CN1494335A - 移动通信系统的数字滤波器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种移动通信系统的数字滤波器及其操作方法，用来处理通过多个信道输入的数字信号。它包括：第一开关，按照预定的顺序以多倍的速率输出数字信号，该数字信号是通过多个信道通路输入的；滤波器单元，用多相位方法处理从第一开关输入的数字信号；第二开关，在通过信道划分滤波器单元的输出信号之后将其输出；以及时钟单元，用来为第一开关，滤波器单元和第二开关提供时钟信号。该多信道的数字滤波器可以集成/小型化为一个元件，并能提高滤波器的处理速率。

Description

移动通信系统的数字滤波器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信系统中的数字滤波器，特别涉及一种设计成为多信道和多相位内插结构的移动通信系统的数字滤波器及其操作方法。

背景技术

近来，通信网络正在开发成为一种系统性的无线结构，它能够处理所有的业务并增强信息传输。正在对下一代移动通信技术进行研究，其中以声音为中心的移动通信技术能够传输字符，图像和多媒体信息以及声音。这使得通过国际漫游的有效实现可能在星球的任何地方进行通信。

用来过滤基站的传输通道上的基带的数字信号的滤波器被称为脉冲整形滤波器(PSF)。数字滤波器可以分为无限冲激响应(IIR)滤波器，它将输出反馈回输入，以及有限冲击响应(FIR)滤波器，它不将输出反馈回输入。

通常，数字滤波器通过给二进制位乘以一个系数来处理二进制位。这需要一个寄存器，用来临时地存储按位处理的各个数据。另外，当阶数(degree)或抽头变得更高时，数字滤波器会表现出更高的过滤特性。因此，有较高过滤特性的数字滤波器需要更多的寄存器和逻辑门。数字滤波器的处理速率用码片单位表示，并且1个码片是3.84Mbps。另外，有一个用来提高码片速率的内插方法和过程。

图1是表示根据相关技术的集成型FIR滤波器的结构图。如其中所示，FIR滤波器包括：多个乘法器11，用来对输入数据乘以一个相应的系数；多个寄存器12，用来存储由乘法器11处理的数据，并根据相应的时钟输出各个数据；以及加法器13，用来将寄存器12输出的数据和乘法器11输出的数据相加。

该集成型FIR滤波器具有简单的结构。然而，滤波器要延伸到和阶数或抽头一样长，并且可能会消耗大量的处理时间。并且，该集成型FIR滤波器有许多问题，例如，体积较大并且价格昂贵。

例如，有64抽头和14位输入数据的集成型FIR数字滤波器需要896个1比特乘法器、896个1比特寄存器以及896个1比特加法器。这种结构使体积更大并且提高了价格。由于数据在通过所有的逻辑门之后输出，这要花费大量的处理时间。

子(或多相)类型FIR数字滤波器解决了集成型FIR数字滤波器的一些问题，以及图2是表示根据相关技术的子类型FIR数字滤波器结构的图。

如图2所示，数字滤波器包括：四个子滤波器21，用来过滤以预定的顺序输入的数字信号；多个累加器22，用来累加从各个子滤波器21输出的结果；以及开关23，在以预定的顺序选择他们之后输出由多个累加器22累加的信号。

子类型FIR数字滤波器处理具有1码片率和64抽头的14位数字输入信号，并且包括四个子滤波器21，分别过滤16个抽头。将各个子滤波器21过滤的结果在累加器22中累加，并将累加器22的数据在以4码片率读取后通过开关23滤波输出为14位数字信号。

也就是说，如上所述的子类型FIR数字滤波器用四个子滤波器22按照16抽头过滤所输入的比特信号，因此处理速率比相关技术的处理速率提高了4倍。

虽然子类型FIR数字滤波器有效地过滤了通过一个信道或一个通道输入的数据。然而，在数据是通过多个信道或多个通路输入的情况下，就需要许多处理它们的逻辑门。

并且，高集成度的子类型FIR滤波器使用有较高容量和较高速率的逻辑门，可是最终的处理速率是有限的。因此，数字滤波器在处理多信道或多通路信号的处理速率上存在极限。

另外，为了通过子类型FIR滤波器同时地处理多个信道或多个通路的信号，应该使用多个子类型FIR数字滤波器。因此，数字滤波器的体积变得更大，并且由此引起该滤波器的价格上升。

