CN1650590B - 在cdma通信***中的弹性相关和排队 - Google Patents

Abstract

用于通信***(100)的可编程相关器(114)，包括和模拟到数字转换器(ADC)(109，110，111)相连的输入队列(113)。该输入队列(113)包括随机访问存储器(RAM)，其中来自ADC(109，110，111)的采样数据流被写入RAM。输入队列(113)具有宽度是2M的两个存储库。弹性复数相关器(140)在M个采样上操作。相关器(140)用于从输入队列(113)2M个采样中读取M个复数采样。伪噪声(PN)横杆单元(143)操作用于旋转生成的PN码和复数相关器中(140)的输入队列数据的旋转匹配。

Description

在CDMA通信***中的弹性相关和排队 

技术领域

本发明总的来说涉及在无线通信***中接收信号，更具体的，涉及在CDMA通信***中相关信号。

背景技术

码分多址***，例如直接序列(DS-CDMA)通信***，用于运行在800MHz的蜂窝电话***以及1800MHz的个人通信***(PCS)中。例如，在DS-CDMA***中，所有蜂窝中的所有基站使用相同无线频率通信。用唯一分配的扩展码唯一识别***内的基站。使用指定的伪随机噪声序列或最大长度线性反馈移位寄存器序列(m-序列)扩展用户数据流。在正交调制***中，通常使用一个序列进行I信道符号的同相(I)信道扩展，使用另一个用于Q信道符号的正交(Q)信道扩展。***中的移动站具有相同长度的扩展码，并将其用于I和Q信道的初始解扩。在第三代合作组项目(3GPP)宽带CDMA(WCDMA)和全球定位***(GPS)***中，通常将Gold码用作扩展序列而非m-序列。

在I和Q信道上扩展之前，传输符号通常使用常说的Walsh或正交可变扩展因子(OVSF)码覆盖的处理扩展。当在呼叫中时，基站给各个移动站分配唯一的Walsh或OVSF码，以确保在给定蜂窝中到每个移动站的传输和到其他各个移动站的传输是正交的，假定每个移动站使用不同的Walsh或OVSF码。这样，在基站和移动站之间建立双向通信信道。例如，移动站通过将接收数据和唯一的Walsh和PN码相关与基站同步。可以使用其它码，例如Gold、Barker和Kasami码，并且通常所***都可以组合使用。

通常，移动站使用相关器作为接收机搜索元件来搜索可接收信号的伪噪声码相位。和移动站通信的基站的正确I和Q信道扩展码PN相位的知识允许基站发射的所有其它码信道的相干检测。标准的DS-CDMA移动站接收机使用具有三个或更多独立受控指状元件的耙式(rake)接收机，这些指状元件是和接收机相位搜索元件确定的正确PN序列相位时间对准的。

耙式指状元件包括接收机搜索器和主要包括相关器的解调器。相关器将数据流和预定PN码序列(使用该序列作为密钥反转或不反转数据元素)相乘，并将结果累计(或取和)以提供解码(解扩)信号。中心思想就是只有正确PN序列(或码相位)的持有者才知道成功取和表面上随机的数据模式的正确序列，从而达到确切的数据符号判决。根据PN序列反转数据并取和的处理术语通常称为相关。然而，在建议的下一代CDMA和全球定位***(GPS)通信***系列中，需要若干不同的相关器硬件配置来适应所有建议的***。例如，宽带CDMA***提出需要适应的可变扩展码和码片速率。

现有相关技术通常包括两种类型之一。第一类型包括使用在特定应用所需的特定用途集成电路(ASIC)上实施的专用硬件相关器，如上所述。虽然可执行某些优化以重用相关器的某些操作块从而最小化开销，在操作模式上的任何轻微改动通常都要求硬件改变以调节若干参数(例如扩展码、相关器长度、数据类型等)任意之一。

第二种现有相关器类型提供可调节的相关长度。然而，此种类型相关器仍然依赖于特定的空中接口，因此被随该硬件包含的PN产生器单元所限制。此外，此种类型相关器包括特定通信标准的存储器存储位置。

因此，所需的是单个、可编程通用CDMA处理器，可以搜索、接收并跟踪若干现有和下一代CDMA通信标准产生的任何一种(或 多种)信号。这些类型的专用处理器结构通常术语称为特定用途处理器。提供处理而不限制特定寄存器/存储器存储位置(如在标准的硬件或ASIC结构中)也是有益的。此外，实现此目的而在通信装置(及其并发成本)中不消耗不同或额外的硬件也是有利的。

