专利名称：码分多址接收设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及CDMA(码分多址)接收设备，它接收并解调一个经QPSK(正交相移键控)扩频调制产生的直接序列CDMA信号。
在DS-CDMA(直接序列CDMA)方法中，选择BPSK(二进制相移键控)法，或QPSK法作为调制方法。当使用QPSK方法时，用不同的扩频码对同相信号和正交信号进行扩频调制并在发送设备中组合起来。如此产生的信号由发送设备发送出去。CDMA接收设备将接收的信号解调为同相信号和正交信号，用解扩频码对同相信号和正交信号进行解扩频处理，这里解扩频码分别与扩频码同步产生。人们要求降低这种CDMA接收设备的成本。
图1说明相关技术中的CDMA接收设备，并表示用上面指出的QPSK扩频调制的CDMA接收设备的一部分。如图1所示，CDMA接收设备包括天线51，高频放大器52，带通滤波器53，解调器54,55，载波发生器56，用于将输入其上的信号移相π/2的移相器(π/2)57,A-D变换器(A-D)58和59，解扩频部分60,61,62和63，加法器64,65，衰落补偿部分66以及判定和输出部分67。
用QPSK扩频调制得到的从发送设备发送的直接序列CDMA信号，经过天线51输入到CDMA接收设备。高频放大器52将这样输入的信号放大。带通滤波器53从放大的信号中滤去不需要的频带分量。由载波产生部分56来的载波直接输入到解调器54，并经过移相器57加到解调器55上，移相器将载波相位移π/2，从而由解调器54和55对从带通滤波器53输出的信号进行相干检测。这样得到的信号是解调的同相信号和解调的正交信号，并分别由A-D变换器58,59转换为数字信号。然后将这样得到的信号输入到解扩频部分60,61,62和63。如上述的与发送设备中使用的扩频码同步的解扩频码Ci,Cq输入到解扩频部分60,61,62和63。从而对从A-D变换器58和59输出的信号进行解扩频处理。如图1所示，将这样得到的信号经加法器64和65相加。就得到同相信号和正交信号。然后将同相信号和正交信号输入到衰落补偿部分66，补偿由于传播路径的衰落引起的信号起伏。然后经判定和输出部分67对得到的信号进行判定处理。然后，从判定和输出部分67输出接收的信号。
图2说明扩频QPSK调制部分，示出了一种用于进行数字处理以便经QPSK调制得到直接序列CDMA信号部分的配置。Di和Dq分别表示同相发送信息符号和正交发送信息符号。Ci和Cq分别表示用于同相信号的扩频码和用于正交信号的扩频码。Si和Sq分别表示经扩频调制得到的同相信号和正交信号。将同相发送信息符号Di，正交发送信息符号Dq，和用于同相信号及用于正交信号的扩频码Ci和Cq输入到异或电路71,72,73和74。然后经电平变换部分75,76,77和78，如将“0”变换为“1”将“1”变换为“-1”。然后将这样得到的信号由加法器79和80相加。然后输出同相信号Si和正交信号Sq。发送设备由同相信号Si和正交信号Sq形成一QPSK调制的信号，并输出此QPSK调制的信号。
图3说明匹配滤波器的一般配置。这种匹配滤波器可应用于同步解扩频码的部分以及图1所示的每个解扩频部分60,61,62和63中。图3的配置包括一码片时间延时(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。信号S输入到此电路上。此外扩频码C0至Cn分别输入到乘法器82-0至82-n上。
