DE69712807T2

DE69712807T2 - Korrelationsfilter und CDMA-Empfänger

Info

Publication number: DE69712807T2
Application number: DE69712807T
Authority: DE
Inventors: Hiroko Ono; Masatoshi Takada; Kenzo Urabe
Original assignee: Kokusai Electric Co Ltd
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JP3269959B2; JPH09200177A; EP0785621B1; DE69712807D1; US6148044A; EP0785621A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Korrelationsfilter zur Anwendung in einem Empfänger zur Kommunikation mit Codemultiplexzugriffsverfahren (Code Division Multiple Access, CDMA) zur Signalübertragung mit gespreiztem Frequenzspektrum, und einem CDMA- Empfänger, im speziellen in Verbindung mit einem Korrelationsfilter und einem CDMA- Empfänger zur Verbesserung des Energieverbrauchs.
In CDMA-Kommunikationssystemen, die zur Kommunikation gespreizte Frequenzspektren benutzen, ist die Ausnutzung des Spektrums im Vergleich zu Kommunikationssystemen mit Frequenzmultiplexzugriffsverfahren (Frequency Division Multiple Access, FDMA) oder Kommunikationssysteme mit Zeitmultiplexverfahren (Time Division Multiple Access, TDMA) in hohem Maße verbessert. Aus diesem Grund wurden in letzter Zeit verschiedene praktische Anwendungstechniken vorgeschlagen.
In einer Kommunikationseinrichtung, im speziellen einem Empfänger, wird bei CDMA- Übertragung mitunter ein Korrelationsfilter für einen Entspreizungsprozeß in bezug auf ein empfangenes Signal angewandt.
EP-A-0 682 427 offenbart einen Korrelationsfilter, bestehend aus Verzögerungsmitteln zur Verzögerung eines Eingangssignals und einem gewichtenden Additionsmittel zur Gewichtung des verzögerten Signals und zur Addition der gewichteten verzögerten Signale. Wenn ein Korrelationswert größer oder gleich einem Schwellwert ist, entscheidet ein Entscheidungsschaltkreis, daß die anfängliche Erfassung abgeschlossen wurde und stellt einen Umschalte- Schaltkreis um. Dieses Ergebnis beendet die Berechnung.
GB-A-2 229 893 bezieht sich auf Energieeinsparung in mobilen Telefonen, worin ein Unterbrechersignal korrespondierend zu einem Kontrollsignal, abgeleitet von einer Signalempfangskomponente, generiert wird und ein Leistungsschalter die aus der Energiequelle entnommene Spannung entsprechend dem Unterbrechersignal an die energieverbrauchende Komponente liefert.
Fig. 7 zeigt beispielhaft eine schematische Struktur eines konventionellen Empfängers. In diesem Empfänger wird ein decodiertes Empfangssignal erhalten, indem ein Korrelationsprozeß mit einem Korrelationsfilter 20 auf ein Empfangssignal angewandt wird und dann ein Decodierprozeß mittels eines Decodierschaltkreises 21 auf ein korreliertes Ausgangssignal angewandt wird, wobei eine Korrelation einer gegebenen Bedingung erreicht wird.
Als ein Verarbeitungsverfahren, das durch ein derartiges Korrelationsfilter umgesetzt wird, wurde eine Methode angegeben, worin ein Korrelationsprozeß in einem Zwischenfrequenzband durch ein Korrelationsfilter mit einem Oberflächenwellenresonator (SAW) durchgeführt wird, und eine weitere Methode, worin ein Korrelationsfilter für die Verarbeitung eines Basisbandsignals nach orthogonaler Detektion verwendet wird.
Im folgenden wird das Korrelationsfilter zur Verarbeitung des Basisbandsignals nach orthogonaler Detektion erklärt.
Fig. 6 zeigt eine schematische Struktur eines derartigen Korrelationsfilters. Wie in der Figur gezeigt ist, schließt das Korrelationsfilter einen Verzögerungsschaltkreis 22 und einen gewichteten Additionsschaltkreis 23 ein.
Der Korrelationsfilter ist beispielsweise vor den Decodierschaltkreis 21 geschaltet, wie in Fig. 7 gezeigt, um eine Korrelation bezüglich eines Basisbandsignals zu erreichen.
In Fig. 6 ist der Verzögerungsschaltkreis 22 zur Ausgabe von verzögerten Signalen bezüglich eines Eingangssignals vorgesehen. Wenn das Eingangssignal ein digitales Signal ist, so ist der Verzögerungsschaltkreis beispielsweise als Schieberegister ausgeführt. Ist das Eingangssignal andererseits ein analoges Signal, ist der Verzögerungsschaltkreis 22 beispielsweise als Verzögerungsstrecke und analoges Schieberegister ausgeführt.
Fig. 9 zeigt die bekannte Struktur eines analogen Schieberegisters. In Fig. 9 sind eine Vielzahl von Abtast- und Haltekreisen 24 miteinander in Kaskade geschaltet, wobei jeder Abtast- und Haltekreis zur Erzeugung eines verzögerten Ausgangssignals eingerichtet ist.
Fig. 10 zeigt eine bekannte Struktur eines Abtast- und Haltekreises 24. Wie in Fig. 10 gezeigt, umfaßt der Abtast- und Haltekreis 24 Schalter 25a und 25b, die mit einem Taktsignal (clock, CK) synchron ein- und ausgeschaltet werden, Pufferschaltkreise 26a bis 26c, die über die Schalter 25a und 25b miteinander in Kaskade geschaltet sind, und Kapazitäten 27a und 27b, die mit den Eingangsanschlüssen der Pufferschaltkreise 26b bzw. 26c verbunden sind.
