[发明专利]降低了功耗的复数匹配滤波器

说明书

相关申请

本申请是1996年11月14日提交的美国序列号为08/748755的部分继续申请。

发明背景

技术领域

总的来说本发明涉及用于接收直接序列扩频信号并对其进行解扩的无线电接收机，这些信号也叫做码分多址(CDMA)信号，具体而言，本发明涉及通过在利用码分多址波形用复数解扩码来降低功耗的复数匹配滤波器。

相关技术

图1画出了现有技术中匹配滤波器类型的相关器，用于对实数值信号进行相关运算。以每秒钟Fc个样本的速率对收到的信号进行采样，这些样本5按顺序进入多个乘法器10的输入端。每个乘法器10都包括第二个输入端，用于接收代码值C1。这个实例说明了长度是64的一个匹配滤波器。当前的输入样本Si在最左边的乘法器10a中用一个代码值C1相乘，输出C1·Si被输入给一个样本延迟单元D1。在下一个采样周期中，当输入样本值S(i+1)被输入给每个乘法器10的输入端的时候，这个值C1·Si从第一个延迟单元D1出来。由于这个值C1·Si从延迟单元01出来，并且被交给第一个加法器15a的输入端，所以乘法器10b将输入样本S(i+1)跟输入代码C2相乘来获得一个值C2·S(i+1)。这个值被输入给第一个加法器15a的第二个输入端。加法器15a的输出(C1·Si+C2·S(i+1))被输入给第二个延迟单元D2。在下一个采样周期中当S(i+2)被输入给乘法器10的时候，这个值从延迟单元D2出来。在加法器15b中D2的输出跟值C3·S(i+2)相加，加法器15b的输出被提供给延迟单元D4的第一个输入端。这个过程以相似的方式继续下去，直到64个样本都已经输入给这个滤波器，一个值从最右边的加法器15出来，它等于：

C1·S(i)+C2·S(i+1)+C3·S(i+2)+…+C64·S(i+63)

这个表达式在代码值C1…C64和信号样本S(i)…S(i+63)之间有64个样本相关。输入了前面64个样本以后，每个随后的信号样本都会按照以下方式计算出新的64点相关值：

S(i+1)…S(i+64)

S(i+2)…S(i+65)

………等等。

得到的相关值是代码码元C1…C64跟按照滑窗64样本宽度选择出来的64个信号样本的组合。因此这种类型的匹配滤波器也可以叫做滑窗相关器。

在每个样本周期中图1所示的匹配滤波器需要作64次运算和63次加法计算。复相关器可以采用图1所示的四个匹配滤波器来计算以下表达式中的内积：

Cr·Sr，Ci·Si，Cr·Si，Ci·Sr

其中的Cr是实数代码码元的N元矢量，Sr是包括最后N个输入样本的实部的一个矢量，Ci是虚数代码码元的一个N元矢量，Si是包括最后N个输入样本的虚部的一个矢量。

这些矢量的复相关由以下表达式给出：

Cr·Sr+Ci·Si；对于所需相关的实部

Cr·Si-Ci·Sr；对于所需相关的虚部。

其中隐含地假设所需要的相关是N个输入样本Sr和这N个样本代码的复共轭之间的相关(Cr，Ci)，从而使上面的实例中出现正号和负号。

用于产生复相关值的现有技术中的滤波器采用上面描述的四个匹配滤波器，从而需要4N次乘法计算，4(N-1)次加法器运算和4(N-1)个延迟单元，来获得上面的复相关值。如果能够找到某种方法来减少乘法运算次数、加法运算次数和延迟级数来获得相关值，就能够显著地降低形成复相关所需要消耗的功率。在电池寿命非常重要的蜂窝电话这样的应用中，这样一个解决方案会极有好处。

发明简述

本发明用一个匹配滤波器来计算复数样本序列和复数代码之间的复相关，解决前面的问题和其它问题，它比目前的复数匹配滤波器中使用的加法运算次数和乘法运算次数要少。这个匹配滤波器包括一组N个转换开关。这些开关的每一个都有第一个输入端，跟输入样本值的实部连接，还有第二个输入端，跟这些输入样本值的虚部连接。一个控制输入端接收控制信号，控制这个转换开关的一对输出。当控制信号处于第一种状态的时候，实数值通过转换开关的第一个输出端输出，虚数值通过转换开关的第二个输出端输出。当控制信号变成第二种状态的时候，这种情况下反转过来，从而使虚数值在第一个输出端输出，实数值在第二个输出端输出。