专利名称：数字互相关器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于数字移动通信系统，特别是第三代(3G)移动通信系统的信号处理装置和方法。更加具体来说，本发明涉及用于扩展频谱接收器的改进的互相关器。
背景技术：
第三代移动电话网络使用CDMA(码分多址)扩展频谱信号，用于在一个移动台和基站之间的无线接口上的通信。这些3G网络(以及所谓的2.5G网络)被国际移动电信联盟IMT-2000标准所包含(ww.itu.int，在此包含以供参考)。第三代技术使用CDMA(码分多址)，并且IMT-2000考虑三种主要的工作模式，在欧洲和日本的W-CDMA(宽带CDMA)直接扩展FDD(频分双工)、用于美国的CDMA-2000多载波FDD、以及用于中国的TD-CDMA(时分双工CDMA)和TD-SCDMA(时分同步CDMA)。
一个3G网络的无线接入部分被总称为UTRAN(通用地面无线接入网)，并且包含UTRAN接入网的一个网络被称为UMTS(通用移动通信系统)网络。该UMTS系统是由第三代合作项目(3GPP、3GPP2)所产生的标准的主题，其技术标准可以在www.3gpp.org网址上找到。这些标准包括描述一个总UMTS构架的技术规范23.101，以及分别描述用户和无线发送和接收(FDD)版本4.0.0和3.2.2的技术规范25.101，该技术规范被包含于此以供参考。
图1示出在10处的一个第三代数字移动电话系统的一般结构。在图1中，一个无线电杆12耦合到基站14，其由一个基站控制器16所控制。一个无线通信设备18被示出，通过无线或空中接口20与基站14进行双向通信，该接口在GSM(全球数字移动电话系统)网络和GPRS(通用分组无线业务)网络中被称为Um接口，以及在CDMA2000和W-CDMA网络中被称为Un接口。一般在任何时候，多个移动设备18被附着到一个给定的基站，其包括多个服务这些设备的无线收发器。
基站控制器16与多个其他基站控制器(未示出)一同耦合到一个移动交换中心(MSC)22。多个这样MSC接着耦合到一个网关MSC(GMSC)24，其把该移动电话网络连接到公用交换电话网络(PSTN)26。一个住宅位置登记器(HLR)28和一个访问者位置登记器(VLR)30管理呼叫路由和漫游，并且其他系统(未示出)管理认证、计费。一个操作和维护中心(OMC)29从例如基站这样的网络基础构件收集统计数据并且切换，以向网络操作员提供该网络的性能的高层视图。该OMC例如可以用于确定在一天的不同时间上有多少可用的网络容量或网络部件被使用。
上述网络基础结构基本管理在一个无线通信设备18和其他移动设备和/或PSTN 26之间的电路交换语音连接。例如GPRS这样的所谓2.5G网络和3G网络，把分组数据服务提供到该电路交换语音服务。在广义上来说，一个分组控制单元(PCU)32被添加到该基站控制器16，并且其通过开关的层级系列连接到例如互联网38这样一个分组数据网络。在基于GSM网络中，其包括一个服务GPRS支持节点(SGSN)34和网关GPRS支持节点(GGSN)36。应当知道在图1的系统和在下文中所述的系统中，在该网络中的构件的功能可以驻留在单个物理节点或在该系统的分离物理节点上。
在该移动设备18和网络基础结构之间的通信一般包括数据和控制信号。该数据可以包括数字编码的语音数据，或者一个数据调制解调器可以被用于与该移动设备之间透明地传输数据。在GSM类型的网络中，文本和其他低带宽数据还可以使用GSM短消息服务(SMS)来发送。
在一个2.5G或3G网络中，移动设备18可以向另一个电话提供简单的语音连接。例如，移动设备18可以另外向视频和/或多媒体数据服务、网络浏览、电子邮件和其他数据服务提供访问。在逻辑上，移动设备18可以被考虑包括与例如数据处理器或个人计算机这样的终端设备的串联的一个移动终端(包括用户识别模块(SIM)卡)。通常，一旦该移动设备已经附着到该网络，则它总是“开启”，并且用户数据例如通过在该移动终端-终端设备接口的标准AT命令，可以透明地在该设备和外部数据网络传输用户数据。在一个常规移动电话被用于移动设备18的情况中，可能需要例如GSM数据卡这样的一个终端适配器。