上述参考在此处引入作为参考，适用于其他的或替代的细节，特征与/和技术背景的合适的示例。

发明内容

本发明的目的在于解决至少上述问题与/或缺点以及提供至少在下文中所叙述的优点。

本发明的一个示例性的实施例在于提供一种移动终端的数字滤波器及其操作方法，它能通过将过滤数字信号的子类型FIR数字滤波器的各个子滤波器配置成具有同一结构的集成型FIR数字滤波器，用一个子类型FIR数字滤波器处理多个信道的信号。

为了实现本发明的目的，如本文所实施和广泛描述的，提供了一种移动通信系统的数字滤波器，它包括：第一开关，它将以预定的顺序以多倍速率通过多个信道通路输入的数字信号输出；滤波器单元，用于以多相方法处理从第一开关输入的数字信号；第二开关，用于在将过滤器单元的输出信号按信道划分之后输出；以及时钟单元，用来为第一开关、过滤器单元以及第二开关提供时钟信号。

在本发明的另一个实施例中，移动通信系统的数字滤波器包括：第一开关，其输出数字信号，该数字信号是在内插信号之后以多倍速率通过信道单元中的多个信道通路输入的；滤波器单元，其包括多个子滤波器，用多相位方法处理从第一开关输入的数字信号；第二开关，其在通过信道重新排列这些信号之后输出加法器的输出信号；以及时钟单元，其为第一开关，过滤器单元以及第二开关提供多个时钟信号。

在本发明的另一个实施例中，移动通信系统的数字滤波器包括：第一开关，用于内插通过多个信道以x1码片速率输入的数字信号，并且将它们并行排列好之后顺序地输出；多个寄存器，用于存储并移位从第一开关输入的数字信号；多个乘法器，用于将从寄存器输入各个信道的信号乘以相应的系数；加法器，用于将乘法器的输出信号相加；第二开关，通过信道重新排列加法器的输出信号并将其输出；以及时钟单元，其提供N个码片速率(N是1或更大的自然数)的时钟信号以便处理数字信号。

提供了一种数字滤波器的操作方法，用于基于以多倍速率提供的时钟信号用多相位方法过滤通过多个信道输入的数字信号。

并且，提供了一种数字滤波器的操作方法，包括：通过多个信道输入各个数字信号的步骤；以多相位方法过滤所输入的数字信号的步骤；以及通过信道重新排列过滤的数字信号并将它们输出的步骤。

并且提供了一种数字滤波器的操作方法，包括：通过多个信道将各个数字信号输入第一开关的步骤；内插并输出通过信道输入的数字信号的步骤；以多相位方法通过重复地输入信号过滤所内插的数字信号的步骤；以及在第二开关通过信道划分并输出所过滤的数字信号的步骤。

通过下面对本发明的详细说明，并结合附图，本发明的上述及其他特征，方面以及优点将变得显而易见。

本发明的其它的优点，目的以及特征将在随后的描述中部分地阐明以及根据下面的检验对本领域的技术人员来说部分地是显而易见的或可以从本发明的实践中得知。本发明的目的和优点可以按照所附的权利要求特别指出的来实现和获得。

附图说明

参照附图详细地叙述本发明，其中相同的引用数字指的是相同元件，其中：

所包括的附图用于提供对本发明的进一步理解，并被并入和构成本说明书的一部分，示例地说明本发明的实施例，并和描述一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1是表示根据相关技术的集成型FIR滤波器的结构的方框图。

图2是表示根据相关技术的子类型FIR滤波器的结构的方框图。

图3是表示根据本发明的在移动通信终端中的数字滤波器的示例性结构的方框图。

图4是表示图3所示的子滤波器的示例性结构的方框图。

图5是说明根据本发明的数字滤波器的示例性的操作方法的流程图；以及

图6是说明根据本发明的数字滤波器的操作的示意图。

具体实施方式

图3是表示根据本发明的一个实施例的在移动通信终端中的数字滤波器的典型结构的方框图。以及图4是表示图3所示的子滤波器的内部结构的方框图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的数字滤波器包括：第一开关100，用来以预定的顺序切换通过多个信道输入的各个数字信号，并有选择性地输出它们；滤波器单元200，用于以多相位方法过滤从第一开关100输入的各个数字信号；第二开关150，用于通过信道划分并输出从滤波器单元200输出的信号；以及时钟单元300，用来为第一开关100、第二开关150以及滤波器单元200提供时钟信号。