附图说明

图1是根据本发明的CDMA接收机结构的简化框图；

图2是1-码片实数相关器实施例的简化框图；

图3是1-码片复数相关器实施例的简化框图；

图4是根据本发明的图3的相关器用于实数模式相关的简化框图；

图5是图1的复数相关器的简化框图；

图6是图1的输入队列的简化框图；

图7是图6的输入队列数据采样的图形表示；

图8是根据本发明的相位相关简化框图；以及

图9是根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种用于可编程CDMA处理的设备和方法，可以搜索、接收并跟踪各种下一代和现有CDMA通信标准产生的任何一个或多个信号。这是在通用硬件结构上实现的，并仅需要软件上载以解决用在通信***中的特定空中接口的需求。本发明在此公开的是例如弹性微编码CDMA处理器部件，考虑输入信号的可编程相关或解扩，以及同等的考虑多个独立信号源、采样宽度(精确度)、重复取样(over-sampling)速率以及采样时钟的可编程输入队列结构。然后该输入队列通常将捕获数据馈入可编程相关器单元，用于专门处理。在描述的处理结构中，输入源通常被馈入输入装置(或输入寄存器)，并通常提供来自模拟数字转换器(ADC)或其他预处理部件(例如数字信道滤波器等)的数据。多个输入源(例如信道)可用于支持多个通信标准、多个天线(例如分极天线)等。

更具体的，本发明提供了一种可编程相关器以及输入队列，可根据包含的通用微编码引擎操作，该引擎能集中寄存容纳任何代码或***专用信息的文件到称为操作数存储器的长期存储单元上。注意所有处理器都根据某种类型的微编码指令运行，如本领域公知的。在描述的发明中如所需要的应用微代码(或存储器中的指令)，从而在任何特定CDMA环境中运行。注意控制微代码可存在于随机访问存储器(RAM)技术、只读存储器(ROM)技术中，或可由另一个装置(例如处理器)产生。此外，该微编码引擎可选的包括在来自可编程处理器的微代码控制之下的算术逻辑单元(ALU)，它还可在其结构中包括其他辅助ALU，以在协处理器(更接近通用数字信号处理器或DSP)之上改进灵活性单元。

本发明还有除在此描述的优选实施例之外的应用，提供的说明仅为示范和说明本发明，而不应当被认为是对本发明的限制。虽然该说明书用定义被认为是新颖的本发明特点的权利要求结束，相信考虑以下结合附图的说明将会更好的理解本发明，在附图中延续使用相同的参考标记。如在本发明中定义的，无线电话是用无线频率范围的电磁波传送信息到基站的通信装置。一般的，无线电话是便携式的，并当使用时，通常举到头部，接近耳朵。

本发明的概念可有利的用在任何要求RF信号收发的电子产品上，虽然它的应用不限于这些产品。优选的，通信装置的无线电话部分是适于个人通信的蜂窝无线电话，但也可是寻呼机、无绳无线电话或个人通信服务(PCS)无线电话。无线电话部分可按照模拟通信标准或数字通信标准构造。无线电话部分通常包括无线频率(RF)发射机、RF接收机、控制器、天线、电池、双工滤波器、频率合成器、信号处理器以及至少包括键盘、显示器、控制开关以及麦克风之一的用户接口。无线电话部分还可以包括寻呼接收机。结合到蜂窝电话、诸如寻呼机的双向无线或选择无线接收机内的电子元件在本领域中是 公知的，并可以结合到本发明的通信装置中。本发明可应用到要求相关(或点积)操作、特别是数据集之一是二值的任何信号处理问题中。

图1显示使用本发明的CDMA通信装置的通用耙式接收机结构。仅为示例目的，该通信装置被嵌入到具有本领域公知的通用蜂窝无线收发机电路的蜂窝无线电话中，在此为简明起见并不显示。该蜂窝电话包括通用蜂窝电话硬件(为简明起见也未显示)，例如集成到紧凑外壳内的用户接口，并根据本发明进一步包括天线***。各个特定无线装置都会提供实现本概念以及采用为各个应用选定的装置的机会。

一般的，通信***100包括多个诸如基站102的基站，配置用于和一个或多个例如无线电话104的移动站进行无线通信。无线电话104配置用于接收(和发射)码分多址(CDMA)信号，以和包括基站102的多个基站在一个或多个可用CDMA通信标准上通信。在此例子中，通信***100按照TIA/EIA暂行标准IS-95“用于双模宽带扩频蜂窝***的移动站-基站兼容标准”操作，运行在800MHz。可选的，通信***100可按照包括1800MHz PCS***的其他CDMA***操作。