在CDMA扩频通信系统中，在调制RF载波之前，一个基带信号通过把其与更高位率的(称为码片率)的一个伪随机扩展序列相混合。在该接收器处，通过把所接收信号和伪随机扩展序列馈送到一个相关器并且一个接着一个地位移直到获得锁定，而恢复该基带信号。一旦已经获得代码锁定，它通过一个代码跟踪环路而维持，例如检测输入信号相对于该扩展序列是更早还是更晚的一个早晚跟踪环路(early-late trackingloop)，并且补偿该改变。另外，一个匹配滤波器可以用于解扩和同步。
这样一种系统被称为码分复用，该基带信号仅仅可以在初始伪随机扩展序列未知时被恢复。一个扩频通信系统使得许多发送器具有不同的扩展序列，其都使用RF频谱的相同部分，一个接收器通过选择适当的扩展序列而“调谐”到所需的信号。
图2示出(a)一个示意的前端200和(b)用于一个典型扩展频谱接收器的解码器250。一个接收器天线202被连接到一个输入放大器204，其具有来自IF振荡器208，以把RF信号的输入向下混合到IF中。该混合器206的输出被馈送到一个IF带通滤波器210，以及由此到达一个AGC(自动增益控制)级212。该AGC级212的输出向两个混合器252、254提供输入，以与来自一个振荡器258和分离器256的正交信号相混合。这产生正交的I和Q信号260、262，其通过模数转换器264被数字化，并且还在线路266上输出一个控制信号，以控制AGC级212执行最佳的信号量化。
来自ADC264的数字化的I和Q信号268、270被馈送到奈奎斯特滤波器(Nyquist filter)272、274，由此到达匹配滤波器276、278，其被配置为在接收具有所需伪随机扩展序列时提供一个最大输出。该匹配滤波器输出馈送到位同步电路280，以把一个误差信号286提供到产生到达ADC 264的采样时钟290的延迟锁定环路288。该电路280还把第二输出282提供到用于解调所接收数据的解调器284。一般来说，如图2中所示，该RF信号被在IF数字化，但是它也可以在其他点处数字化，例如在输入放大器204之后。
在一个3G移动电话系统中，使用扩展或信道化(channelisation)代码和正交变量扩展因子(OVSF)技术来扩展该基带数据。该OVSF代码使得该扩展因子被改变，并且保持不同长度的代码之间的正交性。为了增加该系统的同时用户的数目，该数据被进一步通过例如黄金码这样的加扰码来扩展。该加扰码不改变信号带宽，再次，由于该扩展码基本上是相互正交的，使得来自不同用户的信号相互区别。该加扰被用于信道化扩展之上，即，采用OVSF扩展之后的码片率的一个信号被乘以该加扰码，以产生采用相同码片率的加扰码。因此，该码片率由信道化代码所确定，并且在该系统中，受到随后的加扰的影响。因此，用于给定码片率的符号率不受到加扰的影响。
不同扩展因子和加扰码链路通常被用于从基站到移动台的下行链路和用于从移动台到基站的上行链路。一般来说，该信道化代码具有在4码片和256码片之间的长度，或者等价的在4和256之间的扩展因子(尽管可以采用其他扩展因子)。该上行链路和下行链路无线(数据信道)帧通常持续10ms，对应于38400个码片的加扰码长度，但是有时在上行链路上采用例如256个码片的更短的帧。一个典型的码片率是3.84M码片/秒(Mcps)，其确定用于一个信道的最大位率-例如具有16的扩展因子，即16个码片/符号，这给出240Kbps的数据率。将认识到上述数字仅仅被提供用于说明的目的。在需要与一个移动台进行更高位率的通信的情况下，可以采用一个以上的这种信道来创建一个所谓的多代码传送。在多代码传送中，使用多个数据信道，并行有效地创建与一个移动台的全速率数据传送。通常，该多代码数据信道具有相同的加扰码和不同的信道化代码，但是最好具有相同的扩展因子。