第一开关100按照乘以信道数的速率切换数字信号，该数字信号是以x1码片的速率从多个信道输入的。此时，第一开关100时分多路复用x1码片速率的数字信号，以便以信道1、信道2、信道3和信道4的顺序并行地排列该数据对应于相同的时间。该滤波器单元200包括多个子滤波器210，用于以多相位的方法同时地过滤从第一开关100输入的数字信号。

如图4所示，子滤波器210包括：多个寄存器220，重复地输入并存储从第一开关100顺序地输入的数字信号；多个乘法器230，将从寄存器220输入到各个信道单元的信号乘以相应的系数；以及加法器240，用来将乘法器230的输出信号相加。连接到信道1到4的子滤波器210具有上述一样的结构。

图5是说明根据本发明的一个实施例的在移动终端中的数字滤波器的示例性的操作方法的流程图。将该数字信号通过多个信道通路由相应的信道输入到第一开关100(S11)，以及第一开关100以x4码片速率切换通过信道输入的x1码片速率的数字信号，以便按照信道1、信道2、信道3以及信道4的顺序向相应的子滤波器210输出信号。此时，将各个信道的数字信号内插并顺序地提供给四个子滤波器210。

将从第一开关100输出的数字信号输入到滤波器单元200的相应的子滤波器210，并根据时钟单元300提供的时钟信号用多相位方法将其过滤(S13)，然后，在第二开关中通过信道划分并将其输出(S14)。此时，滤波器单元200和第二开关150基于从时钟单元150输入的时钟信号通过信道进行过滤和划分。

通常，在移动通信系统使用CDMA方法的情况下，从各个用户输入的一个通信信道能被分成I信号以及Q信号，因此一个信道通路增加到两个信道。在用户使用的信道是四个的情况下，信道增加到8个信道通路，因为各个信道被分成I信号通路和Q信号通路。

如上所述的各个信道通路都需要数字滤波器，因此，根据本发明多个信道通路所需要的数字滤波器可以简单地配置，并且同时，信号处理速率得以提高。

图6是说明根据本发明在移动通信终端中的数字滤波器的操作示例图，将参考图6详细地叙述数字滤波器的操作。

第一开关100根据x4码片速率的时钟信号对从四个信道接收的数字信号进行内插处理，并将内插的数字信号顺序地切换到构成滤波器单元的四个子滤波器210。将从信道1到信道4输入的数字信号在第一开关100中以x4码片速率切换，以及然后按照信道1、信道2、信道3和信道4的顺序将其输出到滤波器单元200。

将按信道1、信道2、信道3以及信道4的顺序从第一开关输入的数字信号顺序地输入到滤波器单元200的各个子滤波器210中。此时，滤波器单元200过滤64抽头的四个信道信号，并使用四个子滤波器210以及同时地进行4内插。子滤波器210包括：16个乘法器230，用来处理16个抽头；15个加法器240，用来累加乘法器230的输出信号；以及61个寄存器(r0～r60)，用于处理内插的数字信号并存储最初输入的数字信号。

将输入到子滤波器210的第一个数字信号输入到第一个寄存器(r0)，以及当输入下一个信号时，将该信号输入到第一个寄存器(r0)，并且在第一寄存器中的第一个数字信号被移位到第二寄存器(r1)。

另外，当输入下一个数字信号时，将该信号输入到第一个寄存器(r0)，并且同时，储存在第一寄存器(r0)中的信号被移位到第二寄存器(r1)以及在第二寄存器(r1)中的信号被移位第三寄存器(r2)。

