)哪怕是最小的市場角落。因此需要一種創(chuàng)新的方案來滿足這種容量增長的需求并保持較高的服務(wù)質(zhì)量并且避免價格升高。
在整個世界上，在蜂窩系統(tǒng)中的一種重要的進(jìn)步是從模擬發(fā)射變換到數(shù)字發(fā)射。同樣重要的一步是選擇實施下一代的蜂窩式技術(shù)的有效的數(shù)字發(fā)射方案。此外，人們普遍相信，應(yīng)用下一代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和蜂窩頻率通過蜂窩載波提供第一代個人通信網(wǎng)絡(luò)(PCN)，這種第一代個人通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用低成本的可置于口袋內(nèi)的無繩電話，這種電話可以方便地攜帶并可以在家里、辦公室、街道、車?yán)锏鹊胤綋艽蚧蚪勇犽娫?。這些新的系統(tǒng)所要求的關(guān)鍵的特征是增加業(yè)務(wù)容量。
當(dāng)前，應(yīng)用頻分多路接入(FDMA)、時分多路接入(TDMA)和碼分多址接入(CDMA)方法可以實現(xiàn)信道接入。在FDMA系統(tǒng)中，通信信道是信號的發(fā)射功率集中的單一的射頻帶。通過應(yīng)用帶通濾波器限制附近的信道的干擾，該帶通濾波器僅使在濾波器的特定的頻帶內(nèi)的信號能量通過。因此，對每個信道分配不同的頻率，通過可用的頻率以及通過信道再利用所帶來的局限限制系統(tǒng)容量。
在TDMA系統(tǒng)中，信道由在相同的頻率上的周期性的時間間隔串中的時隙組成。每個周期性時隙稱一幀。所給定的信號能量局限于這些時隙中的一個時隙。通過應(yīng)用時間門或僅通過在適當(dāng)?shù)臅r間上所接收的信號能量的其它的同步元件來限制附近的信道的干擾。因此，減少了來自不同的相對信號強度等級的干擾的問題。
通過將發(fā)射的信號壓縮到更短的時隙中增加了在TDMA系統(tǒng)的容量。結(jié)果，必須以相應(yīng)地更快的脈沖串速率發(fā)射該信息，而這成比例地增加了占頻譜量。
應(yīng)用FDMA和TDMA系統(tǒng)或混合的FDMA/TDMA系統(tǒng)，其目標(biāo)是確保兩種潛在的干擾信號不同時占用相同頻率。相反，CDMA相同允許信號在時間和頻率上重疊。因此，所有的CDMA信號共享相同的頻譜。在頻率域和時間域中，多路接入信號重疊。例如在“On the Capacityof a Cellular CDMA System”(Gilhousen，Jacobs，Viterbi，Weaverand Wheatley著，IEEE Trans. On Vehicular Technology，1991年5月)中詳細(xì)描述了CDMA的各個方面。
在典型的CDMA系統(tǒng)中，將要發(fā)射的信息數(shù)據(jù)流壓縮在通過偽隨機噪聲碼(PNcode)發(fā)生器所產(chǎn)生的高得多的位速率數(shù)據(jù)流中。信息數(shù)據(jù)流和更高的位速率編碼數(shù)據(jù)流通常相乘在一起。這種將較低的位速率信息數(shù)據(jù)流與較高的位速率編碼數(shù)據(jù)流的組合稱為對在信息數(shù)據(jù)流信號的編碼或擴展。每個信息數(shù)據(jù)流或信道分配一個唯一的擴展碼。許多編碼信息信號在射頻載波上發(fā)射并在接收器上作為復(fù)合信號一同接收。每個編碼信號在頻率和時間兩方面都與所有的其它的編碼信號以及相關(guān)的噪聲信號重疊。通過使復(fù)合信號與該唯一的擴展碼中的一個擴展碼相關(guān)，分離并解碼相應(yīng)的信息信號。
CDMA通信技術(shù)具有許多優(yōu)點。由于寬帶CDMA系統(tǒng)的特性比如改善的編碼增益/調(diào)制密度、語音活動選通、分區(qū)和在每個單元中的相同的頻率的再利用，基于CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量范圍達(dá)到已有的模擬技術(shù)的容量范圍的20倍。CDMA實際上不受多路干擾，并消除了在市區(qū)中的衰減和靜電干擾從而增強了性能。通過較高的位速率編碼器進(jìn)行的語音CDMA發(fā)射確保了優(yōu)質(zhì)的逼真的語音質(zhì)量。CDMA還提供了各種數(shù)據(jù)率從而可以提供不同等級的語音質(zhì)量。CDMA的加擾信號格式消除了串?dāng)_，并且使竊聽或跟蹤電話很難且昂貴，確保了通話者更高的保密性和對在發(fā)射時間的欺詐有更高的抵抗性。在CDMA或“頻譜擴展”概念之后的通信系統(tǒng)中，應(yīng)用與數(shù)據(jù)信號的代碼不相關(guān)的代碼擴展了信息數(shù)據(jù)流的頻譜。這種代碼對于每個用戶也是唯一的。這就是具有預(yù)期的發(fā)射器的代碼信息的接收器能夠選擇所需的信號的原因。
有幾種不同的技術(shù)來擴展信號。兩種最普通的技術(shù)是直接序列(DS)和跳頻(FH)，在本領(lǐng)域中這兩種技術(shù)都是公知的。根據(jù)DS技術(shù)，通過不相關(guān)的偽隨機碼(即，先前所描述的PNcode)乘以數(shù)據(jù)信號。Pncode是值為-1和1(極性)或0和1(非極性)并具有噪聲等特性的片(位)序列。產(chǎn)生Pncode的一種方式是借助于至少一個移位寄存器。當(dāng)這種移位寄存器的長度是N時，通過等式TDS＝2N-1給出周期TDS。
在CDMA系統(tǒng)的接收器中，所接收的信號通過相同的(同步的)Pncode再次倍乘。由于代碼由+1和-1(極性)組成，這種操作從該信號中消除了代碼，所以剩下原始數(shù)據(jù)信號。換句話說，去擴展操作是與擴展操作相同的操作。
參考附

圖1，所示為用于計算所接收的在最后M信號采樣和M-位碼字之間的相關(guān)性的已有技術(shù)的相關(guān)器10的示意性附圖。M-單元延遲線11存儲所接收的信號采樣并順序地移動它們通過M級中的每個級。因此，延遲線存儲器單元包含所接收的最后的M個信號采樣值。在每個新的信號采樣移進(jìn)并且每個舊的信號采樣移出之后，將M信號采樣值從延遲線中讀出到M個符號變換器13中，在符號變換器13中根據(jù)存儲在代碼存儲器12中的預(yù)定的代碼位b1……bM將M個信號采樣值乘以+或-1，應(yīng)用這些代碼存儲器計算相關(guān)性。然后將變換符號的值在加法器14中求和以形成相關(guān)結(jié)果。
通常，M-單元矢量A＝(a1，a2…aM)與M單元矢量B＝(b1，b2…bM)進(jìn)行相關(guān)的過程包含形成內(nèi)積A·B＝a1·b1+a2·b2+…aM·bM。當(dāng)矢量中的一個矢量的元素(例如，B)僅包括二進(jìn)制值(在算術(shù)上為+1或-1)，該積比如a1·b1簡化為±a1，但是當(dāng)必須對每個所接收的新的值a執(zhí)行這種過程時，將M個值±a1，±a2……±aM相加的過程仍然非常費力。
已有技術(shù)包括有在附圖1中所示的相關(guān)器10的許多變型。例如，信號采樣可以是僅為+1或-1的一位(single-bit)或“硬限制的”值而不是多位值。而所使用的符號變換器13通常是簡單的XOR門。在這種情況下，加法器14可以首先加成對的一位值以獲得M/2個兩位值；然后M/4個兩位加法器加兩位值以獲得M/4個三位值，等。這種結(jié)構(gòu)公知為“加法器樹”，當(dāng)輸入值為一位而不是多位值時更加簡單。