在一个3G移动电话系统中，通常有多个不同的信道；一些专用于特定的用户，并且一些是对例如在一个给定小区或扇区中的所有用户的用户组共用的。在多代码传送的情况中，在一个专用物理控制信道(DPCH)上或者在多个这样的信道上承载业务，如上文所述。该公共信道通常传送信令和控制信息，并且还可以用于该系统的无线链路的物理层。因此，提供一个公共导频信道(CPICH)，其中包括用一个小区专用的加扰码加扰的未调制代码信道，以进行信道估计和在该移动台接收器上的均衡，类似地，一个同步信道(SCH)被提供由该移动台所使用，以定位网络小区。一个第一SCH信道是未调制的，并且在每个小区中使用相同的信道化扩展序列来发送，并且不采用一个小区专用的加扰码。还提供一个类似的第二SCH信道，但是具有有限数目的扩展序列。具有已知的信道化和扩展码的第一和第二公共控制物理信道(PCCPCH、SCCPCH)还被提供，以执行承载控制信息。上述信令信道(CPICH、SCH和CCPCH)通常必须由所有移动台编码，例如因为用于一个网络的已知代码已经被存储在该用户端设备中，因此该扩展码(信道化代码和适当的加扰码)将通常由该移动台所已知。在此，参照信道通常是参照物理信道，并且一个或多个物理传输信道可以被映射到这样一个物理信道。在30个移动电话的网络的条件下，该移动台或移动设备通常被称为一个终端，并且在本说明书中，在这些一般术语之间不作区分。
扩展频谱系统的一个优点是它们对多路径衰减相对不敏感。当从一个发送器到一个接收器的信号采用两个或更多的不同路径时出现多路径衰减，因此有两个或更多的信号版本在不同的时间到达该接收器，并且相互干扰。这一般产生梳状频率响应，并且当通过多路径信道接收一个宽带信号时，多延迟对所接收信号的多个分量给出一个耙子(rake)的尖端形状。多路径信道的数目和位置通常随时间而改变，特别是当该发送器或接收器运动时。如本领域普通技术人员所公知，在一个扩展频谱接收器中的互相关器倾向于锁定到多路径分量之一上，通常直接信号是最强的。但是，可以提供多个互相关器，以使得该扩展频谱接收器锁定到所接收信号的相应的多个分离的多路径分量。这种扩展频谱接收器被称为分离多径接收器，并且包括该互相关器的接收器的单元通常被称为该分离多径接收器的“指”。来自该分离多径接收器的每个指的分离输出被合并，以提供改进的信噪比(或者位误码率)，这通常是通过相等地对每个输出加权或者通过估计使得该组合输出的信噪比最大化的加权而实现。后一种技术被称为最大比值合并(MRC)。
图3示出一种典型的分离多径接收器300的主分量。在本例中，一组互相关器302包括三个互相关器302、302b和302c，每个互相关器接收来自输入304的CDMA信号。该互相关器被称为分离多径的指；在所示的例子中，该分离多径具有三个指。该CDMA信号可以在基带或者在IF(中频)。每个互相关器锁定到一个分离的多路径分量，其被相对于其他多路径分量延迟至少一个码片。根据质量成本/复杂度的均衡可以提供更多或更少的互相关器。所有互相关器的输出到达例如MRC合并器这样的合并器306，其把该输出在一个加权和中求和，通常对更强的信号给出更大的加权。该加权可以在互相关之前的信号强度根据常规的算法而确定。该组合信号然后被馈送到一个鉴频器308，其对一个数位是否为1或0执行判决，并且提供一个基带输出。该鉴频器可以包括附加滤波、积分或其他处理。该分离多径接收器300可以用硬件或软件或者其组合来实现。
现在参见图4，其中更加详细地示出根据现有技术的W-CDMA分离多径接收器400的一个例子。该接收器400具有天线402，以接收用于DPCH(专用物理数据信道)、PCCPCH和CPICH信道的扩展频谱信号。由天线402所接收的信号被输入到一个降频转换器404，其把信号降频转换为IF(中频)或基带，用于去扩展。一般在这一点上，该信号将由一个模数转换器数字化，用于由专用或可编程数字信号处理器在数字域中处理。为了保留幅度和相位信息，该信号通常包括I和Q信道，为了简化没有在图4中示出。在该接收器中，并且一般在下文所述的接收器中，可以采用在模拟或数字域中处理的信号。但是，由于通常数字地执行大多数处理，因此在图4中的方框所示的功能单元通常由适当的软件所实现，或者通过对在集成电路中的寄存器进行适当的编程，专用的集成电路可以用于实现一些功能，以配置它们的用于执行所需功能的构架和/或功能性。
