專利名稱：碼分多址接收設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及CDMA(碼分多址)接收設備，它接收并解調一個經QPSK(正交相移鍵控)擴頻調制產生的直接序列CDMA信號。
在DS-CDMA(直接序列CDMA)方法中，選擇BPSK(二進制相移鍵控)法，或QPSK法作為調制方法。當使用QPSK方法時，用不同的擴頻碼對同相信號和正交信號進行擴頻調制并在發(fā)送設備中組合起來。如此產生的信號由發(fā)送設備發(fā)送出去。CDMA接收設備將接收的信號解調為同相信號和正交信號，用解擴頻碼對同相信號和正交信號進行解擴頻處理，這里解擴頻碼分別與擴頻碼同步產生。人們要求降低這種CDMA接收設備的成本。


圖1說明相關技術中的CDMA接收設備，并表示用上面指出的QPSK擴頻調制的CDMA接收設備的一部分。如圖1所示，CDMA接收設備包括天線51，高頻放大器52，帶通濾波器53，解調器54,55，載波發(fā)生器56，用于將輸入其上的信號移相π/2的移相器(π/2)57,A-D變換器(A-D)58和59，解擴頻部分60,61,62和63，加法器64,65，衰落補償部分66以及判定和輸出部分67。
用QPSK擴頻調制得到的從發(fā)送設備發(fā)送的直接序列CDMA信號，經過天線51輸入到CDMA接收設備。高頻放大器52將這樣輸入的信號放大。帶通濾波器53從放大的信號中濾去不需要的頻帶分量。由載波產生部分56來的載波直接輸入到解調器54，并經過移相器57加到解調器55上，移相器將載波相位移π/2，從而由解調器54和55對從帶通濾波器53輸出的信號進行相干檢測。這樣得到的信號是解調的同相信號和解調的正交信號，并分別由A-D變換器58,59轉換為數字信號。然后將這樣得到的信號輸入到解擴頻部分60,61,62和63。如上述的與發(fā)送設備中使用的擴頻碼同步的解擴頻碼Ci,Cq輸入到解擴頻部分60,61,62和63。從而對從A-D變換器58和59輸出的信號進行解擴頻處理。如圖1所示，將這樣得到的信號經加法器64和65相加。就得到同相信號和正交信號。然后將同相信號和正交信號輸入到衰落補償部分66，補償由于傳播路徑的衰落引起的信號起伏。然后經判定和輸出部分67對得到的信號進行判定處理。然后，從判定和輸出部分67輸出接收的信號。
圖2說明擴頻QPSK調制部分，示出了一種用于進行數字處理以便經QPSK調制得到直接序列CDMA信號部分的配置。Di和Dq分別表示同相發(fā)送信息符號和正交發(fā)送信息符號。Ci和Cq分別表示用于同相信號的擴頻碼和用于正交信號的擴頻碼。Si和Sq分別表示經擴頻調制得到的同相信號和正交信號。將同相發(fā)送信息符號Di，正交發(fā)送信息符號Dq，和用于同相信號及用于正交信號的擴頻碼Ci和Cq輸入到異或電路71,72,73和74。然后經電平變換部分75,76,77和78，如將“0”變換為“1”將“1”變換為“-1”。然后將這樣得到的信號由加法器79和80相加。然后輸出同相信號Si和正交信號Sq。發(fā)送設備由同相信號Si和正交信號Sq形成一QPSK調制的信號，并輸出此QPSK調制的信號。
圖3說明匹配濾波器的一般配置。這種匹配濾波器可應用于同步解擴頻碼的部分以及圖1所示的每個解擴頻部分60,61,62和63中。圖3的配置包括一碼片時間延時(one-chip-time delaying)元件(D)81-1至81-n，乘法器82-0至82-n，及加法器83。信號S輸入到此電路上。此外擴頻碼C0至Cn分別輸入到乘法器82-0至82-n上。
