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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1.
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Empfängerausrüstung unter Verwendung eines Kodemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA)-Systems, insbesondere auf synchronen Fangkreis für die CDMA-Empfangsausrüstung zur
Verwendung in einem mobilen Kommunikationssystem.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
allgemeinen übermittelt
in einem CDMA-System die Sendeausrüstung Datensignale durch Spektrum-Diffusionsmodulation
unter Verwendung einer Diffusionssignatur, und die Empfangsausrüstung demoduliert
die empfangenen Daten durch inverse Diffusion unter Verwendung einer
Nachbildung der Diffusionssignatur, beispielsweise einer M-(Maximal-Längencode)-Sequenzsignatur
oder GOLD-Signatur.
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Die
oben erwähnte
Empfangsausrüstung
in einem CDMA-System ist mit einer Synchron-Fangschaltung versehen,
die genau die Phase einer Diffusionssignatur (Diffusionssignal-Erzeugungstakt)
zum inversen Diffundieren des empfangenen Signals abschätzt. Insbesondere
schätzt
in der Empfangsausrüstung
die synchrone Fangschaltung den Diffusionssignatur-Erzeugungstakt
innerhalb der Genauigkeit einer Periode (ein Chip) des Diffusionssignatur-Erzeugungstaktes
in der Sendeausrüstung
ab. Sodann startet ein Diffusionssignatur-Generator einer Invers-Diffusionsschaltung
in der Empfangsausrüstung die
Tätigkeit
mit dem oben erwähnten
Erzeugungstakt.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf 3 eine herkömmliche
CDMA-Synchron-Fangschaltung erläutert. Die
in 3 gezeigte Synchron-Fangschaltung ist mit einer
Empfangsantenne 11 zum Empfangen des Signals von der Sendeausrüstung (nicht
gezeigt), einem Quasisynchron-Detektor 12 zum Umwandeln
des empfangenen Signals in ein Basisbandsignal, einem A/D-Konverter 13 zum
Umwandeln des Basisbandsignals in digitale Daten, einem Korrelator 14 zum
Berechnen eines Korrelationswertes aus den digitalen Daten nach
der A/D Umwandlung, einem Phasenschieber 15 zum Verschieben
des Diffusionssignatur-Erzeugungstakts um eine vorgeschriebene Zeit,
einem Speicher 16 zum Speichern des Korrelationswertes
einer Periode der Diffusionssignatur, einem Empfangssignalpegel-Detektor 17 zum
Erfassen des maximalen Korrelationswertes in einer Periode des Korrelationswertes
und einem Takterzeuger 18 zum Erzeugen eines Taktes versehen.
Weiter ist ein Korrelator 14 mit einem Multiplizierer 141,
einem Integrator 142 und einem Diffusionssignatur-Generator 143 zum
Erzeugen einer Diffusionssignatur mit vorgeschriebenem Takt versehen.
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In
der in 3 gezeigten CDMA-Synchron-Fangschaltung wird das
durch die Empfangsantenne 11 empfangene RF Signal durch
den Quasisynchron-Detektor 12 in ein Basisbandsignal und
sodann durch den A/D-Konverter 13 in ein Digitalsignal umgewandelt.
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Alsdann
wird das Digitalsignal dem Korrelator 14 zugeführt. Der
Korrelator 14 multipliziert die Diffusionssignaturfolge,
die von dem Diffusionssignatur-Generator 143 ausgegeben
wird, und das Digitalsignal, das von dem D/C-Konverter 13 ausgegeben wird,
in einer Chipeinheit. Sodann wird der Ausgang des Multiplizierers 141 in
den Integrator 142 eingegeben und über die Länge der Diffusionssignatur-Abfolge
akkumuliert.
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Der
Ausgang vom Integrator 142 wird mit einem bestimmten Diffusionssignatur-Erzeugungstakt in
der Diffusionssignatur-Sequenz zum Korrelationswert.
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Der
Ausgang des Korrelators 14 wird im Speicher 16 gespeichert.
