專利名稱：柔性雷克接收機結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及擴頻接收機，尤其涉及雷克接收機。它在3G移動電話系統(tǒng)中有所應用。
背景技術：
第三代移動電話網(wǎng)使用跨過移動站和基站間的接口進行通信的CDMA(碼分多址)擴頻信號。3G網(wǎng)絡被稱為UMTS(通用移動電信系統(tǒng))網(wǎng)絡，UMTS是由第三代合伙人計劃(3GPP，3GPP2)的主題。3GPP和3GPP2的技術規(guī)范可在www.3gpp.org上找到并且通過引用結合于此。
在CDMA擴頻通信系統(tǒng)中，通過在調制rf載波之前用高得多的比特速率(被稱為碼片速率)的偽隨機擴頻序列與基帶信號混合而對基帶信號進行擴展。在接收機處，通過將接收信號和偽隨機擴展序列送入相關器并且允許在獲得鎖定前允許一個滑過另一個而對基帶信號進行恢復。一旦獲得碼的鎖定，它通過諸如早遲跟蹤環(huán)這樣的碼跟蹤環(huán)方式得到保持，早遲跟蹤環(huán)檢測輸入信號相對于擴展序列提早或滯后的時間并且補償變化。
由于基帶信號僅在初始偽隨機擴展序列已知時才能被恢復，因此這種系統(tǒng)被描述為碼分復用。擴頻通信系統(tǒng)允許許多帶有不同擴展序列的發(fā)射機，所有都使用rf頻譜的同一部分，接收機通過選擇適當?shù)臄U展序列“調諧”到期望的信號。
根據(jù)擴頻移動電話系統(tǒng)的例子，臨時標準95(IS-95)具有由Walsh函數(shù)產(chǎn)生的64個正交擴展序列。理論上這允許給定頻譜部分的高達64個同時用戶，但這不是必然足夠的，尤其因為移動電話網(wǎng)的不同小區(qū)內用戶間的干擾可能性。因此，基帶信號用稱為擾碼的第二偽隨機序列進一步被擾頻，擾碼與擴展序列組合。
擴頻系統(tǒng)的一個優(yōu)點在于，它們對于多徑衰落相對不敏感。當從發(fā)射機到接收機的信號采取兩條或多條不同路徑時，因此兩個或不同形式的信號在不同時間到達接收機并且互相干擾，產(chǎn)生多徑衰落。這一般產(chǎn)生梳狀頻率響應，當接收機或發(fā)射機移動時它可以隨時間變化。擴頻信號占據(jù)相對寬的頻帶并因此受到梳狀零值的較少影響。而且，由于接收機的工作方式，因此它僅會鎖定到多徑組件之一，通常是最強的直接信號。然而，可以理解，有了附加的相關器以后，接收機可以分開地鎖定與各多徑組件并且組合這些結果以提供對誤比特率的改進信噪比。雷克接收機執(zhí)行該功能。


圖1A示出典型雷克接收機10的主要組件。該例中，相關器12的帶寬包括三個相關器12a、12b和12c，各相關器接收來自輸入端14的CDMA信號。相關器被稱為雷克接收機的指；在所述例中，雷克接收機具有三個指。該CDMA信號可以處在基頻或者處在IF(中頻)。各相關器鎖定到分開的多徑組件，多徑組件相對于其它多徑組件被延遲至少一個碼片?？梢愿鶕?jù)質量—成本/復雜度折衷來提供較多或較少的相關器。所有相關器的輸出都轉到組合器16，它以加權和將輸出相加，一般對較強的信號給予較大的權重。加權可以按照常規(guī)算法根據(jù)相關前后的信號強度來確定。然后，組合信號被送入鑒別器18，它決定比特為1還是為0并提供基頻輸出。鑒別器可以包括附加的濾波、積分或其它處理。雷克接收機10可以或者用硬件或者用軟件或者用兩者的混合來實現(xiàn)。
在常規(guī)雷克接收機中，功能塊的配置被固定以支持預定的無線系統(tǒng)和雷克指算法，例如，早遲碼跟蹤。這具有許多缺點，最主要是因為這種固定設計一般僅適用于一個特定無線系統(tǒng)配置。盡管那樣，由于諸如跟蹤相關器這樣的某些功能在某些操作條件下可能是冗余的，因此它不能有效地使用接收機硬件。然而，3GPP和3GPP2規(guī)范允許帶有許多不同數(shù)據(jù)速率和物理信道的非常大量的操作配置。該3G系統(tǒng)方面的早期設計已選擇實現(xiàn)這些要求的子集以使設計復雜度最小，且如果要支持一組完全的要求則要求重大的重新設計。如果采取雷克接收機設計的常規(guī)方法，則由于系統(tǒng)需要能夠適應要求規(guī)范的極端情況，因此總復雜度會變得很大，譬如良好信道條件下的大量多速率信道以及非常差信道條件下的低數(shù)據(jù)速率。
US 6259720描述了用于實現(xiàn)諸如濾波、擴展、去擴展、雷克濾波和均衡等信號處理功能都能數(shù)字信號處理系統(tǒng)結構。提供了各具有去擴展、濾波和抽選功能的八個分開級聯(lián)的處理塊，使得DSP系統(tǒng)可被用來或提供一個大濾波器或提供濾波的組合。本專利中的所述結構能有效地實現(xiàn)濾波和相關操作，然而仍需要更通用的柔性雷克結構。US 5365549描述了復信號相關器，即具有實部和虛部(I和Q)的相關器組件，其中通過利用要被相關的信號的相對旋轉而用加法器替代乘法器。