基站102传送扩频信号到无线电话104。在通信期间，如本领域公知的，在通常所说的Walsh覆盖的处理中使用伪随机噪声(PN)和Walsh码扩展业务信道上的符号。例如无线电话104的每个移动站都被基站102分配唯一的Walsh代码，从而到各个移动站的信道传输和到其他移动站的信道传输是相互正交的。该扩展信号是四相移键控(QPSK)调制的，从而形成同相(I)和正交相位(Q)信号。使用两个专用PN序列扩展I和Q信号。在通信***100中的所有基站使用相同的I和Q扩展序列。也可以输入诸如8-PSK，64-QAM，256-QAM等的高级多元(M-ary)调制方案。此外，也可以适应不同码速率(即每比特(符号)码片数目)。

例如，无线电话104包括天线106、模拟前端108、包括至少一 个诸如模拟到数字转换器(ADC)110的输入装置的接收路径、具有可编程相关器128的可编程处理器114以及控制器或处理器116(例如具有呼叫处理器的DSP)。可选的，可以包括其他接收机输入路径，例如在多天线***中，用于分集，或在多模式***中，例如如ADC109和ADC111显示的。任何或全部ADC都可以提供重复取样，从而提供子码片采样。天线106从基站102并从附近的其他基站接收RF信号。某些接收的RF信号是直接发送的，基站发射的视距射线。其他接收的RF信号是反射射线并在时间上延迟。接收的RF信号被天线106转换为电子信号并提供给模拟前端108。模拟前端108滤波该信号并提供到基带I和Q信号的转换。基带I和Q信号被提供到至少一个ADC110，在此将其转换为I和Q数字数据流，并在可编程处理器114的控制下将该流传送到输入队列113，用于进一步处理。

主处理器116控制无线电话104的一般功能。优选的，处理器116是数字信号处理器或微控制器。该处理器响应存储的程序指令操作并包括存储器132用于存储这些指令和其他数据。当然，该处理器还连接到无线电话104的其他元件。没有显示这样的连接，从而不使附图过度复杂。可编程相关器块128操作用于接收、搜索并跟踪，通常是可编程处理器114的子部分，该处理器使用不同微代码组运行在CDMA、WCDMA和GPS***中。包含可以是随机访问或只读的存储器130，并将其用于数据存储以及指令性微代码。输入队列113在可编程相关器128的控制之下，该相关器还控制弹性相关器128，从而可经软件微代码控制要被相关的数据。可选的，可以提供分离的存储器来存储该微代码。在两个例子的任一个中，微代码存储器块被连接到所有可编程子块(即PN横杆单元、PN ALU、复数相关器以及输入队列存储器)，以控制它们的行为，虽然为了简化附图没有显示这些连接。

在实际中，主处理器116可以发送面向任务的消息到可编程CDMA处理器114，例如“执行3GPP相位1搜索”。在本发明的标 准实施例中，主处理器116给可编程处理器128到早已在处理器114的指令存储器130中的指令的跳转指针(或向量)，或载入新的指令到存储器130中。一旦指令驻留或载入到可编程处理器114中，它就是相对独立的，管理输入队列113、可编程相关器128等都由可编程处理器114执行，而不是主处理器116。

通常，DS-CDMA接收机最初运行在***捕获模式，在该模式中它获得所有期望的输入扩频信号(包括多路径信号成分)，然后运行在跟踪模式，在该模式中它监测多路径信号轮廓并解调输入的数据信道。捕获通常包括检测来自一个或多个源的导频扩展序列。解调输入数据信道通常包括相关任务，例如导频和/或Walsh/OVSF码相关(或数据符号解扩)、延迟锁定环(DLL)相关以及频率锁定环(FLL)相关。多个活动代码信道或多个基站增加了所有这些基本相关操作的需求。

传统的耙式接收机指状元件，如现有技术已知的，在本发明中都不是必要的，因为通过访问来自输入队列的正确数据并和正确的PN相位相关，可编程相关器块可作为接收机指状元件或搜索器。此外，本发明通过在微代码(软件)控制下偏移数据或偏移PN序列可执行早期/后期相关。此外，可编程处理器运行速度可以比码片速率(实时)快，从而相关器在下一采样数据集输入之前可在多个数据序列(为获得早期、按时、后期指状元件相关信息，多路径射线信号等)上相关。通常，可编程相关器和处理器结构能在每时钟或指令周期处理若干码片或数据采样。这些并发(或并行)操作允许通过本发明实现高速处理吞吐量。

