EA000728B1 - Архитектура многоканального приемника для демодулятора мобильной станции, используемого в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов - Google Patents

Description

Изобретение относится к системам связи с расширенным спектром и, более конкретно, к обработке сигнала в сотовой системе телефонной связи.

Предшествующий уровень техники

В беспроводной системе радиотелефонной связи многие пользователи устанавливают друг с другом связь по беспроводному каналу для соединения с проводными телефонными системами. Связь по беспроводному каналу может быть одним из множества разнообразных способов множественного доступа, обеспечивающих возможность использования ограниченного частотного спектра большим количеством пользователей. К таким способам множественного доступа относятся множественный доступ с временным разделением каналов (МДВРК), множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧРК) и множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКРК).

Способ МДКРК имеет много преимуществ. Пример системы МДКРК описан в патенте США № 4 901 307 на Систему связи множественного доступа с расширенным спектром, использующую спутниковые или наземные ретрансляторы от 13 февраля 1990 г., переуступленном правопреемнику данного изобретения.

В патенте 307 раскрыт способ множественного доступа, при котором большое число пользователей мобильной телефонной системы, каждый из которых имеет приемопередатчик, осуществляет связь через спутниковые ретрансляторы или наземные базовые станции с использованием сигналов связи с расширенным спектром режима МДКРК. Канал передачи сигнала от базовой станции к мобильной станции называется прямой линией связи, а канал передачи сигнала от мобильной станции к базовой станции называется обратной линией связи.

При осуществлении связи в режиме МДКРК частотный спектр может быть повторно использован многократно для увеличения пропускной способности системы с точки зрения числа пользователей. Каждая базовая станция обеспечивает зону обслуживания для ограниченного географического района и связывает мобильные станции в своей зоне обслуживания через коммутатор сотовой системы с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП). Если мобильная станция перемещается в зону обслуживания новой базовой станции, то маршрутизация вызова данного пользователя передается новой базовой станции.

Методы модуляции МДКРК, описанные в патенте '307 и в патенте США № 5 102 459 на Систему и способ генерирования сигнала в сотовой телефонной системе МДКРК от 25 июня 1990 г., переуступленном правопреемнику данного изобретения, в некоторой степени решают специфические проблемы наземного канала, такие как многолучевое распространение и замирание. Хотя многолучевое распространение является недостатком в узкополосных системах, однако отдельные составляющие многолучевого распространения можно объединить с разнесением в мобильном многоканальном приемнике для повышения эффективности модуляции/демодуляции. В канале мобильного устройства радиосвязи многолучевое распространение создается отражением сигнала от препятствий на местности, таких как здания, деревья, автомобили, люди. В общем, канал мобильного устройства радиосвязи характеризуется изменяющимся во времени многолучевым распространением вследствие относительного перемещения структур, создающих многолучевое распространение. Например, если идеальный импульс передается по изменяющемуся во времени каналу многолучевого распространения, то принимаемый поток импульсов будет изменяться по временному положению, ослаблению и фазе в зависимости от времени, когда был передан идеальный импульс.

Свойства многолучевого распространения наземного канала обуславливают формирование в приемнике сигналов, прошедших по нескольким отличающимся друг от друга траекториям. Одна из характеристик канала многолучевого распространения заключается в растяжении во времени, вводимом в сигнал, передаваемый по такому каналу. Псевдошумовая (ПШ) модуляция расширения спектра, используемая в системе МДКРК, дает возможность отличать друг от друга и объединять разные траектории одного и того же сигнала, при условии, что разность задержек для траекторий превышает продолжительность элементарной посылки ПШ сигнала. Если в системе МДКРК используется частота следования элементарных посылок ПШ сигнала около 1 МГц, то выигрыш в отношении сигнал/шум при обработке сигналов расширенного спектра, равный отношению расширенной полосы частот к частоте передачи данных в системе, может быть получен для траекторий, задержки которых отличаются друг от друга более, чем на одну микросекунду. Разность задержки для траекторий, равная одной микросекунде, соответствует разности расстояний для соответствующих траекторий около 30 м. Городская местность обычно дает разность задержки траектории свыше одной микросекунды.

