CN1606852A - 互相关方法和设备 - Google Patents

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Abstract

简要地，提供一种计算复数二进制序列的互相关值的方法和设备。该设备可以包括转换单元和互相关器。互相关器可以包括互相关控制器，其基于类型位和符号位来给实数累加器和/或虚数累加器提供复数二进制序列的信号实部分量和/或虚部分量。

Description

互相关方法和设备
技术领域
在诸如扩频蜂窝通信***之类的无线通信***中，互相关器可以被用来执行扩频信号的序列流之间的互相关。例如，在蜂窝宽带码分多址(WCDMA)***中，扩频信号可以包括一个编码序列，例如一个伪随机码。在蜂窝宽带码分多址(WCDMA)***中，伪随机码是一个M序列或金色序列，该序列具有很好的″噪声类似″属性并且容易构造。此外，扩频信号的序列可以是一个64片Walsh代码(针对于把每个基元分给64个不同的用户)的产品和一个定期伪随机噪声(PN)序列(针对于分开不同的基元)。
互相关器可以被用来执行序列流之间的互相关。然而，现有互相关器的硬件实现可包括大量的元件并且可耗费很大的电流。
从而，需要硬件和/或软件实现来计算互相关值从而减轻上述缺点。
附图说明
本发明主题在本说明书的结束部分中被特别指出并清楚地要求。然而，通过参考连同附图的下列详细说明，本发明的构造和操作方法，以及其中的目的、特征和优点都可以被理解，其中：
图1是一个描述根据本发明可仿效实施例的方法的示意流程图；
图2是一个有助于理解根据本发明一部分可仿效实施例的相位旋转的示意图；和
图3是一个根据本发明一部分可仿效实施例的接收机的示意图。
应当理解，为了图解的简单和清楚起见，在附图中示出的元件不一定按比例描绘。例如，为了清楚起见，一部分元件的尺寸相对其它元件而被放大。此外，被考虑认为适当的参考数字可以在附图中被重复采用以指出相应的或者相似的元件。
具体实施方式
在以下详细说明中，大量细节被阐述以便彻底了解本发明。然而，本领域普通技术人员应当理解，本发明可以脱离这些细节而被实践。在其它情况中，众所周知的方法、程序、元件和电路没有被详细描述，以免模糊本发明。
按照在计算机存储器内操作数据位或二进制数字信号的算法和符号表示，一部分详细说明被陈述。这些算法说明和表示可以被那些数据处理领域中的技术人员用来将其工作内容转发给本技术领域的其他技术人员。
除非特别说明，否则从以下讨论应当明显理解是，在整个说明讨论中使用的诸如″处理″、″计算″、″确定″等等之类的术语指的是计算机、计算***或类似电子计算装置的动作和/或进程，这种处理把表示计算***的寄存器和/或存储器中的物理量的数据变换成同样表示计算***的存储器、寄存器或其它这种信息存储器、发射或显示设备中的物理量的其它数据。
应当理解，本发明可以用于各类应用。尽管本发明不受限于这方面，在此公开的电路和技术可以用于许多诸如无线电***的接收机之类的设备。接收机意指被包括在本发明范围内，比如蜂窝无线电话接收机、扩频接收机、数字***接收机和类似的接收机。
蜂窝无线电话接收机的类型意指在本发明范围内，其包括用于接收扩频信号的码分多址(CDMA)、码分多址2000和宽带码分多址(WCDMA)的蜂窝无线电话的接收机等等，但不限于此。
转到图1，根据本发明实施例的复数二进制序列的至少两个信号之间的互相关方法被示出。尽管本发明范围不受限于这方面，按照需要，该方法可以从把四相移相键控(QPSK)序列转换成复数二进制序列的两个信号开始(模块100)。
尽管本发明范围不受限于这方面，把四相移相键控序列转换成复数二进制序列的两个信号可以通过下列等式表示。下列等式可以被用来计算两个四相移相键控复数序列之间的复数互相关：
CC ( n , d ) = Σ i = 1 L - 1 S 1 ( n + 1 ) · S 2 * ( n + i + d )
                           等式1
其中：
S1(n)、S2(n)是复数序列的两个信号，其具有给定的复数值±A和±j·A；
L是互相关项的数目；和
d是两个序列之间的延迟。