對于一位值信號采樣，通過加法計數(shù)器/減法計數(shù)器可以替換加法器樹，該加法計數(shù)器/減法計數(shù)器掃描M個值，并當(dāng)遇到+1時相加，遇到-1時相減。同樣，對于多位值信號采樣，通過順序加法器可以替換并聯(lián)加法器樹，反過來該順序加法器又從延遲線存儲器中抽取M個值中的每個值并將它加入到累積器中。在后一種情況中，所應(yīng)用的邏輯電路必須以M倍于并聯(lián)加法器的運行速度運行。因此，在相關(guān)器的整體速度和邏輯復(fù)雜性之間存在一種折中。此外，在上述的已有技術(shù)中的相關(guān)器的每種變型中，需要在接收每個新的信號采樣之后重新組合M個值。這可能導(dǎo)致消耗大量的功率，特別是電源是便攜式電源比如電池時尤其如此。
參考附圖2，所示為另一已有技術(shù)相關(guān)器20的示意圖，這種相關(guān)器20具有地址計數(shù)器21、開關(guān)矩陣22、許多存儲器23、相應(yīng)的許多符號變換器24和加法器樹25。每個新的信號采樣S(i)輸入到由地址計數(shù)器21控制的開關(guān)矩陣22的第一級22a中以將信號采樣的輸入值輸入到存儲器23中的下一可用的存儲器中，該存儲器是先前最后使用“n”個采樣以存儲采樣S(i-n)的存儲器。采樣S(i-n)由此被新的采樣S(i)改寫。開關(guān)矩陣22的目的是將輸入采樣線僅連接到由地址計數(shù)器21所選擇的存儲器中以便降低在輸入線中的電容性負(fù)荷，由此當(dāng)在較高的采樣速率下運行時降低功率消耗。通過地址計數(shù)器21的第一位控制開關(guān)矩陣22的第一級22a以將輸入值輸入到第二級開關(guān)22b的第一個中或第二級開關(guān)22b的第二個中。地址計數(shù)器21的第二位運行第二級開關(guān)以將輸入值輸入到四個第三級開關(guān)22c中的一個中，等，直到最后一級開關(guān)22d將輸入值輸入到唯一個存儲器23中。用于控制開關(guān)22a的第一地址計數(shù)器位優(yōu)選是最快速變化的地址計數(shù)器位，而在最后級的開關(guān)22d中的許多開關(guān)優(yōu)選由地址計數(shù)器21的最慢變化位控制，由此使與觸發(fā)開關(guān)相關(guān)的功率消耗最小。通過這種裝置，存儲器23存儲最后的“n”輸入采樣值，在本實施例中“n”是2的冪。當(dāng)然，“n”也可以是小于2的冪的值，地址計數(shù)器21可以被設(shè)置成從0到n-1進(jìn)行計數(shù)，然后復(fù)位為零。由于在每個采樣時鐘時刻僅修改一個存儲器值，這種結(jié)構(gòu)的功率消耗比移動輸入值通過“n”級移位寄存器(比如在附圖1中的相關(guān)器10)中的功率消耗低得多，因為在后者中所有的“n”個值在每個采樣時鐘時刻變化。在移位寄存器的情況下，差值是這樣的，該第一寄存器總是包含最近的信號采樣S(i)。然而，在附圖2的相關(guān)器20中，包含最近的信號采樣S(i)的存儲器隨著“i”的增加周期性地循環(huán)，但它仍然是由地址計數(shù)器21的值所表示。
通過下式給出要計算的相關(guān)，Cn·S(i)+C(n-1)·S(i-1)+C(n-2)·S(i-2)…+C(1)·S(i-n+1)…(1)這里(C1，C2，C3…C(n))是每個代碼位的值為+1或-1的n-位代碼。通過應(yīng)用由相應(yīng)的代碼位控制的符號變換器24改變符號(-1)或相反(+1)簡單地執(zhí)行+1或-1的乘法。通過代碼發(fā)生器(未示)提供代碼位，該代碼發(fā)生器必需使代碼循環(huán)以使Cn應(yīng)用到在符號變換器24中的乘法器中，該符號變換器24連接到包含有由地址計數(shù)器21所指示的最近的信號采樣S(i)的存儲器23。由于代碼包括一位值，優(yōu)選使代碼循環(huán)而不是使存儲器23的內(nèi)容循環(huán)，該存儲器23保存著多位信號采樣。
在加法器樹25中將來自符號變換器24的符號變化的輸出相加，加法器樹25一次成對地相加。要求形成最后的相關(guān)值輸出的加法器樹25的級數(shù)與需要對唯一的一個存儲器23進(jìn)行尋址的開關(guān)級22a…22d的數(shù)目相同(即，LOG2(n)級)。因此，64位相關(guān)器包括64個存儲器23、控制開關(guān)22的6個級和總共32+16+8+4+2+1＝63個加法器的加法器樹25的6個級。
與移位寄存器相比，雖然在附圖2中的相關(guān)器20中的輸入控制結(jié)構(gòu)在功率消耗方面經(jīng)濟得多，但是所計算的每個相關(guān)值的加法數(shù)量仍然等于63。即，通過應(yīng)用附圖2的相關(guān)器20并不能降低加法次數(shù)。因此，與附圖1的相關(guān)器10類似，在附圖2中的相關(guān)器20中所需的大量的加法可能導(dǎo)致消耗大量的功率，特別是當(dāng)電源是便攜式電源比如電池時。
考慮到前述的缺陷，希望提供一種使計算量最小由此降低功率消耗的匹配的濾波器。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供這樣的一種技術(shù)，在該技術(shù)中使信號采樣值序列與預(yù)定的數(shù)字碼進(jìn)行相關(guān)以形成相對于預(yù)定的數(shù)字碼在該信號采樣值序列中移位的相關(guān)值。在一個實施例中，該技術(shù)是這樣實現(xiàn)的通過組合在該序列中的信號采樣值的子群以形成預(yù)組合組，然后從每個預(yù)組合組中選擇一個預(yù)組合以提供許多所選擇的預(yù)組合。然后將許多所選擇的預(yù)組合相加或相減以形成與在信號采樣值的序列中的移位相對應(yīng)的相關(guān)值。
預(yù)定的數(shù)字碼通常是直接序列擴頻擴展碼段。預(yù)定的數(shù)字碼可以是實碼，數(shù)字采樣值可以是實值?？商鎿Q的是，預(yù)定的數(shù)字碼可以包括實碼和虛碼，信號采樣值可以是復(fù)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，從成對的信號采樣值的和和差中產(chǎn)生預(yù)組合組。從成對的實信號采樣值或成對的虛信號采樣值的和及差中形成預(yù)組合組。在這種情況下，預(yù)組合組優(yōu)選由一個信號采樣值的實部和另一個信號采樣值的虛部的和及差形成。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一方面，預(yù)組合組由給定數(shù)量的信號采樣值的和和差的所有的可能的組合形成。在這種情況下，有利的是，一個信號采樣值僅應(yīng)用一個符號的極性，由此將在每個預(yù)組合組中所形成的預(yù)組合的數(shù)量減半。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一方面，有利的是，從最舊的預(yù)組合組中組合預(yù)組合對以消除最舊的一個信號采樣值在最舊的預(yù)組合組中的貢獻(xiàn)，然后使該結(jié)果與最新的信號采樣值組合以形成更新的預(yù)組合組。可取的是，在每次接收新信號采樣值時產(chǎn)生更新的預(yù)組合組，所更新的預(yù)組合組重寫在存儲裝置中的最舊的預(yù)組合組。最舊的預(yù)組合組是指其貢獻(xiàn)還沒有消除的最舊的信號采樣值的預(yù)組合組。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一方面，優(yōu)選在形成預(yù)組合組之后存儲它們。預(yù)組合組通常存儲在存儲裝置中，這些存儲裝置優(yōu)選為環(huán)形緩沖器。有利的是存儲裝置包括選擇一預(yù)組合組到達(dá)所指定的存儲單元組的線路選擇開關(guān)樹。這種線路選擇開關(guān)樹優(yōu)選二進(jìn)制樹，這種二進(jìn)制樹包括等于以2為底的預(yù)組合組的存儲位置的數(shù)量的對數(shù)的許多級。具有更小的開關(guān)單元數(shù)量的一級二進(jìn)制線路選擇開關(guān)樹優(yōu)選比具有更大數(shù)量的開關(guān)單元一級更頻繁地切換線路?？扇〉氖?，存儲裝置以相對于形成它們的時間序列順序倒位的順序存儲預(yù)組合組。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一方面，優(yōu)選通過預(yù)定的數(shù)字碼的位的相應(yīng)的子群控制預(yù)組合的選擇，然后優(yōu)選根據(jù)相應(yīng)位的子群中的一個位的極性相加或相減每個所選擇的預(yù)組合。有利的是以預(yù)定的數(shù)字碼的相應(yīng)的預(yù)選擇位乘以每個所選擇的預(yù)組合以改變或確認(rèn)每個所選擇的預(yù)組合的極性。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一方面，預(yù)定的數(shù)字碼包括第一數(shù)量的碼符號，并且該預(yù)組合組由包含不能由第一數(shù)量除盡的第二數(shù)量的信號采樣值的子群形成。然后可以以匹配的濾波器實現(xiàn)本發(fā)明，該匹配濾波器包括用于與可由第二數(shù)量除盡的長度的預(yù)定代碼進(jìn)行相關(guān)的相關(guān)器。