Еще одна характеристика канала многолучевого распространения заключается в том, что каждая траектория в канале может вызывать разный коэффициент ослабления. Например, если идеальный импульс передается по каналу многолучевого распространения, то каждый импульс принимаемого потока импульсов имеет уровень сигнала, отличающийся от прочих принимаемых импульсов.

И еще одна характеристика канала многолучевого распространения заключается в том, что каждая траектория в канале может вызывать разную фазу в сигнале. Если, например, идеальный импульс передают по каналу многолучевого распространения, то каждый импульс принимаемого потока импульсов имеет фазу, которая обычно отличается от фаз прочих принимаемых импульсов. Это приводит к замиранию сигнала.

Замирание происходит, когда векторы многолучевого распространения суммируются деструктивно, формируя в результате принятый сигнал, который меньше каждого отдельного вектора. Например, если синусоидальное колебание передается по каналу многолучевого распространения с двумя траекториями и при этом первая траектория имеет коэффициент ослабления Х dB, временную задержку d с фазовым сдвигом в Q радиан, и вторая траектория имеет коэффициент ослабления Х dB, временную задержку с фазовым сдвигом в Q + р радиан, то на выходе канала никакой сигнал не будет принят.

Как указано выше, интервал элемента ПШ сигнала определяет минимальный разнос двух траекторий, который позволяет их объединить. Прежде чем демодулировать две разные траектории, сначала нужно определить относительные времена прихода (или смещения) для траекторий в принимаемом сигнале. Демодулятор осуществляет эту функцию путем поиска в последовательности смещений и измерения энергии, принимаемой при каждом смещении. Если энергия, относящаяся к возможному смещению, превышает определенный порог, то с этим смещением можно сопоставить элемент демодуляции, или отвод. Сигнал, присутствующий при данном смещении траектории, можно затем суммировать с вкладами от остальных отводов для соответствующих смещений.

Способ и устройство распределения отводов на базе функции поиска и уровнях энергии в отводах описаны в совместно поданной заявке на патент США № 08/144 902 на Распределение отводов в приемнике системы, обеспечивающей прием множества сигналов от 28 октября 1993 г., переуступленной правопреемнику данного изобретения.

Фиг. 1 изображает пример множества сигналов от базовой станции, поступающих в мобильную станцию. Вертикальная ось представляет мощность, принимаемую по децибельной шкале (dB). Горизонтальная ось представляет задержку во времени прихода сигнала, обусловленную задержками многолучевого распространения. Ось (не показана), проходящая перпендикулярно плоскости чертежа, представляет собой сегмент времени. Каждый пик сигнала в общей плоскости чертежа имеет общее время прихода, но был передан базовой станцией в разное время.

В общей плоскости пики справа соответствуют сигналам, которые были переданы базовой станцией раньше сигналов, которым соответствуют пики слева. Например, самый левый пик 2 соответствует самому недавнему переднему сигналу. Каждому пику сигнала с 2 по 7 соответствует отличная от других траектория, результатом чего являются отличающиеся от других временная задержка и амплитудночастотная характеристика.

Шесть разных пиков сигналов, представленные пиками с 2 по 7, характеризуют условия значительного многолучевого распространения. Городская среда обычных типов обуславливает меньшее количество пригодных для использования при обработке траекторий. Минимальный уровень шума системы представлен пиками и провалами, имеющими более низкие уровни энергии.

Задача функции поиска заключается в идентифицировании задержки, определяемой по горизонтальной оси пиками 2-7 сигнала для определения отвода приемника. Назначение отвода заключается в демодуляции одного из множества пиков многолучевого распространения для объединения в единый выходной сигнал. После отнесения отвода к конкретному пику многолучевого распространения, он также обеспечивает отслеживание этого пика, т. к. он может перемещаться во времени.