再次参见图4，接收器400包括3个分离多径指406、408和410，每个具有到达分离多径合并器412的输出，其提供一个合并的解调信号输出414，用于进一步在该移动终端中处理。每个分离多径指的主要部件相对应，并且为了简化，仅仅示出分离多径指406的部件。
一个代码跟踪器416耦合到分离多径指406的输入端，以跟踪用于解扩的扩展频谱代码。例如匹配滤波器或者早晚跟踪环路这样的常规装置可以被用于代码跟踪器416，并且由于DPCH、PCCPCH和CPICH信道通常是同步的，因此该代码跟踪器416需要仅仅锁定到这些信号之一，但是通常为CPICH，因为它通常具有相对较高的信号电平。该代码跟踪器416的输出控制用于PCCPCH418、CPICH420和DPCH422的代码发生器，其产生用于与它们相应的信道信号交叉相关的扩展码，以对该扩展频谱信号解扩。因此，提供三个去扩展器424、426、428，每个耦合到该分离多径指输入端，并且每个接收来自该代码发生器418、420、422之一的输出，以对适当的信号(信道化和加扰码)去扩展。本领域普通技术人员所公知，这些去扩展器通常包括例如乘法器和求和器这样的交叉相关器。
该CPICH导频信号未被调制，从而当它被去扩展时，该结果是具有对应于多路径信道衰减和相移的幅度和相位的信号，其中被该分离多径接收器锁定的CPICH信号已经通过该多路径信道发送。因此该信号包括用于CPICH信道的信道估计，特别对于该信道的多路径分量，该分离多径指已经被去扩展。该估计可以被使用，而没有进一步的处理，但是最好该估计被在一个或多个符号间隔长度的时间上求平均，以减小在估计上噪声，并且增加其精确度。该功能由信道估计430所执行。应当知道，尽管在一个长的时间周期上求平均将减小噪声电平，但是还减小该接收器快速响应改变的信道条件，例如在该接收器工作于公路上的一个汽车中的终端内时所遇到情况。
该信道估计被求共轭，以翻转该相位，并且如果需要归一化，使得零衰减对应于一个单位的幅度，并且通过这种形式，该共轭信号可以被简单地用于与另一个所接收信号相乘，以对应用或补偿信道估计。因此，乘法器432和434把来自信道估计方框430的信道估计分别应用于广播控制信道PCCPCH和应用于所需的数据信道DPCH。所需数据信道然后由分离多径合并器412按照任何常规的方式组合，并且来自每个指的广播信道输出，例如形成分离多径指406的广播信道输出436，也被在第二分离多径合并器中组合(未在图4中示出)，以输出一个解调的PCCPCH控制信道信号。
为了在一个W-CDMA移动通信系统中执行初始同步，一个匹配滤波器被用于识别一个已知同步序列的时序偏移。该匹配滤波器可以有效地用如图5中所示的格雷互相关器(Golay correlator)500来实现。这种格雷互相关器的结构和操作在3GPP技术文档Tdoc TSGR1#4(99)373(TSGRAN WG1 Meeting#4 Yokohama Japan，18-20，1999年4月)中有更加详细的描述，并且特别在第2.0至203节中描述，该内容被包含于此以供参考。
图5的格雷互相关器提供一个有效的匹配滤波器，用于根据格雷序列与第一和第二同步码互相关，并且有时被称为有效的格雷互相关器。该滤波器500包括多个延迟线路502a-502h，每个线路具有Dn存储器单元，以提供一个n单位的延迟，一般为n个时钟周期的延迟。该互相关器进一步包括多个加法器504和减法器506，并且把一个输出信号提供在线路508上。这种格雷互相关器可以用硬件或软件来实现。
如上文所述，一个rf前端提供包括I和Q样本的输入数据，每个样本通常包括多个数位。在一个公共配置中，6位被用于每个I和Q，以提供12位宽度(复数值)的数据样本。这些数据样本被提供到格雷互相关器500的输入端510。当这些数据通过该滤波器时，由于加法和减法运算的结果，该数据变得更宽，这是本领域所公知的。
这种格雷互相关器的主要功率消耗之一来自通过许多延迟线502的每条延迟线的大量数位。这对于在移动通信系统中减小功耗是重要的，特别是在通常用电池供电的终端处特别实际。关于减小功率的背景信息可以在Garrett D和Stanm所著的“Power Reduction Techniques for aSpread Spectrum based Correlator”，Proc Tnt Symp Low PowerElectronics and Design，1997，这可以从ACM数字图书馆(http//portal，acm.org/portal.cfm)获得。但是，仍然需要改进的技术，特别是对于3G移动通信系统来说，更加特别用于3G移动电话和终端。