当包括上述配置的匹配滤波器如上述使用于每一扩频部分时，延时元件81-1至81-n构成用来每一码片时间移位输入信号S一次的移位寄存器。如图3所示，输入信号S，移位寄存器的输出信号以及扩频码C0至Cn分别输入至乘法器82-0至82-n。从乘法器82-0至82-n输出的信号经加法器83相加。加法器83的输出信号是一个符号的解扩频的解调的输出信号。
图4表示滑动相关器(sliding correlator)的一般配置。可以将滑动相关器用于图1所示的每一个解调器部分60,61,62和63中。图4所示的配置包括放大器91，加法器92，一码片时间延时元件(D)93，及由控制信号SB关闭的开关94,SB的时间即是符号的时间。
当如上所述的将滑动相关器用于解扩频部分的每一个时，输入信号S和扩频码C就输入到完成乘法的乘法器91。从乘法器91输出的相乘输出信号和从加法器92输出的相加输出信号-此信号已由延时元件93延时一码片时间，输入到完成加法的加法器92。从而在一个符号时间内完成积分。当开关94由控制信号SB来关闭时，可以得到一个符号的解扩频的解调输出信号。
当将QPSK调制方法用于直接序列CDMA法时，发送设备中的扩频QPSK调制部分可采用如图2所示的配置来实施。此时，把图2所示的异或电路71,72,73和74完成的(Di+jDq)·(Ci+jCq)操作作为复数扩频序列的乘法处理，可以用复数解扩频码序列的复数共轭值作复数乘法来解扩频。然而，当用复数乘法完成解扩频时，因为需要乘法器，电路规模大，和/或为完成计算的数据处理量大。
本发明的目的是降低解扩频部分电路的规模或降低解扩频部分完成的计算量。
根据本发明CDMA接收设备接收由QPSK扩频调制产生的直接序列CDMA信号，完成对直接序列CDMA信号的相干检测，并由解扩频部分10将相干检测得到的信号解扩频。解扩频部分10包括选择器部分13。选择器部分13根据解扩频码从由相干检测得到的解调的同相和正交信号以及作为解调的同相和正交信号的符号倒相的结果得到的倒相的同相和正交信号中，选择信号作为解调和解扩频的同相输出信号和解调和解扩频的正交输出信号。
解扩频部分可包括用于将解调的同相信号每次移位一个码片时间的同相移位寄存器；用于将解调的正交信号每次移位一个码片时间的正交移位寄存器；选择器装置，其每个元件用来让从同相移位寄存器相应的元件和正交移位寄存器相应的元件输出的信号，以及作为从同相移位寄存器的相应的元件和从正交移位寄存器的相应的元件输出的信号的符号倒相的结果得到的信号输入到选择器装置，选择作为选择的同相信号和选择的正交信号信号，并输出所选择的信号；同相相加装置用于将选择的同相信号相加并将相加的结果输出作为解调的及解扩频的同相输出信号；以及正交相加装置用于将选择的正交信号相加并将相加的结果输出作为解调的及解扩频的正交输出信号。因此可以再使用一个匹配滤波器构成解扩频部分。
解扩频部分可以包括选择装置，用于将解调的同相信号和解调的正交信号，以及作为解调的同相信号和解调的正交信号的符号倒相的结果得到的倒相的同相信号和倒相的正交信号作为选择装置的输入，根据扩频码从这些输入中选择作为选择的同相信号和选择的正交信号的信号，并将选择的信号输出，以及相加装置，用于在一比特时间将选择的同相信号相加和将选择的正交信号相加，并输出此相加结果作为解调的和解扩频的同相输出信号和解调的和解扩频的正交输出信号。因此，可以使用可滑动相关器型配置来构成解扩频部分。
从下面结合附图的详细说明中本发明的其他目的和另外的性能就更明显了。
图1说明相关技术的CDMA接收设备；图2说明扩频QPSK调制部分；图3一般地说明匹配滤波器；图4一般地说明滑动相关器；图5说明本发明第一和第二实施方式的CDMA接收设备；图6说明本发明第一实施方式的匹配滤波器型的解扩频部分；图7说明本发明的第一实施方式的选择器部分；以及图8说明本发明的第二实施方式的滑动相关器解扩频部分。