考慮到這些常規(guī)設計，需要多標準雷克接收機的柔性結構來支持3GPP和3GPP2規(guī)范中提出的期望的規(guī)格范圍。
發(fā)明揭示在第一方面，本發(fā)明提供了擴頻接收機的相關器，該相關器包括擴頻輸入、具有第一擴展序列輸出的第一可編程序列發(fā)生器、具有第二擴展序列輸出的第二可編程序列發(fā)生器、以及多路復用器，該多路復用器具有第一和第二輸入，與第一和第二擴展序列發(fā)生器輸出相耦合，并且具有一個輸出，選擇性地將第一和第二擴展序列之一提供到輸出端；以及相關器模塊，具有與擴頻輸入耦合的第一輸入以及與多路復用器輸出耦合的第二輸入，并且具有一個輸出來提供相關結果。
通過提供可被選擇性地耦合至相關器模塊的兩個(或多個)可編程擴展序列發(fā)生器，可以對相關器編程，從而通過相關器模塊資源的重新分配而執(zhí)行兩個或多個分開的任務。該配置也允許相關器被時分復用，或為了執(zhí)行單個結果的部分相關計算，如實和虛相關，或為了執(zhí)行分開的相關計算以識別分開的信號或信號分量。因此，相關器可用于支持多個無線系統(tǒng)和/或多個算法和自適應算法。它也允許制造商在硅中已包含硬件之后修改接收機的設計，因此能提供軟件定義的無線電。例如，如果相關器結合在雷克接收機內，則該接收機能按照信道接收的品質被排列以改變雷克指的數(shù)目。相關器提供的還有一個優(yōu)點是其結構的規(guī)?？勺冃?。相關器的組件可用硬件或用軟件或用兩者來實現(xiàn)。
本發(fā)明還提供了一種用包括單個相關器模塊的相關器提供多個邏輯相關器的方法，該方法包括為多個邏輯相關器提供多個可編程擴展序列發(fā)生器，向單個相關器模塊提供擴頻輸入信號，對相關器編程以選擇性地將擴展序列發(fā)生器之一耦合至單個相關器模塊以提供第一邏輯相關器，用第一邏輯相關器執(zhí)行相關操作；以及重復編程并執(zhí)行相關步驟以進一步提供一個或多個邏輯相關器。
可以提供邏輯相關器，用來重新配置諸如雷克接收機這樣的接收機，或者提供多個時分復用的部分相關，或者提供時分復用的相關操作以提供多個分開的邏輯相關器，例如，對于雷克接收機的不同指而言。
另一方面，本發(fā)明提供了擴頻接收機，包括處理器、與處理器耦合的程序存儲器以及時分復用的相關器。該相關器包括擴頻輸入、擴展序列輸入、相關器模塊、以及至少一個控制寄存器。相關器模塊具有與擴頻輸入耦合的第一輸入、與擴展序列輸入耦合的第二輸入、以及提供相關結果的輸出?？刂萍拇嫫饔糜谂渲孟嚓P器的操作模式。程序存儲器存儲處理器可實現(xiàn)的指令，用于控制處理器將多個值寫入至少一個控制寄存器以提供相應的多個時分復用的邏輯相關操作。
相關器模塊可被配置成通過依次將不同值寫入至少一個控制寄存器而執(zhí)行不同的相關操作，即指定相關器配置的一組值可以在初始步驟被寫入且相關器接著可以自動地循環(huán)經(jīng)過不同的配置。
在相關方面中，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)包括多個相關器的擴頻接收機的方法，該方法包括提供包括至少一個控制寄存器的可編程相關器，用于配置相關器的操作模式；將數(shù)據(jù)寫入至少一個控制寄存器，該數(shù)據(jù)包括配置可編程相關器以提供多個邏輯相關器的數(shù)據(jù)；以及將可編程相關器時分復用以提供多個相關器的多個邏輯相關器。
本發(fā)明還提供了一種擴頻接收機結構，包括輸入信號采樣器，用于提供經(jīng)采樣的輸入信號；與輸入信號采樣器耦合的輸入信號延時裝置，用于提供具有不同的相對延時的一組經(jīng)延時的采樣信號；擴展序列發(fā)生器，用于提供擴展序列信號；與擴展序列發(fā)生器耦合的擴展序列延時裝置，用于提供一組具有不同相對延時的經(jīng)延時的擴展序列信號；相關器，具有第一和第二輸入以及取決于在第一和第二輸入端接收到的信號間相關的輸出；與輸入信號延時裝置以及相關器的第一輸入耦合的第一選擇裝置，用于選擇性地將一組經(jīng)延時的采樣信號之一提供給相關器；與擴展序列延時裝置以及相關器的第二輸入耦合的第二選擇裝置，用于選擇性地將一組經(jīng)延時的擴展序列信號之一提供給相關器；借此可以調節(jié)相關器處經(jīng)采樣的輸入信號和擴展序列信號的相對定時。
