专利名称：可编程匹配滤波器搜索器的制作方法
背景技术：
I.发明领域本发明涉及通信。具体而言，本发明涉及新颖和改良的用可编程匹配滤波器搜索器检测导频信号的方法和装置。
II.相关技术的描述伪随机噪声(PN)序列通常用于直接序列扩展频谱通信系统，例如电信工业协会(TIA)发布的，主要用于蜂窝通信系统的IS-95中描述的空中接口标准，以及它的派生物如IS-95-A和ANSI J-STD-008(此后都称为IS-95标准)。IS-95标准结合了码分多址(CDMA)信号调制技术，用于在同一RF带宽上同时传导多个通信。当结合了综合功率控制，在同一带宽上同时传导多个通信，与其它无线通信技术相比通过提高频率的再使用，能增加呼叫和其它通信的总数，所述其它通信能在无线通信系统中进行。美国专利号No.4,901,307题为《SPREAD SPECTRUMCOMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS》和美国专利号No.5,103,459题为《SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMSIN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM》中都揭示了多址通信系统中CDMA技术的使用，上述两个专利都转让给了本发明的受让人，通过参考结合于此。
图1提供了根据使用IS-95标准构造的蜂窝电话系统的高度简化图。在操作中，一组用户单元10a-d通过用一个或多个使用CDMA调制RF信号的基站12a-d建立一个或多个RF接口以进行无线通信。每个基站12和用户单元10之间的RF接口包含基站12发射的前向链路信号，和用户单元发射的反向链路信号。使用这些RF接口，一般通过移动电话交换局(MTSO)14和公共交换电话网(PSTN)16进行与其它用户的通信。通常通过有线连接形成基站12、MTSO 14和PSTN 16之间的链路，虽然也熟知另外的RF或微波链路的使用。
每个用户单元10通过使用一个瑞克接收机与一个或多个基站12通信。在美国专利号No.5,109,390题为《DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONESYSTEM》中描述了瑞克(Rake)接收机，该专利转让给了本发明的受让人，通过参考结合于此。典型地，瑞克接收机包括一个或多个搜索器，用于定位来自相邻基站的直接或多路径导频，和两个或多个峰指接收器，用于接收和组合来自这些基站的信息信号。在1994年9月30日提交的美国专利号08/316,177题为《MULTIPATHSEARCH PROCESSOR FOR SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATIONSYSTEMS》的共同待批申请中描述了搜索器，该专利转让给了本发明的受让人，通过参考结合于此。
在直接序列扩展频谱通信系统的设计中，要求接收机必须使它的PN序列对准基站的PN序列。在IS-95中，每个基站和用户单元使用精确相同的PN序列。基站通过在其PN序列的产生中插入一个唯一的偏移，将它本身和其它基站区分开来。在IS-95系统中，所有的基站都偏移64码片的整数倍数。用户单元通过向基站指定至少一个峰指接收器实现与该基站的通信。为了与基站通信，指定的峰指接收器必须在它的PN序列中插入合适的偏移。也可以通过使每个基站用唯一的PN序列代替同样PN序列的偏移，从而区别基站。在这种情况下，峰指接收器可以调节它们的PN产生器，从而为它指定的基站产生合适的PN序列。
用户单元通过使用搜索器确定基站的位置。图2描述了在用户单元中用于搜索的普通类型的串行相关器。在1997年7月1日公布的美国专利号No.5,644,591题为《METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMACOMMUNICATIONS SYSTEM》中描述了该搜索器，该专利转让给了本发明的受让人，通过参考结合于此。