Ein Arbeitsablauf der derart gestalteten Abtast- und Haltekreise wird in bezug auf ein Zeitablaufdiagramm in Fig. 11 kurz erklärt. Die Schalter 25a und 25b werden bei ansteigender Flanke (von niedrigem Pegel zu hohem Pegel) des Taktsignals angeschaltet und bei abfallender Flanke (von hohem Pegel zu niedrigem Pegel) des Taktsignals ausgeschaltet.
Wenn ein Signal Sin,, das dem Pufferschaltkreis 26a zugeführt wird, ein graduelles Ansteigen und graduelles Absteigen des Signalniveaus innerhalb eines Zeitablaufs, wie bei (b) in Fig. 11 wiederholt, erscheint eine Signalschwankung am Ausgang (Punkt A in Fig. 10) des Pufferschaltkreises 26b, und es ergibt sich wie in (c), Fig. 11 dargestellt, ein sogenanntes integriertes Ausgangssignal.
Da ein solches Ausgangssignal des Pufferschaltkreises 26b über Schaltkreis 27b in der Kapazität 27b gespeichert und über den Pufferschaltkreis 26c ausgegeben wird, wird ein treppenartig abgetastetes Signal, wie in Fig. 11 (d) gezeigt, ausgegeben.
Fig. 12 zeigt eine bekannte Struktur von Pufferschaltkreisen 26a bis 26c, worin ein sogenannter Spannungsfolger, einschließlich eines Operationsverstärkers 28, genutzt wird.
Fig. 13 zeigt eine andere bekannte Struktur der Pufferschaltkreise 26a bis 26c. In Fig. 13 wird ein Signal Sin über ein Impedanzelement 29a an den invertierten Eingang des Operationsverstärkers 28 eingegeben, und zwischen dem invertierten Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers ist ein Rückkopplungsimpedanzelement 28 angeschlossen und bildet so einen sogenannten invertierenden Verstärker.
Fig. 14 zeigt eine bekannte Struktur eines gewichteten Additionschaltkreises 23 (siehe Fig. 6). In Fig. 14 umfaßt der gewichtete Additionsschaltkreis 23 eine Vielzahl von gewichteten Schaltkreisen 30, die entsprechend den Ausgangssignalen der Abgriffe TP&sub1; bis TPn des Verzögerungsschaltkreises 22 vorgesehen werden (siehe Fig. 6) und die die Multiplikation zwischen den Ausgangssignalen der Abgriffe TP&sub1; bis TPn und den Gewichtskoeffizienten W1 bis Wn durchführen; sowie einen Additionsschaltkreis 31, der aus den entsprechenden Gewichtungsschaltkreisen 30 Ausgangssignale erzeugt, um ein korreliertes Ausgangssignal zu erhalten.
Wenn ein digitales Signal benutzt wird, ist bevorzugt ein digitaler Multiplizierer für die Gewichtungsschaltkreise 30 vorzusehen. Wenn andererseits ein analoges Signal benutzt wird, ist vorzugsweise der Gewichtungsschaltkreis 30 hauptsächlich durch einen Operationsverstärker 28, wie in Fig. 15 gezeigt, auszubilden.
In Fig. 15 umfaßt der Gewichtungsschaltkreis eine Vielzahl von Impedanzelementen 32a, die den Bits eines Gewichtungskoeffizienten in binärer Notation entsprechen, sowie eine Vielzahl von Schaltern 33, die ebenfalls den Bits eines Gewichtungskoeffizienten in binärer Notation entsprechen. Zwischen einem Eingangsanschluß des Gewichtungsschaltkreises und einem invertierten Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 28 ist jedes der Impedanzelemente 32a und der entsprechenden Schalter 33 in Serie geschaltet, wohingegen diese Serienschaltungen untereinander parallel verbunden sind.
Ein nicht invertierter Eingang des Operationsverstärkers 28 ist geerdet, während zwischen dem invertierten Eingang und einem Ausgang des Operationsverstärkers 28 ein Rückkopplungsimpedanzelement 32b angeschlossen ist, so daß eine invertierte Verstärkung erreicht wird.
Die AN-/AUS-Schaltzustände der Schalter 33 werden entsprechend der binären Stellen des Gewichtungskoeffizienten kontrolliert. Vorausgesetzt, daß der Schalter 33 im obersten Teil von Fig. 15 dem führenden Bit der Gewichtungskoeffizienten in binärer Notation entspricht, sind die Werte der Impedanzelemente 32a so zu wählen, daß sie vom obersten Impedanzelement zum untersten Impedanzelement 32a hin zunehmen. In anderen Worten entspricht ein Wert des mit dem Schalter 33 verbunden Impedanzelementes 32a der führenden Bitstelle und ist als das Minimum zu wählen.
Daher wird durch die AN-/AUS-Schaltvorgänge der Schalter 33, entsprechend der Gewichtungskoeffizienten, am invertierten Eingang des Operationsverstärkers 28 ein Impedanzwert geändert. Wenn Kapazitäten als Impedanzelemente 32a und als Rückkopplungsimpedanzelement 32b genutzt werden, ist die Verstärkung G des Gesamtschaltkreises gegeben durch:
G = Ci/Cf,
wobei Ci(i = 1 bis n) die Kapazität eines jeden Kondensators als Impedanzelement 32a repräsentiert, und Cf eine Kapazität der als Rückkopplungsimpedanzelement 32b geschalteten Kondensatoren ist.
Dadurch wird das Eingangssignal TPin abhängig von den AN-/AUS-Schaltzuständen der Schalter 33 durch die Summe der Impedanzelemente 32 gewichtet und nach der Verstärkung als gewichtetes Ausgangssignal Eout ausgegeben.