图5表示本发明的第一实施方式的CDMA接收设备的一般配置。配置包括天线1，高频放大器2，带通滤波器3，解调器4,5，载波产生部分6，用于将输入信号移相π/2的移相器(π/2)7,A-D变换器(A-D)8,9，解扩频部分10，衰落补偿部分11，以及判定和输出部分12。解扩频部分包括选择器部分13。
从天线1至A-D变换器8,9部分的配置和功能与图1所示的相关技术的那些相似，因此就省去重复的说明。包括选择器部分13的解扩频部分10从解调的同相信号和解调的正交信号中，以及倒相的同相信号和倒相的正交信号中选择信号，其中解调信号是作为由A-D变换器8和9的A-D变换结果得到的，倒相的信号分别是作为解调的同相信号和解调的正交信号的符号倒相的结果得到的。从解扩频部分10输出选择的信号。根据解扩频码进行选择。
发送设备中进行的扩频处理相当于复数信息符号Di+jDq和复数扩频码Ci+jCq相乘。因为复数扩频码Ci+jCq为1+j,1-j,-1+j和-1-j中之一，在发送设备中进行的处理相当于复数信息符号Dj+jDq的相位旋转π/4,-π/4,3π/4和-3π/4。因此，在解扩频处理时，对于复数扩频码Ci+jCq为1+j,1-j,-1+j和-1-j中之一的每一种情况，采用将复数信息符号Di+jDq的相位相应的旋转-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，可以进行解扩频处理。
在这种情况时，当将π/4加到相位-π/4,π/4,-3π/4和3π/4中的每一个上时，就得到相位0,π/2,-π/2和π。因此，可以很容易地进行对应于解扩频码的相位旋转处理。这样，解扩频输出信号的相位是作为将正确的解扩频输出信号的相位旋转π/4的结果得到的。然而，CDMA接收设备包括衰落补偿部分11，它补偿由于传播路径的衰落引起的相位旋转。因此，使用衰落补偿部分11的功能，容易将解扩频输出信号的已经被旋转了π/4的相位，恢复到正确的解扩频输出信号的相位。
将矢量x+jy的相位旋转0的结果，矢量保持x+jy。将矢量x+jy的相位旋转π/2的结果，矢量成为-y+jx。将矢量x+jy的相位旋转-π/2的结果，矢量成为y-jx。将矢量x+jy的相位旋转π的结果，矢量成为-x-jy。因此，可以作为在原始的矢量x+jy的同相分量及正交分量和/或这些分量的符号倒相之问的交换的结果来进行解扩频处理。因此，可以采用符号倒相装置和选择装置的方法来构成解扩频部分10。对于相位-π/4,π/4,-3π/4和3π/4中的每一个进行相位旋转的角度不限于π/4。可以对相位-π/4,π/4,-3π/4和3π/4中的每一个进行相位旋转上(2n-1)·(π/4)，其中n为任意整数。
图6表示本发明的第一实施方式的匹配滤波器型解扩频部分的一般配置。在本发明的第一实施方式的CDMA接收设备中，图5所示的解扩频部分包括匹配滤波器型解扩频部分。匹配滤波器型解扩频部分包括延时元件(D)21-1至21-n和22-1至22-n，用其每一个将输入信号延时一码片时间，延时元件分别形成同相移位寄存器和正交移位寄存器，解扩频部分还包括选择器部分23-0至23-n，同相相加部分24，和正交相加部分25。
解调的同相信号ri输入至同相移位寄存器而解调的正交信号rq输入至正交移位寄存器。然后把这些信号每一码片时间移位一次。解调的同相信号ri，解调的正交信号rq，从同相移位寄存器延时元件21-1至21-n输出的信号和从正交移位寄存器延时元件22-1至22-n输出的信号被分别输入到选择器部分23-0至23-n。将分别用于同相信号和正交信号的解扩频码Ci和Cq输入到选择器部分23-0至23-n的每一个上。根据解扩频码Ci和Cq选择的同相信号di输入到同相相加部分24，相加起来，得到同相信号Di。根据解扩频码Ci和Cq选择的正交信号dq输入到正交相加部分25，相加起来，得到正交信号Dq。