在图2中，天线20接收一个或多个基站发射的包含导频信号的信号。在接收机21中将该信号下变频和放大，从而产生接收信号的同相分量(I)和正交分量(Q)，并将它们传送到去扩展器22。I和Q PN序列产生器23由搜索器控制器27控制为候选偏移产生合适的I和Q PN序列。去扩展器22接收I和Q PN序列，并将I和Q接收信号去扩展，从而将结果传到相干累加器24和25。这些累加器在搜索器控制器27指定的时间段内，对去扩展I和Q信号的振幅求积分。相干累加器24和25在输入信号相位大约为常数的一段时间内，将I和Q的振幅相加。将结果传到能量计算模块26，其中将I和Q的相干累加值平方并相加。该结果在非相干累加器28中累加。非相干累加器中相加的是能量，所以不适用相干累加器中相位为常数的要求。在搜索器控制器27所指定的一段时间内将能量累加。在门限比较29中比较该结果。一旦完成了在I和Q PN序列产生器23中候选偏移的编程过程，搜索器控制器27指定一个新的被分析的候选偏移。
上述搜索器具有较强适应性的优点。关于一个候选偏移可以执行任何数量的相干积分C(受相干时间的限制)，还可以执行任何数量的非相干累加M。可以搜索任何数量的搜索假设L。然后，L假设窗口的所有搜索时间由L*C*M给出。该结构的缺点是用串行的方式计算每个候选值。为了减少对给出M和N的搜索时间，需要加入加倍的硬件。
图3显示了另一个搜索器结构，它通常称为匹配滤波器搜索器。对于该方法的讨论，见Simon，Omura，Scholtz&Levitt，SPREAD SPECTRUM COMMUNICATIONSHANDBOOK，pp.815-822，McGraw-Hill，Inc.，New York。
天线30接收输入信号，并将它传到接收机31中下变频和放大。然后将I和Q信道分别传送到延迟链路36和38。每个延迟链路包含N个延迟单元，标为DI1-DIN和DQ1-DQN。用装入抽头值链路35和37的PN值乘以每个延迟单元的输出。用I和Q PN产生器产生抽头值，并将它装入或硬编码入标为PNI1-PNIN和PNQ1-PNQN的乘法单元。要注意到在简单的情况下，抽头值只包括1和-1，所以反相器(或取负器)代替了真正的乘法器。图3显示了延迟单元输出和抽头值的联合。抽头值由PN序列的一部分组成，PN序列用于和输入数据相关。所有乘法的结果都被传送到加法器34和32，在那里将它们相加。然后，在模块33中将结果平方并相加，以产生一个能量计算值，在门限比较39中比较该结果。在能量结果较高的时候，可能存在基站导频，而且它的PN产生器对准抽头单元中的PN序列部分。在单个一轮需要循环通过全部的PN序列的时间中，每个可能的偏移都具有为它计算的能量值。
该结构的优点包括并行计算N个假设，使得在每个延迟单元被更新的周期内只产生一次结果。在搜索的假设数L等于整个PN空间，所需的相干累加数C等于抽头数N，非相干累加数M设置为1的情况下，该结构是最佳的。在这个过程中，总的搜索时间是L+N(假设用有效数据填满延迟单元需要N个周期)。延迟单元可以已经包含有效数据，在任何情况下，通常N远小于PN空间，所以搜索时间基本上直接和L有关。比较这个和上述串行相关器搜索器的时间L*C*M＝L*C。
N的最大值由相干时间给出。搜索器的匹配滤波器部分基本上执行去扩展输入信号的相干累加。这和先前结构中的最大值C受同样的约束。为了增加非相干累加数，需要增加用于容纳每个搜索假设中间计算的存储器，或L附加存储单元。然后，对于M＞1搜索时间由M*PN给出，其中PN是整个PN空间。
该结构的缺点包括缺乏适应性。只有在上述有限情况的硬件和时间中，它是最佳的。在期望的C小于抽头数N，或被搜索的窗口L小于整个PN空间，M大于1的情况下，硬件就不能充分地使用。首先，在硬件中存在的延迟单元和PN抽头，不管它们是否被使用。其次，在第二个非相干能量值计算出之前，整个PN序列必须循环通过。再次，需要一个额外的存储器，用于为每个偏移存储所有的部分累加。