附圖概述為更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考附圖。這些附圖并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，而僅僅是實例性的。
附圖1所示為不計算預(yù)組合的第一已有技術(shù)相關(guān)器的示意圖。
附圖2所示為不計算預(yù)組合的第二已有技術(shù)相關(guān)器的示意圖。
附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明預(yù)先計算和和差的相關(guān)器的示意圖。
附圖4所示為根據(jù)本發(fā)明更新四個采樣的8種預(yù)組合的格子結(jié)構(gòu)。
附圖5所示為根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用四個采樣的預(yù)組合的64位相關(guān)器的一部分的示意圖。
附圖6所示為根據(jù)本發(fā)明用于與四個代碼相關(guān)的代碼調(diào)度器的示意圖。
附圖7所示為根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用21種3-采樣預(yù)組合組的63-位相關(guān)器的64位相關(guān)器的示意圖。
附圖8所示為根據(jù)本發(fā)明更新3-采樣預(yù)組合的格子結(jié)構(gòu)。
附圖9所示為根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用實采樣或虛采樣對的預(yù)組合更新復(fù)相關(guān)器的格子結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述參考附圖3，所示為根據(jù)本發(fā)明通過預(yù)先計算和和差使信號采樣與碼字進(jìn)行相關(guān)的相關(guān)器100。相關(guān)器100包括預(yù)組合器101、一對同心環(huán)存儲器102、一組選擇開關(guān)103、32-輸入加法器樹104、代碼發(fā)生器105、6-位地址計數(shù)器106和乘法器107。與附圖2類似，對附圖3的相關(guān)器100進(jìn)行64位相關(guān)，現(xiàn)在將在附圖2中的64個存儲器12以附圖3中的同心環(huán)存儲器對102為例說明。同心環(huán)存儲器對102在每個環(huán)中具有32個存儲緩沖器單元，總共64個。6-位地址計數(shù)器106將采樣時鐘除以64，但僅應(yīng)用最高有效5位來對32個存儲器的兩個同心環(huán)102進(jìn)行尋址以使被尋址的存儲器僅在每個交替的采樣時鐘中改變。
將輸入信號采樣輸送到預(yù)組合器101。預(yù)組合器101的目的是形成成對的輸入采樣的和和差。例如，可以以下面的形式重新整理上文用于形成所需的相關(guān)的表達(dá)式(1)Cn·((S(i)+Cn·C(n-1)·S(i-1))+C(n-2)·(S(i-2)+C(n-2)·C(n-3)·S(i-3))+C(n-4)·(S(i-4)+C(n-4)·C(n-5)·S(i-5))………………+C(2)·(S(i-n+2))+C(2)·C(1)·S(i-n+1))……(2)根據(jù)C(n-2)·C(n-3)為+1還是-1，每個項比如S(i-2)+C(n-2)·C(n-3)·S(i-3)是和(即S(i-2)+S(i-3))或差(即S(i-2)-S(i-3))。如果代碼位C(n-2)和C(n-3)具有相同的極性則應(yīng)用+1的值，否則應(yīng)用-1的值。因此，如果和和差都已經(jīng)預(yù)先計算了，則如果兩個連續(xù)的代碼位不同則選擇差，否則選擇輸入采樣的和i以及另一環(huán)存儲差值。
為簡潔起見僅示出了選擇開關(guān)組103中一個，即編號為“k”的開關(guān)，該選擇開關(guān)組103根據(jù)兩位b(k，1)和b(k，2)的模2和選擇在內(nèi)環(huán)中的存儲器或在外環(huán)中的存儲器，這兩個位是由代碼發(fā)生器105所產(chǎn)生的兩個連續(xù)的、選擇的代碼位。對于在代碼位C中所選擇的一個代碼位應(yīng)用符號b(k，j)來表示在位“b”和C之間的對應(yīng)關(guān)系不是恒定的關(guān)系，而是由于代碼位必需相對于所存儲的值循環(huán)，所以循環(huán)地變化。通過選擇開關(guān)103所選擇的每個和或差根據(jù)在相關(guān)的乘法器107中的b(k，1)的值而改變符號。然后在32-輸入加法器樹104中將32個符號變化的和或差相加以形成相關(guān)值。32-輸入加法器樹104如在附圖2的加法器樹13那樣地成對地相加值，但現(xiàn)在它僅包括16+8+4+1＝31個加法器，或者說與附圖2的加法器相比大致僅有一半數(shù)量的加法器。因此形成相關(guān)結(jié)果的加法次數(shù)也減為一半，由此使在加法器樹104中的功率消耗減半。
如果對于接收S(i+1)的下一采樣時鐘改寫進(jìn)行和和差的相關(guān)的表達(dá)式(2)，則獲得下式Cn·(S(i+1)+C(n)·C(n-1)·S(i))+C(n-2)·(S(i-1)+C(n-2)·C(n-3)·S(i-2))………………+C2·(S(i-n+3))+C2·C1·S(i-n+2))…… (3)可以看出，與表達(dá)式(2)相比，上式取決于不同的值對S(i+1)和S(i)的和和差值。一種方案是與偶數(shù)采樣時鐘周期相比應(yīng)用雙重結(jié)構(gòu)來計算奇數(shù)采樣時鐘周期的相關(guān)結(jié)果。由于每種都使用一半的時間，因此每種的功率消耗都將只是附圖2的功率消耗的四分之一，因此總的功率將是附圖2的功率的一半。然而，存儲器的數(shù)量加倍，增加了實現(xiàn)集成電路的基片的面積。為避免加倍，對于下一相關(guān)我們改寫該表達(dá)式(3)為C(n-1)·(S(i)+C(n-1)·C(n-2)·S(i-1))+C(n-3)·(S(i-2)+C(n-3)·C(n-4)·S(i-3))………………
+C3·(S(i-n+4))+C3·C2·S(i-n+3))+C1·(S(i-n+2))+C1·Cn·S(i+1)) …… (4)可以看出，上式取決于在最近的采樣S(i+1)和第二舊的采樣S(i-n+2)之間的相同的值對的和和差值?？梢匀缦碌赜嬎氵@些而不需要記住舊的采樣值以及和和差值。