选择器部分23-0至23-n中的每一个具有如图7所示的配置。配置包括倒相器31，用来把解调的同相信号ri的符号倒相并输出此倒相的同相信号-ri，倒相器32，用来把解调的正交信号rq的符号倒相并输出此倒相的正交信号-rq，以及选择器33。选择器33的输入信号有解调的同相信号ri，倒相的同相信号-ri，解调的正交信号rq及倒相的正交信号-rq。选择器33根据扩频码Ci和Cq从输入的信号中选择信号，并将选择的同相信号di和选择的正交信号dq输出。
选择器33的根据解扩频码Ci和Cq的选择逻辑如下当解扩频码Ci=1及Cq=1时，选择的输出di=ri及dq=rq。这种情况对应于相位旋转角为0的情况。当解扩频码Ci=-1及Cq=1时，选择的输出di=-rq及dq=ri。这种情况对应于相位旋转角为π/2的情况。当解扩频码Ci=1及Cq=-1时，选择的输出di=rq及dq=-ri。这种情况对应于相位旋转角为-π/2的情况。当解扩频码Ci=-1及Cq=-1时，选择的输出di=-ri及dq=-rq。这种情况对应于相位旋转角为π的情况。使用相当简单的逻辑门电路可以很容易地实现具有上述选择逻辑的选择器33。替代的，也可以经过由数字信号处理器(DSP)完成的判定处理等来很容易地体现此选择逻辑。
由图6所示的选择器部分23-0至23-n根据解扩频码Cj和Cq选择的、并由选择器输出的同相信号di输入至同相相加部分24，在那里相加并形成同相信号Di。由选择器部分23-0至23-n根据解扩频码Ci和Cq选择的、并由选择器输出的正交信号dq输入至正交相加部分25，在那里相加并形成正交信号Dq。
同相信号Di和正交信号Dq从扩频部分10输出，它是一个前面第一实施方式说明过的匹配滤波器型解扩频部分。然后同相信号Di和正交信号Dq输入到衰落补偿部分11，它补偿包括在由解扩频部分10输出的信号中的由于传播路径衰落发生的相位旋转，并补偿包括在由所述解扩频部分10输出的信号中的、发生在解扩频部分10的相位旋转。然后将从衰落补偿部分11输出的同相信号和正交信号输入到判定和输出部分12，它用这些信号的电平等进行测定并输出一个比特序列。此比特序列被传送到后续电路(图5未画出)。
因此，本发明的第一实施方式的解扩频部分10包括移位寄存器，选择器部分和加法部分，但不包括在有关的技术中需要的放大器。所以解扩频部分10的配置简单。另外，当由数字信号处理器(DSP)的计算处理功能来实现解扩频部分10的功能时，由于降低了处理量，可以达到高速处理及低功耗。
图8说明本发明的第二实施方式的滑动相关器型解扩频部分。在本发明的第二实施方式中，图5所示的解扩频部分10包括滑动相关器型解扩频部分，而不是图6示的配置。包括滑动相动器解扩频部分的解扩频部分包括倒相器41,42，选择器43，加法器44,45，和用来将输入信号延时一码片时间的延时元件(D)46,47。倒相器41,42和选择器43具有分别与图7所示的倒相器31,32和选择器33相一致的用于进行逻辑运算的配置与功能。