Insbesondere wird, nachdem die Korrelationswerte von dem Korrelator 14 ausgegeben
worden sind, die Phase des Diffusionssignatur-Generators 143 um
eine vorgeschriebene Zeit, die kleiner als die Chiprate der Diffusionssignatur
ist, verschoben, und es wird der Korrelationswert des empfangenen
Signals unter Verwendung der wie vorstehend erwähnt verschobenen Diffusionssignatur-Erzeugungstaktung
berechnet und das Rechnungsergebnis in Speicher 16 gespeichert.
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Somit
werden die Korrelationswerte über
wenigstens eine Periode (ein Chip) der Diffusionssignatur-Sequenz
berechnet und im Speicher 16 gespeichert.
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Als
nächstes
wählt der
Signalpegel-Detektor 17 die Verzögerungsposition des empfangenen
Signals, das den maximalen Korrelationswert hat, aus den in Speicher 16 gespeicherten
Korrelationswerten aus. Indem diese Verzögerungsposition des empfangenen
Signals verwendet wird, wird das empfangene Signal durch die Invers-Diffusionsschaltung
(nicht gezeigt) unter Verwendung der Diffusionssignatur-Abfolge
invers diffundiert, die von der oben erwähnten Verzögerungsposition des empfangenen
Signals als Wiederholung erzeugt wird.
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Daneben
variieren bei mobiler Kommunikation wegen der Übertragungsleitung zwischen
Basisstation und mobiler Station zu jeder Zeit Amplitude und Phase
des von der Empfangsausrüstung
empfangenen Signals. Demgemäß wird die
Qualität
des maximalen Korrelationswertes verbessert, wenn der Korrelationswert über eine
Periode (ein Chip) der im Speicher 16 zu speichernden Diffusionssignatur mehr
als zweimal berechnet wird.
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Bei
mobiler Kommunikation empfängt,
da sich die Kommunikationsausrüstung
bewegt, die Kommunikationsausrüstung
sowohl von einer Mehrzahl Hindernisse reflektierte Mehrwegewellen
als auch eine direkte Welle von einem Sender. Diese Mehrwegewellen
kommen im städtischen
Bereich kurz nach der Direktwelle an, weil in der Nähe viele Hindernisse
wie Gebäude
vorhanden sind, während sie
in Vorstadtbereichen mit viel Verzögerung ankommen, weil dort
weniger Hindernisse nahe dem mobilen Sender/Empfänger vorhanden sind.
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Durch
Verwendung des CDMA-Systems kann die Mehrwegigkeit separiert werden,
wenn der Zeitabstand der Erzeugung der Mehrwegewellen größer als
ein Chip der Diffusionssignatur ist. Weiterhin kann die Qualität des empfangenen
Signals durch die Pfaddiversity durch Mehrwegesynthetisierung (RAKE-Synthese)
verbessert werden.
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Um
jedoch die RAKE-Synthese in Vororten ebenso wie im städtischen
Bereich anzuwenden, ist es notwendig, die Mehrwegigkeit genau zu
ermitteln. Insbesondere muß in
Vororten bzw. an der Peripherie der Prüfungsbereich groß genug
sein, um die Ankunft der Mehrwegewellen abzudecken. Je länger der
Prüfungsbereich
ist, desto größer ist
jedoch der Bearbeitungsaufwand für
die Berechnung der Korrelationswerte in der Synchron-Fangschaltung.
Weiter führt die
Reduktion der Bearbeitungszeit zur Steigerung in der Zahl des Korrelators,
zur Steigerung bei der Vergrößerung der
gesamten Schaltung und der Steigerung im Energieverbrauch mit dem
Erweitern des Frequenzbereiches.
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Somit
hat die herkömmliche
CDMA-Synchron-Fangschaltung einen Nachteil darin, daß die Bearbeitungszeit
umso länger
ist, je weiter der synchrone Fangbereich ist.