Der Additionsschaltkreis 31 (siehe Fig. 14) ist vorzugsweise durch einen sogenannten digitalen Addierer ausgebildet, wenn ein digitales Signal genutzt wird. Wenn andererseits ein analoges Signal genutzt wird, ist der Additionsschaltkreis 31 vorzugsweise durch einen Analogaddierer nach Fig. 16 ausgebildet.
In Fig. 16 ist der Analogaddierer im wesentlichen durch einen invertierenden Verstärker, der einen Operationsverstärker 28 umfaßt, ausgestaltet. Im speziellen wird eine Vielzahl von Signalen Sin,1 bis Sin,n über entsprechende Impedanzelemente 34 an den invertierten Eingang des Operationsverstärkers 28 eingegeben, so daß die eingegebenen Signale addiert werden und entsprechend einem invertierten Wert der Summe der eingegebenen Signale ein Ausgangssignal Sout erzeugt wird.
In das Korrelationsfilter 20 (siehe Fig. 7) mit der oben genannten Struktur wird konstant das empfangene Signal eingegeben und, wenn das empfangene Signal eine gegebene Korrelation aufweist, gibt das Korrelationsfilter 20 ein korreliertes Ausgangssignal (siehe α, β in Fig. 8) mit einem hohen Ausgangspegel und einem kurzen Ausgangszeitintervall aus, ähnlich dem sogenannten Impulssignal. Theoretisch wird ein in hohem Maße korreliertes Ausgangssignal bei einer gegebenen Position, entsprechend zu α oder β in Fig. 8, erzeugt. Jedoch wird in der Praxis der Korrelations-Peak gestreut, so daß Signale mit einem geringeren Pegel als der des korrelierten Ausgangssignals in deren Umgebung erzeugt werden (siehe Fig. 8).
Das so erhaltene korrelierte Ausgangssignal wird im Decodierschaltkreis 21 (siehe Fig. 7) decodiert, so daß ein gewünschtes Empfangssignal erhalten wird.
Andererseits entspricht das Signal, das zum Decodieren im Decodierschaltkreis 21 benötigt wird, gerade den Anteilen, die durch α und β in Fig. 8 gekennzeichnet sind, wo die höchsten Korreslations-Peaks erreicht werden, so daß andere Anteile nicht benötigt werden.
Im allgemeinen ist der ständige Betrieb des Korrelationsfilters nur in speziellen Fällen, wie bei der anfänglichen Erfassung der Synchronisation oder bei der Messung des Interferenzniveaus nötig.
Jedoch ist der konventionelle Korrelationsfilter und der Decodierschaltkreis ständig in Betrieb, so daß der Energie verschwendet wird.
Im speziellen erfordert der Korrelationsfilter zur Verarbeitung des Basisbandsignals nach der orthogonalen Detektion, wie oben beschrieben, eine relativ große Anzahl von Schaltkreisbauteilen, so daß im Vergleich zu den anderen Schaltkreisen der höhere Energieverbrauch erforderlich ist. Dieses darf man vor allem bei tragbaren Funkvorrichtungen nicht außer acht lassen, die eine Batterie als Energieversorgung benutzen. Tatsächlich kann ein solches Korrelationsfilter nicht in tragbaren Funkvorrichtungen eingesetzt werden.
Andererseits benötigt der oben genannte konventionelle Korrelationsfilter, der ein Oberflächenwellenbauteil (SAW) benutzt, eine bei weitem größere Montagefläche auf einer gedruckten Schaltung im Vergleich zu TV-Oberflächenwellenfiltern (TV SAW) oder anderen Halbleiterbauteilen, so daß sich die Größenreduktion sehr schwierig gestaltet. Diese Tatsache wirft ein Problem auf, da ein solcher Korrelationsfilter nicht für die tragbare Funkvorrichtung geeignet ist, im speziellen für das CDMA-Kommunikationssystem, für das verschiedentliche praktische Techniken jüngst vorgeschlagen wurden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Korrelationsfilter und einen CDMA-Empfänger mit niedrigem Energieverbrauch bereitzustellen, die in einer tragbaren Funkvorrichtung eines CDMA-Kommunikationssystems eingesetzt werden können. Die vorliegende Erfindung stellt einen Korrelationsfilter gemäß den Ansprüchen 1 und 2 bzw. einen CDMA-Empfänger entsprechend den Ansprüchen 3 und 4 bereit.
Entsprechend eines Aspekts der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Korrelationsfilter Verzögerungsmittel, die einen Verzögerungsprozeß auf ein Eingangssignal anwenden und eine Vielzahl von verzögerten Signalen mit verschiedenen Verzögerungszeiten ausgeben; gewichtete Additionsmittel zur entsprechenden Gewichtung der Vielzahl der jeweils verzögerten Signale von dem Verzögerungsmittel und zum Addieren der gewichteten verzögerten Signale und Schaltungsmittel zur Eingabe der von dem Verzögerungsmittel verzögerten Signale in das gewichtete Additionsmittel, während das gewichtete Additionsmittel ein Ausgangssignal ausgibt, das einen Korrelations-Peak aufweist und ansonsten ein gegebener Wert von dem Schaltmittel an das gewichtete Additionsmittel anstelle der verzögerten Signale von dem Verzögerungsmittel ausgegeben wird. Die Erfindung wurde im Hinblick auf die Tatsache gemacht, daß das Ausgangssignal mit einem sogenannten Korrelations-Peak während einer relativ kurzen Zeit vom gewichteten Additionsmittel ausgeben wird, und das von einem angeschlossenen Decodierschaltkreis