可编程处理器114包括具有存储器130或寄存器文件的相关器128。在一个例子中，模拟前端108检测无线电话104从包括基站102的多个基站接收的信号。可编程处理器114包括具有存储器130或寄存器文件的相关器128。相关器128比较从ADC110接收的检测到的 数据采样(PN)序列和预定的(***专用)PN序列，该预定PN序列可以存储在存储器130中或从PN产生器馈入，产生用于主处理器116的解调数据流。在显示的例子中，相关器128包括PN算术逻辑单元(PN ALU)144、PN横杆单元143以及具有数字控制振荡器(NCO)141和本地累加器142的可编程复数相关器140。

可编程相关器128从ADC110接收I和Q数据流。在此例子中该采样数据对应从基站102接收的调制扩频信号，包括直接接收或初始射线以及具有时间延迟的反射射线。此外，该数据可对应直接的和反射的从通信***100内其他基站接收的调制扩展信号。该数据可包括用于在基站102和在所有其它基站扩展I和Q信道的PN序列以及Walsh码。

相关器128比较检测的I和Q采样序列和能包括Walsh或OVSF码的预定PN序列。通常，在将该序列和输入采样数据相关之前，预定PN序列和接收机内的Walsh或OVSF码被异或。这些序列可由PNALU144预先产生并存储在短期存储器或寄存器文件130中或直接馈入可编程相关器128。注意PN产生单元144通常是基于硬件(ASIC)的，或是软件(微代码)可编程的。在一个例子中，预定PN序列对应用于在所有基站扩展I和Q信道的短PN序列的一部分。无线电话104包括诸如存储器130或存储器132的存储元件，可以存储PN值的固定模式或在需要时产生的值。然而，应当认识到可以使用单个存储器并是优选的。预定PN序列包括固定模式，该模式包括PN序列预定数目码片，例如像短PN序列一样的PN序列的后512码片。

接收机搜索器114在处理器116控制之下检测ADC110提供的接收数据流。该数据可以包括检测到的PN签名序列，该序列对应从例如基站102的一个或多个基站接收的扩展RF信号。在显示的实施例中，信号是正交调制的，每个信号都包括同相(I)符号和正交相位(Q)符号。I符号用I PN序列扩展，Q符号用Q PN序列扩展。复数相关 器140比较检测的PN采样序列和预定的PN序列，从而在预定时间期间捕获所有可接收基本传输(即扩展码相位)的能量。诸如通信***100的IS-95 DS-CDMA通信***的优选预定时间期间在捕获模式中是26-2/3毫秒，这是重复所有用于扩展I和Q信道的PN序列相位所需的时间。相关器140可以包括用于I信道的I信道相关器以及用于Q信道的Q信道相关器，组合两个相关器的输出以改进精确度。可编程相关器可以包括任务或指令寄存器(未示出)，该寄存器包含从处理器116设定的微代码指令。

本发明的一个新颖方面是，使用能每时钟周期相关M码片和N相位的可编程相关器140以及能以多个不同采样时钟速率存储来自许多A/D的数据流的弹性输入队列113，从而以智能方式提供捕获的采样数据到相关器140。可选的，可包含小型PN横杆单元143，它会在时间上重新排列(或旋转)PN ALU144产生的PN序列，以和输入队列采样数据序列的时间顺序(或旋转)匹配，确保应用正确的PN到来自输入队列的正确数据。实际上，这提供了和相关器内输入队列数据的时间顺序匹配的生成PN码序列时间上的重新排列。该方法极大减少了输入队列的硬件复杂性(以及实施成本)。有利的，可编程相关器140固有的比现有技术硬件相关器智能化，因为相关数量、相关的调整频率、执行的相关类型、在继续进行常规相关之前累加器或PN码值的种晶(seeding)都可经微代码控制。同样，使用此新颖的方法，通过使用弹性相关器的屏蔽性能，能相关任何数目的码片，甚至那些不能被M整除的，如下所述。对本发明同等重要的是弹性输入队列113基于采样精度、重复取样率、以及期望的采样相位选出正确的M个连续数据采样来相关的能力。

复数相关器140是并行相关器，运行在来自弹性输入队列113的M个数据采样上，这些采样通常间隔整个码片，相关器还与(可能的)复合PN序列的M个码片相关，这些序列由类似PN ALU144的弹性微编码PN产生器或甚至是专用硬件PN产生器生成。复数相关器140 的中心是图2所示M个一比特功能单元，它们装配在图3的复数相关器结构中。应当注意到在图2-图4中的乘法块还可以用反转或非反转块替换。可编程相关器140对各个输入数据流的采样执行以下两种相关操作来确定部分相关结果(术语也称为点积和或子相关值)，Iaccum+j*Qaccum：