當包括上述配置的匹配濾波器如上述使用于每一擴頻部分時，延時元件81-1至81-n構成用來每一碼片時間移位輸入信號S一次的移位寄存器。如圖3所示，輸入信號S，移位寄存器的輸出信號以及擴頻碼C0至Cn分別輸入至乘法器82-0至82-n。從乘法器82-0至82-n輸出的信號經加法器83相加。加法器83的輸出信號是一個符號的解擴頻的解調的輸出信號。
圖4表示滑動相關器(sliding correlator)的一般配置?？梢詫⒒瑒酉嚓P器用于圖1所示的每一個解調器部分60,61,62和63中。圖4所示的配置包括放大器91，加法器92，一碼片時間延時元件(D)93，及由控制信號SB關閉的開關94,SB的時間即是符號的時間。
當如上所述的將滑動相關器用于解擴頻部分的每一個時，輸入信號S和擴頻碼C就輸入到完成乘法的乘法器91。從乘法器91輸出的相乘輸出信號和從加法器92輸出的相加輸出信號-此信號已由延時元件93延時一碼片時間，輸入到完成加法的加法器92。從而在一個符號時間內完成積分。當開關94由控制信號SB來關閉時，可以得到一個符號的解擴頻的解調輸出信號。
當將QPSK調制方法用于直接序列CDMA法時，發(fā)送設備中的擴頻QPSK調制部分可采用如圖2所示的配置來實施。此時，把圖2所示的異或電路71,72,73和74完成的(Di+jDq)·(Ci+jCq)操作作為復數擴頻序列的乘法處理，可以用復數解擴頻碼序列的復數共軛值作復數乘法來解擴頻。然而，當用復數乘法完成解擴頻時，因為需要乘法器，電路規(guī)模大，和/或為完成計算的數據處理量大。
本發(fā)明的目的是降低解擴頻部分電路的規(guī)模或降低解擴頻部分完成的計算量。
根據本發(fā)明CDMA接收設備接收由QPSK擴頻調制產生的直接序列CDMA信號，完成對直接序列CDMA信號的相干檢測，并由解擴頻部分10將相干檢測得到的信號解擴頻。解擴頻部分10包括選擇器部分13。選擇器部分13根據解擴頻碼從由相干檢測得到的解調的同相和正交信號以及作為解調的同相和正交信號的符號倒相的結果得到的倒相的同相和正交信號中，選擇信號作為解調和解擴頻的同相輸出信號和解調和解擴頻的正交輸出信號。
解擴頻部分可包括用于將解調的同相信號每次移位一個碼片時間的同相移位寄存器；用于將解調的正交信號每次移位一個碼片時間的正交移位寄存器；選擇器裝置，其每個元件用來讓從同相移位寄存器相應的元件和正交移位寄存器相應的元件輸出的信號，以及作為從同相移位寄存器的相應的元件和從正交移位寄存器的相應的元件輸出的信號的符號倒相的結果得到的信號輸入到選擇器裝置，選擇作為選擇的同相信號和選擇的正交信號信號，并輸出所選擇的信號；同相相加裝置用于將選擇的同相信號相加并將相加的結果輸出作為解調的及解擴頻的同相輸出信號；以及正交相加裝置用于將選擇的正交信號相加并將相加的結果輸出作為解調的及解擴頻的正交輸出信號。因此可以再使用一個匹配濾波器構成解擴頻部分。
解擴頻部分可以包括選擇裝置，用于將解調的同相信號和解調的正交信號，以及作為解調的同相信號和解調的正交信號的符號倒相的結果得到的倒相的同相信號和倒相的正交信號作為選擇裝置的輸入，根據擴頻碼從這些輸入中選擇作為選擇的同相信號和選擇的正交信號的信號，并將選擇的信號輸出，以及相加裝置，用于在一比特時間將選擇的同相信號相加和將選擇的正交信號相加，并輸出此相加結果作為解調的和解擴頻的同相輸出信號和解調的和解擴頻的正交輸出信號。因此，可以使用可滑動相關器型配置來構成解擴頻部分。
從下面結合附圖的詳細說明中本發(fā)明的其他目的和另外的性能就更明顯了。
圖1說明相關技術的CDMA接收設備；圖2說明擴頻QPSK調制部分；圖3一般地說明匹配濾波器；圖4一般地說明滑動相關器；圖5說明本發(fā)明第一和第二實施方式的CDMA接收設備；圖6說明本發(fā)明第一實施方式的匹配濾波器型的解擴頻部分；圖7說明本發(fā)明的第一實施方式的選擇器部分；以及圖8說明本發(fā)明的第二實施方式的滑動相關器解擴頻部分。