benötigte Signal nach dem Korrelationsfilter lediglich das Ausgangssignal mit einem Korrelations-Peak ist. Während das Schaltmittel den gegebenen Wert an das gewichtete Additionsmittel ausgibt, hat das Ausgangssignal des gewichteten Additionsmittels keine Korrelationsausgabe, so daß die Energieaufnahme, die für den Berechnungsprozeß in dem gewichteten Additionsmittel benötigt wird, gegenüber dem Fall der ausgeführten Korrelation reduziert ist. Damit kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Entsprechend eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Korrelationsfilter Verzögerungsmittel zur Anwendung eines Verzögerungsverfahrens auf ein Eingangssignal zur Ausgabe einer Vielzahl von verzögerten Signalen, die unterschiedliche Verzögerungen aufweisen; gewichtete Additionsmittel zur entsprechenden Gewichtung einer Vielzahl von verzögerten Signalen des Verzögerungsmittels und Addition der gewichteten verzögerten Signale; und Schaltmittel zur Eingabe von Gewichtungskoeffizienten von ausserhalb in das gewichtete Additionsmittel, während das gewichtete Additionsmittel ein Ausgangssignal ausgibt, das einen Korrelations-Peak aufweist, und ansonsten ein gegebener Wert anstelle der gewichteten Koeffizienten ausgeben wird. Die Erfindung wurde in anbetracht der Tatsache gemacht, daß das Ausgangssignal des gewichteten Additionsmittels mit einem sogenannten Korrelations-Peak für eine relativ kurze Zeit ausgegeben wird und ein Signal an einem angeschlossenen Decodierschaltkreis benötigt wird, da der Korrelationsfilter nur das Ausgangssignal mit einem Korrelations-Peak darstellt. Während das Schaltungsmittel einen gegebenen Wert, beispielsweise Null, an das gewichtete Additionsmittel ausgibt, hat das Ausgangssignal des gewichteten Additionsmittels keine Korrelationsausgabe, so daß die Leistungsaufnahme für den Berechnungsprozeß im gewichteten Additionsmittel im Vergleich zu dem Fall, daß die Korrelation ausgeführt wird, reduziert ist. Dadurch kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Entsprechend eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung umfaßt ein CDMA- Empfänger jedes der vorangegangenen Korrelationsfilter und Decodiermittel zur Reproduktion empfangener Daten aus einem Ausgangssignal des Korrelationsfilters, wobei das Decodiermittel durch ein Betriebssteuermittel des Korrelationsfilters gesteuert wird, so daß es durch dieselbe Zeitsteuerung wie das gewichtete Additionsmittel betätigt wird. Die Erfindung wurde im Hinblick auf die Tatsache gemacht, daß gewichtete Additionsmittel das Ausgangssignal mit einem sogenannten Korrelations-Peak für eine relativ kurze Zeit ausgibt und ein Signal, das von einem Decodierschaltkreises benötigt wird, der nach dem Korrelationsfilter angeschlossenen ist, nur das Ausgangssignal mit dem Korrelations-Peak ist. Da das Decodiermittel durch das Betriebssteuermittel des Korrelationsfilters korreliert wird, so daß es durch dieselbe Zeitsteuerung wie das gewichtete Additionsmittel betätigt wird, werden nicht nur das gewichtete Additionsmittel, sondern auch das Decodiermittel ihre Leistungsaufnahme reduzieren.
Fig. 1 ist ein Schaltbild, das ein Korrelationsfilter entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist ein Schaltbild, das ein Korrelationsfilter entsprechend der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 ist ein Schaltbild, das ein Korrelationsfilter entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 4 ist ein Schaltbild, das einen CDMA-Empfänger entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Arbeitsweise des Korrelationsfilters entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt;
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen Korrelationsfilters zeigt;
Fig. 7 ist ein Strukturdiagramm, das ein Beispiel eines konventionellen CDMA- Empfängers zeigt;
Fig. 8 ist ein schematisches Schaubild, das einen Zustand eines Ausgangssignals eines konventionellen Korrelationsfilters erklärt;
Fig. 9 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen Verzögerungsschaltkreises darstellt;
Fig. 10 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen Abtast- und Haltekreises darstellt;
Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf eines Abtast- und Haltekreises (siehe Fig. 10) erklärt;
Fig. 12 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen Pufferschaltkreises zeigt;
Fig. 13 ist ein Schaltbild, das ein weiteres Beispiel eines konventionellen Pufferschaltkreises zeigt;
Fig. 14 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen gewichteten Additionsschaltkreises zeigt;
Fig. 15 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen Gewichtungsschaltkreises zeigt; und
Fig. 16 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines konventionellen Synthetisierungsschaltkreises zeigt.