发明内容
因此本发明提供一种用于扩展频谱接收器的W-CDMA匹配或网格滤波器，最好是格雷互相关器，该滤波器具有多个延迟结构，至少一个所述延迟结构包括共用一个公共输入总线的多个存储器单元；以及具有多个数位位置的电路位移寄存器，每个数位位置用于每个所述存储单元，每个数位位置存储单个数位，并且具有一个相关的数位位置输出，每个数位位置输出被耦合到一个相应的所述存储单元，用于在该数位位置输出有效时，使能对该存储单元的数据写入；其中在使用中，仅仅在所述电路位移寄存器中的一个数位位置被有效，该有效的数位位置循环地通过该位移寄存器运动，以选择被写入在该公共总线上的数据的存储单元。
该滤波器或格雷互相关器具有位移通过该滤波器的延迟结构的减小的数据量，这反过来导致与常规的滤波器或格雷互相关器相比减小功耗。在实施例中，该延迟结构还使得该相关器可以用比常规设计更小面积的硅片来实现，因此减小硅片的成本。通过采用一个所谓的一位有效循环位移寄存器(one-hot circular shift register)，即，在任何时候仅仅有单个数位有效(高或低逻辑电平)的位移寄存器，该指针的功耗被减小。另外，通过仅仅使能用于写入的一个存储单元，并且保持在其他存储单元中的数据不变，在任何时候大大减小数据转换量，因此减小功耗。
最好每个数位位置输出被耦合到一个存储单元输出使能或片选线，而不是耦合到一个写入使能线。按照这种方式，未使用的存储单元输出可能是三态的，提供进一步的节能。但是，本领域的普通技术人员应当知道一个存储单元存储所需延迟的一个信号样本，并且该输出不应当是三态的。
在写入新的数据之前，通过从由该循环位移寄存器的有效位所指向的存储单元读取，获得对应于该循环位移寄存器的长度的延迟。另外，一个第二一位有效循环位移寄存器可以被用作为指向一个存储单元读取位置的指针，或者数据可以被在相对于写入位置固定偏移的位置处被读出。
应当知道用于该存储单元的输入总线具有用于I(和Q)样本的足够宽度，但是在一些应用中，它可以仅仅为一个数位宽度。
为了实现功耗的进一步减小，该一位有效位移寄存器可以在两个或多个延迟结构之间共享。因此，可以提供两组存储单元，具有两个分离的输入总线，但是由单个电路位移寄存器所控制。在该延迟结构具有固定比率的长度的情况中，例如长度为2的次幂，当已经对一个延迟结构的存储单元进行一个完整计数时，一个整数的完整计数将已经由具有较小数目的存储单元的第二延迟结构的存储单元所执行。
通过把从该寄存器输出的数位位置之间进行“或”运算而使得单个电路位移寄存器可以在两个或多个延迟结构之间共享。有利的是，这可以通过对一个寄存器提供开路集电极(或开路漏极)输出而实现。本领域的普通技术人员应当知道这样一种方案可以应用于正或负逻辑的情况，即信号为有效高电平或有效低电平的情况。
在通过选择或调节该电路位移寄存器的长度的实施例中，该格雷互相关器可以包括通过接入和断开格雷互相关器的延迟，或者通过选择用于一个互相关器中的延迟结构，或通过选择由一个延迟结构所提供的延迟而适应不同的过采样率的装置。例如，一个两倍的过采样率需要每个延迟单元被加倍，因此选自2的次幂的一组延迟的延迟可以被根据信号过采样率而接入和断开。
该格雷互相关器可以包含在一个微处理器中，以增强该指令集，例如，通过提供单指令相关操作，和/或提供相关类型操作的硬件加速。
根据本发明第二方面，在此提供一种用于扩展频谱接收器的相关器，该相关器具有多个延迟结构，第一所述延迟结构包括具有第一输入总线的第一组存储单元，第二所述延迟结构包括具有第二输入总线的第二组存储单元，该相关器进一步包括公共循环一位有效位移寄存器，其耦合到第一组存储单元，用于循环地使能对每个所述第一存储单元的写入，并且耦合到第二组存储单元，用于循环地使能对每个所述第二存储单元的写入。