假設(shè)和存儲器A保存舊的和值S(i-n+2)+S(i-n+1)，而差存儲器B保存舊的值S(i-n+2)-S(i-n+1)。因此第二舊的采樣值S(i-n+2)可以重構(gòu)為(A+B)/2，其中抵消了S(i-n+1)。因此，排列預(yù)組合器101以根據(jù)下式將最舊的和和差值A(chǔ)和B與最近的采樣S(i+1)進(jìn)行組合新的A值＝S(i+1)+(A+B)/2＝S(i+1)+S(i-n+2)(5a)和新的B值＝S(i+1)-(A+B)/2＝S(i+1)-S(i-n+2)(5b)通過選擇值b(k，2)和b(k，1)為代碼位C(i)的適當(dāng)?shù)倪x擇，從過去的和和差值和一個新的和和差值中通過等式(5)中計算正確的相關(guān)值。
在下一采樣時鐘時刻，S(i+2)到達(dá)，預(yù)組合器101根據(jù)等式(5)再次執(zhí)行相同的操作而不改變所尋址的存儲器A和B，現(xiàn)在得到新的A值＝S(i+2)+(A+B)/2＝S(i+2)+S(i+1)(6a)和新的B值＝S(i+2)-(A+B)/2＝S(i+2)-S(i+1)(6b)因為S(i-n+2)的貢獻(xiàn)抵消了。此外，從代碼位C(i)中通過位b(k，2)和b(k，1)的代碼發(fā)生器105的正確的選擇提供了正確的相關(guān)的結(jié)果。在預(yù)組合器101已經(jīng)計算了等式(6)之后，所存儲的和和差值根據(jù)需要時再次使用等式(2)，同時“i”的值已經(jīng)遞增2，地址計數(shù)器106對在同心環(huán)緩沖器102中的下一對和/差存儲器A，B進(jìn)行尋址。因此，在計算下一偶數(shù)相關(guān)值之前在地址計數(shù)器106超出到A和B的地址之前，相關(guān)器100可以基于相同的所存儲的和和差通過應(yīng)用預(yù)組合器101來計算偶數(shù)和奇數(shù)相關(guān)值，從而應(yīng)用用于計算偶數(shù)相關(guān)的等式(5)改變所存儲的和和差值A(chǔ)，B一次并應(yīng)用等式(6)再次改變相同的存儲器A，B。由于等式(5)和(6)基本相同，因此預(yù)組合器101對于奇數(shù)和偶數(shù)相關(guān)執(zhí)行完全相同的操作，這可以簡化本發(fā)明的特征。此外，代碼發(fā)生器105給所有的偶數(shù)相關(guān)提供相同的64個輸出位值，對于每個新的偶數(shù)相關(guān)僅僅使一個位置的輸出循環(huán)，而給奇數(shù)相關(guān)交替地輸送另外的64個輸出位值，這64個輸出位值也總是相同的但僅僅在兩個連續(xù)的奇數(shù)相關(guān)之間循環(huán)。
可以將該原理擴展到用于計算更大數(shù)量的輸入采樣的更多的預(yù)組合。例如，有四個輸入采樣存在16種可能的組合，其中一個8種正好為另外8種的負(fù)數(shù)。因此，計算并存儲4個輸入的采樣的8種預(yù)組合就足夠。在這種情況下，所需的預(yù)組合的數(shù)量是原始的采樣的兩倍，要求兩倍的環(huán)行緩沖器，即對于64位的相關(guān)器要求16×8個緩沖器。將64-位相關(guān)表示為從每8個一組中所選擇的16種預(yù)組合之和，使得計算相關(guān)僅應(yīng)用8+4+2+1＝15次相加。所需的相關(guān)表示為Cn·(S(i)+Cn·C(n-1)·S(i-1)+Cn·C(n-2)·S(i-2)+Cn·C(n-3)·S(i-3))+C(n-4)·(S(i-4)+C(n-4)·C(n-5)·S(i-5)+C(n-4)·C(n-6)·S(i-6)+C(n-4)·C(n-7)·S(i-7))………………+C4·(S(i-n+4)+C4·C3·S(i-n+3)+C4·C2·S(i-n+2)+C4·C1·S(i-n+1))(7)根據(jù)三個系數(shù)Cn·C(n-1)；Cn·C(n-2)和Cn·C(n-3)的極性，等式(7)中的項比如S(i)+Cn·C(n-1)·S(i-1)+Cn·C(n-2)·S(i-2)+Cn·C(n-3)·S(i-3)簡單為下列8種組合中的一種S(i)+S(i-1)+S(i-2)+S(i-3)S(i)+S(i-1)+S(i-2)-S(i-3)S(i)+S(i-1)-S(i-2)+S(i-3)S(i)+S(i-1)-S(1-2)-S(i-3)S(i)-S(i-1)+S(i-2)+S(i-3)S(i)-S(i-1)+S(i-2)-S(i-3)S(i)-S(i-1)-S(i-2)+S(i-3)S(i)-S(i-1)-S(i-2)-S(i-3)
如果以相同的方式在接收采樣S(i+1)之后計算在下面的相關(guān)，則它要求如下8種預(yù)組合中的一種S(i+1)+S(i)+S(i-1)+S(i-2)S(i+1)+S(i)+S(i-1)-S(i-2)S(i+1)+S(i)-S(i-1)+S(i-2)S(i+1)+S(i)-S(i-1)-S(i-2)S(i+1)-S(i)+S(i-1)+S(i-2)S(i+1)-S(i)+S(i-1)-S(i-2)S(i+1)-S(i)-S(i-1)+S(i-2)S(i+1)-S(i)-S(i-1)-S(i-2)該組合不同于第一8種組合。同樣地，下一兩個相關(guān)也要求不同的預(yù)組合，除了以新的8種組合替換最舊的8種組合以外，僅在每第四個相關(guān)使用相同的預(yù)組合。當(dāng)然通過具有1-采樣連續(xù)交錯排列的相同硬件的四個拷貝的也可以實現(xiàn)這個。每個都計算四個值的8種預(yù)組合，如果以公開在上文所引用的美國母專利申請No.08/967,444中所述的葛雷碼順序(Grey-code)實現(xiàn)的話則僅要求10次加法。然后要求15次加法來組合所存儲的預(yù)組合中的所選擇的16種預(yù)組合以便完成相關(guān)，總共進(jìn)行25次加法。四個相關(guān)器中的每個相關(guān)器運行四分之一的時間。每次相關(guān)的加法凈數(shù)量25僅是稍微小于根據(jù)在附圖3中所描述的相關(guān)器100兩個采樣值的預(yù)組合對所需的34，但它要求8倍數(shù)量的環(huán)行緩沖存儲單元。因此理想的是，應(yīng)用與在附圖3中所描述的相關(guān)器100中所使用的裝置等效的裝置以免需要雙倍的硬件來進(jìn)行偶數(shù)和奇數(shù)相關(guān)，在這種情況下，由此避免了需要四倍的硬件。這種裝置應(yīng)該允許以四倍的相同采樣值的8種預(yù)組合的相同的15組來表示四個連續(xù)的相關(guān)，每次僅計算8種預(yù)組合的一個新組。
參考附圖4，所示為應(yīng)用加法器201和蝶形電路202更新四個采樣的8種預(yù)組合的格子結(jié)構(gòu)200。格子結(jié)構(gòu)200允許以四倍相同采樣值的8種預(yù)組合的相同的15組來表示四個連續(xù)的相關(guān)，每次僅計算8種預(yù)組合的一個新組。如在附圖4的格子結(jié)構(gòu)200中所示，由包含最舊的采樣值加上一個新的采樣的8種組合組計算這個新的8種組合組。通過在附圖4中的A…H表示最舊的預(yù)組合組，在此根據(jù)四個最舊的采樣的采樣S(i-n+4)；S(i-n+3)；S(i-n+2)和S(i-n+1)給出它們的等式。
