CN101207402A - 展频接收器中部分码片相关性计算装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种展频接收器中部分码片相关性计算装置，接收器用于接收展频码调制信号，同时揭示一种用以对展频信号进行部分码片相关性计算的方法。在本发明中，产生输入信号的至少一延迟版本以与复制码(local code replica)进行相关性计算以完成部分码片相关性计算。通过如此操作，相关器可以低速操作，进而可以显著降低接收器的功率消耗。

Description

展频接收器中部分码片相关性计算装置及方法

【技术领域】

本发明涉及展频信号接收器，特别是涉及展频信号接收器中的部分码片相关性计算装置及方法。

【背景技术】

在展频通信系统中，接收信号的输入数据流是以串行展频码而加以调制。例如，在GPS全球定位系统中，使用C/A码来调制信号。在接收展频信号的接收器中，必须产生复制码(local code replica)以及对复制码与所接收的信号进行相关性计算，用以将信号解展频。

为了以足够的效率、分辨率和准确性来获取及追踪卫星，常利用部分码片相关性计算(fractional chip correlation)。在部分码片相关性计算中，复制码的延迟版本与所接收的信号进行相关性计算，通过对延迟版本与原始版本分别与所接收的码进行相关性计算而决定其中的哪一个版本是最准确的版本，以使本地码与卫星所接收的码同步。在实践中，用于部分码片相关性计算的延迟码片间隔(Delayed chip space)在获得模式中至多为1/2个码片间隔。在追踪模式(acquisition mode)中，部分码片间隔应该更小，例如，为1/4个码片或者甚至1/8个码片以提供足够的准确性，这是因为在定位时一个码片表示为300米的范围。

图1是现有技术中接收器中部分码片相关性计算装置的结构示意图，在图中，码片间隔为1/4码片。图2是图1中在部分码片相关性计算装置的各部件中显示的波形图。为了以1/4码片的码片间隔来实行部分码片相关性计算，相关器必须以取样速率fs的四倍的速度操作。将通过接收器所接收的信号降转换(down-converted)并将其数字化成IF(中频)信号，中频信号在高取样速率fs下进行取样，例如，fs＝8fc(fc是展频系统的码片率)。然后，通过闩锁器11将中频信号锁定，通过积分单元12降取样信号。将降取样信号的取样频率fs降低至4fc。如图2所示，经降取样的信号的样本不如输入信号密集。然后将降取样的信号传输到四个相关器140、142、144和146用以与复制码及复制码的延迟版本进行相关性计算，复制码是由复制码产生器16所产生，复制码的延迟版本分别经过延迟单元202、204和206所延迟。明确而言，相关器140计算信号与无延迟的复制码之间的相关性；相关器142计算信号与来自于延迟单元202的延迟1/4码片的复制码的相关性；相关器144计算信号与延迟1/2码片的复制码的相关性；相关器146计算信号与延迟3/4码片的复制码的相关性。各种版本的复制码的波形图显示在图2中。

在上述实例中，为了跟上(keep up with)部分码片的码传输，相关性计算在高取样速率下执行，在本例中其取样速率为4fc。高操作速度导致较大功率消耗，其对于码分多址(Code-Division Multiple Access，CDMA)接收器来说是一个关键问题。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于展频接收器中的部分码片相关性计算装置，接收器用于接收以展频码调制的信号，本发明还揭示一种用来对展频接收器所接收的展频信号进行部分码片相关性计算的方法。通过使用依据本发明的部分码片相关性计算，可以显著降低接收器的功率消耗。

依据本发明，部分码片相关性计算装置包括第一闩锁器，接收输入信号并输出该输入信号与该输入信号的至少一个延迟版本；多个积分单元，分别积分该输入信号和该输入信号的至少一个延迟版本以降取样该多个信号；多个第二闩锁器，分别连接到积分单元以对齐(aligning)该多个降取样的信号；以及多个相关器，分别连接到该多个第二闩锁器用以计算该多个信号与复制码的相关性。该输入信号的至少一个延迟版本具有以所需码片间隔或者以该码片间隔的倍数为基础的一段延迟。此外，除了计算该输入信号与复制码的相关性，该多个相关器还计算该输入信号与复制码的延迟版本的相关性。依据本发明，该方法用以对展频信号进行部分码片相关性计算，该方法包括接收信号；闩锁该信号用以输出该信号及其至少一个延迟版本；积分该信号及其至少一个延迟版本以降取样该多个信号；闩锁该多个降取样的信号以使该多个信号互相对齐；以及分别计算该多个降取样的信号与复制码的相关性。该输入信号的延迟版本是延迟以所需码片间隔或该码片间隔的倍数为基础的一段延迟。除了计算该输入信号和其至少一个延迟版本与本地码复制码的相关性，该方法还包括计算该多个信号与本地码复制码的延迟版本的相关性。