举一些数字实例，假设PN空间PN为30000。我们将比较所述具有N＝100个延迟单元的匹配滤波器搜索器。首先假设期望的搜索窗口也是30000，期望的C是100，期望的M是1。这些条件对于匹配滤波器搜索器是最佳的，所以它的硬件能够充分的使用。所需搜索时间是L*M＝30000。上述串行相关器搜索器也有效使用它的硬件，但是它的搜索时间是L*M*C＝3000000，或者大于100倍。所以为了用串行相关器达到相等的速度，我们需要并行100个。在使用面积上它不会和匹配滤波器同样有效。
现在假设用同样的硬件，我们搜索一个小于全部PN序列的窗口L＝1000。再假设相干积分C仅设定为25。M仍然为1。这种情况证明匹配滤波器不能充分利用它的所有硬件，因为它的3/4未被用到。全部的搜索时间1000仍然低于串行相关器的1000*25＝25000，但是只快25倍。这是假设抽头可以用这种方法被编程，使得可以利用减小的窗口尺寸并具有固定抽头(情况并非如些)，搜索时间为30000，它实际上还要慢一点。
最后，只改变假设M＝5。这样匹配滤波器搜索器将继续以25％的硬件效率操作，它将使用M*PN或150000个循环进行搜索(需要额外的存储器存储L个部分累加)。串行相关器将继续以100％的硬件效率操作，并在L*C*M或125000的时间内完成任务。明显的是，当M超过5，串行相关器的性能增益只会增加。
在降低从最初捕获到基站切换到多路径解调所用的搜索时间上具有明显的优点。在本技术领域需要一种搜索器，它能集快速搜索和适应性和硬件效率为一体。
发明内容
本发明描述了一种用于搜索的新颖改良的方法和装置。根据本发明的一个实施例，搜索器将灵活性加入到匹配滤波器的并行计算特征中，它允许用资源有效的方式为较宽范围的搜索假设高速执行可变数量的相干累加和可变数量的非相干累加。本发明的该典型实施例允许以时间分片方式，并行使用匹配滤波器结构，以搜索多个窗口。此外，搜索器允许为每个搜索窗口任选独立的Walsh去覆盖。分时逼近允许任何偏移的任选频率搜索。
在典型实施例中，使用匹配滤波器结构对I和Q信道数据去扩展。在可编程时段中，去扩展的同相和正交振幅被传送到相干累加器中相加。将振幅累加值平方并相加，产生一个能量测量值。在第二个可编程时段，将能量测量值累加以执行非相干累加。结果值用于确定该偏移处的导频信号的似然性。
每个匹配滤波器结构包含一个用于接收数据的N值移位寄存器，一条用于执行去扩展和任选Walsh去覆盖的可编程抽头组，和一个用于将结果滤波器抽头计算相加的加法器结构。匹配滤波器结构能随意用分时方式搜索多路复用器指示的多个窗口，多路复用器提供各种抽头值流以用于去扩展(用抽头值中包括的任选Walsh去覆盖)。此外，可以加入任选相位旋转器以应用多路复用相位值，从而进行频率搜索。每个循环中，匹配滤波器结构都产生一个特定偏移的中间计算值(用任选Walsh去覆盖和任选相位旋转)，其中包括N个基于移位寄存器中数据的计算值。屏蔽特征可用于允许执行使用小于N个值的计算。某些任选特征的标识不包含需要其它特征。在不同的实施例中，可以组合或省略本发明的不同方面。
附图概述本发明的特点、目的和优点将在以下结合附图的详细描述中进一步显现出来，附图中相同的标号到处都作相应地标识，其中图1是蜂窝电话系统的框图；图2是先前技术串行相关器搜索器的框图；图3是先前技术匹配滤波器搜索器的框图；图4是根据本发明典型实施例构造的框图；图5描述了一个QPSK去扩展器；图6描述了一个BPSK去扩展器；和图7是根据本发明构造的更详细的框图；较佳实施例的详细描述图4中显示了根据本发明的一个实施例构造的框图。I和Q数据(下文中为DI和DQ)分别进入移位寄存器400和402。本发明中匹配滤波器部件的大小由N(移位寄存器中的存储单元数)给出。数据以一个固定的速率装入和在移位寄存器中移位。在典型的实施例中，数据以两倍码片的速率装入。这样允许搜索每个码片和半码片边界。