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Aus
JP 07 297 805 A ist
ein Schaltkreis zum Synchronisieren eines Spreizspektrumkodes bekannt,
wobei eine Synchron-Kandidat-Auswahlzeit entsprechend m Perioden
eines PN-Codes gesetzt und ein Teil des PN-Codes verwendet wird,
um eine teilweise Korrelation in diesem Zeitabschnitt durch eine
Korrelationsdetektionsschaltung auszuführen, und drei Korrelationswerte
mit den höchsten
Pegeln aus den Korrelationswerten, die durch diese Teilkorrelation
ermittelt werden und einen Schwellenwert oder höher aufweisen, als Synchron-Kandidat-Takte durch
eine Synchron-Kandidat-Auswahlschaltung ausgewählt werden. Als nächstes wird
eine Akkumulationsperiode entsprechend n Perioden eingestellt, und
die Akkumultationswerte der Korrelationswerte, die als Synchron-Kandidat-Takte ausgewählt wurden,
erhält
man durch eine Akkumulationsschaltung, und der Akkumulationswert
mit dem höchsten
Niveau aus diesen Akkumulationswerten wird durch eine Akkumulationswert-Vergleichsschaltung
ausgewählt, und
der Takt dieses ausgewählten
Akkumulationswertes wird als Synchrontakt verwendet, um hiernach
die Synchronität
durch eine Synchron-Halteschaltung zu halten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, für eine CDMA-Synchron-Fangschaltung
zum Verringern des Berechnungsaufwandes der Korrelationswerte zu
sorgen.
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Die
CDMA-Synchron-Fangschaltung der vorliegenden Erfindung berechnet
Korrelationswerte unter Verwendung eines Teils empfangener Daten
für die
Erfassung der Spitzenposition durch Verwenden der Korrelationswerte
und entscheidet sodann eine obere zeitweilige Spitzenposition, bei
der die Korrelationswerte groß sind.
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Sodann
berechnet die CDMA-Synchron-Fangschaltung der vorliegenden Erfindung
die verbleibenden Korrelationswerte, wobei Priorität gegenüber der
zeitweiligen Spitzenposition zuerteilt wird, indem die verbleibenden
Empfangsdaten verwendet werden, und schließlich wird ein Spitzenwert von
dem Korrelationspegel entschieden, indem die oben erwähnten zwei
Arten Korrelationswerte addiert werden. Dadurch wird der Bearbeitungsaufwand
verringert.
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Die
CDMA-Synchron-Fangschaltung der vorliegenden Erfindung berechnet
temporale Korrelationswerte durch Verwendung der ersten „k" Berechnungen unter „n"(n: ganze Zahl, k: < n) Berechnungen
des Korrelationswertes für
Akkumulationsdiffusion-Signatursequenzen in einem Nachforschungsbereich
und erfaßt
die oberen „m" Phasenpositionen
und hält
die empfangenen Phasen sowie die Korrelationswerte nur für solche
Signatur-Erzeugungstakte, bei denen jeder durch die ersten „k" Berechnungen berechnete
Korrelationswert größer als ein
vorgeschriebener Schwellenwert ist. Zuerst werden die „m" Positionen zu den
verbleibenden „(n-k)" Korrelationswerten
hinzuaddiert, um den abschließenden
Korrelationswert zu erlangen.
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Als
nächstes
werden verbleibende „(n – k)" Korrelationswerte
zu den Korrelationswerten entsprechend den verbleibenden empfangenden
Phasen addiert. Sodann werden die zuvor erhaltenen Werte durch die
größeren Werte
ersetzt, falls das Ergebnis der Addition größer als die zuvor erhaltenen Korrelationswerte
für die „m" Phasenpositionen
ist.
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Wie
vorstehend erläutert,
entscheidet der CDMA-Synchron-Fangschaltkreis zum Ermitteln der Spitzenposition
in dem vorgeschriebenen Nachforschungsbereich zuerst durch die Korrelationsberechnung
eine temporale Spitzenposition durch Verwenden eines Teils der empfangenen
Daten und berechnet als nächstes
den endgültigen
Spitzenwert durch Berechnen der verbleibenden Korrelationswerte
unter Verwenden der verbleibenden empfangenen Daten und Addieren
zweier Korrelationswerte. Andererseits berechnet der CDMA-Synchron-Fangschaltkreis der
vorliegenden Erfindung keinerlei Korrelationswert mit dem Diffusionssignatur-Erzeugungstakt, wenn
die akkumulierten Korrelationswerte durch die zuvor empfangenen
Daten kleiner als ein vorgeschriebener Schwellenwert sind.