Beschreibung der Bezugszeichen:

1... Verzögerungsschaltkreis, 2... gewichteter Additionsschaltkreis, 3... Taktsteuer-Schaltkreis, 4... Schaltungselement, 6,7... Umschalte-Schaltkeis, 8... Korrelationsfilter, 9... Decodierschaltkreis
Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungssformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die angefügten graphischen Darstellungen beschrieben.
Diese und andere nachstehend beschriebene Bestandteile und Anordnungen begrenzen dahingehend die vorliegende Erfindung nicht, können aber innerhalb des wesentlichen Inhalts der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.
Entsprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Korrelationsfilter mit Bezug auf Fig. 1 nachstehend beschrieben.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt der Korrelationsfilter einen Verzögerungsschaltkreis 1, einen gewichteten Additionsschaltkreis 2, einen Taktsteuer-Schaltkreis 3 und ein Schaltungselement 4. Der Verzögerungsschaltkreis 1 und der gewichtete Additionsschaltkreis 2 entsprechen dem eines konventionellen Korrelationsfilters.
Der Schaltkreis zur Taktsteuer-Schaltkreis 3 steuert den Betrieb des Schaltungselements 4, basierend auf einem korrelierten Ausgangssignal, das vom gewichteten Additionsschaltkreis 2 erhalten wird. Als Reaktion auf ein Steuersignal vom Taktsteuer-Schaltkreis 3 wird das Schaltungselement 4 zu gegebenen Zeitintervallen angeschaltet, um die Versorgungsspannung der Energieversorgung 5 dem gewichteten Additionsschaltkreis zuzuführen.
In Fig. 1 wird ein dem Verzögerungsschaltkreis 1 zugeführtes Signal verzögert, um als eine Vielzahl von Ausgangssignalen der Abgriffe TP&sub1; bis TPn mit verschiedenen Verzögerungen ausgegeben und daraufhin dem gewichteten Additionsschaltkreis 2 zugeführt zu werden. Dieses entspricht dem Stand der Technik.
Wenn ferner die Spannung der Energieversorgung 5 ständig an den gewichteten Additionsschaltkreis 2 angelegt wird, erzeugt der gewichtete Additionsschaltkreis 2 ein korreliertes Ausgangssignal in hinblick auf die von dem Verzögerungsschaltkreis 1 zugeführten Ausgangssignale der Abgriffe TP&sub1; bis TPn, wie in Fig. 5 gezeigt. Dieses entspricht ebenfalls dem Stand der Technik.
In der bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Schaltkreis zur Taktsteuer-Schaltkreis 3 basierend auf dem Ausgangssignal des gewichteten Additionsschaltkreises 2, wie z. B. in Fig. 5 (a) gezeigt, einen hohen Signalpegel in einem Zeitabschnitt, in dem die höchsten Korrelations-Peaks konzentriert sind.
Das Schaltungselement 4 ist zwischen einem Abschnitt der Stromversorgung (nicht gezeigt) des gewichteten Additionsschaltkreises 2 und der Energieversorgung 5 in Reihe geschaltet und ist nur angeschaltet, wenn das Steuersignal vom Taktsteuer-Schaltkreis 3 (siehe (a), Fig. 5) einen hohen Pegel aufweist. Daher wird der gewichtete Additionsschaltkreis 2 nur während dieser Betriebsperiode mit Energie versorgt.
Der zeitliche Ablauf des Umschaltens des Steuersignals auf einen hohen Pegel wird nicht vorab ermittelt. Im speziellen gibt der Taktsteuer-Schaltkreis 3 beispielsweise ein Steuersignal aus, das das Schaltungselement 4 zu einem gegebenen Zeitintervall anschalten kann, so daß der gewichtete Additionsschaltkreis 2 arbeitet. Dann stellt der Taktsteuer-Schaltkreis 3 basierend auf einem Ausgangssignal des gewichteten Additionsschaltkreises 2 fest, ob der höchste Korrelations-Peak erscheint oder nicht, so daß letztendlich das Steuersignal, wie in Fig. 5 (a) gezeigt, erzeugt werden kann.
Entsprechend wird in Zeitperioden, wenn das Schaltungselement 4 nicht basierend auf dem Steuersignal eingeschaltet ist, kein Energieverbrauch verursacht. Daher kann, wie in Fig. 5 (c) gezeigt, Energieeinsparung erreicht werden.
Wenn z. B. das Verhältnis der AN-Zeit zur AUS-Zeit des Schaltungselementes 4 1 : 9 ist und das Verhältnis des Energieverbrauchs des gesamten Schaltkreises, inklusive des gewichteten Additionsschaltkreises 2 und der anderen Schaltkreise, während der AN-Zeit zu dem während der AUS-Zeit 10 : 1 ist, wird die Durchschnittsleistung durch ein Verhältnis dargestellt, das aus der folgenden Gleichung abgeleitet ist:
(10 · 1 +9 · 1)/(10 · 10) = 0,19
Dieser abgeleitete Wert stellt im speziellen dar, daß der Energieverbrauch im Vergleich zum konventionellen Energieverbrauch, der durch ständige Energieeinspeisung verursacht wird, auf 19% gedrückt werden kann.
In Fig. 5, (d), stellt eine strichpunktierte Linie den durchschnittlichen Energieverbrauch dar, während eine durchgezogene Linie den Energieverbrauch während einer Zeit darstellt, in der das größte korrelierte Ausgangssignal vom gewichteten Additionsschaltkreis 2 ausgegeben wird und in einem Decodierschaltkreis (nicht gezeigt) decodiert wird.
In der vorangegangenen ersten Ausführungsform entspricht der Verzögerungsschaltkreis 1 den Verzögerungsmitteln in Anspruch 1 und 2, und der gewichtete Additionsschaltkreis 2 entspricht den gewichteten Additionsmitteln in Anspruch 1 und 2, und der Taktsteuer- Schaltkreis und das Schaltelement 4 entsprechen jeweils dem Betriebssteuermittel in Anspruch 1 und 2.