然后，在移位寄存器400和402中的数据与装入去扩展器410中I和Q PN序列的N比特部分(下文中为PNI和PNQ)相关。为了将QPSK扩展导频信号去扩展，执行复数去扩展(DI+jDQ)·(PNI+jPNQ)＝(DIPNI+DQPNQ)+j(DQPNI-DIPNQ)。图5描述了N级QPSK去扩展器中的一级。N个值中的一个DI在乘法器600与相应的抽头值PNI相乘，在乘法器604中与相应的抽头值PNQ相乘。类似地，DQ在乘法器604和606中分别与抽头值PNI和PNQ相乘。乘法器600和606的输出在加法器608中相加。在加法器610中，从乘法器602的输出中减去乘法器604的输出。加法器608的输出是去扩展I的值。加法器610的输出是去扩展Q的值。由于有N级，所以会有N个这样的复数结果。
对BPSK去扩展本发明也是有用的。在这种情况下，只有一个进行相关的PN序列，在去扩展器410中提供I和Q抽头值。可以使用如图5所示的电路将一个PN序列传送到PNI和PNQ。图6显示了简化的去扩展器，它可用于只有BPSK去扩展的情况。DI和DQ在乘法器612和614中分别和PN序列相乘。结果在加法器616中相加以产生去扩展I的值。在加法器618中，用乘法器614的输出减去乘法器612的输出，以产生去扩展Q的值。又有N级，所以又有N个复数结果。
虽然图5和图6显示了使用中的乘法器，简化形式在本领域内是熟知的。当抽头值是二元的，如它们在典型实施例中只是1和-1，以及为DI和DQ选择了合适的数据格式，那么只使用XOR门和多路复用器(细节未图示)就可以完成去扩展步骤。
再参考图4，在去扩展器410中产生的N个去扩展I值和去扩展Q值在求和器420中分别相加。每次在移位寄存器400和402中的数据一改变，在求和器420和422中就计算出新的和。每个和都是特定偏移的N码片相干累加。无需改变去扩展器410中的抽头值，按可编程数量的循环重复该过程。例如，在典型实施例中，匹配滤波器的大小N为64。假设期望搜索窗口的大小L为64，相干累加C为256。在这种情况下，适于窗口开头的抽头值被装入去扩展器410中，数据被循环通过移位寄存器，每个循环都从求和器420和422中产生结果。
将每个结果分别装入相干累加器430和432。这些累加器每次提供多个累加值。在典型实施例中，它们基于RAM。在每个循环期间，检索适当的局部累加值，将它加入求和器420或422的输出中，再将合成局部累加值存入RAM中。在我们的实例中，当过去了64个循环，第一批64个I和Q的和被装入累加器430和432。这些和中的每一个对应于C为64，因为那是匹配滤波器的宽度。
在这期间，为去扩展器计算了一组新的抽头值。进行该计算以便在第一轮中检测的同样的64个偏移假设能被再次检测。如果抽头值不改变，将用每个循环检测新的偏移直到搜索完整个PN空间(类似于上述标准的匹配滤波器搜索器)。再次重复匹配滤波器的程序下一轮64个循环。这时候，利用相应的偏移局部累加值加出每个结果，并存储在累加器430和432中。在64个循环过去之后，每个局部累加值由两个64码片局部累加值构成，对应于C为128。该过程再重复两次，每次都改变抽头值，直到累加器累加了4轮64码片的值，对应于期望的C为256。在该结构中，搜索器能执行任何N整数倍数C的相干累加。能被迸发搜索的窗口大小由存储在累加器430和432中局部累加的数目确定。(C的上限由使用精度的比特数和使用的度量技术确定。本领域熟练的技术人员能很容易地设计提供期望C值的电路)。
装入PN抽头值的过程执行如下根据是否检测同一组假设，还是开始新的一组而不同地产生PN序列。在典型的实施例中，通过基于线形反馈移位寄存器(LFSR)的PN产生器产生PN序列。抽头产生的定时时间最好用一个实例解释。在典型的实施例中，匹配滤波器是N个值的宽度，所以必须产生一个N比特抽头序列。简而言之，我们假设数据改变为一个码片速率，那PN产生器必须更新为同样的速率。在典型的实施例中恰恰相反，其中数据更新为两倍的码片速率，所以两个数据样本与一个PN状态相关。假设我们希望为大小为128的窗口累加C＝192个值。假设我们的PN产生器产生第一轮合适的64个I和Q的抽头值，并将它们装入去扩展器410中。64组数据将循环通过移位寄存器400和402。对于每一组，计算64个相干I的和并存入非相干累加器430，计算64个相干Q的和并存入累加器432。每个相干的和对应于第一轮被搜索的64个相继偏移假设中的一个。由于期望C为192，以上64个循环必须重复3次以达到192。但是必须采用适当的步骤，使去扩展器410中的PN抽头完全对准输入数据。我们希望再次检测同样的偏移，以产生第二组相干值。将用于产生输入数据的PN产生器向前移64码片。我们还需要装入一组新的PN值，它在重新检测同样偏移前的64码片处。在第一轮64个和产生的时候，这些值由PN产生器产生。该过程重复三组，以产生192码片的相干累加。