為消除最舊的采樣S(i-n+1)的貢獻(xiàn)，加法器201組合在它們的S(i-n+1)組元的符號方面不同的這些值對。例如，A+B＝2(S(i-n+4)+S(i-n+3)+S(i-n+2))由于系數(shù)為2，所以最低有效位(LSB)必需為零，簡單地將其丟棄以得到(A+B)/2。然后蝶形電路202計算在新的采樣S(i+1)和(A+B)/2之間的和和差以得到如在附圖4的底部的等式所給出的新的值A(chǔ)…H。應(yīng)用十字交叉的網(wǎng)格連接來確保新的值存儲在與以前相同的符號模式相對應(yīng)的位置中。因此，例如，組合C和D的舊值以得到不是C和D的新值而是B和G的新值。如果應(yīng)用四個加法器201和四個蝶形電路202并行地完成在附圖4的格子結(jié)構(gòu)200的整個操作，則同時計算所有的新值并且可以重寫舊值，而不存在改寫掉仍然需要的舊值的危險?？商鎿Q的是，如果連續(xù)地應(yīng)用一個加法器201和蝶形電路202四次，則新值A(chǔ)…H必需寫進(jìn)可替換的8個存儲器組中以避免改寫掉仍然需要的舊值A(chǔ)…H。應(yīng)用新的輸入采樣S(i)，S(i+1)，S(i+2)和S(i+3)可以循環(huán)使用附圖4的格子結(jié)構(gòu)200以形成連續(xù)相關(guān)所需的預(yù)組合，在這種連續(xù)相關(guān)中連續(xù)地接收S(i)，S(i+1)，S(i+2)和S(i+3)。然后，地址計數(shù)器增加以在計算最新的采樣S(i+4)的相關(guān)之前以相同的方式對在16×8環(huán)行緩沖器中的下一8個存儲器組A…H進(jìn)行尋址，先前所使用的8個存儲器A…H現(xiàn)在包含S(i+3)，S(i+2)，S(i+1)和S(i)的預(yù)組合，這些預(yù)組合替換了四個先前的最舊的采樣的組合。
參考附圖5，所示為應(yīng)用四個采樣值的預(yù)組合的64-位相關(guān)器300的一部分。相關(guān)器300包括預(yù)組合器301、開關(guān)樹302、環(huán)形緩沖區(qū)303、許多8路選擇器304、相應(yīng)的許多符號變換器305、加法器樹306、代碼調(diào)度器307和地址計數(shù)器308。預(yù)組合器301根據(jù)附圖4的格子結(jié)構(gòu)200運行以在每次接收新的采樣時更新所選擇的8個預(yù)組合。連續(xù)地更新相同的8個存儲器4次，在這之后地址計數(shù)器308增加以對在環(huán)形緩沖區(qū)303中的下一組8個存儲器進(jìn)行尋址。因為地址計數(shù)器308現(xiàn)在選擇一組8個存儲器的輸出并將新值輸入到它們的輸入中，開關(guān)樹302包括將值輸入到該存儲器的輸入開關(guān)樹和選擇形成該存儲器的值的輸出開關(guān)樹。開關(guān)樹302可以的一個方向的開關(guān)樹，如果需要的話也可以是應(yīng)用CMOS雙向開關(guān)的兩方向的開關(guān)樹，該存儲器能夠被讀取(即，將它們所存儲的值放在相關(guān)的I/O總線上)或被寫入(即，接收在總線的值以便存儲)。對于64-位的相關(guān)器，地址計數(shù)器308是能夠由64相除的6-位計數(shù)器。在四個連續(xù)的相關(guān)的過程中，最高有效四位提供由開關(guān)樹302所選擇的8個存儲器的組的地址，而同時最低有效兩位選擇從代碼調(diào)度器307中選擇四個不同的輸出位模式中的適當(dāng)?shù)囊粋€輸出位模式，然后以來自代碼調(diào)度器307的輸出位模式的一個位置循環(huán)重復(fù)該模式。代碼調(diào)度器307根據(jù)等式(7)將16組3個控制位輸送給16個8-通道選擇器304(為簡潔起見在附圖中僅示出了4個8-通道選擇器304)和將16個符號變換位輸送給16個相應(yīng)的符號變換器305(為簡潔起見在附圖中僅示出了4個符號變換器305)。在計算控制位b(i)之前，應(yīng)用代碼位C(1)…C(64)僅循環(huán)在每個連續(xù)的相關(guān)之間的一個位置。加法器樹306應(yīng)用8+4+2+1＝15個成對的加法器將16個所選擇的預(yù)組合相加以獲得每個新的相關(guān)。因此，每個相關(guān)要求在附圖4中所示的格子結(jié)構(gòu)200的12次加法或減法加上在附圖5中所示的相關(guān)器300的15次加法或減法，總共27次。
由于蝶形電路能夠以小于單獨進(jìn)行求和或求差的復(fù)雜度的兩倍復(fù)雜度同時地形成和和差，因此，從在附圖3中所示的相關(guān)器100(34次加法)到在附圖4中所示的格子結(jié)構(gòu)200和在附圖5中所示的相關(guān)器300的組合(27次加法)省力是非常顯然的。因此附圖4的格子結(jié)構(gòu)200的復(fù)雜性相當(dāng)于大約10次操作而不是12次。然而，與附圖3的相關(guān)器100相比，應(yīng)用四個值的預(yù)組合的增益仍然可能較小并且不能驗證額外的復(fù)雜性。然而，當(dāng)希望同時以一個以上的64-位碼字執(zhí)行64-位相關(guān)時，計算并存儲預(yù)組合所需的努力和硬件對于所有的相關(guān)都相同，每代碼只有代碼調(diào)度器和加法器樹需要兩倍。因此，例如，執(zhí)行四次64-位相關(guān)的復(fù)雜性相當(dāng)于12+4×15＝72次加法，而附圖3的相關(guān)器100則需要執(zhí)行相當(dāng)于3+4×31＝127次加法。此外，如果加法器樹足夠快到在一個采樣周期的過程中以不同的64-位代碼連續(xù)地應(yīng)用四次，則不要求額外的硬件來執(zhí)行四個不同的碼字的四次相關(guān)。由于本發(fā)明使在加法器樹中的級數(shù)減少了，它還使行波傳送進(jìn)位減少并有助于增加速度，因此使得能夠以相同的硬件執(zhí)行更多的相關(guān)。
通常，輸入采樣必需與其進(jìn)行相關(guān)的代碼越多或該代碼越長，在計算過程中必需調(diào)整的預(yù)組合的數(shù)量越大以使總的冪(power)復(fù)雜度最小，如在上文所引用的美國母專利申請No.08/967,444中所描述。
參考附圖6，所示為與四個64-位代碼進(jìn)行相關(guān)的代碼調(diào)度器400。代碼調(diào)度器400包括四個再循環(huán)移位寄存器401，402，403，404、n-位寬的總線405、時序控制器406和組合器407。四個再循環(huán)移位寄存器401，402，403，404存儲將要與所接收的信號采樣進(jìn)行相關(guān)的四個n-位代碼中的相應(yīng)的一個n-位代碼。移位寄存器的輸出連接到n-位寬的總線405，并通過啟動輸出能動控制線OE1、OE2、OE3、OE4中的相關(guān)的一個來啟動或“成為三態(tài)”。又通過啟動輸出，連續(xù)地應(yīng)用n-位代碼(u1…un)、(v1…vn)、(w1…wn)和(x1…xn)來形成相關(guān)。在已經(jīng)應(yīng)用了每個代碼之后，通過啟動一個移位線使它的再循環(huán)移位寄存器旋轉(zhuǎn)一個位置。對于所接收的每種新的信號采樣，通過時序控制器406順序地啟動四個代碼的OE和移位線以形成四個相關(guān)，一個相關(guān)一個代碼。
如在附圖4的格子結(jié)構(gòu)200和附圖5的相關(guān)器300那樣，當(dāng)應(yīng)用四個信號采樣的預(yù)組合來縮減加法樹時，對于每8-通道的選擇器必需提供三個控制位以及一個符號變換器位。這些位都形成在附圖6的組合器400中。來自所選擇的代碼寄存器的第1，5，9…級的位直接輸出到附圖5的符號變換器305，而第2，3和4位與第1位進(jìn)行異或以形成第一個8-通道選擇器304a的三個控制位；第6，7和8位與第5位進(jìn)行異或以形成第二個8-通道選擇器304b的控制位；等等。
因此，組合參考上文的附圖4的格子結(jié)構(gòu)200所描述的概念和附圖6的代碼調(diào)度器400，得到一種有創(chuàng)造性的低功率的相關(guān)器，對于所接收的每種新的采樣，這種相關(guān)器在最后64個采樣和四個64-位代碼中的每個代碼之間形成相關(guān)，每四次相關(guān)總共需要進(jìn)行大約12+4×15＝72次等效的加法。即每次相關(guān)進(jìn)行18次加法，這比在附圖2中所描述的已有技術(shù)的相關(guān)器20的每次相關(guān)需要63次加法有效得多。