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Demgemäß kann die
Bearbeitungszeit zum Erfassen der maximalen Spitze wirksam verkürzt werden,
wenn der Nachforschungsbereich breit ist.
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Weiterhin
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung der Umfang der Berechnung von Korrelationswerten pro Nachforschung
wirkungsvoll verringert werden. So kann die Zahl der Korrelatoren
wirkungsvoll verringert werden, und die Abmessung der gesamten Schaltung
kann wirksam reduziert werden.
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KURZE ERLÄUTERUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild eines CDMA-Synchron-Fangschaltkreises der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockschaltbild eines weiteren CDMA-Synchron-Fangschaltkreises
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Blockschaltbild eines herkömmlichen
CDMA-Synchron-Fangschaltkreises.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Art
und Weise der Ausbildung der vorliegenden Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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Bezugszeichen,
wie sie in 1 verwandt werden, beziehen
sich auf gleiche, in 3 gezeigte Elemente.
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In
dem CDMA-Synchron-Fangschaltkreis, wie er in 1 gezeigt
ist, wird das RF Signal, das von Empfangsantenne 11 empfangen
wird, durch Quasisynchron-Detektor 12 in ein Basisbandsignal umgewandelt,
und sodann wird es durch A/D-Konverter 13 in ein Digitalsignal
umgewandelt. Dieses Digitalsignal wird Selektor 201 zugeführt.
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Selektor 201 teilt
die für
Synchrondetektion notwendigen empfangenen Daten in einem Nachforschungsbereich
durch eine vorgeschriebene Zeiteinheit und speichert sie als erste
Daten und zweite Daten in dem ersten Speicher 202 bzw.
dem zweiten Speicher 203. [0032] Der erste Korrelator 24,
der mit Multiplizierer 141, Integrator 142 und
Diffusionssignatur-Generator 143 versehen ist, integriert über die Länge der
mit einer ganzen Zahl multiplizierten Diffusionssignatur-Sequenz
das Multiplikationsergebnis der Diffusionssignatur-Sequenz, das
von Diffusionssignatur-Generator 143 ausgegeben wird, und
das Ausgangssignal von dem ersten Speicher 202. Der Ausgang
des ersten Korrelators 24 oder die ersten Korrelationswerte
werden in den ersten Pegeldetektor 26 eingegeben und zusammen
mit den Diffusionssignatur-Erzeugungstakten in dem dritten Speicher 27 gespeichert,
wenn sie größer als
ein vorgeschriebener Schwellenwert sind. Andererseits werden sie, wenn
sie kleiner als der Schwellenwert sind, nicht in dem dritten Speicher 27 gespeichert.
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Der
Ausgang des dritten Speichers 27 wird in Pegel(Rang)zuordnungsschaltkreis 204 eingegeben und
L(L: ganze Zahl größer als
1) Phasenpositionen und L Korrelationswerte werden in Pegelzuordnungsschaltkreis 204 in
der Reihenfolge der Größe des Korrelationswerts
angeordnet und gehalten. Die im Pegelzuordnungsschaltkreis 204 gehaltene
Phaseninformation wird in Phasenschieber 15 eingegeben, und
auf der Basis dieser empfangenen Phaseninformation und der ausgegebenen
Daten aus Speicher 203 werden Korrelationswerte durch den
zweiten Korrelator 29 berechnet. In diesem Zusammenhang ist
der zweite Korrelator wie der erste Korrelator 24 aufgebaut
und betrieben.
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Addierer 28 addiert
den Ausgang vom zweiten Korrelator 29 zum Ausgang des Zuordnungsschaltkreises 204.
Demgemäß wird der
Ausgang vom Addierer 28 durch die empfangenen Daten, die durch
den Ausgang vom A/D-Konverter 13 gegeben sind, zu den Korrelationswerten.
Sodann wird der Ausgang vom Addierer 28 in den zweiten
Pegeldetektor 210 eingegeben.