Nun wird im folgenden ein Korrelationsfilter entsprechend der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 werden für dieselben Elemente die gleichen Bezugszeichen benutzt wie in Fig. 1, so daß von deren detaillierten Erklärung abgesehen wird.
In den Korrelationsfilter nach Fig. 2 ist zwischen dem Verzögerungsschaltkreis 1 und dem gewichteten Additionsschaltkreis 2 ein Umschalte-Schaltkreis 6 vorgesehen. Der Umschalte- Schaltkreis 6 arbeitet abhängig von einem Steuersignal des Taktsteuer-Schaltkreises 3.
In Fig. 5 zeigt (a) im speziellen die Antwort des Taktsteuer-Schaltkreises 3 auf das Steuersignal; der Umschalte-Schaltkreis 6 gibt die Ausgangssignale der Abgriffe TP&sub1; bis TPn des Verzögerungsschaltkreises 1 zum gewichteten Additionsschaltkreis 2 nur aus, wenn das eingegebene Signal einen Korrelations-Peak, wie in Fig. 1 gezeigt, hat, so daß das Kontrollsignal einen hohen Pegel aufweist, während ansonsten der Umschalte-Schaltkreis 6 einen gegebenen Wert zum gewichteten Additionsschaltkreis 2 ausgibt.
Der vom Umschalte-Schaltkreis 6 ausgegebene vorgegebene Wert ist auf einen festen Wert festgelegt, der in dem korrelierten Ausgangssignal des gewichteten Addtionsschaltkreises 2 keine Korrelation liefert. Entsprechend ist während der Eingabe dieses festen Wertes der Energieverbrauch des gewichteten Additionsschaltkreises geringer, als wenn ein Korrelations- Peak erscheint, und weiterhin ist sie nahezu konstant.
Der Umschalte-Schaltkreis 6 kann durch sogenannte Gate-Elemente wie Schaltkreise mit UND- oder ODER-Gattern ausgebildet werden, wenn ein digitales Signal bearbeitet wird. Andererseits kann der Umschalte-Schaltkreis 6 durch einen analogen Schalter oder ähnlich ausgebildet sein, wenn ein analoges Signal bearbeitet wird, so daß zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerungsschaltkreises 1 und dem oben genannten festgelegten Wert um geschaltet werden kann. In solchen Strukturen ist speziell der Effekt der Reduktion des Energieverbrauchs in einem digitalen Schaltkreis bei der Nutzung von CMOS-Technik oder ähnlich signifikant.
In der vorangegangenen zweiten Ausführungsform entspricht der Verzögerungsschaltkreis 1 dem Verzögerungsmittel in den Ansprüchen 1 und 3; der gewichtete Additionsschaltkreis 2 entspricht den gewichteten Additionsmitteln in den Ansprüchen 1 und 2; und der Taktsteuer- Schaltkreis zur Kontrolle der Zeitsteuerung 3 und der Umschalte-Schaltkreis 6 entsprechen jeweils dem Betriebssteuermittel nach Anspruch 1 und dem Umschaltemittel in Anspruch 3.
Nun wird im folgenden ein Korrelationsfilter entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben:
In Fig. 3 werden für dieselben Elemente die gleichen Bezugszeichen benutzt wie in Fig. 1 oder 2, so daß von deren detaillierten Erklärung abgesehen wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, umfaßt der Korrelationsfilter den Verzögerungsschaltkreis 1 und den gewichteten Additionsschaltkreis 2, und umfaßt weiterhin einen Umschalte-Schaltkreis 7 zum Umschalten der im gewichteten Additionsschaltkreis 2 genutzten Gewichtungskoeffizienten, sowie einen Taktsteuer-Schaltkreis 3 zur Überwachung einer Zeitsteuerung des Betriebs des Umschalte-Schaltkreises 7.
Der Umschalte-Schaltkreis 7 gibt die von außen eingegebenen Gewichtungskoeffizienten W&sub1; bis Wn direkt in den gewichteten Additionsschaltkreis 2 nur aus, wenn das eingegebene Signal einen Korrelations-Peak hat, während sonst der Umschaltungsschaltkreis 7 an den gewichteten Additionsschaltkreis 2 einen Wert von Null als Gewichtungskoeffizienten ausgibt.
Basierend auf dem vom gewichteten Additionsschaltkreis 2 ausgegebenen Korrelationsausgangssignal, gibt der Taktsteuerschaltkreis 3 beispielsweise ein Ausgangssignal, wie in Fig. 5 (a) gezeigt aus, wenn das eingegebene Signal eine Korrelation hat. Der Taktsteuer-Schaltkreis 3 ist grundsätzlich der gleiche, der in Fig. 1 und 2 gezeigt wird.
Abhängig von dem Taktsteuerschaltkreis 3 eingegebenen Steuersignal, wie in Fig. 5 (a) gezeigt, gibt der Umschalte-Schaltkreis 7 die von außen eingegebenen Gewichtungskoeffizienten W&sub1; bis Wn direkt in den gewichteten Additionsschaltkreis 2 nur aus, wenn das eingegebene Signal einen Korrelations-Peak, wie in Fig. 1 hat, so daß das Steuersignal einen hohen Pegel hat, während anderenfalls der Umschalte-Schaltkreis 7 den gewichteten Additionsschaltkreis 2 statt der Gewichtungskoeffizienten W&sub1; bis Wn einen Wert von Null ausgibt.