本发明还提供一种实现对格雷互相关器的信号延迟的补偿方法，该方法包括使用多个共享公共输入总线的存储单元来提供对延迟所述信号的存储；以及使用一个循环一位有效位移寄存器对所述信号的连续样本选择被写入所述样本的连续存储单元。
本发明进一步提供一种实现上述相关器和方法的代码和承载处理器控制代码的载体介质。该处理器控制代码可以包括计算机程序代码，例如控制一个数字信号处理器或ASIC。该载体可以包括一个数据载体或者例如硬盘或软盘、CD-或DVD-ROM这样的一个数据载体或存储介质、或例如只读存储器这样的可编程存储器、或者光或电信号载体。如本领域普通技术人员所公知，该控制代码还可以分布在多个例如通过网络耦合的部件之间。本领域的普通技术人员将进一步认识到本发明可以通过专用硬件和用软件实现的功能的组合来实现。
本发明的这些和其他方面将在下文参照附图通过举例进一步描述，其中
图1示出一种普通3G移动电话系统的结构；图2示出(a)一个扩展频谱接收器的前端的例子，以及(b)根据现有技术的扩展频谱解码器；图3示出一种扩展频谱分离多径接收器的主要部件；图4示出用于数字移动电话网络的一个示意W-CDMA分离多径接收器；图5示出用于3G移动电话系统的一个格雷互相关器的方框图；图6示出用于根据本发明一个实施例的格雷互相关器的延迟结构的方框图；以及图7示出用于根据本发明一个实施例的格雷互相关器的延迟结构的示意图。
具体实施例方式
参见图6，其中示出用于图5的格雷互相关器500的一个延迟结构的方框图。该延迟结构包括耦合到一个存储单元阵列605的多个存储单元604a-604d的一个公共输入/输出总线602。该输入/输出总线602输入用于写入到一个所选择的存储单元604的数据，以及输出从一个或多个存储单元604读取的数据。该输入/输出总线602的宽度w被根据I和Q信号的数位量化数目和根据在整个滤波器中的延迟结构的位置而选择的，较后的位置通常需要比较前位置更宽的总线。为了简化，在图6中示出用于分离读取和写入操作的多路复用方案和/或三态逻辑。应当知道，在其他实施例中，总线602的输入和输出功能可以在分离的总线上提供。
每个存储单元604a-d具有一个使能输入端606a-d，用于使能对相应存储单元的写入(或读取)。每个这些使能线由来自“一位有效”循环位移寄存器610的相应的一个数位输出608a-d所驱动。该循环位移寄存器包括多个(n)一位存储位置612a-d，在任何时候，仅仅一个存储位置被有效(所示的存储位置612具有设置位)。每次对该循环位移寄存器610定时时，该有效位被位移一个数位位置，并且在该位移寄存器的末端(即，在位置612d处)循环回到开始处(即，到达位置612a)。在所示的实施例中，对于128个时钟周期的延迟n＝128，以及w＝12(对于6位I和Q数字化)。
在操作中，该一位有效位移寄存器使能该存储阵列605的连续单元604，使得在一个时钟周期中，数据被写入到(读出自)仅仅一个存储单元604。例如，在图6所示的结构中，存储单元604c被使能，用于写入，因此存储最近的I和Q数据样本(尽管最好一个读在写之前的存储器访问周期被用于首先提取该过采样延迟的数据样本)。将被下一个写入的随后存储单元(未在图6中示出)保存最旧的数据样本，即具有最大延迟的数据样本。可以通过改变循环位移寄存器610的长度n，或者在其他实施例中，通过改变写入和读取位置之间的偏移，而改变由该延迟结构600所提供的延迟。应当知道，通过与一个常规的延迟结构相对比，对于每个输入的样本，仅仅单个数位被位移，而不是在常规方法中的位移n×12个数位，图7示出图6的延迟结构600的一种可能实现方法的更加详细的示意图700，类似的部件由相同的参考标号所表示。
在图7中，该循环位移寄存器610包括多个环路结构的触发器712，一个触发器的Q输出端连接到下一个触发器的D输入端。该数据被通过在时钟线714上跃变的一位有效位移寄存器610而位移。每个触发器的Q输出提供用于使能存储单元阵列605的存储单元604的输出708。除了一个触发器712之外的所有触发器具有接地的复位线716，使得它们被置于无效状态。一个触发器，在图7中的最左端具有接地的一个置位输入端718，使得它被置于有效状态。按照这种方式，该循环位移寄存器610的初始状态被设置在一位有效状态。