现在执行了搜索窗口的前一半。用于产生输入数据的PN产生器再向前移64码片。如果我们将类似的超前PN序列装入去扩展器410中，我们将在第一轮64个偏移上选择更多的数据，在该实例中它是非必要的。事实上，我们希望采用一组64个偏移去检测接着的64个偏移。通过简单地不更新PN值，我们就能这样做(因为输入数据中的PN序列比去扩展器410中当前的值超前)。当为后一半窗口进行第一轮64个计算时，如上所述，一组新的PN值必须装入去扩展器410中，以收集同样偏移上的更多数据。重复该过程，直到192码片的数据被累加完。
如上所述，当完成了I和Q数据的相干累加，如能量计算器440中所示，将结果值平方并相加(I2+Q2)。将每个偏移的结果装入非相干累加器450中。该累加器是类似于累加器430和432的多累加功能累加器。对于非相干累加的可编程数目M，为搜索窗口中的每个偏移累计独立相干累加的值。每次将能量存储在非相干累加器450中，为下一个C的计算，将相干累加器430和432中的局部累加值复位。
在本领域熟练的技术人员可以使用无数的解决方法处理存储在非相干累加器450中的结果。在典型的实施例中，非相干累加器450的结果被传送到DSP460，其中检验该值以确定哪个偏移在搜索窗口中，如有则可能对应于导频信号的位置。DSP 460可以是任何能够执行所需操作的DSP或微处理器，它能控制所有匹配滤波器的搜索程序。它可专用于搜索器，或者搜索功能可能只是DSP400在用户单元操作中各种任务的一部分。如果必要，可以重复上述整个过程用于多个搜索窗口。
图5描述了本发明的典型实施例。天线501收集接收信号。在标号为RX_IQ_DATE的接收器500中处理接收信号。接收器执行所有必要的处理，以产生以八倍码片速率采样的数字形式的I和Q数据流。如本领域所熟知的，也可以使用其它各种采样速率。然后将这些样本通过多路复用器(mux)504传送到二次采样器506，其中8倍码片速率的I和Q样本流被降低为2倍码片速率的样本流，它是选自典型实施例其它可能性的速率。然后将2倍码片的I和Q数据流传送给多路复用器508。
样本RAM 502和多路复用器504和506组成数据源的可选项。I和Q样本可以以8倍或2倍码片速率存入样本RAM 502中。如上所述，随后能将8倍码片速率流通过多路复用器504传送到二次采样器506。另外，2倍码片流能旁路二次采样器506而通过多路复用器508。明显的是，存储2倍码片数据所需RAM存储器小于存储8倍码片数据所需的。对于实施本发明该数据源选项不是强制的。它加入的额外优点是能够在其余的接收机或移动站点处于低功率或空闲模式时处理数据。偏移假设的多个搜索窗口能在同一组采样数据中被检测。只要在外部条件改变使得结果失效之前产生结果，该程序可以产生功率节约。可任选地将值装入样本RAM 502中，这些值不同于来自接收器500的值。也可以使用样本ROM 502中的存储数据用于其它解调作业(8倍码片速率的采样可能是合适的)。可以想像得到，在稍后的附加处理中装入样本RAM502，同时在存储的样本上执行搜索。
增益510是用于提供可能必要的任何放大的任选模块。旋转器512是在存在频率偏移而希望将它移去的情况下加入的另一任选项。该结果被传送到N比特移位寄存器514。在上一段中很清楚的是要实施本发明可以使用上述任选项的任何组合或一项也不用。I和Q数据流可以直接传送到N比特移位寄存器514。此外，为了执行QPSK去扩展和相干搜索，明显的是需要如图4所示地使用I和Q通路的电路(或等效的分时)。为了简单和清楚起见，将I和Q通路显示为一条通路。例如N比特移位寄存器514包含两个N比特存储单元，一个存I值，另一个存Q值。