每一码片时间从选择器43输出选择的同相信号di并输入到加法器44。上一个从选择器43输出的选择的同相信号di，由加法器44比当前由选择器43输出的选择的信号di提前一码片时间进行加法并经过延时元件46输入到加法器44上，由加法器44加上当前输出的选择的同相信号di。因此，一比特时间后，从加法器44输出相加结果作为同相信号Di。类似地，每一码片时间从选择器43输出选择的正交信号dq并输入至加法器45。上一个从选择器43输出的选择的正交信号dq，由加法器45比当前由选择器43输出的选择的正交信号dq提前一码片时间进行加法并经过延时元件47输入到加法器45上，由加法器45加上目前输出的选择的正交信号dq。因此，一比特时间后，从加法器45输出相加结果作为正交信号Dq。
在第二实施方式的CDMA接收设备中，可调整环形解调器型解扩频部分的解扩频部分也不包括放大器。相应地，电路设置简单，并且也由于执行的计算只是加法，处理量可以降低。另外，与图6所示的匹配滤波器型解扩频部分相比较，此设置简单。
因此，本发明涉及接收及解调直接序列CDMA信号的CDMA接收设备。由QPSK扩频调制得到直接序列CDMA信号。解调器4,5完成对输入的直接序列CDMA信号的相干检测。从解调器4,5输出的信号分别经A-D变换器8,9转换为数字信号。这些数字信号即是解调的同相信号ri和解调的正交信号rq。解扩频部分10的选择器13根据扩频码Ci,Cq，从解调的同相和正交信号ri,rq和倒相的同相和正交信号-ri,-rq中，选择同相和正交信号di,dq，并输出选择的信号di和dq。倒相的同相和正交信号-ri,-rq是作为解调的同相和正交信号ri,rq的符号倒相的结果得到的。因此，根据本发明的CDMA接收设备不需要放大器。因而设备的配置简单。另外，当使用DSP等的计算功能来实现CDMA接收设备时，可以降低计算处理量。
本发明不限于上面讨论的实施方式，可以作出变化和修改而不偏离本发明的范围。
1997年10月23日申请的日本专利No.9-290729的基本内容在此作为参者。
权利要求
1．CDMA接收设备，接收经QPSK扩频调制产生的直接序列CDMA信号，完成对直接序列CDMA信号的相干检测，并经解扩频部分(10)对由相干检测得到的信号解扩频，其中所述解扩频部分包括选择器部分(13)，所述选择器部分根据解扩频码，从经相干检测得到的解调的同相和正交信号和作为解调的同相和正交信号的符号倒相的结果而得到的倒相的同相和正交信号中，选择作为解调的及解扩频的同相输出信号和解调的及解扩频的正交输出信号的信号。
2．根据权利要求1的CDMA接收设备，其中所述解扩频部分包括用于将解调的同相信号每个移一码片时间的同相移位寄存器(21-1至21-n)；用于将解调的正交信号每个移一码片时间的正交移位寄存器(22-1至22-n)；选择器(33)，其每一个用于将从所述的同相移位寄存器的相应的元件和从所述的正交移位寄存器的相应的元件输出的信号，以及作为从所述同相移位寄存器的相应的元件及所述正交移位寄存器的相应元件输出的信号的符号倒相的结果而得到的那些信号作为从其中选择作为选择的同相信号和选择的正交信号的信号，并输出这样选择的信号；同相加法部分(24)，用于相加选择的同相信号并输出此相加结果作为解调的及解扩频的同相输出信号；和正交加法部分(25)，用于相加选择的正交信号并输出此相加结果作为解调的及解扩频的正交输出信号。
3．根据权利要求1的CDMA接收设备，其中所述解扩频部分包括选择器(43)，用于将解调的同相信号和解调的正交信号，以及作为解调的同相信号和解调的正交信号的符号倒相的结果而得到的倒相的同相信号和倒相的正交信号作为选择器的输入，根据扩频码，从输入中选择作为选择的同相信号和选择的正交信号的信号，并且输出这样选择的信号；以及加法部分(44,45)，用于在一比特时间相加此选择的同相信号和相加选择的正交信号，并输出此相加结果作为解调的并解扩频的同相输出信号和解调的并解扩频的正交输出信号。
