CN1198626A - Cdma接收机 - Google Patents

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Abstract

在CDMA接收机中,A/D转换器以频率2n倍于码片时钟频率的采样时钟过采样模拟接收基带信号,并将它转换为数字接收基带信号。相关器得到数字接收基带信号与同步于接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值。相位差检测单元得到数字接收基带信号与基于相关值的接收定时脉冲之间的相位差。定时控制单元改变接收定时以消除被相位差检测单元得到的相位差。

Description

CDMA接收机
本发明涉及用于便携式电话或类似装置的码分多址(CDMA)接收机，特别涉及到CDMA接收机的同步跟踪电路。
例如，此种类型的常规CDMA接收机公开于JP-A-9-18446中。
在常规的CDMA接收机中，如图1所示，模拟接收信号通过A/D转换器610被过采样并转换为数字接收信号。相关器620得到数字接收信号与一致于接收机的接收定时脉冲的导频信道扩展码的相关值。在此过程中，接收定时相关器621得到数字接收信号与同步于当前接收定时脉冲的导频扩展码的相关值。超前定时相关器622得到数字接收信号与同步于超前接收定时脉冲的导频扩展码的相关值，超前接收定时脉冲具有超前于当前接收定时脉冲的相位。滞后定时相关器623得到数字接收信号与同步于滞后接收定时脉冲的导频扩展码的相关值，滞后接收定时脉冲具有滞后于当前接收定时脉冲的相位。
相位差检测单元630得到接收信号与基于从相关器620得到的三个相关值的当前接收定时脉冲的相位差。定时控制单元640通过移动接收定时脉冲以消除由相位差检测单元630得到的相位差，使接收定时脉冲与接收信号同步，接收定时脉冲被用来得到相关器620中的相关值。当接收定时脉冲被人为移动时，要被移动的相位差方向和要被移动的角度被指示给定时控制单元640。
采用如上所述的常规CDMA接收机，系统的结构由于A/D转换器610所选择的采样频率而受到限制。不过，任何采样频率都可被选择。
然而，当接收信号和接收定时脉冲之间的相位差被检测以校正接收定时脉冲时，任意采样频率的选择使得需要执行分频运算以计算、设置和实现接收定时脉冲的校正值。结果导致需要较长的时间计算接收定时脉冲的校正值。
本发明的目的在于提供一种能够缩短计算接收定时脉冲的校正值所要求的时间的CDMA接收机。
根据本发明的第一个方面，提供的CDMA接收机包括：A/D转换器，用来过采样模拟接收基带信号，所用采样时钟频率是码片时钟频率的2n倍，并将模拟接收基带信号转换为数字接收基带信号；相关器，用来得到数字接收基带信号与同步于接收定时脉冲的导频扩展码的相关值；相位差检测单元，用来得到数字接收基带信号与基于相关值的接收定时脉冲的相位差；以及定时控制单元，用来改变接收定时脉冲以消除相位差。
根据本发明的第二个方面，提供的CDMA接收机的定时控制单元包括一个码片相移单元，用来改变码片的接收定时；以及一个1/2n-码片相移单元，用来改变1/2n码片的接收定时。
根据本发明的第三个方面，提供一种CDMA接收机，其定时控制单元采用同步电路构成。
图1表示常规CDMA接收机结构的框图。
图2表示根据本发明第一种实施方式实现的CDMA接收机结构的框图。
图3解释图2所示CDMA接收机运行的时序图。
图4表示根据本发明第二种实施方式实现的CDMA接收机结构的框图。
图5表示根据本发明第三种实施方式实现的CDMA接收机结构的框图。
图6A表示图5所示CDMA接收机中的1/2n-码片相移单元的输出信号示例图。
图6B表示图5所示CDMA接收机中的码片相移单元的输出信号示例图。
(第一种实施方式)
在根据本发明第一种实施方式实现的CDMA接收机中，A/D转换器的采样时钟频率被置为码片时钟频率的2n倍。如图2所示，根据本实施方式实现的CDMA接收机包括A/D转换器10；相关器20，其包含接收定时相关器21、超前定时相关器22及滞后定时相关器23；相位差检测单元30；以及定时控制单元40。
在A/D转换器10中，通过对RF端(未显示)的接收高频信号进行频率改变和正交检测得到的模拟接收基带信号被以频率23(＝8)倍于码片时钟频率的采样时钟过采样，并转换为数字接收基带信号。