Горизонтальную ось можно считать как выраженную в единицах смещения ПШ сигнала. В любой данный момент подвижная станция принимает множество сигналов от базовой станции, каждый из которых прошел по отличной от других траектории и может иметь отличающуюся от других задержку. Сигнал базовой станции модулирован ПШ последовательностью. Местная копия ПШ последовательности (ПШП) также генерируется в мобильной станции. В мобильной станции каждый сигнал многолучевого распространения отдельно демодулируется кодом ПШП, выровненной с ее смещением времени приема. Координаты горизонтальной оси соответствуют смещению кода ПШП, которое будет использовано для демодуляции сигнала по этой координате.

Каждый пик сигнала многолучевого распространения изменяется по амплитуде в зависимости от времени, как изображено неровным гребнем каждого пика многолучевого распространения. Для показанного ограниченного времени отсутствуют сильные изменения в пиках многолучевого распространения. На более продолжительном интервале времени пики многолучевого распространения исчезают, и с течение времени создаются новые траектории. Пики также могут перемещаться к более ранним или более поздним смещениям при изменении расстояний по траектории, когда мобильная станция перемещается в пределах зоны действия базовой станции. Каждый отвод приемника отслеживает эти малые изменения в сигнале, для слежения за которым он выделен.

В узкополосных системах наличие многолучевого распространения в радиоканале может привести к сильным замираниям в используемой узкой полосе частот. Эти системы ограничены в своей пропускной способности дополнительной мощностью передачи, которая необходима для преодоления сильного замирания. Как указано выше, траектории сигнала МДКРК можно селектировать и обрабатывать совместно с разнесением в процессе демодуляции.

Имеются три основных типа разнесения: разнесение по времени, разнесение по частоте и разнесение по пространству траектории. Разнесение по времени лучше всего осуществлять с помощью повторения, временного перемежения и кодирования с обнаружением и исправлением ошибок, предусматривающего введение избыточности. Система может использовать каждый из этих методов как форму разнесения во времени.

Метод МДКРК, в силу присущего ему широкополосного характера, обеспечивает возможность использования разнесения по частоте посредством распределения энергии сигнала в широкой полосе частот. Частотно-селективное замирание, которое может обусловить сильное замирание в полосе частот узкополосной системы, обычно влияет на часть частотного диапазона, используемого сигналом расширенного спектра режима МДКРК.

Многоканальный (многоотводный) приемник обеспечивает разнесение по траекториям за счет возможности объединения задержанных сигналов многолучевого распространения; все траектории, которым поставлены в соответствие отводы приемника, должны испытывать совместно замирание, чтобы ухудшились характеристики объединенного сигнала. Дополнительное разнесение по траекториям получают с использованием процедуры, известной как мягкое (программируемое) переключение связи, при которой с мобильной станцией могут устанавливаться несколько одновременно действующих, избыточных линий связи от двух и более базовых станций. Это обеспечивает получение надежной линии связи в сложной обстановке граничной зоны единицы сотов. Примеры разнесения по траекториям приведены в патенте США № 5 101 501 на Программируемое переключение связи в системе сотовой телефонной связи с МДКРК от 21 марта 1992 и в патенте США № 5 109 390 на Радиоприемное устройство с разнесением в системе сотовой телефонной связи с МДКРК от 28 апреля 1992 г., переуступленных правопреемнику данного изобретения.

Как взаимная корреляция между разными ПШП, так и автокорреляция ПШП для всех временных смещений, не равных нулю, имеют почти нулевую среднюю величину. Это позволяет различать при приеме разные пользовательские сигналы. Автокорреляция и взаимная корреляция требуют, чтобы логический 0 принимал значение 1, а логическая 1 принимала значение -1, либо аналогичное отображение, чтобы получать нулевую среднюю величину.