每个存储单元604还包括具有连接到位移寄存器610的相应输出端708的片选(CE)线706的一个触发器704。每个触发器还具有连接到一个数据输入总线720的数据输入端D和连接到时钟线714的时钟输入端。该触发器的复位输入端R都被连接到接地的公共线路722，以保证存储器605置于全零状态。每个触发器具有连接到三态缓冲器724的Q输出端，以有选择地把在Q输出端上的数据提供到一个输出数据总线702。应当知道，缓冲器712仅仅存储单个数位，而每个触发器704存储多个数位，w，对应于该输入输出数据总线的宽度。图7的电路按照与参照图6所述方式相类似的方式工作。
单个延迟结构已经被描述，其中一个一位有效位移寄存器被用于使能连续的存储单元。但是，图5中所示的一种格雷互相关器具有多个延迟，其具有2的次幂的延迟长度。每个延迟作用于不同的数据，因此需要一个分离的存储阵列，但是在数据被从这些分离的存储阵列读写的位置可以由一个共享的一位有效位移寄存器所确定。通过考虑如图5中所示的例子，可以更加容易理解这一点，最大延迟为128时钟周期，但是还必须提供64、32、16、8、4、2和1时钟周期的延迟。64个存储单元延迟必须在循环回到开始处之前被写入到64个存储单元。可以通过把输出0和64、1和65、2和66等等直到63和127进行“或”运算而从128级循环位移寄存器中得到该功能。因此，例如，当一位有效位移寄存器处于位置0或位置64时，在64个存储单元阵列中的第一单元被使能。可以看出相同的原理可以用于导出用于较短存储阵列的控制信号，例如长度为32或16的阵列。
为了从一个用于较长存储阵列的一个循环一位有效位移寄存器导出用于一个存储阵列的控制信号，需要大量的OR门。有利的是，这可以使用开路集电极和或开路漏极逻辑来实现。因此，例如，单个循环一位有效位移寄存器的输出级可以包括多个开路集电极输出，以通过把适当的开路集电极输出接合在一起而促进“线或”连接的实现。应当知道，对于该位移寄存器驱动的每个存储阵列需要一组开路集电极输出晶体管。
一个格雷滤波器或例如图5中所示的相关器可以采用完全使用上述一位有效位移寄存器实现方案的延迟。另外，根据功耗和硅片面积的权衡，一些延迟可以使用常规的位移寄存器来实现。在节约功耗方面，大的延迟比小的延迟有利，因为大延迟的数据位移较少，并且输入和输出总线连接可能占用不成比例的较大面积。因此，它可能是有利的，这取决于是否需要牺牲硅片面积而减小功耗，以使用常规方式实现较短延迟以及使用上述一位有效位移寄存器方法实现较长延迟。应当知道，上述一位有效位移寄存器方法还可以使用软件或微码来实现。
该改进的格雷互相关器设计已经用于移动终端和基站中，但是特别适用于移动电话基带芯片集。该互相关器还可以用于为例如数字信号处理器这样的微处理器提供一个指令集增强，以加速格雷互相关器处理。并且，如上文所述，该互相关器的实施例可以通过切换该结构的部件而改变过采样率。
本发明已经参照数字移动电话网络而描述，但是本领域的普通技术人员应当知道它可以应用于其他无线通信系统。本领域的普通技术人员无疑可以做出许多其他有效的更改，并且应当知道本发明不限于所述的实施例，并且包括在所附权利要求的精神和范围内的本领域普通技术人员显而易见的变型。
权利要求
1.一种用于扩展频谱接收器的格雷互相关器，该互相关器具有多个延迟结构，至少一个所述延迟结构包括共用一个公共输入总线的多个存储器单元；以及具有多个数位位置的电路位移寄存器，每个数位位置用于每个所述存储单元，每个数位位置存储单个数位，并且具有一个相关的数位位置输出，每个数位位置输出被耦合到一个相应的所述存储单元，用于在该数位位置输出有效时，使能对该存储单元的数据写入；以及其中在使用中，仅仅在所述电路位移寄存器中的一个数位位置被有效，该有效的数位位置循环地通过该位移寄存器运动，以选择被写入在该公共总线上的数据的存储单元。
2.根据权利要求1所述的格雷互相关器，其中每个所述数位位置输出耦合到相应存储单元的一个存储单元输出使能线路。
3.根据权利要求1或2所述的格雷互相关器，其中所述循环位移寄存器在至少两个所述延迟结构之间共享，第一延迟结构和第二延迟结构。