等式1可以被进一步发展为下列方式：
CC ( n , d ) = Σ i = 0 L - 1 S 1 ( n + 1 ) · S 2 * ( n + i + d ) = 2 · Σ i = 0 L - 1 S ~ 1 ( n + i ) · S ~ 2 * ( n + i + d )
                           等式2
通过等式2证明，互相关序列S1(n)、S2(n)可以被替代为复数二进制序列的两个信号
Figure A0380177300093
信号
Figure A0380177300094
的内容可以通过下列等式来描述：
S ~ 1 I ( n ) = ( S 1 I ( n ) + S 1 O ‾ ( n ) ) / 2
S ~ 1 O ‾ ( n ) = ( - S 1 I ( n ) + S 1 O ‾ ( n ) ) / 2
S ~ 2 I ( n ) = ( S 2 I ( n ) + S 2 O ‾ ( n ) ) / 2
S ~ 2 O ‾ ( n ) = ( - S 2 I ( n ) + S 2 O ‾ ( n ) ) / 2
                           等式3
其中，符号I可以指示信号
Figure A0380177300099
的同相分量和符号 O可以指示信号 的正交相位分量。此外，本领域技术人员应当知道，I可以表示信号
Figure A03801773000911
的实部分量，和 O可以表示信号
Figure A03801773000912
的虚部分量。
尽管本发明范围不受限于这方面，参照图2的如下所述，QPSK序列转换成复数二进制序列可以通过把QPSK序列的相位旋转±(π/4)来执行。
转到图2，有助于说明根据本发明实施例的QPSK序列旋转的图解被示出。尽管本发明范围不受限于这方面，图2示出QPSK序列值±(π/4)的旋转。然而，按照需要，在本发明的其它实施例中，16正交调幅(QAM)序列的±(π/4)旋转或其它适当序列的旋转形式可以被执行。更加实际的，QPSK值X1、X2、X3和X4可以被旋转到虚轴或实轴上。例如，X1可以被旋转到实轴上，X2可以被旋转到虚轴上，X3可以被旋转到实轴上和X4可以被旋转到虚轴上。本领域技术人员应当理解，按照需要，QPSK序列值的旋转可以模拟QPSK序列到复数二进制序列的实部分量或虚部分量的转换。
此外，该旋转可以被利用来简化互相关计算，其通过下列等式被说明：
                           等式4
在等式4中可以看出，复数二进制序列信号 是纯粹的实数或虚数，其可以把执行复数乘法所需的实数和/或虚数乘法的数目从四个减少到一个。
转回到图1，该方法可以继续把复数序列变换成符号位和类型位表示(模块110)。例如，如图2中所示，值X1的旋转和转换可以产生符号位″加″和类型位″实数″。此外，序列X4的旋转和转换可以产生符号位″减″和类型位″虚数″。尽管本发明不受限于这方面，按照需要，序列的旋转和转换可以在单一操作中被执行。然而，在本发明的其它实施例中，旋转和转换可以通过分开操作被执行。另外，在本发明的一个实施例中，类型位和符号位可以被用来把复数二进制序列的实部分量和/或虚部分量分别提供给实数和/或虚数累加器(模块120)。
尽管本发明范围不受限于这方面，至少两个累加器可以被使用，第一累加器可以被用来输出互相关结果的实部分量和第二累加器可以被用来输出互相关结果的虚部分量。
如等式2所示，互相关结果可以被乘以2(模块130)。本领域技术人员应当理解，上述方法可以通过硬件和/或软件被实现。现在将说明本发明实施例的一个例子，其可以使用硬件和软件的组合。
转到图3，根据本发明实施例的接收机300的一个框图被示出。尽管本发明范围不受限于这方面，接收机300可以包括天线310、包括转换器320、330的转换单元315、以及互相关器400。互相关器400可以包括互相关控制器340、累加单元345，累加单元345可以包括实数累加器350和虚数累加器360以及放大器370、380。