然后将I和Q样本传送到QPSK去扩展器518。用多路复用器516传送的PN序列将样本去扩展。本发明通过分时有助于并行使用。如图所示，四个带有任选Walsh覆盖的不同PN流作为多路复用器516的输入。在典型实施例中，电路以8倍码片速率(码片×8)的内部时钟速率操作。如上所述，以2倍码片速率传送I和Q样本。这允许在每个码片之间和码片的边界上进行搜索偏移。如此，对于每组数据可使用匹配滤波器硬件四次。因此，四个不同的PN序列可用于同时搜索四个不同的窗口(或带有四个不同Walsh代码的单个PN序列，或以上任何组合)。通过根据数据速率提高系统时钟，可以同时搜索更多或更少的窗口。
如图所示，去扩展值输入掩码模块519。这是一个任选模块，它可用于允许执行少于N个相关计算值。例如，在典型实施例中，设N为64。如果只希望C＝32，可以设置掩码使64个结果中的32个为0。当用传统算法配置本发明时，它也是方便的。例如，假设设置一个算法以期望C为152。对于64个计算值的二次迭代，可以禁用掩码。剩余152-128＝24个码片的数据可以通过相应地设置掩码而被加入。对于本领域熟练的技术人员显而易见的是另外的掩码单元也可以执行相同的功能，包括对N比特移位寄存器514中的数据清零(还可以以分辨率为代价任选地将掩码用于以下的加法器树)。
所得的N个I值和N个Q值将被传送到加法器树520，在这里计算I的总和与Q的总和。典型的加法器树如图5所示，但是可以使用任何加法器结构来执行求和(例如，运行快于匹配滤波器的串行加法器)。
多路复用器522和相位旋转器524组成另一能增强本发明的任选项。通过多路复用器522和旋转器524可以包括直到四个不同的相位值θ0、θ1、θ2和θ3。这允许在相位偏移假设上进行四个频率的频率搜索。当然，如果系统时钟选择提供比输入I和Q数据速率更少或更多的备用循环，那么可以搜索更少或更多的频率。使用多路复用器516的频率搜索和PN搜索的总数不能比单个匹配滤波器结构的备用循环数大。例如，在典型实施例中，以2倍码片的速率更新数据。系统时钟以8倍码片的速率运行，所以可以利用4个循环。对于每组数据可以执行4个搜索器的任何组合。例如单个PN序列可用于去扩展器518中的所有去扩展。然后可以搜索四个不同的频率。另外，可以搜索单个频率，以及搜索四个不同PN/Walsh的组合，或搜索具有两个不同频率的两个不同PN/Walsh的组合，或每个具有不同频率的四个不同PN/Walsh的组合，等等。
如图4所述，匹配滤波器的结果必须被相干累加。典型实施例中的相干累加器由图7中的部件526-540组成。在本领域熟练的技术人员会理解有多种方法可以制造累加器，该累加器可以被方便地替换以实施本发明。多路复用器526和门528和540显示了一种实施定时的方法。对于每个循环输入的数据都可以执行四个搜索。其中每个的累加器不必在时间上对齐，所以通过多路复用器526的输入start_co_accum0-start_co_accum3，预备启动四个累加中的每一个。当加上了这些信号中的任何一个，旋转器524中的值在加法器530中被相加到0，它实际上对累加复位。否则，局部累加将在加法器530中被加到旋转器524中的值，它来自多路复用器538(简单描述)。
部件532-538组成了累加器的典型存储单元。存储单元需要在每个循环中能被写入和读取。可以使用双端口RAM，能够以两倍于单端口RAM的循环速率存取它。交替读写的两个单端口RAM也可以完成该任务。或者，如图所示可以配置单端口相干RAM 534。由于在特定局部累加存储的时间和它需要被存取的时间之间总是有一个延迟，所以可以使用缓冲，以允许在每个循环中RAM被交替读写。RAM的宽度是局部累加宽度的两倍。当相干RAM 534被读的时候，一个局部累加被存储在缓冲532中。读取的数据将包含两个局部累加，第一个存储在缓冲536中，第二个如上所述经过多路复用器538传到门528。在另一循环中，加法器530的局部累加和存储在缓冲532中的部分一起被写入相干RAM 534。由于没有可被读的数据，多路复用器538将从缓冲536中选择局部累加，提供给门528。该过程被称为双填充。