Wenn der Nullwert vom Umschalte-Schaltkreis 7 eingegeben wird, wird dementsprechend am gewichteten Additionsschaltkreis 2 keine Korrelationsausgabe erreicht. Im Vergleich zu den Fall, daß die Korrelation erreicht wird, ist somit dazu der Energieverbrauch reduziert. Wie bereits gewürdigt, wird die Gewichtungsberechnung im gewichteten Additionsschaltkreis 2 durchgeführt, auch wenn das Eingangssignal des Gewichtungsschaltkreises 7 Null ist, da die Eingangssignale des Verzögerungsschaltkreises 1 ungeachtet der Signale vom Umschalte- Schaltkreis 7 geändert sind. Daher ist der Grad der Reduktion des Energieverbrauchs geringer als im Vergleich zur ersten bevorzugten Ausführungsform. Da jedoch die Addition der kalkulierten Ergebnisse nach der Berechnung der Gewichtung nicht durchgeführt wird, wird die hierzu entsprechende Verringerung des Energieverbrauchs zuverlässig erreicht. Wenn im speziellen der gewichtete Additionsschaltkreis durch einen digitalen Schaltkreis in CMOS- Technik oder ähnlich ausgeführt ist, ist der Effekt der Verringerung des Energieverbrauchs signifikant.
In der vorangegangenen dritten Ausführungsform entspricht der Verzögerungsschaltkreis 1 dem Verzögerungsmittel in Anspruch 1 und 4, der gewichtete Additionsschaltkreis 2 entspricht dem gewichteten Additionsmittel in den Ansprüchen 1 und 4 und der Taktsteuer- Schaltkreis 3 und der Umschalte-Schaltkreis 7 entsprechen jeweils Steuermittel in Anspruch 1 und Umschaltemittel in Anspruch 4.
Nun wird im folgenden ein CDMA-Empfänger entsprechend der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
In Fig. 4 haben dieselben Elemente wie in Fig. 1, 2 oder 3 die gleichen Bezugszeichen, so daß von deren ausführlicher Erklärung abgesehen wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt der CDMA-Empfänger ein Korrelationsfilter 8 und einen Decodierschaltkreis 9. Der Korrelationsfilter 8 kann den Aufbau nach jeder der Fig. 1 bis 3 haben. In Fig. 4 wird der Korrelationsfilter 8 nur aus drei Schaltkreisen (der Verzögerungsschaltkreis 1, der gewichtete Additionsschaltkreis 2 und der Taktsteuer-Schaltkreis 3) bestehend, gezeigt, die der Einfachheit halber alle den Korrelationsfiltern nach Fig. 1 bis 3 gleichen.
In Fig. 4 wird vom Taktsteuer-Schaltkreis 3 nicht nur innerhalb des Korrelationsfilters 8 ein Kontrollsignal bereitgestellt, sondern auch an den Decodierschaltkreis 9 geliefert, um dessen Betrieb zu kontrollieren.
Der Decodierschaltkreis 9 arbeitet als Reaktion auf das Steuersignal des Taktsteuer- Schaltkreises 3 nur, wenn das Steuersignal einen hohen Pegel hat, um den Decodierprozeß zur Erzeugung des decodierten Signals durchzuführen.
Daher wird die Verringerung des Energieverbrauchs nicht nur im Korrelationsfilter 8, sondern auch im Decodierschaltkreis 9 erreicht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Verringerung des Energieverbrauchs erreicht, indem die Berechnung des gewichteten Additionsmittels während eines Zeitabschnitts, in dem kein solcher Berechnungsvorgang notwendig ist, im wesentlichen gestoppt wird. Damit wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, ein Korrelationsfilter bereitgestellt, das in einem tragbaren Gerät verwendet werden kann.
Entsprechend dem Korrelationsfilter der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird sichergestellt, daß der eigentlich nicht benötigte Energieverbrauch nicht auftritt, indem das gewichtete Additionsmittel nur mit Energie während eines Zeitabschnitts, in der die Energieversorgung tatsächlich benötigt wird, versorgt wird. Dadurch wird eine Verringerung des Energieverbrauchs erreicht, und im speziellen wird ein Korrelationsfilter bereitgestellt, das in dem tragbaren Gerät verwendet werden kann.
Entsprechend dem Korrelationsfilter der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Energieverbrauch des Berechnungsprozesses im gewichteten Additionsmittel reduziert, indem während einer Zeitdauer, in der der Berechnungsprozeß durch das gewichtete Additionsmittel nicht nötig ist, dem gewichteten Additionsmittel statt eines Eingangssignals ein konstanter Wert des Verzögerungsmittels eingegeben wird. Dadurch wird eine Verringerung des Energieverbrauchs erreicht, und im speziellen wird das in einem tragbaren Gerät einsetzbare Korrelationsfilter bereitgestellt.
Entsprechend des Korrelationsfilters in der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der für den Berechnungsprozeß in dem gewichteten Additionsmittel benötigte Energieverbrauch reduziert, indem während einer Zeitdauer, in der der Kalkulationsprozeß des gewichteten Additionsmittels nicht benötigt wird, den gewichteten Additionsmitteln statt der externen Gewichtungskoeffizienten ein konstanter Wert eingegeben wird. Dadurch wird eine Verringerung des Energieverbrauchs erreicht, und im speziellen wird ein Korrelationsfilter bereitgestellt, das in einem tragbaren Gerät verwendet werden kann.
Entsprechend dem CDMA-Empfänger der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Verringerung des Energieverbrauchs wie oben beschrieben erreicht, und im Vergleich zu ständig betriebenen konventionellen Decodiermitteln wird eine zusätzliche Verringerung des Energieverbrauchs erreicht, da das Decodiermittel nur in Betrieb ist, während das vom Korrelationsfilter empfangene Signal einen Korrelations-Peak hat. Damit kann ein für das tragbare Gerät geeigneter CDMA-Empfänger bereitgestellt werden.