在這一點，應(yīng)該注意的是在附圖3和5的兩個實例中，預(yù)組合的采樣的數(shù)量(分別為2和4)可分為64的相關(guān)長度。由于N位所需的預(yù)組合的數(shù)量以2N-1的指數(shù)增加，所以預(yù)組合的數(shù)量分別從2增加到8。預(yù)組合四個以上的采樣并且仍然是組合一個可分為64的相關(guān)長度的數(shù)目的采樣將要求預(yù)組合8個采樣，得到128種結(jié)果，這超過使復(fù)雜性最小的最佳結(jié)果。然而，理想的是能夠預(yù)組合其它數(shù)量的采樣以便看看能否實現(xiàn)更低的復(fù)雜性，比如3或5，這些數(shù)目并不能分解為相關(guān)長度。
例如，參考附圖7，所示為64-位相關(guān)器500，該64-位相關(guān)器500包括63-位相關(guān)器501、符號變換器502和加法器503。雖然64-位相關(guān)器500應(yīng)用能夠被3除盡的63-位相關(guān)器501運行，可以相加或相減額外的采樣以形成64-位相關(guān)。在附圖7的相關(guān)器500，三個采樣的預(yù)組合有四種可能性。即，將環(huán)形緩沖區(qū)504組織為21級，每級4個緩沖單元，對于63個連續(xù)采樣，四個緩沖單元保留了每組3個連續(xù)信號采樣的四種預(yù)組合。在63-位相關(guān)器501中，21個四通道選擇器都連接到四個緩沖單元的每個組中并由兩個位(比如(b1+b2)和(b1+b2))控制以根據(jù)代碼位選擇每四種預(yù)組合中的一種。
將第一63個代碼位的b1代碼位和每第三位輸送到在63-位相關(guān)器501內(nèi)的21個符號變換器中，21個符號變換器的輸出饋送到在63-位相關(guān)器501內(nèi)的的21-輸入加法器樹內(nèi)。如圖所示，通過符號變換器502將第64個信號采樣直接乘以代碼位64，通過加法器503將該結(jié)果加到21-輸入加法器樹的輸出中。例如，21-輸入加法器樹可以是有兩個輸入不用的24-輸入加法器樹?？梢酝ㄟ^三個8-輸入加法器樹構(gòu)造這種24-輸入加法器樹，在3-輸入加法器中將8-輸入加法器樹的輸出相加。
當(dāng)接收第65個信號采樣時，由于第65個信號采樣是比64個信號采樣更舊并且在相關(guān)窗口之外，所以不再需要第一個信號采樣。因此，通過將舊的信號采樣1，2和3的預(yù)組合修改為信號采樣2，3和64的預(yù)組合，以最近的信號采樣(即第64個信號采樣)的貢獻(xiàn)替代第一信號采樣的貢獻(xiàn)。應(yīng)用比如在附圖8中所示的格子結(jié)構(gòu)可以完成這些。
參考附圖8，所示為格子結(jié)構(gòu)600，在這種結(jié)構(gòu)中，在信號采樣S64被接收并用于完成64-位相關(guān)時，四個緩沖單元A、B、C和D都保存著三個最舊的信號采樣S1、S2和S3的四種組合。第一信號采樣S1由此移到相關(guān)窗口之外，而信號采樣S64移進(jìn)。為了象先前那樣以相同的3-采樣組合中的20個組合表示下一相關(guān)并僅修改一個預(yù)組合，應(yīng)用A、B、C和D的舊值連同最近接收的信號采樣S64表示格子結(jié)構(gòu)600以消除最舊的信號采樣S1的貢獻(xiàn)，由此形成S64、S3和S2的預(yù)組合。在下一信號采樣S65到達(dá)并用于完成另一組相關(guān)之后，消除S2的貢獻(xiàn)并形成S65、S64和S3的預(yù)組合。在下一信號采樣S66到達(dá)并用于完成再另一組相關(guān)之后，再次修改緩沖單元A、B、C和D以消除S3的貢獻(xiàn)而形成S66、S65和S64的組合。由于這些后面的預(yù)組合不再包含最舊的信號采樣S1，所以在下一次運行的緩沖單元A、B、C和D改變到在21組(4個一組)的環(huán)形緩沖區(qū)周圍的下一組(4個一組)，這一組包含了現(xiàn)在是最舊的信號采樣S6、S5和S4的預(yù)組合。因此，已經(jīng)示出了即使在預(yù)組合的信號采樣的數(shù)量不能被相關(guān)的長度除盡時如何應(yīng)用預(yù)組合構(gòu)造相關(guān)器。
在最后的實例中，應(yīng)用6+21＝27次加法執(zhí)行64-位相關(guān)。對于每個新的信號采樣應(yīng)用6+4×21＝90次相加可以執(zhí)行四次64-位相關(guān)，而已有技術(shù)要求252次加法。在本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員也可以將64-位相關(guān)器構(gòu)造成為65-位相關(guān)器，在這種65-位相關(guān)器中消除第65個信號采樣的貢獻(xiàn)，由此可以使用5個信號采樣的預(yù)組合。通過類似的手段，應(yīng)用更方便長度的相關(guān)器可以構(gòu)造任何長度(甚至素數(shù))的相關(guān)器，在這些相關(guān)器中增加附加的采樣的貢獻(xiàn)或減去多余的附加采樣。
本發(fā)明的主要的可見的應(yīng)用是用于寬帶直接序列的碼分多址接入信號(WBCDMA)的解調(diào)。這種WBCDMA信號的信號采樣通常是具有實部和虛部的復(fù)數(shù)，該信號必需與其進(jìn)行相關(guān)的代碼也包括實和虛代碼部。先前已經(jīng)說明通過四個實相關(guān)器通過執(zhí)行復(fù)相關(guān)，這四個實相關(guān)器形成在實代碼和實信號部、實代碼和虛信號部、虛代碼和虛信號部以及虛代碼和實信號部之間的相關(guān)。這些四個相關(guān)然后組合成對以形成實和虛相關(guān)結(jié)果。在美國專利申請No.08/784,755(題為“Despreading of Direct Sequence Spread Spectrum Signals”，在此以引用結(jié)合的方式將該申請整個結(jié)合在本申請中)中描述了這樣的技術(shù)執(zhí)行在復(fù)代碼和僅需要計算兩個實相關(guān)的復(fù)信號之間的復(fù)相關(guān)，由此使復(fù)雜度和功率消耗減半。在此所描述的技術(shù)解決了在給定的一組N個信號采樣和給定N+N位復(fù)代碼之間的相關(guān)的問題，但并不能解決以在代碼和信號采樣之間的移位循環(huán)每個新的信號采樣的相關(guān)的問題。本發(fā)明解決了這樣的問題在每個采樣移位上計算相關(guān)，同時還要求僅兩倍于復(fù)值運行的復(fù)雜度而不是該復(fù)雜度的四倍。
當(dāng)包括兩個位(Bx，By)的復(fù)代碼用于擴展CDMA信號時，通?？紤]表示復(fù)值Bx+jBy，這種復(fù)值可以是四個構(gòu)象(constellation)點1+j，1-j，-1+j或-1-j中的任意一個點。然而，如上文所引用的08/784,755申請中所教導(dǎo)，比較有利的是，旋轉(zhuǎn)圖像45度并考慮以如下的方式通過位對(Bx，By)標(biāo)示構(gòu)象點1+j0，0+j1，-1+j0和0-1j或簡單為1，j，-1和-jBx＝0，By＝0(布爾)表示構(gòu)象值+1Bx＝0，By＝1 表示構(gòu)象值+jBx＝1，By＝0 表示構(gòu)象值-jBx＝1，By＝1 表示構(gòu)象值-1然后，可以看出，當(dāng)Bx＝By時代碼值是+1或-1，而當(dāng)Bx不等于By時代碼值為+j或-j。實際上，當(dāng)Bx＝By時代碼值是Bx(在代數(shù)上為+1或-1)，而當(dāng)Bx不等于By時代碼值為jBx。