本發(fā)明還提供了一種擴頻接收機子系統(tǒng)，包括輸入信號采樣器，用于提供經(jīng)采樣的輸入信號；與輸入信號采樣器耦合的輸入信號延時裝置，用于提供具有不同的相對延時的一組經(jīng)延時的采樣信號；擴展序列發(fā)生器，用于提供擴展序列信號；與擴展序列發(fā)生器耦合的擴展序列延時裝置，用于提供一組具有不同相對延時的經(jīng)延時的擴展序列信號；相關器，具有第一和第二輸入以及取決于在第一和第二輸入端接收到的信號間相關的輸出；與輸入信號延時裝置以及相關器的第一輸入耦合的第一選擇裝置，用于選擇性地將一組經(jīng)延時的采樣信號之一提供給相關器；與擴展序列延時裝置以及相關器的第二輸入耦合的第二選擇裝置，用于選擇性地將一組經(jīng)延時的擴展序列信號之一提供給相關器；借此可以調節(jié)相關器處經(jīng)采樣的輸入信號和擴展序列信號的相對定時。
一般而言，輸入信號以高于擴展碼片時鐘頻率的采樣頻率被采樣，使得通過選擇經(jīng)延時的輸入信號來作出細微定時變化，并且通過選擇經(jīng)延時的擴展序列信號來作出較大的定時變化。子系統(tǒng)最好結合擾碼發(fā)生器，它可被重新開始以允許仍然較大的定時變化。
本發(fā)明還提供了調節(jié)擴展序列的相對定時以及擴頻接收機相關器的經(jīng)采樣的輸入信號的相應方法，該擴展序列具有相關的擴展序列碼片時鐘，該輸入信號以采樣時鐘間隔被采樣，該方法包括使經(jīng)采樣的輸入信號延時整數(shù)個采樣時鐘間隔以提供精密的相對定時調節(jié)，以及使擴展序列延時整數(shù)個擴展序列碼片時鐘周期以提供粗略的相對定時調節(jié)。
在相關方面，本發(fā)明提供了調節(jié)擴頻接收機相關器的擴展序列的相對定時以及經(jīng)采樣的輸入信號的方法，其中擴展序列包括第一偽隨機序列和第二偽隨機序列的組合，第二偽隨機序列等于或長于第一序列，該方法包括通過重新開始第二偽隨機序列來調節(jié)相對時序。
在該方法的實施例中，第二偽隨機序列包括擾碼序列。偽隨機序列(擾序列和擴展序列)間的定時必須同步，因此各序列的重新開始的定時必須大致相同。這通過有兩個定時控制塊來實現(xiàn)，一個與擾碼發(fā)生器相關，另一個與PN序列塊相關。在另一實施例中，單個定時控制塊將控制信號提供給兩個偽隨機序列發(fā)生器。
下面將參考附圖僅通過示例來進一步描述本發(fā)明的這些及其它方面。
附圖簡述圖1A和1B分別示出擴頻接收機的典型雷克接收機和典型rf前端；圖2示出按照本發(fā)明實施例的雷克接收機框圖；圖3示出包含本發(fā)明一個方面的相關器功能元件；以及圖4示出包含本發(fā)明一個方面的相關器實現(xiàn)。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式按照本發(fā)明實施例的雷克接收機包括一個或多個擾碼發(fā)生器、一個或多個PN(偽隨機噪聲)塊、一個或多個部分復數(shù)相關器、一個或多個組合器模塊、以及單個鑒別器分配和配置模塊。該接收機還包括與程序和數(shù)據(jù)存儲器耦合的處理器，用于設置并控制接收機。
各擾碼發(fā)生器能夠產(chǎn)生復數(shù)(即，實和虛)二進制PN序列?？刂铺幚砥骺梢詣討B(tài)地配置該序列的精確的定時值。各PN塊可以將一個擾碼發(fā)生器選為其輸入端。PN塊還產(chǎn)生得自Walsh矩陣中一行的二進制擴展序列。然后，(實)擴展序列和復數(shù)擾碼序列組合以形成復數(shù)輸出序列，這里稱作組合PN序列。組合這些序列的方法通過由處理器寫入PN塊的配置數(shù)據(jù)來確定。在寬帶CDMA(WCDMA)3G系統(tǒng)中使用了復數(shù)乘法；在CDMA 2000系統(tǒng)中，由于必須包括偽隨機元件，因此組合這些序列的方法更為復雜。組合這些序列的方法是常規(guī)的并且是本領域的技術人員所熟知的；處理器能夠通過適當?shù)嘏渲肞N塊來選擇組合方法。
一個或多個部分復數(shù)相關器的每一個都計算兩個復數(shù)序列間的互相關。在接收機實施例中，相關器對來自兩個復數(shù)序列的實輸入和虛輸入都起作用，從而或產(chǎn)生實輸出或虛輸出。因此，相關器被稱為“部分的”，這使因為它在任何一個時間都只產(chǎn)生半個復相關。一個或另一個(或者兩者)輸入序列的變換(旋轉)在實現(xiàn)這一點的互相關之前被采用。因此，本發(fā)明的進一步方面提供了部分相關器，它包括與互相關計算器的一個輸入端耦合的復旋轉模塊。
輸入到這些部分復相關器之一的一個序列包括具有二進制值的組合PN序列，而其它輸入包括來自rf接收機前端的經(jīng)采樣的IQ信號。相關器的輸出可由處理器選擇為相關結果的實部或虛部?？梢詮亩鄠€PN塊之一中選擇輸入到部分復相關器的組合PN序列的源。相關器還能使組合PN序列在處理器的控制下延時碼片周期的整數(shù)倍。同樣，可以從一組經(jīng)延時的采樣中選擇采樣IQ信號。