Claims

1. Korrelationsfilter, der umfaßt:

- ein Verzögerungsmittel (1) zum Anwenden eines Verzögerungsverfahrens auf ein Eingangssignal und zur Ausgabe einer Vielzahl von verzögerten Signalen, die unterschiedliche Verzögerungen aufweisen;

- ein gewichtetes Additionsmittel (2) zum Gewichten der Vielzahl der jeweils verzögerten Signale von dem Verzögerungsmittel (1) und zum Addieren der gewichteten verzögerten Signale; und

- ein Schaltmittel (6) zur Eingabe der verzögerten Signale von dem Verzögerungsmittel (1) in das gewichtete Additionsmittel (2), während das gewichtete Additionsmittel ein Ausgangssignal ausgibt, das einen Korrelations-Peak aufweist, während ansonsten ein gegebener Wert von dem Schaltmittel (6) an das gewichtete Additionsmittel (2) anstelle der verzögerten Signale von dem Verzögerungsmittel (1) ausgegeben wird, wobei dieser gegebene Wert auf einen feststehenden Wert festgelegt wird, der in dem Ausgangssignal von dem gewichteten Additionsmittel (2) keine Korrelation aufweist.

2. Korrelationsfilter, der umfaßt:

- ein gewichtetes Additionsmittel (2) zum Gewichten der Vielzahl der jeweils verzögerten Signale von dem Verzögerungsmittel (1) und zum Addieren der gewichteten verzögerten Signale;

- ein Schaltmittel (7) zur Eingabe von Gewichtungs- Koeffizienten von außerhalb in das gewichtete Additionsmittel (2), während das gewichtete Additionsmittel (2) ein Ausgangssignal ausgibt, das einen Korrelations-Peak aufweist, während ansonsten ein gegebener Wert von dem Schaltmittel (7) zu dem gewichteten Additionsmittel (2) anstelle der gewichteten Koeffizienten ausgegeben wird, wobei dieser gegebene Wert auf einen feststehenden Wert festgelegt wird, der in dem Ausgangsssignal von dem gewichteten Additionsmittel (2) keine Korrelation aufweist.

3. CDMA-Empfänger, der einen Korrelationsfilter (8) gemäß Anspruch 1 und ein Dekodiermittel (9) zum Reproduzieren empfangener Daten von einem Ausgangssignal des Korrelationsfilters (8) umfaßt, wobei das Dekodiermittel (9) basierend auf einem Steuerungssignal gesteuert wird, das an dem Schaltmittel (6) des Korrelationsfilters (8) erzeugt wird, so daß es zur gleichen Zeit betrieben wird wie das gewichete Additionsmittel (2).

4. CDMA-Empfänger, der einen Korrelationsfilter (8) gemäß Anspruch 2 und eine Dekodiervorrichtung (9) zum Reproduzieren empfangener Daten von einem Ausgangssignal des Korrelationsfilters (8) umfaßt, wobei das Dekodiermittel (9) basierend auf einem Steuerungssignal gesteuert wird, das an dem Schaltmittel (7) des Korrelationsfilters (8) erzeugt wird, so daß es zur gleichen Zeit betrieben wird wie das gewichtete Additionsmittel (2).