4.根据权利要求3所述的格雷互相关器，其中所述第一延迟结构具有第一组n个存储单元，并且所述第二延迟结构具有第二组n个存储单元，其中m＜n。
5.根据权利要求4所述的格雷互相关器，其中n和m都是2的整数次幂，并且该互相关器被配置为通过把所述循环位移寄存器的多个n/m的数位位置输出进行“或”运算而导出用于每个所述第二组存储单元的使能信号。
6.根据权利要求5所述的格雷互相关器，其中所述“或”功能使用开路集电极输出或开路漏极输出逻辑电路来实现。
7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的格雷互相关器，其中所述循环位移寄存器数位位置输出包括开路集电极输出或开路漏极输出。
8.根据上述任何一项权利要求所述的格雷互相关器，其中进一步包括用于选择所述延迟单元结构的延迟以使得该格雷互相关器适应一个过采样率的装置。
9.一种包括上述任何一项权利要求所述的格雷互相关器的微处理器。
10.一种包括权利要求1至8中的任何一项权利要求的格雷互相关器或权利要求9的微处理器的用于移动通信网络的终端。
11.一种用于扩展频谱接收器的相关器，该相关器具有多个延迟结构，第一所述延迟结构包括具有第一输入总线的第一组存储单元，第二所述延迟结构包括具有第二输入总线的第二组存储单元，该相关器进一步包括公共循环一位有效位移寄存器，其耦合到第一组存储单元，用于循环地使能对每个所述第一存储单元的写入，并且耦合到第二组存储单元，用于循环地使能对每个所述第二存储单元的写入。
12.一种实现对格雷互相关器的信号延迟的方法，该方法包括使用多个共享公共输入总线的存储单元来提供对延迟所述信号的存储；以及使用一个循环一位有效位移寄存器对所述信号的连续样本选择被写入所述样本的连续存储单元。
13.一种实现用于一个格雷互相关器的多个信号的多延迟的方法，该方法包括实现如权利要求12中所述的多信号延迟，并且进一步包括使用一个公共循环一位有效位移寄存器来选择用于实现至少两个延迟的存储单元。
14.根据权利要求13所述的方法，其中进一步包括使用开路集电极或开路漏极输出来选择用于至少一个所述延迟的存储单元。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中进一步包括通过从提供2的次幂的延迟的一组延迟结构中选择用于该互相关器的延迟结构而使得所述格雷互相关器适应一个过采样率。
16.一种加速微处理器的方法，该方法包括使用权利要求12至15中的任何一项所述的方法来实现该微处理器的互相关运算。
17.一种对CDMA移动通信信号同步化的方法，该方法包括使用格雷互相关器来实现对CDMA信号同步化的匹配滤波器；以及使用权利要求12至15中的任何一项所述的方法实现用于该格雷互相关器的至少一个信号延迟。
18.一种计算机程序，其在运行时实现权利要求1至5中的任何一项或权利要求11所述的互相关器延迟结构或者权利要求12至15中的任何一项所述的方法。
19.一种承载权利要求18的计算机程序的载体。
全文摘要
本发明一般涉及用于扩展频谱接收器的改进的互相关器，特别用于第三代(3G)移动通信系统。描述一种具有多个延迟结构的格雷互相关器。至少一个所述延迟结构包括共用一个公共输入总线(720)的多个存储器单元(704)；以及具有多个数位位置(712)的电路位移寄存器(610)，每个数位位置用于每个所述存储单元，每个数位位置存储单个数位，并且具有一个相关的数位位置输出(706)，每个数位位置输出被耦合到一个相应的所述存储单元，用于在该数位位置输出有效时，使能对该存储单元的数据写入；以及其中在使用中，仅仅在所述电路位移寄存器中的一个数位位置被有效，该有效的数位位置循环地通过该位移寄存器运动，以选择被写入在该公共总线上的数据的存储单元。该循环位移寄存器可以在两个或多个延迟结构之间共享。
文档编号H04B1/707GK1509523SQ0380024
公开日2004年6月30日 申请日期2003年3月12日 优先权日2002年3月12日
发明者乔纳森·D·利维斯, 乔纳森 D 利维斯 申请人:株式会社东芝