相關周期的開始和結束由組合PN序列的源來確定，也就是選定的PN塊，并且對應于擴展序列的開始和結束。輸出相關結果被存儲在一個或多個FIFO中(先進先出寄存器)，特定的FIFO對應于組合PN序列的源而被使用，也就是對應于選定的PN塊。
為了使硅區(qū)域的使用最大，相關器函數(shù)可以是時分復用的。在該情況下，對于每個時間片而言，硬件由控制處理器配置來提供所需的多種功能。
一個或多個組合器模塊的每一個從一組FIFO中讀取輸出數(shù)據(jù)，然后在用復加權因子乘以每個結果之前創(chuàng)建一組包括復相關結果的復數(shù)，然后將這些結果相加。復加權因子組由控制處理器提供。組合器模塊可以由數(shù)字信號處理器上的軟件任務來實現(xiàn)，如控制處理器，或者由硬件模塊來實現(xiàn)。
鑒別器分配和配置模塊負責實現(xiàn)雷克接收機算法并且分配可用的資源，也就是擾碼發(fā)生器、PN塊、相關器和組合器模塊。資源的分配可由一組費用函數(shù)來確定，譬如功耗、MIPS速率及類似物、配置限制、以及諸如誤比特率(BER)這樣的目標性能要求。這樣，可以按照一組給定的要求最佳地分配可用的資源。
在本發(fā)明實施例中，通過從一組經(jīng)延時的IQ采樣中作出選擇而實現(xiàn)組合PN序列和采樣IQ信號間的相對時序調節(jié)，這允許對時序的精細調節(jié)，以及/或者通過從一組PN采樣中作出選擇而實現(xiàn)，這允許對時序的較大步距變化。較大的靜止時序變化以及跟蹤相位中連續(xù)變化(也就是，頻率誤差)的能力通過在PN擾碼發(fā)生器處的時序中動態(tài)變化的能力來支持。
圖1B示出諸如圖1A的雷克接收機這樣的擴頻接收機的常規(guī)前端20。接收機天線22與輸入放大器24相連，后者具有來自IF振蕩器28的第二輸入，以將rf信號的輸入混合降低至IF?；祛l器26的輸出被送入IF帶通濾波器30并從那里送至AGC(自動增益控制)級32。AGC級32的輸出提供給牽引混頻器34、36的輸入，它與來自振蕩器40和分離器38的正交信號進行混頻。這產(chǎn)生正交I和Q信號，它們由模數(shù)轉換器46數(shù)字化，模數(shù)轉換器46還輸出在線控制信號48，用于控制AGC級32來最佳化信號量化。因此，經(jīng)數(shù)字化的I和Q信號50、52可用于進一步處理。
現(xiàn)在參考圖2，它示出按照本發(fā)明實施例的雷克接收機處理系統(tǒng)200的硬件框圖。該雷克接收機的設計將功能分成一組具有清晰、明確的接口的模塊。這使該實現(xiàn)能很大地獨立于目標系統(tǒng)，也就是各模塊可以根據(jù)需要以硬件或軟件來實現(xiàn)。在該系統(tǒng)的一個實施例中，擾碼發(fā)生器、PN塊和相關器用硬件實現(xiàn)，而組合器以及鑒別器分配和配置模塊用軟件實現(xiàn)。擾碼發(fā)生器的數(shù)量(Nsc)和鑒別器模塊的數(shù)量(Ncor)根據(jù)為產(chǎn)品設想的最壞情況而選擇，也就是根據(jù)最大數(shù)量的所需數(shù)據(jù)信道、所需天線分集、所需基站分集，等等。
處理系統(tǒng)200包括多個擾碼發(fā)生器202a、b、c，各在相應的總線206a、b、c上產(chǎn)生復數(shù)二進制PN序列輸出。該序列以相對于參考時鐘的指定時間進行重復，以碼片來量度。各擾碼發(fā)生器具有一組相關的控制寄存器204。這些包括用于指定PN序列重復或重啟動時間的定時控制寄存器，用于指定所產(chǎn)生的PN序列的PN配置寄存器，以及用于指定PN序列中擾碼發(fā)生器啟動或重啟動的點的開始狀態(tài)寄存器。當PN序列重啟動時，模塊產(chǎn)生一個幀同步脈沖，由雷克接收機處理系統(tǒng)的其它部分所使用。
提供了控制處理器260，用于建立并控制接收機處理系統(tǒng)200、配置處理器系統(tǒng)結構、以及按照接收機要求建立并/或動態(tài)地控制處理模塊。處理器260與程序存儲器262耦合，后者存儲數(shù)據(jù)和程序代碼，用于初始化并控制一個或多個接收機配置，處理器260還與用于臨時數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲器262耦合。程序存儲器262可以包括，例如，快閃RAM，而數(shù)據(jù)存儲器264可以包括常規(guī)的低功率靜態(tài)RAM。