(DataI*PNI)+(DataQ*PNQ)+j((DataI*PNQ)-(DataQ*PNI))+Iaccum+j*Qaccum(DataI*PNI)+j(DataQ*PNQ)+Iaccum+j*Qaccum

其中DataI＝来自输入队列的数据的实部，DataQ＝来自输入队列的数据的虚部，Iaccum＝相干累加的实部，Qaccum＝相干累加的虚部，PNI＝生成的PN序列的实部，PNQ＝生成的PN序列的虚部。较长相关操作通常由这些较小点积或子相关操作组成。第一等式提供具有互相关乘积的复数相关(参考图3)，并通常使用。例如，在至少一个实数和至少一个复数序列上的互相关。在某些例子中，取代复数相关，期望保持虚部数据和实部数据分离而不交叉污染，就好像两个信道承载两个独立的实际信道一样。第二等式在本发明中提供这样的相关(参见图2)。可选的，(参考图4)，在仅相关实部PN序列的例子中，在数据路径的虚部侧存在PN空间以在每个时钟周期执行多于M码片的相关。实际上，通过细分数据(将数据宽度减少一半)，例如可伸缩的单指令多数据(SIMD)方式中，为了额外的性能增强，能将相关码片数目从M码片增加到2M码片。在特定情况，例如在全球定位***(GPS)中，可以使用这样的实数模式相关促进某些Walsh相关以及在第三代合作组项目(3GPP)中的某些信道同步模式。所有这些操作模式都可由软件通过微代码控制。

本发明使用有效并行运行的M一比特功能单元(如图5所示)。注意可在高效硬件结构中方便的实施这些功能单元，例如那些使用保留进位加法器(CSA)或Wallace树结构的硬件。M规定用于获得数据的正确时钟速率的功能单元的数目。一旦确定CDMA操作***以及所需的处理吞吐量就可以固定M，或它是可变的(虽然通常低于M) 以适应变化的数据速率。作为替换，M可以是固定的，并且可以屏蔽相关器从而可如需要(例如用于改变WCDMA或无线局域网***内的数据速率)的在相关中使用少于M个采样。

参考图5，对各个M一比特功能单元139应用等式(以上)的结果如所需要的在屏蔽单元152中被屏蔽。通常，屏蔽是透明的，并由微代码控制。然而，如果要相关的数据采样数不是M的整数倍，例如在802.11无线局域网(WLAN)***中的，可应用用户定义的屏蔽152降低在相关中累加的额外或非必要数据的效果。在两个例子的任一个中，来自各相关器139的相关数据在相关器的最终复合加法级150相加。

本发明的进一步的新颖方面在于在相关器140中包含至少一个本地可编程数字控制振荡器(NCO)141，提供用于M子相关采样的I和Q累积的相干频率偏移校正。在本发明中是通过旋转(或复数相乘)部分相关(或子相关)结果来实现的。注意对于许多标准应用，所需的频率校正(例如sin和cos输出)值精确度非常低(通常是1-2比特)，这使得复数乘法器的实现简单或更直接。每个NCO都可实施为多比特计数器(和在通用DSP中发现的模数偏移地址寄存器类似)，用于计算频率偏移校正源或本地振荡器的当前相位，如本领域技术人员公知的。注意多频率校正可编程相关器的实现在硬件上相对简单，并可直接导致用于多频率偏移的相关处理速度提升。附加的相关结果(来自各个可能或假定的频率偏移)通常被存储在单独的累积寄存器中。

在相干相关操作期间要求频率和相位校正的通信***中，频率校正是特别有益的。在某些情形中，例如在GPS或其它***中，期望在较长相关期间通过在相干相关内预旋转PN序列到预测频率误差来跟踪调制信号星座图的可能频率旋转。这通过在相关器中使用本地NCO影响最终复共轭乘法是可能的。因此，立即应用期望的频率校正到M采样(例如可编程相关器的点积或子相关结果)组。NCO计数器的步 长被设定为和输入采样序列期望的频率偏移成正比，计数器的输出被解码以确定在复数乘法处理中使用的传统sine和cosine波形值。有利的，在组合M码片相关之后应用NCO偏移校正值，这比其他通用技术(例如应用频率偏移校正值到输入采样序列)需要更少的硬件。所述技术还重用用于多个并行频率调整相关的可编程相关(即点积)硬件。