現(xiàn)在考慮在復(fù)信號采樣和64個復(fù)-符號代碼之間的相關(guān)計算，復(fù)信號采樣為(I1，Q1)；(I2，Q2)；(I3，Q3)……(I64，Q64)，64個復(fù)-符號代碼為(Bx1，By1)；(Bx2，By2)；(Bx3，By3)……(Bx64，By64)，對于相對于代碼的信號采樣的第一個移位，這種相關(guān)計算由下式給出(Bx1，By1)(I1，Q1)+(Bx2，By2)(I2，Q2)……+(Bx64，By64)(I64，Q64)。應(yīng)用45-度旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象，By1為零和Bx1為非零或者相反，以及類似的情況。對于四種情況中的每種情況，第一項對給出對于By1＝By2＝0∶(Bx1·I1+Bx2·I2)+j(Bx1·Q1+Bx2·Q2)…(8)對于By1＝Bx2＝0∶(Bx1·I1-By2·Q2)+j(Bx1·Q1+By2·I2)…(9)對于Bx1＝By2＝0∶(-By1·Q1+Bx2·I2)+j(By1·I1+Bx2·Q2)…(10)
對于Bx1＝Bx2＝0∶(-By1·Q1-By2·Q2)+j(By1·I1+By2·I2)…(11)可以看出，對于在情況(8)和情況(11)我們需要I1和I2以及Q1和Q2的和和差。對于在情況(9)和情況(10)我們需要I1和Q2以及Q1和I2的和和差。如果預(yù)先計算這些8個和和差，可以將相關(guān)的實部表示為每8個中的32個所選擇的和與差的和，而虛部是每8個中另32個所選擇的和與差之和。因此，在復(fù)相關(guān)器的加法方面復(fù)雜度僅是實相關(guān)器的復(fù)雜度的兩倍，通過應(yīng)用采樣對的預(yù)組合已經(jīng)將每個實相關(guān)的復(fù)雜度減半。這種復(fù)相關(guān)器必需形成的預(yù)組合數(shù)量為8個，這是兩個實相關(guān)器所需的預(yù)組合數(shù)量的兩倍。因此，這種復(fù)相關(guān)器所需的存儲器單元的數(shù)量是一個實相關(guān)器所需的存儲器單元的數(shù)量的四倍，盡管功率消耗僅為兩倍。附圖9所示為更新在上文所描述的復(fù)相關(guān)器中的8種預(yù)組合的格子結(jié)構(gòu)700。
因此上文已經(jīng)描述了如何能夠使滑動相關(guān)器(對于數(shù)字代碼信號稱為匹配濾波器)相對于已有技術(shù)降低功率消耗。本發(fā)明涉及形成輸入采樣的預(yù)組合，然后將這些預(yù)組合存儲在環(huán)形緩沖區(qū)中，改寫最舊的預(yù)組合。然后選擇器從環(huán)形緩沖區(qū)中選擇某些預(yù)組合加入在加法器樹中，由于形成了預(yù)組合的緣故加法器樹的大小減小了。在本發(fā)明的另一方面中，一旦接收了新的信號采樣，操作包含了最舊接收的信號采樣的所存儲的預(yù)組合以除去最舊的信號采樣的貢獻(xiàn)并包括最新的信號采樣的貢獻(xiàn)，因此避開了先前的信號采樣的存儲器以及先前所形成的先前的信號采樣的預(yù)組合。還表明本發(fā)明適合于執(zhí)行在實值或復(fù)值之間的相關(guān)并且有利的是減少了功率消耗和復(fù)雜度。本發(fā)明還可以應(yīng)用于提高應(yīng)用數(shù)字信號處理器、計算機或微處理器的執(zhí)行存儲-程序(軟件)的相關(guān)器的效率。
總之，已經(jīng)描述了將所接收的信號的最后“n”個采樣與n-數(shù)字碼字進(jìn)行相關(guān)的相關(guān)器，在這種相關(guān)器中對于每個新接收的信號采樣計算一種新的相關(guān)。通過兩種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用降低了在連續(xù)的操作的過程中的功率消耗。首先，采集“L”群信號采樣組并進(jìn)行預(yù)組合以形成2L-1種預(yù)組合；并將所預(yù)組合的值寫進(jìn)M-單元環(huán)形緩沖區(qū)中，這里M＝(n/L)·2L-1。其次，順序地將新的預(yù)組合值寫進(jìn)M-單元環(huán)形緩沖區(qū)存儲器的下一位置中，改寫早期接收“n”個采樣的采樣，由此避免了在每個新的采樣時刻將所有的“n”個多位采樣移過緩沖區(qū)。通過選擇器開關(guān)連接到緩沖區(qū)存儲器單元的輸出的加法器樹根據(jù)相關(guān)代碼的數(shù)字通過加或減所選擇的值來計算所需的相關(guān)。由于在每組所存儲的預(yù)組合中僅一種預(yù)組合被選擇輸入到加法器樹中，因此減小了加法器樹的大小。
實例性的64-位相關(guān)器包括32×2的單元環(huán)形緩沖區(qū)。在每兩個采樣時鐘周期中采集并預(yù)組合一對新的信號采樣以形成它們的和和差，并將它們的和和差存儲在32對緩沖單元的下一順序?qū)χ?。兩通道輸出選擇器連接到每個緩沖單元的輸出中并通過相應(yīng)一對64-位相關(guān)代碼位的模2和控制以選擇將所存儲的和或所存儲的差應(yīng)用到32-輸入加法器樹中。通過僅在每個交替的采樣時鐘上運行，加法器樹根據(jù)相應(yīng)對的相關(guān)代碼位中的一個代碼位加或減每個輸入值，由此將加法器樹的大小從64-輸入加法器樹減小到32-輸入加法器樹，這就將總的功率消耗減少到1/4，而同時每兩個時鐘周期形成相關(guān)結(jié)果。應(yīng)用帶有1-采樣擺動運行的雙重裝置或可替換地應(yīng)用帶有消除貢獻(xiàn)采樣的結(jié)構(gòu)的相同的裝置，可以形成每個時鐘周期需要完成相關(guān)的中間相關(guān)結(jié)果，由此每采樣時鐘周期得到一種相關(guān)輸出，與不形成預(yù)組合的相關(guān)器相比功率消耗減半。
本發(fā)明并不限于在此所描述的特定的實施例的范圍。實際上，除了在此所描述這些實施例以外，對于本領(lǐng)域的熟練人員來說從前述的描述和附圖中得出本發(fā)明的各種變型的顯然的。因此，這種變型將也落在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種匹配濾波器，該匹配濾波器用于將信號值采樣序列與預(yù)定的數(shù)字碼進(jìn)行相關(guān)以形成相對于預(yù)定的數(shù)字碼在信號采樣值序列中移位的相關(guān)值，包括用于組合在該序列中的信號采樣值的子群以形成預(yù)組合組的預(yù)組合器；用于存儲預(yù)組合組的存儲裝置；用于從每個所存儲的預(yù)組合組中選擇一個預(yù)組合以形成許多所選擇的預(yù)組合的許多選擇器；以及用于加或減許多所選擇的預(yù)組合以產(chǎn)生對應(yīng)于在該信號采樣值的序列中的移位的相關(guān)值的加法器。
2.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中信號采樣值是實值。
3.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中信號采樣值是復(fù)值，以及預(yù)定的數(shù)字碼包括實碼和虛碼。
4.權(quán)利要求3所述的匹配濾波器，其中預(yù)組合器從實信號采樣值對或虛信號采樣值對的和和差中形成預(yù)組合組。
5.權(quán)利要求3所述的匹配濾波器，其中預(yù)組合器從一個信號采樣值的實部和另一信號采樣值的虛部的和和差中形成預(yù)組合組。
6.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中預(yù)定的數(shù)字碼是直接序列擴頻擴展碼段。
7.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中匹配濾波器對在RAKE接收器中的直接序列擴頻信號進(jìn)行解碼。
8.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中預(yù)組合器從信號采樣值對的和和差中形成預(yù)組合組。
9.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中預(yù)組合器從所給定數(shù)量的信號采樣值的和和差的所有可能的組合中形成預(yù)組合組。
10.權(quán)利要求9所述的匹配濾波器，其中僅一個符號的極性與一個信號采樣值一起使用，由此將在每個預(yù)組合組中所形成的預(yù)組合數(shù)量減半。