控制處理器260能夠控制擾碼發(fā)生器202，尤其能調節(jié)PN序列動態(tài)重啟動的時間。這使雷克接收機能通過調節(jié)PN序列的定時而跟蹤移動通道。這減少了與常規(guī)系統(tǒng)相比的硬件復雜度，常規(guī)系統(tǒng)或使用大延時存儲器或改變驅動PN發(fā)生器的時鐘速度。
圖2中用rf單元以及信道濾波和調節(jié)塊214說明了接收機前端?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)擴頻接收機前端，如圖1B中所述的前端。rf塊214的輸出包括經(jīng)采樣的(即，經(jīng)數(shù)字化的)IQ信號，它被傳遞到具有多個抽頭的采樣延時級216，后者的輸出一起形成經(jīng)延時的采樣總線218。擾碼發(fā)生器的輸出206一起組成擾碼總線208，擾碼總線208和經(jīng)延時的采樣總線218都被送入多個相關器或部分鑒別器210。
在所述實施例中，相關器或部分鑒別器210包括較高和較低的PN塊線以及部分相關器模塊236。然而，在其它實施例中，可以提供更多或更少的PN塊線。各PN塊線包括與PN塊224、226耦合的多路復用器220、222，后者的輸出驅動延時級228、230。多路復用器220、222選擇一個(復)擾碼發(fā)生器輸出，用于與由它所連至的PN塊產(chǎn)生的擴展序列組合。同樣對于采樣延時級216而言，延時級228、230提供多個經(jīng)延時的PN塊輸出抽頭，它們能被選擇以提供可調的PN塊輸出延時。多路復用器232或從較高的或從較低的PN塊線選擇信號，作為部分相關器模塊236的一個輸入。部分相關器模塊236的另一個輸入來自多路復用器234，它選擇一個經(jīng)延時的采樣信號。這樣，可以由多路復用器234和延時級216作出采樣信號定時中的時間變化，同時可以用延時級228、230來作出PN序列定時中的較大變化。相關器模塊236最好將輸出提供給兩個FIFO單元，F(xiàn)IFO 238和240，它們用于累加分別與較高和較低PN塊線相關的相關結果。
現(xiàn)在更詳細地參考PN塊224、226，每個這些塊都包含邏輯，用于產(chǎn)生擴展序列并且用于按照規(guī)范的一個或多個相關標準的要求把它與PN(擾碼)序列組合，譬如3GPP(2)規(guī)范。PN塊的輸入來自擾碼發(fā)生器組，從中PN塊可以選擇任何發(fā)生器用來與擴展序列組合。至少某些PN塊最好支持CDMA2000移動電話標準并因此具有實現(xiàn)該系統(tǒng)獨有的QOFsign和WalshROT特征的功能。
相關器或部分鑒別器210被配置并由一組寄存器242控制。一組寄存器244、246、248和250配置較高和較低的PN塊線。寄存器244配置較高的PN塊224，寄存器246配置較低的PN塊226。在所述實施例中，寄存器248和250公用于較高和較低PN塊線。寄存器244、246包括Walsh行寄存器來選擇用于產(chǎn)生擴展序列的Walsh矩陣行，以及擴展因子寄存器。寄存器250為PN塊選擇擾碼發(fā)生器。寄存器248是用于控制擴展序列時序的定時控制寄存器，所用的方法相應于寄存器204的定時控制寄存器控制擾碼發(fā)生器202的定時所用的方法。
為了配置物理相關器210以提供分開的邏輯相關器，還提供了寄存器組252、254、256和258。在所述實施例中，提供寄存器以允許配置四個不同的邏輯相關器，而原則上可以提供任何數(shù)量的邏輯相關器。每一組寄存器252、254、256、258包括PN延時寄存器，用于設定由延時級228、230強加的組合PN序列延時；較高/較低線選擇寄存器，用于控制多路復用器232來選擇或較高或較低的PN塊線；實/虛選擇寄存器，用于控制部分相關器模塊236來計算實的或虛的相關結果，如下詳細描述；以及采樣選擇寄存器，用于控制多路復用器234從經(jīng)延時的采樣總線218中選擇經(jīng)延時經(jīng)采樣的輸入信號。由寄存器252、254、256和258確定的邏輯相關器配置或可在處理器控制下被選定，或可以時分復用的方式周期性的被選定。
在該所述實施例中，兩個或多個PN塊與單個物理相關器相關，并且可以為不同的擴展碼和擴展因子配置各PN塊。相關器210使用由各PN塊提供的碼元同步輸出，用于確定何時采樣相關器模塊236的輸出，經(jīng)采樣的值被傳遞到與該PN塊相關的FIFO 238、240。這樣，單個物理相關器模塊可以支持不同碼元速率下的多個物理信道。
如上所述，各PN塊224、226的輸出是組合PN序列。這是復數(shù)序列，由于擴展序列是實的而擾碼PN序列是復的。IQ采樣也是復的，因此相關器210必須對兩組復數(shù)值進行相關計算。如上所述，各物理相關器可以在如單個碼片周期上通過時分復用加法級來實現(xiàn)若干邏輯相關器，即部分相關器模塊236?？刂铺幚砥?60能唯一地配置各邏輯相關器。這允許復數(shù)互相關結果的簡化計算。