相关器20中的接收定时相关器21、超前定时相关器22及滞后定时相关器23分别是用来得到数字接收基带信号与导频扩展码(用于导频信道的扩展码)之间的相关值的电路，且包括导频扩展码发生器，复相关器及符号积分器。这些相关器的操作定时由定时控制单元40控制。接收定时相关器21得到数字接收基带信号与同步于当前接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值。超前定时相关器22得到数字接收基带信号与同步于超前接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，超前接收定时脉冲具有超前于当前接收定时脉冲的相位。滞后定时相关器23得到数字接收基带信号与同步于滞后接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，滞后接收定时脉冲具有滞后于当前接收定时脉冲的相位。
相位差检测单元30得到数字接收基带信号与基于由相关器20输出的三种相关值的当前接收定时脉冲之间的相位差，判断当前接收定时脉冲是否与数字接收基带信号一致，且当不一致时，对定时控制单元40指出用来校正接收定时的控制量。另外，当接收定时被人为移动时，人为移动的量被相位差检测单元30指示给定时控制单元40。定时控制单元40按照相位差检测单元30给出的指示移动接收机的接收定时脉冲。
根据本实施方式实现的CDMA接收机的运行将参照图3被说明。模拟接收基带信号被A/D转换器10以频率23(＝8)倍于码片时钟频率的采样时钟过采样(参见图3中的码片时钟时序及过采样值)，并转换为数字接收基带信号。假设当前接收定时脉冲(当前被定时控制单元40指示给相关器20的接收定时脉冲)作为接收定时脉冲ta被显示于图3中，接收定时相关器21得到数字接收基带信号与同步于接收定时脉冲ta的导频扩展码之间的相关值。超前定时相关器22得到数字接收基带信号与同步于超前接收定时脉冲tx的导频扩展码之间的相关值，超前接收定时脉冲tx具有超前于接收定时ta的相位。进一步，滞后定时相关器23得到数字接收基带信号与同步于滞后接收定时脉冲ty的导频扩展码之间的相关值，滞后接收定时脉冲ty具有滞后于接收定时脉冲ta的相位。相位差检测单元30检测数字接收基带信号与基于所得到的三种相关值的当前接收定时脉冲之间的相位差。定时控制单元40移动接收定时脉冲以消除在相位差检测单元30中检测到的相位差。
例如，为了将接收定时脉冲向前(向x方向)移动约两个采样点，两个采样点的方向和控制量被相位差检测单元30指示给定时控制单元40。在此过程中，如果接收定时脉冲被人为向后(向y方向)移动了三个码片和一个采样点(一个码片等于8个采样点)，则移动量(三个码片和一个采样点)被加到控制量(两个采样点)中，并被从相位差检测单元30指示给定时控制单元40。接收定时脉冲要被移动的量被给定为(-2采样点)+(3码片+1采样点)＝2码片+7采样点。这样，接收定时脉冲被向后移动了2码片+7采样点。由于A/D转换器10的采样时钟频率是码片时钟频率的23(＝8)倍，接收定时脉冲被移动的量通过模-8算法计算，不会给硬件/软件处理增加负担。
另一优点是，由于一个码片等于8(23)个采样点，不论被相位差检测单元30管理的接收定时是独自在一采样周期单元内，还是在一采样周期加码片单元内，只要在一个采样周期单元中使用三位的进位，相似的管理都是可能的。
根据相位差检测单元30指出的控制量和移动量，定时控制单元40得到接收定时脉冲被移动的量。相关器20以定时控制单元40得到的量移动接收定时脉冲，并得到如上所述的三个相关值。
正如前面所解释的，使用本实施方式实现的CDMA接收机，通过设置A/D转换器的采样时钟频率为码片时钟频率的2n倍，其相位差检测单元30和定时控制单元40可被用简单的硬件或软件配置为模-2n的算术处理方式。(第二种实施方式)
在根据本发明第二种实施方式实现的CDMA接收机中，A/D转换器的采样时钟频率被设置为码片时钟频率的2n倍，定时控制单元提供了码片的相位移动单元和1/2n码片的相位移动单元(以下分别称为码片相移单元和1/2n-码片相移单元)。特别地，根据本实施方式实现的CDMA接收机，如图4所示，包括A/D转换器310；相关器320，其包含接收定时相关器321，超前定时相关器322及滞后定时相关器323；相位差检测单元330；定时控制单元340，其包含码片相移单元341，1/2n-码片相移单元342及匹配单元343。码片相移单元341用来改变码片的接收定时，1/2n-码片相移单元342用来改变A/D转换器310的采样定时的接收定时。匹配单元343用来混合被码片相移单元341改变的接收定时和被1/2n-码片相移单元342改变的接收定时。
根据本实施方式实现的CDMA接收机，其A/D转换器310、相关器320和相位差检测器330的工作与图2所示的根据第一种实施方式实现的CDMA接收机中的A/D转换器10、相关器20和相位差检测器30类似。因此，下面只详细解释定时控制单元340的工作。