Однако эти ПШ сигналы не являются ортогональными. Несмотря на то, что взаимная корреляция по существу усредняется до нуля по всей длине последовательности на короткий интервал времени, такой, как время информационного разряда, взаимная корреляция является случайной переменной с биномиальным распределением. Сигналы, как таковые, создают друг другу помехи в основном таким же образом, как если бы они были широкополосным гауссовым шумом при одинаковой спектральной плотности мощности.

Известно, что можно создать множество из n ортогональных двоичных последовательностей, каждая из которых имеет длину n, для n любой степени 2 (см. Цифровая связь для применения в космосе, С. В. Голом и др., изд. Прентис-Холл Инк, 1964, стр. 45-64). Действительно, множество ортогональных двоичных последовательностей также известны для большинства значений длины, являющихся кратным четырем и менее двухсот. Один из классов таких последовательностей, которые легко генерировать, называется функцией Уолша; функцию Уолша порядка n можно определить рекурсивно в следующем виде:

I W(n/2), W(n/2) I

W(n) = I W(n/2), W'(n/2) I (2)

W' обозначает логическое дополнение W, и W(1) = 101.

Последовательность или код Уолша является одной из строк матрицы функции Уолша. Матрица функции Уолша порядка n содержит n последовательностей, каждая из которых имеет длину n элементов сигнала Уолша. Матрица функции Уолша порядка n (a также и прочие ортогональные функции длины n) имеет такое свойство, что на интервале n разрядов взаимная корреляция между всеми различными последовательностями в данном множестве равна нулю. Каждая из последовательностей в данном множестве отличается от других последовательностей ровно половиной своих разрядов. Следует отметить, что всегда есть одна последовательность, содержащая только нули, а все другие последовательности содержат наполовину единицы и наполовину - нули.

В системе, описанной в патенте '459, сигнал вызова формируется от источника информации со скоростью 9600 бит/с, преобразуется кодером прямого исправления ошибок половинной скорости в выходной поток со скоростью 19200 символов/с. Каждый сигнал вызова, передаваемый из данной ячейки, перекрывается одной из шестидесяти четырех ортогональных последовательностей Уолша, из шестидесяти четырех элементов сигнала Уолша или одного символа. Независимо от охватываемого символа ортогональность всех последовательностей Уолша обеспечивает исключение помех от сигналов других пользователей в этой ячейке за счет интегрирования символа. Неортогональные помехи от других ячеек ограничивают пропускную способность в прямой линии связи.

Все сигналы пользователей, передаваемые базовой станцией, расширяются по спектру за счет квадратурной фазовой манипуляции (КФМн) со сдвигом фазы и использованием одинаковой ПШП синфазного канала (I) и ПШП квадратурного канала (Q). Каждая базовая станция в системе МДКРК осуществляет передачи в одной и той же полосе частот с помощью одной и той же ПТТТП, но с особым смещением относительно несмещенной ПШП, синхронизированной относительно эталона всемирного времени. Частота расширения ПШП та же, что и частота охвата Уолша: 1,2288 МГц, или 64 элемента ПШ сигнала на один символ. В предпочтительном варианте осуществления каждая базовая станция передает опорный пилот-сигнал.

Канал пилот-сигнала представляет собой маяк, передающий постоянный нулевой символ, спектр которого расширен посредством одних и тех же синфазной и квадратурной ПШП, используемых сигналами трафика. В предпочтительном варианте осуществления канал пилот-сигнала использует последовательность Уолша из всех нулей. Во время вхождения в синхронизм системы мобильная станция осуществляет поиск всех возможных смещений ПШП, и как только пилот-сигнал базовой станции найден, она может затем синхронизироваться с системным временем. Как изложено ниже, пилот-сигнал играет фундаментальную роль в архитектуре многоотводного приемника демодулятора мобильного устройства связи, которая значительно выходит за рамки его использования при вхождении в синхронизм.