圖5表示本發(fā)明的第一實施方式的CDMA接收設備的一般配置。配置包括天線1，高頻放大器2，帶通濾波器3，解調器4,5，載波產生部分6，用于將輸入信號移相π/2的移相器(π/2)7,A-D變換器(A-D)8,9，解擴頻部分10，衰落補償部分11，以及判定和輸出部分12。解擴頻部分包括選擇器部分13。
從天線1至A-D變換器8,9部分的配置和功能與圖1所示的相關技術的那些相似，因此就省去重復的說明。包括選擇器部分13的解擴頻部分10從解調的同相信號和解調的正交信號中，以及倒相的同相信號和倒相的正交信號中選擇信號，其中解調信號是作為由A-D變換器8和9的A-D變換結果得到的，倒相的信號分別是作為解調的同相信號和解調的正交信號的符號倒相的結果得到的。從解擴頻部分10輸出選擇的信號。根據解擴頻碼進行選擇。
發(fā)送設備中進行的擴頻處理相當于復數信息符號Di+jDq和復數擴頻碼Ci+jCq相乘。因為復數擴頻碼Ci+jCq為1+j,1-j,-1+j和-1-j中之一，在發(fā)送設備中進行的處理相當于復數信息符號Dj+jDq的相位旋轉π/4,-π/4,3π/4和-3π/4。因此，在解擴頻處理時，對于復數擴頻碼Ci+jCq為1+j,1-j,-1+j和-1-j中之一的每一種情況，采用將復數信息符號Di+jDq的相位相應的旋轉-π/4,π/4,-3π/4和3π/4中之一，Di+jDq的相位能回到原始的相位。因此，可以進行解擴頻處理。
在這種情況時，當將π/4加到相位-π/4,π/4,-3π/4和3π/4中的每一個上時，就得到相位0,π/2,-π/2和π。因此，可以很容易地進行對應于解擴頻碼的相位旋轉處理。這樣，解擴頻輸出信號的相位是作為將正確的解擴頻輸出信號的相位旋轉π/4的結果得到的。然而，CDMA接收設備包括衰落補償部分11，它補償由于傳播路徑的衰落引起的相位旋轉。因此，使用衰落補償部分11的功能，容易將解擴頻輸出信號的已經被旋轉了π/4的相位，恢復到正確的解擴頻輸出信號的相位。
將矢量x+jy的相位旋轉0的結果，矢量保持x+jy。將矢量x+jy的相位旋轉π/2的結果，矢量成為-y+jx。將矢量x+jy的相位旋轉-π/2的結果，矢量成為y-jx。將矢量x+jy的相位旋轉π的結果，矢量成為-x-jy。因此，可以作為在原始的矢量x+jy的同相分量及正交分量和/或這些分量的符號倒相之問的交換的結果來進行解擴頻處理。因此，可以采用符號倒相裝置和選擇裝置的方法來構成解擴頻部分10。對于相位-π/4,π/4,-3π/4和3π/4中的每一個進行相位旋轉的角度不限于π/4?？梢詫ο辔?π/4,π/4,-3π/4和3π/4中的每一個進行相位旋轉上(2n-1)·(π/4)，其中n為任意整數。
圖6表示本發(fā)明的第一實施方式的匹配濾波器型解擴頻部分的一般配置。在本發(fā)明的第一實施方式的CDMA接收設備中，圖5所示的解擴頻部分包括匹配濾波器型解擴頻部分。匹配濾波器型解擴頻部分包括延時元件(D)21-1至21-n和22-1至22-n，用其每一個將輸入信號延時一碼片時間，延時元件分別形成同相移位寄存器和正交移位寄存器，解擴頻部分還包括選擇器部分23-0至23-n，同相相加部分24，和正交相加部分25。