參考圖3，它示出復數(shù)互相關器的功能元件。這些功能元件可以用圖4所示的硬件物理地實現(xiàn)。圖3中，復數(shù)組合PN序列由(PNr+PNij)300表示，其中r表示信號的實部，i表示信號的虛部，j表示-1的平方根。同樣，IQ采樣值由(K+Lj)302表示。當這兩個復數(shù)值相乘時，實部為PNr·K-PNi·L，虛部為PNr·L+PNi·K。該計算要求至少四次乘法操作并且必須以IQ信號的采樣速率進行，這代價很大。然而，該計算的復雜性可以通過將組合PN序列旋轉+45°而為每個分量(實或虛)減少為每IQ采樣一次加法或減法。該效應是將組合的實值和虛值變換成純實和純虛的值，其上可以分開執(zhí)行部分相關。特別是，+45°度的旋轉將{1+j，-1+j，-1-j，1-j}變換成{j，-1，-j，+1}，從而將乘法減少為IQ采樣的K或L間的選擇以及一次加法或減法。
圖3中，通過使組合PN序列共軛304、通過將序列乘以1+j而使經(jīng)共軛的組合PN序列旋轉306、然后將結果與IQ采樣302相乘308并將結果相加310來執(zhí)行該操作。然而，乘法308被簡化為或IQ采樣302的反相或其非反相。加法器310和開關312共同包括積分和轉儲組件，相關器輸出以碼元時鐘314和乘法器316的碼元頻率被采樣，輸出被寫入FIFO 318。
相關結果必須轉回-45°，然而由于這是對相關結果進行的，因此這不會引入重大的時間開銷。有利的是，勝于轉回相關結果的是，組合器中所用的加權因子可以與(1-j)/2相乘。
在圖2的實施例中，可以配置各邏輯相關器計算實或虛的相關結果。因此，通過使用兩個邏輯相關器，可以在需要時計算完全復相關。有了這種靈活性以后，當僅需要相關結果的單個分量時，可以使用單個相關器，例如在早遲跟蹤方案中。通過選擇PN序列延時(碼片周期的倍數(shù))以及/或者選擇IQ采樣延時(采樣周期的倍數(shù))可以為每個相關器調節(jié)組合PN序列和IQ采樣間的相對定時。
圖4示出圖3所示相關器的功能元件的物理硬件實現(xiàn)的一個實例。圖4中，開關400用于在來自邏輯塊406的K_L信號403的控制下或選擇IQ采樣的實(K)部402或選擇其虛(I)部404。邏輯406具有來自組合PN序列實部408和虛部410分量的輸入?？刂铺幚砥骷钸M一步的二進制REAL_IMAG輸入412，將部分復相關器的輸出設為該相關的實部或虛部分量。因此，K_L和ADD_SUB的值作為REAL_IMAG的函數(shù)而不同。
邏輯塊406使經(jīng)組合的PN序列輸入共軛并旋轉，并且將ADD_SUB輸出414提供給電平移動塊416，后者將邏輯0變換成a-1電壓電平以允許乘法操作。乘法器418將電平移動塊416的輸出與IQ采樣402、404的所選分量相乘，結果的累加和由加法器420和單個碼片延時422保持。然后，該結果由時鐘424和乘法器426以碼元周期進行采樣，且結果被寫入FIFO 428。
上述雷克接收機結構可用于滿足一定范圍的系統(tǒng)性能要求，并且可用于如移動電話手機中。在該例中，雷克接收機結構可用于迎合操作上的極端情況，譬如在辦公室環(huán)境中，其中非常高的數(shù)據(jù)速率通常是可能的，以及在高速公路上的操作，其中嚴重的多徑衰落易于導致低數(shù)據(jù)速率。因此，在辦公室環(huán)境中，rf信道一般是準靜態(tài)的，并且通常具有單個突出的通道，而當工作在高速公路上的汽車中時，rf信道不會是靜態(tài)的并且通常具有多條通道，它們會隨著終端的移動而快速地消失或重新出現(xiàn)。
WCDMA系統(tǒng)中一種實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的方法是利用多條較低數(shù)據(jù)速率信道，這些較低數(shù)據(jù)速率信道的每一條都有各自不同的組合PN序列，因此需要相應的多個相關器。因此，例如，2Mbps數(shù)據(jù)信道可以通過并置連接四條500Kbps數(shù)據(jù)信道來提供。當rf信道為準靜態(tài)時，不太需要多個雷克指，因此僅為每條500Kbps數(shù)據(jù)信道提供了兩個指，允許接收機解決每信道的兩個多徑分量。給定數(shù)據(jù)信道內的兩個(雷克)指可以共享一個擾碼發(fā)生器，但由于有多條數(shù)據(jù)信道(在該例中為四條)，因此通常需要相應的多個擾碼發(fā)生器。相反，當數(shù)據(jù)速率較低時，分配相關器而非附加的數(shù)據(jù)信道以提供進一步的雷克指。同樣，可以重新分配數(shù)據(jù)鑒別器資源，用于嚴重多徑環(huán)境中信道跟蹤和通道搜索中。為了給相關器提供這些不同的配置，可以分配邏輯而非物理的相關器，然而一般也需要考慮到可用元件的物理配置，因為這可能施加附加的限制。