当存储在第一寄存器(r0)中的信号被移位到第二寄存器(r1)的情况下，该信号也被输入到第一个乘法器230，被乘以相应的系数K0，以及然后提供给加法器240。另外，在输入到第五寄存器(r4)的信号被移位到第六寄存器(r5)的情况下，在第二乘法器230中将信号乘以相应的系数K1并提供给加法器240。如上所述，重复将输入到乘法器230的信号乘以相应的系数并提供给加法器240的处理过程直到第61个寄存器(r60)。

输入到子滤波器210的各个寄存器并经移位的信号在乘法器230中乘以相应的系数，并且提供给加法器240，然后，和另一个乘法器输入的值相加并输出到第二开关150。从四个子滤波器210输出的信号被提供给第二开关150，并通过信道单元重新排列之后输出。此时，在第二开关150中通过各个信道重排的输出信号与通过信道单元输入的信号通过相应的数字滤波器的处理结果是一样的。

如图6所示，将输入第一开关100的四信道信号输出为根据在第一开关接收到的x4码片时钟信号用x4速率内插的信号。将以x4速率内插的四信道数字信号分别地输入滤波器单元200的相应的子滤波器210，以便用多相位方法过滤，然后，输入到第二开关150。将在第二开关150输入的四信道信号在与从第二开关150通过x4码片时钟信号输入到第一开关100的信号的信道相同的信道单元进行重新排列之后输出。

如上所述，根据本发明的移动通信系统的数字滤波器通过使用较少的逻辑门执行与传统技术中四个数字滤波器相应的功能，因此，可以减少数字滤波器的体积并可降低价格。

并且，根据本发明的移动通信系统的数字滤波器过滤的信号是相关现有技术数字滤波器的四倍，然而，处理速率和x1码片速率的一个信道单元的处理速率是相同的。因此，可以增加数字信号的滤波速率。

另外，根据本发明的移动通信系统的数字滤波器的多个实施例，通过使用构成滤波器单元的一定数目的子滤波器和时钟信号能进一步提高滤波速率。

在不背离其精神和实质特征的情况下，本发明能够以不同的形式实施，同样应该理解上述实施例不会受到上述描述的任何细节的限制，除非另有说明，而是应理解为广泛地包含在所附权利要求的精神与范围内，因此在权利要求范围内或其等效的范围内的所有修改和变化都包括在权利要求中。

上述实施例和优点仅仅是示例性的，不应构成为本发明的限制。该教导可以很容易地应用于其他类型的装置。本发明的描述用于说明，但不限制权利要求的范围。许多替代，修改以及变化，对于本领域的人员来说是很容易理解的。在权利要求中，装置加功能的条款用于覆盖执行所引用功能的结构，不仅包括结构上的等效，还包括等效的结构。

Claims (23)

1.一种移动通信系统的数字滤波器，包括：

第一开关，它按照预定的顺序以多倍的速率输出数字信号，该数字信号是通过多个信道通路输入的；

滤波器单元，用多相位方法处理从第一开关输入的数字信号；

第二开关，它在通过信道划分滤波器单元的输出信号之后将其输出；以及

时钟单元，它为第一开关、滤波器单元以及第二开关提供时钟信号。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述第一开关按乘以信道数目的速率切换数字信号，该数字信号是以一定速率从各个信道输入的。

3.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述滤波器单元包括和信道数目一样多的多个子滤波器。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其中所述子滤波器包括：

多个寄存器，用来移位从第一开关顺序输入的数字信号；

多个乘法器，用来将输入寄存器的各个信道的信号乘以相应的系数；以及

加法器，用来将乘法器的输出信号相加。

5.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述第二开关划分从滤波器单元输出的数字信号，以使该信号的信道和输入到第一开关的数字信号的通道相同。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述时钟单元提供多个时钟信号给第一开关、滤波器单元以及第二开关。