解調的同相信號ri輸入至同相移位寄存器而解調的正交信號rq輸入至正交移位寄存器。然后把這些信號每一碼片時間移位一次。解調的同相信號ri，解調的正交信號rq，從同相移位寄存器延時元件21-1至21-n輸出的信號和從正交移位寄存器延時元件22-1至22-n輸出的信號被分別輸入到選擇器部分23-0至23-n。將分別用于同相信號和正交信號的解擴頻碼Ci和Cq輸入到選擇器部分23-0至23-n的每一個上。根據解擴頻碼Ci和Cq選擇的同相信號di輸入到同相相加部分24，相加起來，得到同相信號Di。根據解擴頻碼Ci和Cq選擇的正交信號dq輸入到正交相加部分25，相加起來，得到正交信號Dq。
選擇器部分23-0至23-n中的每一個具有如圖7所示的配置。配置包括倒相器31，用來把解調的同相信號ri的符號倒相并輸出此倒相的同相信號-ri，倒相器32，用來把解調的正交信號rq的符號倒相并輸出此倒相的正交信號-rq，以及選擇器33。選擇器33的輸入信號有解調的同相信號ri，倒相的同相信號-ri，解調的正交信號rq及倒相的正交信號-rq。選擇器33根據擴頻碼Ci和Cq從輸入的信號中選擇信號，并將選擇的同相信號di和選擇的正交信號dq輸出。
選擇器33的根據解擴頻碼Ci和Cq的選擇邏輯如下當解擴頻碼Ci=1及Cq=1時，選擇的輸出di=ri及dq=rq。這種情況對應于相位旋轉角為0的情況。當解擴頻碼Ci=-1及Cq=1時，選擇的輸出di=-rq及dq=ri。這種情況對應于相位旋轉角為π/2的情況。當解擴頻碼Ci=1及Cq=-1時，選擇的輸出di=rq及dq=-ri。這種情況對應于相位旋轉角為-π/2的情況。當解擴頻碼Ci=-1及Cq=-1時，選擇的輸出di=-ri及dq=-rq。這種情況對應于相位旋轉角為π的情況。使用相當簡單的邏輯門電路可以很容易地實現具有上述選擇邏輯的選擇器33。替代的，也可以經過由數字信號處理器(DSP)完成的判定處理等來很容易地體現此選擇邏輯。
由圖6所示的選擇器部分23-0至23-n根據解擴頻碼Cj和Cq選擇的、并由選擇器輸出的同相信號di輸入至同相相加部分24，在那里相加并形成同相信號Di。由選擇器部分23-0至23-n根據解擴頻碼Ci和Cq選擇的、并由選擇器輸出的正交信號dq輸入至正交相加部分25，在那里相加并形成正交信號Dq。
同相信號Di和正交信號Dq從擴頻部分10輸出，它是一個前面第一實施方式說明過的匹配濾波器型解擴頻部分。然后同相信號Di和正交信號Dq輸入到衰落補償部分11，它補償包括在由解擴頻部分10輸出的信號中的由于傳播路徑衰落發(fā)生的相位旋轉，并補償包括在由所述解擴頻部分10輸出的信號中的、發(fā)生在解擴頻部分10的相位旋轉。然后將從衰落補償部分11輸出的同相信號和正交信號輸入到判定和輸出部分12，它用這些信號的電平等進行測定并輸出一個比特序列。此比特序列被傳送到后續(xù)電路(圖5未畫出)。
因此，本發(fā)明的第一實施方式的解擴頻部分10包括移位寄存器，選擇器部分和加法部分，但不包括在有關的技術中需要的放大器。所以解擴頻部分10的配置簡單。另外，當由數字信號處理器(DSP)的計算處理功能來實現解擴頻部分10的功能時，由于降低了處理量，可以達到高速處理及低功耗。
圖8說明本發(fā)明的第二實施方式的滑動相關器型解擴頻部分。在本發(fā)明的第二實施方式中，圖5所示的解擴頻部分10包括滑動相關器型解擴頻部分，而不是圖6示的配置。包括滑動相動器解擴頻部分的解擴頻部分包括倒相器41,42，選擇器43，加法器44,45，和用來將輸入信號延時一碼片時間的延時元件(D)46,47。倒相器41,42和選擇器43具有分別與圖7所示的倒相器31,32和選擇器33相一致的用于進行邏輯運算的配置與功能。