接收機配置可以根據(jù)經(jīng)測量或經(jīng)協(xié)商的電平或者服務的質量而選擇，或者它可由用戶或網(wǎng)絡操作者來選擇。所示結構減少了用硬件實現(xiàn)的模塊復雜性，并且將復雜性推入軟件，從而便于支持更高級接收機算法。這尤其關于能自動適應全部雷克配置的算法，使得接收機的性能對于信道環(huán)境范圍可以最佳化，譬如對于靜態(tài)電話手機、快速移動手機、低C/I、高C/I等等。
與減少總硬件復雜性以及費用相同，該設計也能減少電流消耗。而且，上述模塊和軟性結構的組合允許一種軟件定義的雷克接收機，其中，為了適應不同網(wǎng)絡配置的接收機，各種元件的配置和內部互連可以或者在研發(fā)時定義，或者由操作者在終端投入市場時定義。
這里所述的組件和結構既可用于終端又可用于基站，并且能支持多種標準，包括WCDMA和CDMA2000。毫無疑問，對于技術人員而言可能有許多其它有效的替代物，并且可以理解，本發(fā)明不限于所述實施例而卻包含對于本領域技術人員顯而易見的修改，它們都在所附權利要求的精神和范圍內。
權利要求
1.一種擴頻接收機的相關器，該相關器的特征在于包括擴頻輸入；第一可編程序列發(fā)生器，具有第一擴展序列輸出；第二可編程序列發(fā)生器，具有第二擴展序列輸出；以及多路復用器，其第一和第二輸入端與所述第一和第二擴展序列發(fā)生器輸出相耦合并且具有一個輸出端，用于將所述第一和第二擴展序列之一選擇性地提供給所述輸出端；以及相關器模塊，其第一輸入與擴頻輸入耦合，第二輸入與多路復用器輸出耦合，并且具有提供相關結果的一個輸出端。
2.如權利要求1所述的相關器，其特征在于還包括，至少一個可編程擾碼發(fā)生器，選擇性地與所述第一和第二擴展序列發(fā)生器耦合。
3.如權利要求2所述的相關器，其特征在于包括多個可編程擾碼發(fā)生器以及第一和第二擾碼多路復用器，用于將所述多個擾碼發(fā)生器之一選擇性地耦合至所述第一和第二擴展序列發(fā)生器。
4.如任一前述權利要求所述的相關器，其特征在于，還包括第一和第二可編程擴展序列延時，與所述第一和第二擴展序列發(fā)生器的相應第一和第二輸出耦合，用于為所述第一和第二擴展序列提供可編程的延時。
5.如任一前述權利要求所述的相關器，其特征在于還包括與所述擴頻輸入耦合的裝置，用于將擴頻輸入信號經(jīng)延時的形式選擇性地提供給所述相關器模塊。
6.如任一前述權利要求所述的相關器，其特征在于，所述相關器模塊具有第一和第二輸出，與相應的第一和第二存儲裝置耦合。
7.如任一前述權利要求所述的相關器，其特征在于還包括多個寄存器，用于編程所述第一和第二擴展序列發(fā)生器并且用于控制所述多路復用器。
8.如權利要求6所述的相關器，其特征在于，所述寄存器被組織成多個相關器配置寄存器組，各寄存器組包括用于控制所述多路復用器的至少一個寄存器，各相關器配置寄存器組是可編程的，用于定義公共相關器硬件上實現(xiàn)的邏輯相關器，借此可以用單個所述相關器模塊來實現(xiàn)多個邏輯相關器。
9.一種包括多個相關器的雷克接收機，各相關器都如前述任一權利要求所述。
10.一種用包括單個相關器模塊的相關器來提供多個邏輯相關器的方法，該方法的特征在于包括(a)為所述多個邏輯相關器提供多個可編程擴展序列發(fā)生器；(b)將擴頻輸入信號提供給該單個相關器模塊；(c)編程所述相關器，將所述擴展序列發(fā)生器之一選擇性地耦合至所述單個相關器模塊，用于提供第一所述邏輯相關器；(d)用所述第一邏輯相關器執(zhí)行相關操作；以及(e)重復(c)和(d)以提供一個或多個進一步的邏輯相關器。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于還包括為每個所述邏輯相關器選擇所述擴頻輸入信號經(jīng)延時的形式。
12.如權利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述邏輯相關器是部分相關器，執(zhí)行所述相關操作以提供實的或虛的相關分量輸出，該方法還包括為所述部分邏輯相關器選擇所述實的或虛的相關分量輸出。
13.一種擴頻接收機，包括處理器、與該處理器耦合的程序存儲器、以及可時分復用的相關器，該相關器的特征在于包括擴頻輸入；擴展序列輸入；相關器模塊，其第一輸入與所述擴頻輸入耦合，第二輸入與所述擴展序列輸入耦合，并且具有提供相關結果的一個輸出；以及至少一個控制寄存器，用于配置該相關器的操作模式；程序存儲器存儲處理器可實現(xiàn)的指令，用于控制處理器來將多個值寫入該至少一個控制寄存器，從而配置相關器以提供相應的多個時分復用的邏輯相關操作。