На фиг. 2 изображен общий тип демодулятора многоотводного приемника 10 для приема и демодуляции сигнала прямой линии связи 20, поступающего на антенну 18. Аналоговый передатчик и приемник 1 6 содержит цепочку понижающего преобразователя КФМн с фазовым сдвигом, которая формирует на выходе преобразованные в цифровую форму выборки 32 каналов I и Q в полосе модулирующих частот. Тактовые импульсы дискретизации, например, CHIPX8 40, используемые для преобразования в цифровую форму принимаемого сигнала, выводят из управляемого напряжением гетеродина с температурной компенсацией.

Демодулятор 1 0 контролируется микропроцессором 30 посредством шины данных 34. В демодуляторе выборки I и Q 32 обеспечивают для множества отводов 1 2 а-с и блока поиска 1 4. Блок поиска 14 осуществляет поиск в окнах смещений, которые, вероятно, могут содержать пики сигнала многолучевого распространения, подходящие для определения отводов 1 2а-с. Для каждого смещения в окне поиска блок поиска сообщает микропроцессору информацию об энергии пилот-сигнала, обнаруженной при этом смещении.

Отводы 12а-с затем анализируют, и те отводы, которые не назначены или отслеживают более слабые траектории, назначают посредством микропроцессора 30, как соответствующие смещениям, содержащим траектории с более мощным сигналом, идентифицированные блоком поиска 1 4.

После того, как отвод 1 2а-с осуществил захват сигнала многолучевого распространения при своем назначенном смещении, он затем отслеживает эту траекторию самостоятельно до тех пор, пока эта траектория не затухнет, либо до тех пор, пока он не будет перераспределен с помощью его внутреннего контура временного слежения. Этот контур временного слежения отвода измеряет энергию на одной и другой сторонах пика при смещении, для которого данный отвод в данное время производит демодуляцию. Разница между этими двумя энергиями формирует метрику, которая затем отфильтровывается и интегрируется.

Выходной сигнал интегратора управляет прореживателем, который выбирает одну из входных выборок в интервале элемента сигнала для использования в демодуляции. Если пик перемещается, то отвод регулирует положение своего прореживателя, чтобы перемещаться вместе с ним. Прореженный поток выборок затем сжимают с ПШП, соответствующей смещению, которому назначен данный отвод. Сжатые выборки I и Q суммируют по символу, чтобы получить вектор пилот-сигнала (P_I, P_Q). Эти сжатые выборки I и Q являются выборками, которые не охвачены функцией Уолша с использованием выделенного кода Уолша, уникального для данного мобильного пользователя, а ненакрытые, сжатые выборки I и Q-сигналов суммируют по символу для получения вектора данных символа (D_I, Dq). Оператор скалярного произведения определяется следующим образом:

P(n) x D(n) = PI(n)DI(n) + PQ(n)DQ(n) (2) где P_I(n) и PQ(n) являются соответственно I- и Qкомпонентами вектора пилот-сигнала Р для символа n, а D_I(n) и DQ(n), соответственно, являются I- и Q-компонентами вектора данных D для символа n.

Поскольку вектор пилот-сигнала гораздо сильнее вектора сигнала данных, то его можно использовать как точный эталон фазы для когерентной демодуляции; скалярное произведение вычисляет величину компонента вектора данных в фазе с вектором управляющего сигнала. В соответствии с описанием в совместно поданной заявке США № 07/981 034 на Схему скалярного произведения для несущей пилотсигнала, переуступленной правопреемнику данного изобретения, скалярное произведение взвешивает вклады сигналов на отводах для эффективного объединения, масштабируя каждый символьный выходной сигнал отводов 42а-с относительным уровнем пилот-сигнала, принятого на этом отводе. Таким образом скалярное произведение выполняет двойную роль как определения фазы, так и символьного взвешивания вкладов сигналов на отводах, необходимого для когерентного демодулятора многоотводного приемника.