尽管本发明范围不受限于这实例，为了简单说明起见，接收机300将被描述为一个WCDMA接收机。天线310可以接受例如引导信号、专用信道信号等等的信号，这些信号可以包括QPSK序列。在本发明某些实施例中，按照需要，天线310可以是一个偶极天线。然而，其它类型的天线以可以被使用。
解调器(未示出)可以输出QPSK序列的两个信号S1(N)和S2*(N+D)。转换器320和330接收QPSK序列的信号S1(N)和S2*(N+D)，并且可以分别把QPSK序列转换成复数二进制序列的两个信号
Figure A0380177300111
和 上面参照图2详细描述的是，把QPSK序列转换成复数二进制序列可以通过把QPSK序列的相位旋转±(π/4)来被执行。此外，转换器320和330可以把诸如符号位325和335以及类型位327和337之类的控制比特提供给互相关控制器340。
尽管本发明范围不受限于这方面，互相关控制器340可以经由端口341、346提供复数二进制序列并且可以用端口342、347来分别启用或停用累加器350、370。更特别地，根据符号位325、335和类型位327、337，通过经由端口342、347使用启动信号，互相关控制器340可以有选择地控制哪个累加器是激活的。这类选择性控制的一个实例在下面参考表1被说明。
尽管本发明范围不受限于这方面，在本发明一部分实施例中，下表1中示出的表示可以被存储在一个存储器(未示出)中。另外，在本发明其它实施例中，如表1中所示的表示可以通过硬件和/或软件被实现。
索引 符号位(325) 符号位(335) 类型位(327) 类型位(337)     实数累加器(350)      虚数累加器(360)
输入 启动 输出 启动
0 加 加 实 实 A 开 - 关
1 加 加 实 虚 - 关 A 开
2 加 加 虚 实 - 关 A 开
3 加 加 虚 虚 -A 开 - 关
4 加 减 实 实 -A 开 - 关
5 加 减 实 虚 - 关 -A 开
6 加 减 虚 实 - 关 -A 开
7 加 减 虚 虚 A 开 - 关
8 减 加 实 实 -A 开 - 关
9 减 加 实 虚 - 关 -A 开
10 减 加 虚 实 - 关 -A 开
11 减 加 虚 虚 A 开 - 关
12 减 减 实 实 A 开 - 关
13 减 减 实 虚 - 关 A 开
14 减 减 虚 实 - 关 A 开
15 减 减 虚 虚 -A 开 - 关
                                    表1
在表1中用到了下列符号：
″索引″表示复数二进制序列的索引；
″符号位″(325、335)表示已转换序列的符号；
″类型位″(335、337)表示复数二进制序列的已转换比特是″实部″还是″虚部″(例如虚数)；
″输入″表示哪个二进制序列可以被提供给哪个累加器；和
″启用″表示是否累加器通过启用比特被启用。
尽管本发明范围不受限于这方面，互相关控制器340可以根据表1来选择复数二进制序列。所选择的序列可以被输入给所选择的累加器350和/或360来进行累加。实数累加器350和虚数累加器360可以分别产生总的实数/虚数互相关结果。
另外，累加器350和360可以包括一个上/下计数器和一个与门(未示出)。该与门可以启动上/下计算器的操作。然而，应当理解，其它累加器实施也可以被使用。尽管本发明范围不受限于这方面，通过等式2说明的是，乘法器370、380可以把由互相关控制器340、实数累加器350和虚数累加器360执行出来的互相关结果乘以2。
虽然本发明的某些特征已经在此被说明和描述，但是本领域技术人员可以作出许多修改、替换、改变和等效方案。因此，应当理解，附加的权利要求被用来限定符合本发明真实精神的所有这类修改和改变。

Claims (24)

1.一个设备，包括：
转换单元，用于把第一和第二输入信号的四相移相键控(QPSK)序列转换成复数二进制序列的第一和第二信号；和
互相关器，用于基于由转换单元提供的符号位和类型位来互相关复数二进制序列的第一和第二信号。
2.权利要求1的设备，其中，转换单元包括：
第一转换器，旋转输入信号的QPSK序列的相位，从而提供复数二进制序列的第一信号的类型位和符号位，该复数二进制序列包括实部分量和虚部分量；和