7.一种移动通信系统的数字滤波器，包括：

第一开关，将在信道单元内通过多个信道通路以多倍速率输入的数字信号内插并输出；

滤波器单元，包括多个子滤波器，用多相位方法处理从第一开关输入的数字信号；

第二开关，它通过信道重新排列加法器的输出信号并将其输出；

时钟单元，它提供多个时钟信号给第一开关、滤波器单元以及第二开关。

8.根据权利要求7所述的滤波器，其中所述第一开关切换以x1码片速率乘以输入信道数的速率输入的数字信号。

9.根据权利要求7所述的滤波器，其中所述子滤波器包括：

多个寄存器，用来重复地移位从第一开关输入的数字信号；

多个乘法器，用来将从寄存器输入的信道单元的信号乘以相应的系数；以及

加法器，用来累加乘法器的输出信号并将其输出。

10.根据权利要求7所述的滤波器，其中所述子滤波器设置为具有相同的结构。

11.一种移动通信系统的数字滤波器，包括：

第一开关，将对以x1码片速率通过多个信道输入的数字信号内插，并将它们并行排列好之后顺序地输出；

多个寄存器，用来存储并移位从第一开关输入的数字信号；

多个乘法器，用来将各个信道单元中的从寄存器输入的信号乘以相应的系数；

加法器，用来将乘法器的输出信号相加；

第二开关，通过信道重新排列加法器的输出信号并将其输出；以及

时钟单元，提供N个码片速率(N是1或更大的自然数)的时钟信号以便处理数字信号。

12.根据权利要求11所述的滤波器，其中所述移位是重复地进行的，直到数字信号到达最后的寄存器。

13.根据权利要求11所述的滤波器，其中所述时钟信号的速率比输入的数字信号的速率快多倍。

14.一种移动通信系统中的数字滤波器处理通过多个信道输入的数字信号的操作方法，

其中基于以多倍速率提供的时钟信号用多相位方法过滤数字信号。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述时钟信号比信道的数目大几倍。

16.一种数字滤波器的操作方法，其包括：

通过多个信道输入各个数字信号；

以多相位方法滤波所输入的数字信号；以及

通过信道重新排列滤波的数字信号，并将它们输出。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述输入数字信号的步骤包括：

根据多倍时钟信号内插通过各个信道通路输入的数字信号；以及

顺序地排列内插的信号并将其输出。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述滤波的步骤包括：

根据多倍时钟信号重复地输入数字信号；以及

当输入的数字信号和信道数目一样多时，将数字信号乘以一定的系数，并将它们相加。

19.一种数字滤波器的操作方法，包括：

通过多个信道将数字信号输入第一开关；

在内插该信号之后，输出通过信道输入的数字信号；

以多倍速率重复地输入内插的数字信号，以便用多相位方法滤波所述信号；以及

在第二开关通过信道划分过滤的数字信号，并将它们输出。

20.一种移动通信系统的数字滤波器，包括：

第一装置，它按照预定的顺序以多倍的速率输出数字信号，该数字信号是通过多个信道通路输入的；

滤波器单元，它用多相位方法处理从第一装置输入的数字信号；

第二装置，它在通过信道划分滤波器单元的输出信号之后将其输出；以及

时钟，它提供时钟信号给第一装置、滤波器单元以及第二装置。

21.一种移动通信系统的数字滤波器，包括：

第一装置，它将通过多个信道通路以多倍速率在信道单元中输入的数字信号内插，并将其输出；

滤波器单元，它包括多个子滤波器，用于以多相位方法处理从第一开关输入的数字信号；

第二装置，它通过信道重新排列加法器的输出信号，并将其输出；

时钟，它提供多倍时钟信号给第一装置、滤波器单元以及第二装置。

22.一种移动通信系统的数字滤波器，包括：

第一装置，它将通过多个信道以x1码片速率输入的数字信号内插，并将它们并行排列好之后顺序地输出；

多个寄存器，用来存储并移位从第一开关输入的数字信号；

多个乘法器，用来将在各个信道单元中从寄存器输入的信号乘以相应的系数；

加法器，用来将乘法器的输出信号相加；

第二装置，它通过信道重新排列加法器的输出信号，并将其输出；以及

时钟，它提供N码片速率(N是1或更大的自然数)的时钟信号以便处理数字信号。

23.一种数字滤波器的操作方法，包括：

通过多个信道将数字信号输入第一装置；

在将通过信道输入的数字信号内插之后输出；

以多倍速率重复地输入内插的数字信号，以便用多相位方法滤波该信号；以及

在第二装置中通过信道划分过滤的数字信号，并将它们输出。

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