每指令或时钟周期处理多个码片的上述优点通过弹性输入队列113(如图6所示)馈入可编程相关器140成为可能。通常，将I和Q采样封装到相同的基本存储位置，虽然其他(分离)数据配置也可以。提供M个数据采样到相关器的关键在于在随机访问存储器(RAM)的第一库202和第二库204中存储输入数据。每个库都至少为Mx2K比特宽，其中K是在各实数和虚数数据采样(通常由ADC分辨率确定)中的比特数目，M对应期望或要求处理吞吐量所需的相关操作(在每指令或时钟周期码片中)数目。例如，如果M＝4，每个库概念上具有每行四列采样，虽然每行都可以组成单个存储位置。在***初始化(在软件控制下)时动态分配RAM，并仅取决于使用何种CDMA***。通常，至少一个ADC(例如图1中的110)提供I和Q采样数据到输入队列，填充两个库。如所示的，这是从左至右以及从上至下完成的。如果多于一个的ADC(例如图1的109，111)提供数据到输入队列，首先用来自一个ADC的采样填充输入队列，然后是来自另一个ADC的采样等。一旦填满，以先到先出(FIFO)方式从第一个地址重写RAM。能使用其它缓冲方案，例如双缓冲，本发明并不限制。

可选的，可编程相关器可以将相关输出数据结果写到输入队列，通常将该队列稍后用于多级相关。换句话说，可从对应特定采样相位和时间偏移的输入队列地址中读取采样数据，进行相关，然后在相同或不同地址写回输入队列，用于后续的重相关。所有这些存储参数(例如数据位置，重复取样率等)都在软件或微代码的控制下。由多路复用器208在相关器或处理器指导下控制输入数据流。新采样数据或相 关器输出数据的地址各自由新采样地址和相关器地址控制线控制，该线寻址输入队列的行。这些都由多路复用器210根据是否将新采样数据或相关器输出数据写入队列来多路转送。地址解码器212然后根据重复取样率和采样精确度确定写入到输入队列的哪一列。

图7显示输入数据流的最初32个新采样载入到双库输入队列中的例子，M＝4以及重复取样率＝2(即码片速率的两倍)。在此例子中，每个数据码片都有分布在输入队列某列(第一列)中的两个采样(例如0，1)。随后的两个采样位于下一列(第二列)中，等等。假定M＝4并有两个库，则有16个采样位于输入队列的前两行中。第17个采样再次在第一列开始，但在下一行(第三行)。地址解码块(图6的212)将输入采样的安排导向队列。如果例如***中采用4x重复取样率，则第一列最初的四个输入包括采样0-3，下一列包括采样4-7等，直至最初的四行用32个采样填满，然后重复。因此，重复采样速率最终定义了输入队列映射。通常，每个采样包含I或Q数据，输入队列中可具有不同排列。然而，应当注意到如果只使用实数模式相关，可将不用的Q采样空间用实数数据填充，输入队列被分开以有效地使用同等的2M个相关器。可选的，如果需要输入采样分辨率的一半，也可以使用2M个封装数据采样。

为从输入队列中读取数据，解码器206选择数据并前传给相关器(如图2-图4之一)。再次的，要读取的数据的地址在微代码控制下由新采样地址或相关器地址(如果数据要被重相关)提供。重复取样提供列位置，该位置被地址解码器212馈入解码器206。本发明的存储技术提供用两个RAM库编址的输入数据的2M个连续采样。这样，两个库提供了仅需由单个地址指针提供的两个行地址的优点，解码器212读入相关器数据。例如，可输入采样{0，2，4，6}，采样{2，4，6，8}，采样{4，6，8，10}或采样{6，8，10，12}到M相关器；所有地址仅有单个地址指针。然后，当数据不环绕存储位置时，两个地址相同。如果数据环绕，库1的地址和库2的地址不同。没有了双库输 入队列的益处，会需要多读取端口RAM，而在硬件上实施该RAM成本会增加。

在实际使用中，单个地址指针指向来自存储器两个库的输入数据M采样的开始。解码器206提供各库地址，并通过从2M个采样中选出正确的M个连续序列提供较高分辨率，其实际上是来自每个库的相应列的多路复用。通过可编程相关器或处理器的微代码提供的地址确定要读取的RAM的正确地址。本发明的双库实施例允许使用一个写端口、一个读端口RAM以及确保不同时访问RAM每个库中的两个(列)地址的存储技术，这样排除了存储资源的冲突(即因此使用最小数目的分离RAM实现输入队列)。