来自多路复用器526的同样启动信号控制最终相干累加的输出。当累加没有启动，门540不工作，所以其输出为0。当对应于先前所完成的新的累加开始时，多路复用器538的值通过门540提供给能量计算器542(要注意到门528同时阻止该值进入求和器530)。记得存在到该点的I和Q通路，所以能量累加器542从两个相干累加器接收I和Q值，即使图5中为了清楚起见只显示了一个。I值和Q值分别平方后相加，结果显示在求和器548中。要记住对于每个相干累加周期，除一个循环外，所有的循环中能量累加器542的输出都是0。
部件544-558组成单个的非相干累加器(这时I和Q已合并了)，它与上述的累加器一样。求和器548提供能量值的局部累加值给双压缩RAM，该双填充RAM包含缓冲550、非相干RAM 552、缓冲554和多路复用器556。通过多路复用器544和信号start_nc_accum0-start_nc_accum3以及门546和558类似地实施定时控制。
从门558通过的非相干累加器的结果是与每个偏移假设相关的能量值。如上所述，可以通过如图中模块564所示的微处理器或DSP控制整个结构。该值可用于确定导频的位置，例如通过比较每个值和预定的门限。
在典型的实施例中，峰值检测器560接收假设的能量值。峰值检测器用于抑制离开能量峰值半码片的上门限能量值。峰值检测的算法如下所示。E(n)定义为在第n个偏移处的能量，如果以下为真，就检测为峰值E(n-1)＜E(n)AND E(n)＞＝E(n+1) (1)可以保留窗口边界的能量值，此外可以过滤它以除去边界上潜在的错误峰值。该过程可以在可能位于DSP 564中的附加后端滤波器中完成。在峰值滤波后剩余的峰值被传送到排序队列562中。排序队列562用于为每个搜索窗口产生四到八个最大值。每个能量值和它相应的PN位置(或偏移)被存储在该队列中。当窗口搜索完成并允许访问存储在排序队列中的值时，通过中断通知DSP 564。
本发明提供了大量的灵活性，其中大部分都已做了描述。从先前的讨论中回忆变量L，C，M和N(分别为假设、相干累加、非相干累加和抽头的数目)。包括附加的变量f，表示搜索频率。为了提高搜索器的吞吐量，可以提高在典型实施例中给出的时钟速率。吞吐量直接与时钟速率成比例。定义T为由于时钟速率比例变化时对于并行使用结构可供使用的分时循环的数目。本发明允许由乘积LCMf给出搜索的任何组合，该乘积等于串行相关器完成该搜索必须执行的循环总数。本发明能以更快的速率执行搜索LCMf/NT。
在本发明部分实现的结构层上也有规模可伸缩性。对于大约同样数量的硬件，根据需要哪类的搜索特征可以配置很多结构。
以下是三个实例结构，每个都包括大约同样的复杂性(在这种情况下假设每个都有同样的时钟速率数据变化为2倍码片，系统时钟为8倍码片)。一个任选项使用一个大小N＝32的寄存器和四个大小N＝32的匹配滤波器(四个匹配滤波器中的每一个如图5所示通过时分多路复用包含四个并行搜索器)。该任选项提供最小值C＝32，最小值L＝64，和并行搜索器数S＝16。第二任选项使用一个大小N＝64的寄存器和两个并行N＝64的匹配滤波器。这里最小值C＝64，最小值L＝128，S＝8。第三可比大小任选项如图5所示使用一个N＝128的搜索器。这里最小值C＝128，最小值L＝256，S＝4。这三个实例不是全部，只是要说明本发明的一些潜在的实施例。
至此，描述了用于可编程匹配滤波器搜索器的方法和装置。提供的描述可以使任何本领域熟练的技术人员构造或使用本发明。对于本领域熟练的技术人员，这些实施例的各种变化是显而易见的，这里定义的一般原理不需要创造力就可以应用于其它实施例。因此，本发明不局限于这里示出的实施例，而是符合这里提出的原理和新颖特征的最广的范围。
权利要求