4．CDMA接收设备，包括天线(1)，通过它输入经QPSK扩频调制得到的直接序列CDMA信号；放大输入信号的高频放大器(2)；从放大的信号中滤去不需要的频带分量的带通滤波器(3)；产生载波的载波发生器部分(6)；具有载波器输入的第一解调器(4)，它对从所述带通滤波器输出的信号解调并输出解调的同相信号；将载波的相位移π/2的移相器(7)；第二解调器(5)，具有经过所述移相器的载波输入，将从所述带通滤波器输出的信号解调并输出解调的正交信号；第一A-D变换器(8)，它将解调的同相信号变换为数字解调的同相信号；第二A-D变换器(9)，它将解调的正交信号变换为数字解调的正交信号；解扩频部分(10)，它包括选择器部分(13)，它根据解扩频码从数字解调的同相信号和数字解调的正交信号中，以及作为数字解调的同相信号和数字解调的正交信号的符号反相的结果得到的反相的同相信号和反相的正交信中当中，选择作为解调的并解扩频的同相输出信号以及解调的并解扩频的正交输出信号的信号；相位补偿部分(11)，用于补偿由于传播路径中的相移引起的相位旋转包括在解调的并解扩频的同相输出信号和解调的并解扩频的正交输出信号中的和发生在所述解扩频部分中包括在解调的、解扩频的同相输出信号和解调的、解扩频的正交输出信号中的相位旋转；以及判定及输出部分(12)，它使用从所述相位补偿部分输出的那些信号的电平等进行判定并输出一串比特。
5．CDMA接收设备，包括用于输入经QPSK扩频调制得到的直接序列CDMA信号的装置(1)；高频放大装置(2)，用于放大输入信号；带通滤波装置(3)，用于从放大的信号中滤去不需要的频带分量；载波产生装置(6)，用于产生载波；第一解调装置(4)，用于将载波作为其输入，将从所述带通滤波器装置输出的信号解调并输出解调的同相信号；移相装置(7)，用于将载波相位移π/2；第二解调装置(5)，用于将载波经过所述相移装置(3)作为输入，对从所述带通滤波装置输出的信号解调并输出解调的正交信号；第一A-D变换装置(8)，用于将解调的同相信号变换为数字解调的同相信号；第二A-D变换装置(9)，用于将解调的正交信号变换为数字解调的正交信号；解扩频装置(10)，包括选择装置(13)，该选择装置用于根据解扩频码从数字解调的同相信号和数字解调的正交信号中，以及作为数字解调的同相信号和数字解调的正交信号的符号倒相的结果得到的倒相的同相信号和倒相的正交信号当中，选择作为解调的并解扩频的同相输出信号以及解调的并解扩频的正交输出信号的信号；相位补偿装置(11)，用于补偿由于传播路径中的相移引起的包括在解调的并解扩频的同相输出信号和解调的并解扩频的正交输出信号中的相位旋转和发生在所述解扩频部分的包括在解调的、解扩频的同相输出信号和解调的、解扩频的正交输出信号中的相位旋转；以及判定及输出装置(12)，用于使用从所述相位补偿部分输出的那些信号的电平等进行测定并输出一串比特。
全文摘要
CDMA接收设备,接收经QPSK扩频调制产生的直接序列CDMA信号,完成对直接序列CDMA信号的相干检测,并经解扩频部分(10)对由相干检测得到的信号解扩频。解扩频部分包括选择器部分(13)。选择器部分根据解扩频码,从经相干检测得到的解调的同相和正交信号和作为解调的同相和正交信号的符号倒相的结果而得到的倒相的同相和正交信号中,选择作为解调的及解扩频的同相输出信号和解调的及解扩频的正交输出信号的信号。
文档编号H04B1/16GK1215949SQ9811475
公开日1999年5月5日 申请日期1998年6月12日 优先权日1997年10月23日
发明者浜田一, 大石泰之, 福政英伸, 松山幸二 申请人:富士通株式会社