该存储技术考虑输入数据的重复取样率以及采样精确度，从而允许M或2M连续完全码片选择。即，微代码可以选择在数据的完全码片的任意重复取样位置开始，挑出以完全码片长度分隔的M或2M个采样，从而得到码片内在相同采样相位的采样。此外，输入队列可被分割在软件中以接受来自多个不同输入源(例如ADC)的数据采样，可以根据输入源将数据采样放在输入队列的不同地址。该性能使得多天线分集解调以及并行接收两个完全不同的通信***(例如GPS和3GPP WCDMA)成为可能。

来自RAM的M采样在时间(或旋转)上必须正确排序，以校正按时间顺序排列的采样。优选的，通过如所述的直接发送数据到相关器并重新排列(或旋转)PN码片序列而非数据采样以较低实施成本实现。在PN横杆单元中按时间(旋转)重新排列PN码片序列，PN横杆单元操作和桶形移位器类似，从而和输入队列提供到可编程相关器的数据采样的时间顺序匹配。这允许更低的门计数设备，因为旋转单比特PN码片(+/-1)数据比旋转所需的2K比特数据值容易，两者都可以是复数值。可选的，可从输入队列使用输入数据横杆单元直接重新排列或旋转数据采样。

在优选实施例中，本发明通过同时可编程相关PN序列的多个(N)不同码相位(并累加多个和)提供进一步的处理吞吐量性能增益，如图8所示。为扫描相关的不同码相位，需要在给定PN序列组时提供额外的采样数据集来相关。在此实施例中，相关N个相位，并需要使用N个复数相关器140。对该方法的单独限制在于所需硬件的可容许数量(例如小片尺寸)。在优选实施例中将相同的采样数据集用于各个具有多个偏移PN码序列的相关器，因为该方法比上述描述的可选方法使用更少的硬件。N个代码相位并行相关的优选实现是提供单个数据集，并使用额外的(例如偏移)PN序列扫描这些相位。这加重了PN产生器的负担，现在要产生PN序列的M+N-2连续比特，从而相关器可以利用附加的PN码序列数据。在许多情况中，该额外的PN信息很容易获得。对于各相关器，可以共用或分别使用相同的PNALU、PN横杆以及频率校正(NCO)结构，这进一步扩展了处理吞吐量。优选的，对N个复数相关器的每一个(以及各个独立的频率校正相关结果)使用单独的本地累加器。因此，能每时钟周期处理(或相关)M码片/数据采样，每个跨越N个可能码相位，并进一步的每个跨越F频率偏移(如上所述用于频率校正相干相关)，理论上在本发明的上述处理结构中产生MxNxF处理吞吐量(每时钟周期码片)。

本发明还提供一种方法300，用于CDMA通信***的软件可编程相关，如图9所示。该方法包括第一步302，提供可以并行相关M采样的可编程复数相关器，以及具有双库随机访问存储器的输入队列，存储器宽度2M，用于写入I和Q采样的2K比特。优选的，可编程相关器包括至少一个本地数字控制振荡器(NCO)以及频率校正逻辑。NCO同时提供M数据采样的点积或子相关(I和Q累积)值的频率偏移校正。下一步骤304包括将复数采样写入输入队列。下一步骤306包括读取2M个采样中的M个，而RAM每个库中没有两个列地址被同时访问。下一步骤308包括并行相关M数据采样。

在实际中，该方法包括重新排列(或旋转)生成的PN码以和从输入队列提供到相关器的采样数据的时间顺序(或旋转)匹配的步骤。可编程相关器是提供M个复数采样的并行复数相关的复数相关器。优选的，相关步骤包括每时钟周期操作N相位。可选的，本方法可以包括细分输入队列的步骤，其中相关步骤包括在两倍吞吐量水平上(通过运行在2M个数据采样上，该2M个数据采样要求M个数据采样的一半精确度)将通常分配给Q采样相关的相关器用于实数模式相关。所有上述操作完全在软件或微代码控制下，从而导致硬件的最大灵活性。

本发明提供一种相关器和存储器结构，可灵活适应多种现有和建议的CDMA通信***。这是通过提供未组织的随机访问存储器用于输入队列实现的，该输入队列可被配置为用于特定通信***数据结构。也可以成功适应不同的采样速率、数据速率以及采样精确度。该输入队列存储器寻址被减少到简单的一个写入、一个读取地址端口。周围硬件(例如可编程相关器)也配置用于有效使用此弹性存储技术以及多操作模式，所有都受微代码控制。可编程相关器包括至少一个本地NCO，用于频率偏移校正相关，例如被特别用于GPS***。此外，可编程相关能在微代码控制下同时相关多个码相位上的数据，还可以产生处理速度上的显著提高。此外，本发明的可编程相关器为那些不能为所有并行相关器提供足够数据采样的数据流提供了屏蔽。