第二转换器，其能够旋转第二输入信号的QPSK序列的相位，从而提供复数二进制序列的第二信号的类型位和符号位，该复数二进制序列包括实部分量和虚部分量。
3.权利要求1的设备，其中，互相关器包括：
累加单元，其包括第一累加器来提供实数互相关信号，和第二累加器来提供虚数互相关信号；和
互相关控制器，用于把复数二进制序列的第一和第二信号的实部分量提供给第一累加器，和把复数二进制序列的第一和第二信号的虚部分量提供给第二累加器。
4.权利要求3的设备，其中，互相关器还包括：第一乘法器，乘以已互相关信号的实部；和第二乘法器，乘以已互相关信号的虚部。
5.权利要求4的设备，其中，第一和第二乘法器能够把已互相关信号的实部和虚部乘以2。
6.权利要求2的设备，其中，第一和第二转换器能够把±(π/4)的相位旋转提供给复数二进制序列的第一和第二信号比特。
7.权利要求2的设备，其中，复数二进制序列的第一和第二信号包括值±A和±j·A。
8.一个方法，包括：
根据通过相位旋转第一和第二信号的复数二进制序列提供的符号位和类型位，互相关复数二进制序列的第一信号和第二信号。
9.权利要求8的方法，还包括：
把四相移相键控(QPSK)序列的第一和第二输入信号转换成所述的复数二进制序列的第一和第二信号。
10.权利要求9的方法，其中，互相关包括把互相关的结果乘以2。
11.权利要求9的方法，其中，转换包括：
旋转第一输入信号的QPSK序列的相位和旋转第二输入信号的QPSK序列的相位；和
把第一和第二信号的复数二进制序列的实部分量和虚部分量分别提供给实数和虚数累加器。
12.权利要求11的方法，其中，旋转包括把复数二进制序列的相位旋转±(π/4)。
13.一个设备，包括：
偶极天线，用于接收四相移相键控(QPSK)序列的第一和第二输入信号；
转换单元，用于把第一和第二输入信号的四相移相键控(QPSK)序列转换成复数二进制序列的第一和第二信号；和
互相关器，用于基于由转换单元提供的符号位和类型位来互相关复数二进制序列的第一和第二信号。
14.权利要求13的设备，其中，转换单元包括：
第一转换器，旋转输入信号的QPSK序列的相位，从而提供复数二进制序列的第一信号的类型位和符号位，该复数二进制序列包括实部分量和虚部分量；和
第二转换器，其能够旋转第二输入信号的QPSK序列的相位，从而提供复数二进制序列的第二信号的类型位和符号位，该复数二进制序列包括实部分量和虚部分量。
15.权利要求14的设备，其中，互相关器包括：
累加单元，其包括第一累加器来提供已互相关信号的实部，和第二累加器来提供已互相关信号的虚部；和
互相关控制器，用于把复数二进制序列的第一和第二信号的实部分量提供给第一累加器，和把复数二进制序列的第一和第二信号的虚部分量提供给第二累加器。
16.权利要求15的设备，其中，互相关器还包括：
第一乘法器，其能够乘以已互相关信号的实部；和第二乘法器，其能够乘以已互相关信号的虚部。
17.权利要求16的设备，其中，第一和第二乘法器能够把已互相关信号的实部和虚部乘以2。
18.权利要求14的设备，其中，第一和第二转换器能够把复数二进制序列的第一和第二信号的比特的相位旋转±(π/4)。
19.权利要求14的设备，其中，复数二进制序列的第一和第二信号包括值±A和±j·A。
20.一个产品，包括：
其中存储了指令的存储媒介，执行该指令导致：
根据通过相位旋转第一和第二信号的复数二进制序列提供的符号位和类型位，互相关复数二进制序列的第一信号和第二信号。
21.权利要求20的产品，其中，执行该指令还导致：
把四相移相键控(QPSK)序列的第一和第二输入信号转换成所述的复数二进制序列的第一和第二信号。
22.权利要求20的产品，其中，执行该指令还导致：
互相关第一和第二信号的复数二进制序列和把互相关的结果乘以2。
23.权利要求21的产品，其中，执行该指令还导致：
旋转第一输入信号的QPSK序列的相位和旋转第二输入信号的QPSK序列的相位；和
把第一和第二信号的复数二进制序列的实部分量和虚部分量提供给第一和第二累加器。
24.权利要求22的产品，其中，执行该指令还导致：
把复数二进制序列的比特相位旋转±(π/4)。
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