由相位差检测单元330输出给定时控制单元340的相移量指示数据指示出了以A/D转换器310的采样间隔计的相移量。假设A/D转换器310的采样时钟频率是码片时钟频率的23(＝8)倍，且此时相移量指示数据指示出三个码片(＝3×8＝24个采样时钟)的相移量，相移量指示数据共有5位。在相移量指示数据中，高两位指示码片的相移量，低三位指示A/D转换器的采样间隔中的相移量。
例如，在相移量指示数据高两位为“00”的情况下，码片相移单元341未改变接收定时。在相移量指示数据高两位为“01”的情况下，相应地，接收定时被改变了一个码片长，而在相移量指示数据高两位为“10”的情况下，接收定时被码片相移单元341改变了两个码片长。在相移量指示数据低三位为“000”的情况下，1/2n-码片相移单元342未改变接收定时。在相移量指示数据低三位为“001”的情况下，接收定时被改变了1/23(＝1/8)码片，而当相移量指示数据低三位为“011”的情况下，接收定时被1/2n-码片相移单元改变了3/23(＝3/8)码片。匹配单元343混合被码片相移单元341改变的接收定时和被1/2n-码片相移单元改变的接收定时，这样就按照从相位差检测单元330提供的相移量指示数据改变了接收定时。例如，在相移量指示数据是“01011”的情况下，接收定时在码片相移单元341改变了一个码片长，又被1/2n-码片相移单元342改变了3/8码片长，这两个量被匹配单元343混合，就产生了被改变了(1+3/8)码片长的接收定时。接收定时相位被移动的方向也被相位差检测单元330指示给定时控制单元340。
如上所述，在根据本实施方式实现的CDMA接收机中，定时控制单元340包括码片相移单元341，1/2n-码片相移单元342，以及匹配单元343。这就是说，A/D转换器310的采样定时中的(即，以1/2n码片长)相移量可被从相位差检测单元330指示给定时控制单元340。(第三种实施方式)
在根据本发明第三种实施方式实现的CDMA接收机中，A/D转换器的采样时钟频率被设置为码片时钟频率的2n倍，且包括码片相移单元、1/2n-码片相移单元和匹配单元的定时控制单元采用同步电路构造。特别地，如图5所示，根据本实施方式实现的CDMA接收机包括：A/D转换器410；相关器420，其包含接收定时相关器421、超前定时相关器422和滞后定时相关器423；相位差检测单元430；以及定时控制单元440，其包含码片相移单元441、1/2n-码片相移单元442和匹配单元443。码片相移单元441用来改变以码片计的接收定时并输出时钟444。1/2n-码片相移单元442用来改变A/D转换器410采样定时中的接收定时并输出时钟445。匹配单元443根据时钟444和445将被码片相移单元441改变的接收定时与被1/2n-码片相移单元442改变的接收定时混合。从匹配单元443输出的时钟446作为被触发的同步于A/D转换器410的采样时钟的同步系统电路的起动信号。
在根据本实施方式实现的CDMA接收机中，A/D转换器410、相关器420及相位差检测单元430的运行与根据第一种实施方式实现的CDMA接收机的A/D转换器10、相关器20及相位差检测单元30的运行类似。因此，下面只参照图6A和6B详细说明定时控制单元440的运行。
当相移量数据被从相位差检测单元430输出到定时控制单元440时，1/2n-码片相移单元442在图6A所示的时刻产生时钟445。例如，当相移量指示数据指示相位提前一个时钟周期(1个时钟＝1/23码片)时，时钟445在图6A第二行所示的时刻被产生。当相移量指示数据指示相位滞后6个时钟周期时，时钟445在图6A第七行所示的时刻被产生。时钟445的高电平阶段作为触发器(同步系统电路)的起动信号。为将相位提前一个时钟周期，起动信号的产生使得延长一个时钟周期触发电路，这就将电路的运行提前了一个时钟周期。
关于相移量指示数据的其他应用，码片相移单元441在图6B所示的时刻产生时钟444。例如，当相移量指示数据建议将相位提前一个码片周期时，时钟444在图6B第二行所示的时刻被产生。当相移量指示数据指示将相位提前九个码片周期时，时钟444在图6B第九行所示的时刻被产生。时钟444的高电平阶段作为相关器420每个电路(专门地，触发器(同步系统电路))的起动信号。当相位要被提前一个码片周期时，下一个起动信号被提前一个码片周期输出，因此将电路的运行提前了一个码片周期。