每一碼片時間從選擇器43輸出選擇的同相信號di并輸入到加法器44。上一個從選擇器43輸出的選擇的同相信號di，由加法器44比當前由選擇器43輸出的選擇的信號di提前一碼片時間進行加法并經過延時元件46輸入到加法器44上，由加法器44加上當前輸出的選擇的同相信號di。因此，一比特時間后，從加法器44輸出相加結果作為同相信號Di。類似地，每一碼片時間從選擇器43輸出選擇的正交信號dq并輸入至加法器45。上一個從選擇器43輸出的選擇的正交信號dq，由加法器45比當前由選擇器43輸出的選擇的正交信號dq提前一碼片時間進行加法并經過延時元件47輸入到加法器45上，由加法器45加上目前輸出的選擇的正交信號dq。因此，一比特時間后，從加法器45輸出相加結果作為正交信號Dq。
在第二實施方式的CDMA接收設備中，可調整環(huán)形解調器型解擴頻部分的解擴頻部分也不包括放大器。相應地，電路設置簡單，并且也由于執(zhí)行的計算只是加法，處理量可以降低。另外，與圖6所示的匹配濾波器型解擴頻部分相比較，此設置簡單。
因此，本發(fā)明涉及接收及解調直接序列CDMA信號的CDMA接收設備。由QPSK擴頻調制得到直接序列CDMA信號。解調器4,5完成對輸入的直接序列CDMA信號的相干檢測。從解調器4,5輸出的信號分別經A-D變換器8,9轉換為數字信號。這些數字信號即是解調的同相信號ri和解調的正交信號rq。解擴頻部分10的選擇器13根據擴頻碼Ci,Cq，從解調的同相和正交信號ri,rq和倒相的同相和正交信號-ri,-rq中，選擇同相和正交信號di,dq，并輸出選擇的信號di和dq。倒相的同相和正交信號-ri,-rq是作為解調的同相和正交信號ri,rq的符號倒相的結果得到的。因此，根據本發(fā)明的CDMA接收設備不需要放大器。因而設備的配置簡單。另外，當使用DSP等的計算功能來實現CDMA接收設備時，可以降低計算處理量。
本發(fā)明不限于上面討論的實施方式，可以作出變化和修改而不偏離本發(fā)明的范圍。
1997年10月23日申請的日本專利No.9-290729的基本內容在此作為參者。
權利要求
1．CDMA接收設備，接收經QPSK擴頻調制產生的直接序列CDMA信號，完成對直接序列CDMA信號的相干檢測，并經解擴頻部分(10)對由相干檢測得到的信號解擴頻，其中所述解擴頻部分包括選擇器部分(13)，所述選擇器部分根據解擴頻碼，從經相干檢測得到的解調的同相和正交信號和作為解調的同相和正交信號的符號倒相的結果而得到的倒相的同相和正交信號中，選擇作為解調的及解擴頻的同相輸出信號和解調的及解擴頻的正交輸出信號的信號。
2．根據權利要求1的CDMA接收設備，其中所述解擴頻部分包括用于將解調的同相信號每個移一碼片時間的同相移位寄存器(21-1至21-n)；用于將解調的正交信號每個移一碼片時間的正交移位寄存器(22-1至22-n)；選擇器(33)，其每一個用于將從所述的同相移位寄存器的相應的元件和從所述的正交移位寄存器的相應的元件輸出的信號，以及作為從所述同相移位寄存器的相應的元件及所述正交移位寄存器的相應元件輸出的信號的符號倒相的結果而得到的那些信號作為從其中選擇作為選擇的同相信號和選擇的正交信號的信號，并輸出這樣選擇的信號；同相加法部分(24)，用于相加選擇的同相信號并輸出此相加結果作為解調的及解擴頻的同相輸出信號；和正交加法部分(25)，用于相加選擇的正交信號并輸出此相加結果作為解調的及解擴頻的正交輸出信號。
3．根據權利要求1的CDMA接收設備，其中所述解擴頻部分包括選擇器(43)，用于將解調的同相信號和解調的正交信號，以及作為解調的同相信號和解調的正交信號的符號倒相的結果而得到的倒相的同相信號和倒相的正交信號作為選擇器的輸入，根據擴頻碼，從輸入中選擇作為選擇的同相信號和選擇的正交信號的信號，并且輸出這樣選擇的信號；以及加法部分(44,45)，用于在一比特時間相加此選擇的同相信號和相加選擇的正交信號，并輸出此相加結果作為解調的并解擴頻的同相輸出信號和解調的并解擴頻的正交輸出信號。