所有这些技术允许每指令或时钟周期处理大量数据采样(或码片)，这使得CDMA通信***(通常需要硬件结构实施)的全部软件实现成为可能。通过载入不同的软件控制代码集支持多个CDMA***，这些控制代码集如上所述都控制可编程硬件的相同基本组。所有这些技术的组合使得高吞吐量处理引擎成为可能，该引擎可包括具有合理时钟速率的多个CDMA***，最小化硬件实现成本，降低功耗。

应当理解在此采用的措辞或术语是描述而非限制目的。因此，期望本发明包括落入附随权利要求广阔范围内的所有这样的可选方案、修改、等同物以及改变。

Claims (10)

1.一种可编程相关器设备，包括：

和输入装置连接的输入队列单元，该输入队列单元包括随机访问存储器RAM，其中来自至少一个输入装置的数据流被写入RAM，该输入队列单元具有总宽度是2M个采样的存储器的两个库；以及

可编程相关器，所述可编程相关器被连接到所述输入队列单元，以从输入队列单元的2M个采样中读取相邻的M个采样，从而不同时访问RAM每个库中两个列地址，以及所述可编程相关器并行相关所述M个数据采样。

2.如权利要求1的设备，其中，所述RAM的各个库是至少Mx2K宽，其中M是读入到相关器的采样数，K是在各实数和虚数数据采样中的比特数，以及其中该可编程相关器还在每指令周期中的N个代码相位上进行操作。

3.如权利要求1的设备，其中，所述可编程相关器进一步包括至少一个本地数字控制振荡器，用于为M采样的同相I和正交Q累积提供频率校正，并进一步包括伪噪声PN横杆单元，该横杆单元操作用于在时间上重新排列生成的PN代码序列，以和来自相关器中输入队列单元数据的采样的时间序列匹配，其中，所述可编程相关器应用重新排列后的PN代码序列来并行相关所述M个采样。

4.如权利要求1的设备，其中，所述输入队列单元是一个写端口、一个读端口的输入队列单元，可操作使用单采样地址，并且其中从所述输入队列单元读取的数据被可编程相关器细分为来自所述存储器两个库的分开的读取数据，并且其中所述存储器两个库中每个库的输入数据宽度减半以提供2M采样上的同时相关。

5.如权利要求1的设备，其中，所述可编程相关器被配置用于操作使用一个或多个复数采样上的相关、至少两个复数序列上的互相关、至少一个实数和至少一个复数序列上的互相关以及实数采样上的相关。

6.一种用于相关的方法，该方法包括步骤：

提供可并行相关M个采样的可编程相关器，以及用于写K比特采样的具有2M个采样的宽度的双库随机访问存储器的输入队列单元；

按照依次跨越队列中双库随机访问存储器中第一库随机访问存储器和双库随机访问存储器中第二库随机访问存储器中每个的组合行的顺序，将采样写入输入队列单元；

从2M个采样读出相邻的M个，从而不同时访问RAM每个库中两个列地址；以及

并行相关M个数据采样。

7.如权利要求6的方法，其中，并行相关M个数据采样的步骤包括以下步骤：在时间上重新排列生成的伪噪声PN代码序列，从而和相关器中输入队列单元数据的时间顺序匹配，以及应用重新排列后的PN代码序列来并行相关所述M个采样。

8.如权利要求6的方法，其中，所述并行相关M个数据采样的步骤包括：每周期在N个码相位上操作，所述提供可并行相关M个采样的可编程相关器的步骤包括以下步骤：相关器具有本地数字控制振荡器，并进一步包括频率校正M个采样的同相I和正交Q累积的步骤，作为并行相关M个数据采样步骤的一部分。

9.如权利要求6的方法，其中，所述相关步骤包括M个复数采样和M个复数码片的一个或多个并行复数相关、2M个复数采样和2M个实数码片的并行复数相关或2M个实数采样和2M个实数码片的实数相关。

10.如权利要求6的方法，在从2M个采样读出相邻的M个的步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤：将从输入队列单元读出的采样细分为与正交Q采样相关关联的数据和与实数模式相关关联的数据，并且其中所述相关步骤包括：首先使用用于执行正交Q采样相关的相关器，并且在相同相关步骤的分开的相关中使用先前被分配给所述正交Q采样相关的相同相关器，用于执行实数模式相关。

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