匹配单元443将时钟444和445混合并输出时钟446到相关器420。时钟446被用作同步于A/D转换器410的采样时钟的触发器输入终端的起动信号。当匹配单元443被配置为简单的“或”电路时，码片相移单元441和1/2n-码片相移单元442需要被控制，以使两个时钟444和445不同时为高电平。
另外，在相位被延迟的情况下，三个时钟444至446以相似的方式被产生。虽然图6A和6B所示的例子是n为3的模-8电路，当n被设为其他值(不小于1)时，本实施方式同样适用。
从根据本实施方式所做的上述说明可以理解，本实施方式提供了一种具有用同步电路构造的定时控制单元的CDMA接收机，其可被用硬件容易地实现。同时，它具有高的相位控制速率，且可稳定地对抗如假信号脉冲之类的噪声。

Claims (6)

1.码分多址接收机其特征在于包括：
A/D转换器，用来以频率为码片时钟频率的2n倍的采样时钟过采样模拟接收基带信号，并将所述的模拟接收基带信号转换为数字接收基带信号；
相关器，用来得到所述的数字接收基带信号与同步于接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值；
相位差检测单元，用来基于所述相关值得到所述数字接收基带信号与所述接收定时脉冲之间的相位差；
定时控制单元，用来改变所述接收定时脉冲以消除所述相位差。
2.根据权利要求1的码分多址接收机，其特征在于所述相关器包括：
接收定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第一个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值；
超前定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第二个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，第二个接收定时脉冲具有超前于所述第一个接收定时脉冲的相位；
滞后定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第三个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，第三个接收定时脉冲具有滞后于所述第一个接收定时脉冲的相位。
3.根据权利要求1的码分多址接收机，其特征在于所述定时控制单元包括：
码片相移单元，用来改变码片的所述接收定时脉冲；及
1/2n码片相移单元，用来改变1/2n码片的所述接收定时脉冲。
4.根据权利要求3的码分多址接收机，其特征在于所述相关器包括：
接收定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第一个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值；
超前定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第二个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，第二个接收定时脉冲具有超前于所述第一个接收定时脉冲的相位；
滞后定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第三个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，第三个接收定时脉冲具有滞后于所述第一个接收定时脉冲的相位。
5.根据权利要求1的码分多址接收机，其特征在于所述定时控制单元采用同步电路构成。
6.根据权利要求5的码分多址接收机，其特征在于所述相关器包括：
接收定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第一个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值；
超前定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第二个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，第二个接收定时脉冲具有超前于所述第一个接收定时脉冲的相位；
滞后定时相关器，用来得到所述数字接收基带信号与同步于第三个接收定时脉冲的导频扩展码之间的相关值，第三个接收定时脉冲具有滞后于所述第一个接收定时脉冲的相位。
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