14.如權利要求13所述的擴頻接收機，其特征在于，所述至少一個控制寄存器包括一個或多個寄存器的多個組，各組寄存器用于存儲用來配置相關器的數(shù)據(jù)，從而提供相應一個所述邏輯相關操作。
15.如權利要求13或14所述的擴頻接收機，其特征在于，所述擴頻接收機用于在單個碼片周期上對所述邏輯相關操作進行時分復用。
16.一種實現(xiàn)包括多個相關器的擴頻接收機的方法，該方法的特征在于包括提供包括至少一個控制寄存器的可編程相關器，用于配置該相關器的操作模式；將數(shù)據(jù)寫入所述至少一個控制寄存器，所述數(shù)據(jù)包括用于配置可編程相關器來提供多個邏輯相關器的數(shù)據(jù)；以及時分復用所述可編程相關器以提供所述多個相關器的所述多個邏輯相關器。
17.一種擴頻接收機結構，其特征在于包括擴頻信號采樣器；與該擴頻采樣器耦合的采樣延時級，用于在經(jīng)延時的采樣總線上提供具有多個不同延時的一組擴頻采樣；多個擾碼發(fā)生器，用于在擾碼總線上提供多個擾碼；以及多個相關器，各包括與經(jīng)延時的采樣總線耦合的相關器模塊，并且包括與擾碼總線耦合的至少一個擴展碼發(fā)生器，每個所述相關器具有至少一個相關輸出。
18.一種擴頻接收機子系統(tǒng)，其特征在于包括輸入信號采樣器，用于提供經(jīng)采樣的輸入信號；與所述輸入信號采樣器耦合的輸入信號延時裝置，用于提供具有不同相對延時的一組經(jīng)延時經(jīng)采樣的信號；擴展序列發(fā)生器，用于提供擴展序列信號；與所述擴展序列發(fā)生器耦合的擴展序列延時裝置，用于提供具有不同相對延時的一組經(jīng)延時的擴展序列信號；相關器，具有第一和第二輸入以及一個輸出，所述輸出取決于在所述第一和第二輸入處接收到的信號間的相關；與所述輸入信號延時裝置以及所述相關器的第一輸入耦合的第一選擇裝置，用于將一組所述經(jīng)延時經(jīng)采樣的信號之一選擇性地提供給所述相關器；與所述擴展序列延時裝置以及所述相關器的第二輸入耦合的第二選擇裝置，用于將一組所述經(jīng)延時的擴展序列信號之一選擇性地提供給所述相關器；借此可以調節(jié)所述相關器處所述經(jīng)采樣的輸入信號和所述擴展序列信號的相對定時。
19.如權利要求18所述的擴頻接收機子系統(tǒng)，其特征在于還包括擾碼發(fā)生器，提供擾碼輸出來與所述擴展序列信號組合；以及與所述擾碼發(fā)生器耦合的擾碼發(fā)生器控制，用于響應控制信號而重啟動所述擾碼。
20.一種為擴頻接收機相關器調節(jié)擴展序列和經(jīng)采樣的輸入信號的相對定時的方法，該擴展序列具有相關的擴展序列碼片時鐘，該輸入信號以采樣時鐘間隔被采樣，該方法的特征在于包括使經(jīng)采樣的輸入信號延時整數(shù)個采樣時鐘間隔，用以提供精細相對定時調節(jié)；以及使擴展序列延時整數(shù)個擴展序列碼片時鐘周期，用以提供粗略相對時序調節(jié)。
21.如權利要求20所述的調節(jié)相對定時的方法，其特征在于，所述擴展序列包括第一偽隨機序列和第二、較長的偽隨機序列的組合，該方法另外包括重啟動第二偽隨機序列以進一步調節(jié)所述相對定時。
22.一種為擴頻接收機相關器調節(jié)擴展序列和經(jīng)采樣的輸入信號的相對定時序的方法，其特征在于，所述擴展序列包括第一偽隨機序列和第二偽隨機序列的組合，所述第二偽隨機序列等于或長于第一序列，該方法通過重啟動第二偽隨機序列來調節(jié)所述相對定時。
全文摘要
柔性雷克接收機結構提供了一種雷克接收機處理系統(tǒng)(200)，包括通過多路復用器(232)連接至部分相關器模塊(236)的一個輸入端的至少兩個可編程擴展序列塊(224，226)。部分相關器模塊的第二輸入端與第二多路復用器(234)相連以允許選擇多個經(jīng)延時的IQ采樣之一。多個擾碼發(fā)生器(202)與擾碼總線(208)相連并且為每個擴展序列塊(224，226)提供相應的多路復用器(220，222)來允許從擾碼發(fā)生器之一選擇輸入。多個寄存器(242)允許在處理器(260)的控制下自適應雷克接收機配置。該系統(tǒng)使硬件資源能夠按照接收到的信道條件和所需的數(shù)據(jù)速率而被時分復用并且/或者重新分配。
文檔編號H04B1/707GK1489832SQ02804245
公開日2004年4月14日 申請日期2002年11月1日 優(yōu)先權日2001年11月2日
發(fā)明者A·C·多爾溫, A C 多爾溫 申請人:株式會社東芝