1.一种可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于，它包括用于接收各组输入数据的移位寄存器；用于产生PN序列的PN产生器；可装入匹配滤波器，用于装入所述PN序列，将所述各组输入数据去扩展，并相加中间结果；和累加器，用于接收所述和，并成组累加它们以产生一组累加和。
2.一种可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于，它包括用于接收各组输入同相(I)数据的移位寄存器；用于接收各组输入正交(Q)数据的移位寄存器；用于产生PN序列的PN产生器；匹配滤波器，它具有去扩展器，它用于接收所述各组I数据、所述各组Q数据和所述PN序列，并产生各组去扩展I值和产生各组去扩展Q值；用于将所述各组去扩展I值相加以产生I和的求和器；用于将所述各组去扩展Q值相加以产生Q和的求和器；I累加器，用于接收所述I和，并成组累加它们以产生一组累加I和；Q累加器，用于接收所述Q和，并成组累加它们以产生一组累加Q和；和能量计算器，用于接收各组累加I和与各组累加Q和，分别将各组累加I和中的一组平方，分别将各组累加Q和中的一组平方，并对各组I与Q和中的一组所作的平方结果求和，以产生各组能量值。
3.如权利要求2所述的可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于，还包括一个累加器，用于接收所述各组能量值，并产生所述各组能量值中一组的各组累加值。
4.如权利要求3所述的可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于所述PN产生器产生I和Q PN序列；和所述去扩展器执行QPSK去扩展。
5.如权利要求3所述的可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于，所述去扩展器执行BPSK去扩展。
6.如权利要求3所述的可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于，还包括一个多路复用器，用于接收多个PN序列，并按所述可装入匹配滤波器分时传送它们，以产生附加的基于所述多个PN序列的各组和。
7.如权利要求3所述的可编程匹配滤波器搜索器，其特征在于，还包括多路复用器，用于接收一个或多个相位值；和I和Q旋转器，用于接收所述I和Q可装入匹配滤波器的输出，并根据所述多路复用器的相位输出旋转所述的输出，传送结果到所述的I和Q累加器。
8.用于执行可编程匹配滤波器搜索的方法，其特征在于，它包含以下步骤a)存储各组I和Q数据；b)产生PN序列；c)用所述PN序列对所述各组I和Q数据去扩展，以产生I和Q去扩展值；d)将所述去扩展I值的结果相加；e)将所述去扩展Q值的结果相加；f)将相加所得的去扩展I值累加；g)将相加所得的去扩展Q值累加；h)将累加的去扩展I值平方；i)将累加的去扩展Q值平方；j)将所述两个平方之相加。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含累加所述平方和的步骤。
10.一种可编程匹配滤波器，其特征在于，它包含用于接收各组输入数据的存储器；用于产生PN序列的PN产生器；可装入匹配滤波器，用于装入所述PN序列，将所述各组输入数据去扩展，和将中间结果相加。
全文摘要
本发明描述了一种用于搜索的新颖和改良的方法和装置。使用匹配滤波器结构对信道数据去扩展。在可编程期间,去扩展(410)的同相和正交振幅被传送到相干累加器(430,432)中相加。将幅度累加值平方并求和(440)以产生能量测量值。在第二可编程时段,将能量测量值累加以执行非相干累加器(450)。该结果值用于确定在某偏移处导频信号的似然性。每个匹配滤波器结构包含一个用于接收数据的N值移位寄存器,用于执行去扩展和任选Walsh去覆盖的一排可编程抽头,以及一个将所得的滤波器抽头计算相加的加法器结构。
文档编号H04B1/707GK1354916SQ00805886
公开日2002年6月19日 申请日期2000年3月30日 优先权日1999年3月31日
发明者A·阿格拉瓦尔, 周群真 申请人:高通股份有限公司