对比上述现有技术，依据本发明的部分码片相关性计算装置中的相关器以极低的速度操作，即依据本发明的部分码片相关性计算装置中的相关器的计算量不致如此繁重，故可以将功率消耗控制在一较低程度，进而符合基于码分多址技术的展频接收器的需求。

【附图说明】

图1是现有技术中接收器中部分码片相关性计算装置的结构示意图。

图2是图1中在部分码片相关性计算装置的各部件中显示的波形图。

图3是本发明一实施例提供的接收器中部分码片相关性计算装置的结构图。

图4显示图3中在部分码片相关性计算装置中的各部件的波形图。

图5是根据本发明另一实施例提供接收器中部分码片相关性计算装置的结构示意图。

图6是图5中在部分码片相关性计算装置的各部件中显示的波形图。

【具体实施方式】

图3是本发明一实施例提供的接收器中部分码片相关性计算装置的结构图。在依据本发明一实施例提供的接收器(例如GPS全球定位系统接收器等的CDMA码分多址接收器)中的部分码片相关性计算装置中，先将由接收器所接收的输入信号降转换为中频信号，然后传给闩锁器31用以将信号在适当的时间传输到后续部件。例如，将具有取样速率fs＝8fc的输入信号传给四个积分单元320、322、324和326。积分单元320进行积分以在没有任何延迟的情况下降取样信号，积分单元322、324和326以不同的延迟来积分收到的样本用以降取样信号。图4显示图3中在部分码片相关性计算装置中的各部件的波形图。在本实施例中，积分单元322对信号进行积分以1/4码片的延迟降取样信号；积分单元324对信号进行积分以1/2码片的延迟降取样信号；积分单元326对信号进行积分以3/4码片的延迟降取样信号。以上各种延迟是由闩锁器31来控制。在图4中显示这些降取样信号的波形。部分码片相关性计算装置尚具有分别与积分单元320、322、324和326相连接的四个闩锁器330、332、334、336，用以对齐具有不同延迟的各个信号的降取样的样本，其波形图显示在图4中。然后，这些经闩锁而具有不同延迟的降取样的信号通过相关器340、342、344和346分别与由复制码产生器36所产生的复制码(local code replica)进行相关性计算。利用本架构，相关器340、342、344和346以取样率fs＝fc的速度操作。对比上述的现有技术，依据本发明的部分码片相关性计算装置中的相关器以极低的速度操作，即，依据本发明提供的部分码片相关性计算装置中的相关器的计算量不致如此繁重，可以将其功率消耗控制在一较低程度。

图5是根据本发明另一实施例提供接收器中部分码片相关性计算装置的结构示意图。此外，图6是图5中在部分码片相关性计算装置的各部件中显示的波形图。在上述实施例中，输入信号延迟为不同的延迟版本，而复制码则保持相同的延迟。而在本实施例中，输入信号与复制码都被延迟。本实施例中相关性计算装置包括有闩锁器51用以确保将已收到的中频信号在适当的时间传输到后续部件，其中，已收到的中频信号是通过接收器所接收的输入信号降转换而成。例如，所接收的中频信号拥有fs＝8fc的取样速率。然后，通过积分单元520和525分别以无延迟和以1/2码片延迟将信号降取样。由闩锁器51来控制延迟，在图6中显示相应的波形图。将没有延迟的和以1/2码片延迟的降取样的信号分别传给闩锁器530和535以便获得如图6中所示的互相对齐。将来自闩锁器530的信号传输给相关器540和542用以分别与由复制码产生器56所产生的复制码和复制码的延迟版本分别进行相关性计算。复制码的延迟版本通过使用延迟单元602而产生，用于以1/4码片来延迟复制码。另一方面，将来自于闩锁器535的信号传输到相关器544和546用以分别与复制码和复制码的延迟版本进行相关性计算。如上所述，通过延迟单元602以1/4码片延迟复制码的延迟版本，这些相应波形图是显示在图6中。在本实施例中，通过积分单元520和522降取样高取样速率fs＝8fc的信号之后，用于随后组件的操作取样率将降低至2fc，因此，四个相关器540、542、544与546也以取样率fs＝2fc的速度操作，进而可以显著降低其功率消耗。