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Durch
Iteration des vorerwähnten
Verfahrens können
L endgültige
Korrelationswerte als Ausgang von dem Pegelzuordnungsschaltkreis 204 berechnet und
in den zweiten Pegeldetektor 210 eingegeben werden, der
diese L Werte in der Reihenfolge der Größe des Korrelationswerts anordnet.
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In ähnlicher
Weise wird betreffend die verbleibenden empfangenen Phasen, die
in dem dritten Speicher 27 gespeichert sind, die Korrelationsberechnung
durch den zweiten Korrelator 29 durchgeführt, und
der Ausgang vom Pegelzuordnungsschaltkreis 204 und der Ausgang
vom zweiten Korrelator 29 werden durch Addierer 28 addiert.
Der Ausgang vom Addierer 28 wird in den zweiten Pegeldetektor 210 eingegeben.
Sodann wird, wenn das Ergebnis der Addition größer als der minimale Wert der
L Werte, die zuvor berechnet wurden, ist, der dritte Speicher 27 durch
das Ergebnis der Addition erneut beschrieben.
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Somit
werden durch Berechnen von Korrelationswerten betreffend alle empfangenen
Phasen, die in dem dritten Speicher 27 gespeichert sind,
die oberen L Phasen und die entsprechenden Korrelationswerte in
dem zweiten Pegeldetektor 210 gespeichert. In diesem Zusammenhang
wird die empfangene Phasenposition der Art, daß der Korrelationswert ein
Maximum wird, als Diffusionssignatur-Erzeugungstakt dem Invers-Diffusionsschaltkreis
(nicht gezeigt) zugeführt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird eine weitere Ausführungsform
des CDMA-Synchron-Fangschaltkreises
der vorliegenden Erfindung erläutert. Die
in 2 benutzten Bezugszeichen beziehen sich auf die
gleichen Elemente, wie sie in 1 und 3 gezeigt
sind.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform umfaßt 2 Sätze eines
Korrelatorpaars, nämlich
Korrelatoren 24 und 29 sowie Korrelatoren 34 und 39,
von denen jeder den gleichen Aufbau hat.
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In
dem CDMA-Fangschaltkreis, wie er in 2 gezeigt
ist, wird das RF-Signal, das von Empfangsantenne 11 empfangen
wird, durch Quasisynchron-Detektor 12 in ein Basisbandsignal
umgewandelt und sodann in ein Digitalsignal durch A/D-Konverter 13 konvertiert.
Darauf wird dieses digitale Signal in Selektor 201 eingegeben.
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Selektor 201 teilt
die empfangenen Daten in einem für
synchrone Detektion notwendigen Nachforschungsbereich durch eine
vorgeschriebene Zeiteinheit und gibt sie als erste empfangene Daten
und die zweite empfangene Daten in den ersten Speicher 202 bzw.
den zweiten Speicher 203 ein.
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Der
erste Korrelator 24 integriert die von Diffusions-Signaturgenerator 143 ausgegebene
Diffusionssignatur-Sequenz und das Ausgangssignal aus dem ersten
Speicher 202 über
die Länge
der Diffusionssignatur-Sequenz, multipliziert mit einer ganzen Zahl.
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Der
Ausgang des ersten Korrelators 24 wird in den ersten Pegeldetektor 26 eingegeben.
Sodann werden, wenn die Korrelationswerte größer als ein vorgeschriebener
Schwellenwert sind, die Diffusionssignatur-Erzeugungstakte und die
Korrelationswerte in dem dritten Speicher 27 gespeichert.
Andererseits werden, wenn die Korrelationswerte kleiner als der vorgeschriebene
Wert sind, die Diffusionssignatur-Erzeugungstakte und die Korrelationswerte
nicht in dem dritten Speicher 27 gespeichert.
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In ähnlicher
Weise integriert der dritte Korrelator 34 die Diffusionssignatur-Sequenz,
die von einem anderen Diffusionsgenerator verschieden von Diffusionssignatur-Generator 143 ausgegeben
ist, und das Ausgangssignal von dem ersten Speicher 202 über die
Länge der
Diffusionssignatur-Sequenz, multipliziert mit einer ganzen Zahl.