11.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中預(yù)組合器從最舊的預(yù)組合組中組合預(yù)組合對以消除在最舊的預(yù)組合組中的信號采樣值中最舊的一個的貢獻(xiàn)，以及進(jìn)一步將該結(jié)果與最新的信號采樣值組合以形成更新的預(yù)組合組。
12.權(quán)利要求11所述的匹配濾波器，其中在每次接收新的信號采樣值時形成更新的預(yù)組合組。
13.權(quán)利要求11所述的匹配濾波器，其中更新的預(yù)組合組寫在存儲裝置中的最舊的預(yù)組合組上面。
14.權(quán)利要求11所述的匹配濾波器，其中最舊的預(yù)組合組是取決于其信號采樣值的貢獻(xiàn)還沒有被刪除的最舊的信號采樣值的預(yù)組合組。
15.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中存儲裝置是環(huán)形緩沖器。
16.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中存儲裝置包括用于路由選擇到指定存儲單元組的預(yù)組合組的路由開關(guān)樹。
17.權(quán)利要求16所述的匹配濾波器，其中路由開關(guān)樹是二進(jìn)制樹，該二進(jìn)制樹包括等于以2為底的預(yù)組合組的存儲位置的數(shù)量的對數(shù)的許多級。
18.權(quán)利要求17所述的匹配濾波器，其中具有更小數(shù)量的開關(guān)單元的級的二進(jìn)制路由開關(guān)樹比具有較大數(shù)量的開關(guān)單元的級更頻繁地切換路由。
19.權(quán)利要求17所述的匹配濾波器，其中存儲裝置以相對于它們形成的時間順序倒位的順序存儲預(yù)組合組。
20.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中通過預(yù)定的數(shù)字碼的位的相應(yīng)的子群控制許多選擇器中的每個選擇器。
21.權(quán)利要求20所述的匹配濾波器，其中加法器根據(jù)相應(yīng)的位的子群的位中的一個的極性加或減相應(yīng)的所選擇的預(yù)組合。
22.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，其中預(yù)定的數(shù)字碼包括第一數(shù)量的碼符號，以及該預(yù)組合器形成包含不能由第一數(shù)量除盡的第二數(shù)量的信號采樣值的子群的預(yù)組合組，其中匹配的濾波器包括與能夠被第二數(shù)量除盡的長度的預(yù)定的代碼進(jìn)行相關(guān)的相關(guān)器。
23.權(quán)利要求1所述的匹配濾波器，進(jìn)一步包括；將每個所選擇的預(yù)組合與從預(yù)定的數(shù)字碼中相應(yīng)地預(yù)先選擇的位相乘以改變或確認(rèn)每個所選擇的預(yù)組合的極性的乘法器。
24.一種將信號采樣序列與預(yù)定的數(shù)字碼進(jìn)行相關(guān)以產(chǎn)生相對于預(yù)定的數(shù)字碼在信號采樣值的序列中移位的相關(guān)值的方法，該方法包括如下的步驟組合在該序列中的信號采樣值的子群以形成預(yù)組合組；從每個預(yù)組合組中選擇一個預(yù)組合以形成許多所選擇的預(yù)組合；以及加或減許多所選擇的預(yù)組合以形成對應(yīng)于在該信號采樣值的序列中的移位的相關(guān)值。
25.權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括如下的步驟在形成預(yù)組合組之后存儲它們。
26.權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括如下的步驟將每個所選擇的預(yù)組合與從預(yù)定的數(shù)字碼中相應(yīng)地預(yù)先選擇的位相乘以改變或確認(rèn)每個所選擇的預(yù)組合的極性。
27.權(quán)利要求24所述的方法，其中組合在該序列中的信號采樣值的子群以形成預(yù)組合組的步驟包括組合來自最舊的預(yù)組合組中的預(yù)組合對以消除在最舊的預(yù)組合組中的信號采樣值中的最舊的一個信號采樣值的貢獻(xiàn)，以及將該結(jié)果與最新的信號采樣值相組合以形成更新的預(yù)組合組。
28.權(quán)利要求27所述的方法，其中在每次接收新的信號采樣值時形成更新的預(yù)組合組。
29.權(quán)利要求27所述的方法，其中更新的預(yù)組合組寫在最舊的預(yù)組合組上。
30.權(quán)利要求27所述的方法，其中最舊的預(yù)組合組是取決于其貢獻(xiàn)還沒有被消除的最舊的信號采樣值的預(yù)組合組。
31.一種制造的產(chǎn)品，用于將信號采樣序列與預(yù)定的數(shù)字碼進(jìn)行相關(guān)以形成相對于預(yù)定的數(shù)字碼在信號采樣值的序列中移位的相關(guān)值，該制造的產(chǎn)品包括計算機可讀存儲媒體；以及存儲在存儲媒體中的計算機編程；其中所存儲的計算機編程被配置為通過至少一個計算機從計算機可讀存儲媒體中可讀取，由此使至少一個計算機如下運行組合在該序列中的信號采樣值的子群以形成預(yù)組合組；從每個預(yù)組合組中選擇一個預(yù)組合以形成許多所選擇的預(yù)組合；以及加或減許多所選擇的預(yù)組合以產(chǎn)生對應(yīng)于在該信號采樣值的序列中的移位的相關(guān)值。
32.權(quán)利要求31所述的制造產(chǎn)品，進(jìn)一步使至少一個計算機運行以便在形成預(yù)組合組之后存儲它們。
33.權(quán)利要求31所述的制造產(chǎn)品，進(jìn)一步使至少一個計算機運行以便將每個所選擇的預(yù)組合與從預(yù)定的數(shù)字碼中相應(yīng)地預(yù)先選擇的位相乘以改變或確認(rèn)每個所選擇的預(yù)組合的極性。
34.權(quán)利要求31所述的制造產(chǎn)品，進(jìn)一步使至少一個計算機運行以通過組合來自最舊的預(yù)組合組中的預(yù)組合對以消除在最舊的預(yù)組合組中的信號采樣值中的最舊的一個的貢獻(xiàn)從而將在該序列中的信號采樣值的子群進(jìn)行組合以形成預(yù)組合組，并將該結(jié)果與最新的信號采樣值相組合以形成更新的預(yù)組合組。
35.權(quán)利要求34所述的制造產(chǎn)品，其中在每次接收新的信號采樣值時形成更新的預(yù)組合組。
36.權(quán)利要求34所述的制造產(chǎn)品，其中更新的預(yù)組合組寫在最舊的預(yù)組合組上。
37.權(quán)利要求34所述的制造產(chǎn)品，其中最舊的預(yù)組合組是取決于其貢獻(xiàn)還沒有被消除的最舊的信號采樣值的預(yù)組合組。
全文摘要
本發(fā)明公開了這樣的一種技術(shù),在該技術(shù)中使信號采樣值序列與預(yù)定的數(shù)字碼進(jìn)行相關(guān)以相對于預(yù)定的數(shù)字碼形成在該信號采樣值序列中移位的相關(guān)值。該技術(shù)是這樣實現(xiàn)的:通過組合在該序列中的信號采樣值的子群以形成預(yù)組合組,然后從每個預(yù)組合組中選擇一個預(yù)組合以提供許多所選擇的預(yù)組合。然后將許多所選擇的預(yù)組合相加或相減以形成與在信號采樣值的序列中的移位相對應(yīng)的相關(guān)值。
文檔編號H04B1/707GK1375126SQ00812249
公開日2002年10月16日 申請日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
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