4．CDMA接收設備，包括天線(1)，通過它輸入經QPSK擴頻調制得到的直接序列CDMA信號；放大輸入信號的高頻放大器(2)；從放大的信號中濾去不需要的頻帶分量的帶通濾波器(3)；產生載波的載波發(fā)生器部分(6)；具有載波器輸入的第一解調器(4)，它對從所述帶通濾波器輸出的信號解調并輸出解調的同相信號；將載波的相位移π/2的移相器(7)；第二解調器(5)，具有經過所述移相器的載波輸入，將從所述帶通濾波器輸出的信號解調并輸出解調的正交信號；第一A-D變換器(8)，它將解調的同相信號變換為數字解調的同相信號；第二A-D變換器(9)，它將解調的正交信號變換為數字解調的正交信號；解擴頻部分(10)，它包括選擇器部分(13)，它根據解擴頻碼從數字解調的同相信號和數字解調的正交信號中，以及作為數字解調的同相信號和數字解調的正交信號的符號反相的結果得到的反相的同相信號和反相的正交信中當中，選擇作為解調的并解擴頻的同相輸出信號以及解調的并解擴頻的正交輸出信號的信號；相位補償部分(11)，用于補償由于傳播路徑中的相移引起的相位旋轉包括在解調的并解擴頻的同相輸出信號和解調的并解擴頻的正交輸出信號中的和發(fā)生在所述解擴頻部分中包括在解調的、解擴頻的同相輸出信號和解調的、解擴頻的正交輸出信號中的相位旋轉；以及判定及輸出部分(12)，它使用從所述相位補償部分輸出的那些信號的電平等進行判定并輸出一串比特。
5．CDMA接收設備，包括用于輸入經QPSK擴頻調制得到的直接序列CDMA信號的裝置(1)；高頻放大裝置(2)，用于放大輸入信號；帶通濾波裝置(3)，用于從放大的信號中濾去不需要的頻帶分量；載波產生裝置(6)，用于產生載波；第一解調裝置(4)，用于將載波作為其輸入，將從所述帶通濾波器裝置輸出的信號解調并輸出解調的同相信號；移相裝置(7)，用于將載波相位移π/2；第二解調裝置(5)，用于將載波經過所述相移裝置(3)作為輸入，對從所述帶通濾波裝置輸出的信號解調并輸出解調的正交信號；第一A-D變換裝置(8)，用于將解調的同相信號變換為數字解調的同相信號；第二A-D變換裝置(9)，用于將解調的正交信號變換為數字解調的正交信號；解擴頻裝置(10)，包括選擇裝置(13)，該選擇裝置用于根據解擴頻碼從數字解調的同相信號和數字解調的正交信號中，以及作為數字解調的同相信號和數字解調的正交信號的符號倒相的結果得到的倒相的同相信號和倒相的正交信號當中，選擇作為解調的并解擴頻的同相輸出信號以及解調的并解擴頻的正交輸出信號的信號；相位補償裝置(11)，用于補償由于傳播路徑中的相移引起的包括在解調的并解擴頻的同相輸出信號和解調的并解擴頻的正交輸出信號中的相位旋轉和發(fā)生在所述解擴頻部分的包括在解調的、解擴頻的同相輸出信號和解調的、解擴頻的正交輸出信號中的相位旋轉；以及判定及輸出裝置(12)，用于使用從所述相位補償部分輸出的那些信號的電平等進行測定并輸出一串比特。
全文摘要
CDMA接收設備,接收經QPSK擴頻調制產生的直接序列CDMA信號,完成對直接序列CDMA信號的相干檢測,并經解擴頻部分(10)對由相干檢測得到的信號解擴頻。解擴頻部分包括選擇器部分(13)。選擇器部分根據解擴頻碼,從經相干檢測得到的解調的同相和正交信號和作為解調的同相和正交信號的符號倒相的結果而得到的倒相的同相和正交信號中,選擇作為解調的及解擴頻的同相輸出信號和解調的及解擴頻的正交輸出信號的信號。
文檔編號H04B1/16GK1215949SQ9811475
公開日1999年5月5日 申請日期1998年6月12日 優(yōu)先權日1997年10月23日
發(fā)明者浜田一, 大石泰之, 福政英伸, 松山幸二 申請人:富士通株式會社