按照本发明，由接收器所接收的输入信号而降转换的中频信号以不同的延迟(例如1/4码片、1/2码片、3/4码片)而延迟用以产生输入信号的至少一个延迟版本。然后将输入信号和输入信号的延迟版本降取样用以降低取样速率。将这些降取样的信号通过各个闩锁器来闩锁用以确保互相对齐，然后，通过各自的相关器对已对齐的信号与复制码进行相关性计算。相对应的，对于已对齐的信号与复制码和其至少一个延迟版本是通过各个的相关器分别进行相关性计算。例如，将复制码的延迟版本通过延迟单元以1/4码片而延迟。需要说明的是，如上述实施例所描述的1/4码片或1/2码片等码片间隔仅为方便说明本发明而使用的范例，本发明不应受此限制。

通过使用输入信号的至少一个延迟版本，以及计算输入信号本身和输入信号的延迟版本与复制码的相关性，或者也可计算输入信号本身与复制码和复制码中至少一个延迟版本的相关性，可以显著降低部分码片相关性计算装置中相关器的操作速度。即，与现有技术相比可以减少各相关器的运算量，故可以降低其功率消耗，例如，此技术方案对于如CDMA接收器等展频接收器来说是非常需要的。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明，任何熟习该技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所要求的范围为准。

Claims (17)

1.一种用于展频接收器中的部分码片相关性计算装置，该展频接收器用于接收展频码调制信号，该装置包括：

第一闩锁器，接收输入信号并输出该输入信号以及该输入信号的至少一个延迟版本；

多个积分单元，分别对该输入信号和该输入信号的至少一个延迟版本进行积分以降取样该多个信号；

多个第二闩锁器，分别连接到该多个积分单元以对齐该多个降取样信号；以及

多个相关器，分别连接到该多个第二闩锁器，用以计算该多个信号与复制码的相关性。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该输入信号的至少一个延迟版本具有以所需码片间隔为基础的一段延迟。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：该第一闩锁器输出该输入信号和该输入信号的多个延迟版本，该多个延迟版本是通过依据该所需码片间隔所决定的增量而渐进地延迟，该多个延迟版本的数量是依据该所需码片间隔决定。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：该多个积分单元、第二闩锁器及相关器的数量分别与该输入信号及其延迟版本的总和相对应。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该输入信号的至少一个延迟版本具有以所需码片间隔的倍数为基础的一段延迟，且该多个相关器中的第一组相关器计算该输入信号及其至少一个延迟版本与复制码的相关性，而第二组相关器计算该输入信号及其至少一个延迟版本与复制码的延迟版本的相关性。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：该复制码的延迟版本以所需码片间隔为基础而延迟。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：还包括延迟单元，该延迟单元是用于延迟该复制码以及输出该复制码的延迟版本。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于：该第一闩锁器输出该输入信号和该输入信号的多个延迟版本，该多个延迟版本是通过依据所需码片间隔的倍数所决定的增量而渐进地延迟，该多个延迟版本的数量是依据所需码片间隔的倍数而决定。

9.如权利要求3所述的装置，其特征在于：该多个积分单元及该第二闩锁器的数量与该输入信号及其延迟版本的总和相对应，该多个相关器的数量与该输入信号及其以倍数相乘的延迟版本相对应。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括复制码产生器，用于产生该复制码。

11.一种用以对展频信号进行部分码片相关性计算的方法，该方法包括步骤：

接收输入信号；

闩锁该输入信号用以输出该输入信号及该输入信号的至少一个延迟版本；

积分该输入信号及该输入信号的至少一个延迟版本以降取样该多个信号；

闩锁该多个降取样的信号以使该多个信号互相对齐；以及

分别计算该多个降取样的信号与复制码的相关性。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：该输入信号的至少一个延迟版本是以所需码片间隔为基础的延迟而延迟。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：输出该输入信号的多个延迟版本，该多个延迟版本是通过依据所需码片间隔所决定的增量而渐进地延迟，该延迟版本的数量是依据所需的码片间隔而决定。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于：该输入信号的至少一个延迟版本是以所需码片间隔的倍数为基础的延迟而延迟。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括计算该输入信号及其至少一个延迟版本与该复制码的延迟版本的相关性。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：该复制码的延迟版本是以所需码片间隔为基础而延迟。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于：输出该输入信号的多个延迟版本，该多个延迟版本是通过依据所需码片间隔的倍数所决定的增量而渐进地延迟，该多个延迟版本的数量是依据所需的码片间隔的倍数而决定。

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