Der Ausgang vom dritten Korrelator 24 wird in den ersten
Pegeldetektor 26 eingegeben. In diesem Fall werden, wenn
die Korrelationswerte größer als
ein vorgeschriebener Schwellenwert sind, die Diffusionssignatur-Erzeugungstakte
und die Korrelationswerte in dem dritten Speicher 27 gespeichert.
Auf der anderen Seite werden, wenn die Korrelationswerte kleiner
als der vorgeschriebene Wert sind, die Diffusionssignatur-Erzeugungstakte
und die Korrelationswerte nicht in dem dritten Speicher 27 gespeichert.
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Der
Ausgang vom dritten Speicher 27 wird in Pegel(Rang)zuordnungsschaltkreis 204 eingegeben. Sodann
werden in der Reihenfolge der Größe der Korrelationswerte
obere L Phasenpositionen (empfangene Phaseninformation) und Korrelationswerte gehalten.
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Die
empfangene Phaseninformation im Pegelzuordnungsschaltkreis 204 wird
in Phasenschieber 15 eingegeben, und es werden Korrelationswerte durch
den zweiten Korrelator 29 und den vierten Korrelator 39 auf
der Basis dieser empfangenen Phaseninformation und der ausgegebenen
Daten von dem zweiten Speicher 203 berechnet. Dabei berechnet der
vierte Korrelator 39 Korrelationswerte von Phasentakten,
die verschieden von denen sind, die durch den zweiten Korrelator 29 berechnet
sind.
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Addierer 28 addiert
den Ausgang vom zweiten Korrelator 29, den Ausgang vom
vierten Korrelator 39 und den Ausgang vom Ordnungsschaltkreis 204.
Der Ausgang vom Addierer 28 wird der Korrelationswert,
der durch die durch den Ausgang vom A/D-Konverter 13 gegebenen
empfangenen Daten ausgegeben wird. Sodann wird der Ausgang vom Addierer 28 in
den zweiten Pegeldetektor 210 eingegeben.
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Durch
Iteration des oben erläuterten
Verfahrens können
L endgültige
Korrelationswerte als Ausgang vom Pegelordnungsschaltkreis 204 berechnet und
in den zweiten Pegeldetektor 210 eingegeben werden, der
diese L Werte in der Reihenfolge der Größe der Korrelationswerte anordnet.
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In ähnlicher
Weise wird, betreffend die verbleibenden, im dritten Speicher 27 gespeicherten empfangenen
Phasen die Korrelationsberechnung durch den zweiten Korrelator 29 und
den vierten Korrelator 39 ausgeführt. Sodann werden der Ausgang vom
Pegelzuordnungsschaltkreis 204, der Ausgang vom zweiten
Korrelator 29 und der Ausgang vom vierten Korrelator 39 durch
Addierer 28 addiert. Der Ausgang vom Addierer 28 wird
in den zweiten Pegeldetektor eingegeben, und es wird, wenn das Ergebnis
der Addition größer als
der Minimalwert der L Werte, die zuvor berechnet wurden, ist, der
dritte Speicher 27 wieder mit dem Ergebnis der Addition beschrieben.
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Somit
werden durch Berechnen der Korrelationswerte betreffend alle empfangenen
Phasen, die in dem dritten Speicher 27 gespeichert sind,
die oberen L Phasen und die entsprechenden Korrelationswerte in
dem zweiten Pegeldetektor 210 gespeichert.
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Die
empfangene Phasenposition der Art, daß der Korrelationswert ein
Maximum ist, wird als Diffusionssignatur-Erzeugungstakt dem Inversdiffusionsschaltkreis
(nicht gezeigt) zugeführt.
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Wie
vorstehend erläutert,
wird die Berechnungsgeschwindigkeit der Korrelationswerte durch Verwendung
von zwei Korrelatoren verdoppelt, die verschiedene Phasentakte haben.
Nach allem beschleunigt eine Mehrzahl Korrelatoren die Korrelationsbearbeitung
weiter.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, daß das Vorstehende
und zahlreiche weitere Änderungen, Weglassungen
und Hinzufügungen
in Form und Detail dabei vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.