Каждый отвод снабжен схемой детектора блокировки, которая маскирует символьный выходной сигнал для объединителя 42, если его долгосрочная оценка средней энергии не превышает минимальный порог. Тем самым обеспечивается то, что только те отводы, которые отслеживают надежную траекторию, будут использоваться при формировании объединенного выходного сигнала, что позволяет повысить эффективность демодулятора.

Ввиду относительной разницы во времени прихода сигналов разных траекторий, которым выделен каждый отвод 12а-с, каждый отвод 12а-с имеет буфер для устранения искажения из-за перекоса, который выравнивает символьные потоки отводов 42а-с, в результате чего объединитель символов 22 может их суммировать вместе для получения демодулированного символа предварительного решения. Этот символ взвешивают по достоверности относительно того, что он правильно идентифицирует первоначально переданный символ. Символы передаются в схему обращенного перемножителя/декодера 28, который производит обращенное чередование (удаляет внесенное чередование) символьного потока по первому кадру цифровых сигналов и затем производит декодирование с прямым исправлением ошибок на основе алгоритма максимального правдоподобия Витерби. Декодированные данные затем выдают на микропроцессор 30 или другие компоненты, такие, как вокодер, для последующей обработки.

В обратной линии связи для максимизации пропускной способности системы важно, чтобы все сигналы от подвижных объектов принимались в данной ячейке с одинаковым уровнем сигнала. Используется способ управления мощностью замкнутого контура, раскрытый в патенте США № 5 056 109 на Способ и устройство управления мощностью передачи в сотовой мобильной телефонной системе МДКРК от 08 октября 1991 г. и переуступленном правопреемнику данного изобретения.

Способ управления мощностью замкнутого контура реализуется следующим образом: ячейка измеряет сигнал, принимаемый мобильным объектом и направляет команду к мобильному объекту для увеличения или уменьшения уровня мощности в соответствующем канале поднесущей в прямой линии связи. Объединитель символа 24 управления мощностью извлекает эти символы в прямой линии связи, суммирует символьные выходные сигналы отводов 42а-с и принимает окончательное решение относительно регулирования мощности для повышения или для понижения. Эти решения интегрируются для получения опорного уровня коэффициента усиления передачи, TXGAIN 38, подаваемого на усилитель мощности передачи в аналоговом передатчике и приемнике 1 6.

Для правильной демодуляции необходим механизм синхронизации частоты гетеродина с тактовыми сигналами, используемыми в данной ячейке для модуляции данных. На каждом отводе формируется оценка ошибки частоты посредством измерения скорости вращения вектора пилот-сигнала в пространстве I, Q КФМн с фазовым сдвигом с использованием векторного оператора векторного произведения:

Р(п) х P(n-1) = PI(n)P_Q(n-1) - PI(n-1)P_Q(n) (3).

Оценки ошибки частоты от каждого отвода 44 а-с объединяют и интегрируют в объединителе 26 ошибок частоты. Выходной сигнал LO_ADJ 36 интегратора затем поступает на регулятор напряжения гетеродина с температурной компенсацией в аналоговом передатчике и приемнике 1 6 для регулирования тактовой частоты тактового сигнала CHIPX8 40, тем самым обеспечивая механизм замкнутого контура для компенсации ошибки гетеродина.

В типичном варианте осуществления с применением специализированных схем демодулятора многоотводного приемника мобильного устройства связи каждый из отводов, блок поиска и объединитель выполнены отдельно в виде дискретных схем, каждая из которых имеет прямое соответствие с некоторой схемной областью кристалла интегральной схемы (ИС). Каждый из этих блоков является автономным и выполняет свои собственные задания по обработке сигналов, и, как таковые, эти блоки имеют свои собственные отдельные накапливающие регистры, умножители и компараторы. Эти специализированные схемы, особенно многочисленные умножители - накапливающие регистры, необходимые для каждого отвода, требуют для их реализации значительной площади кристалла.

В обычном варианте осуществления демодулятора в виде цифрового процессора сигналов каждый из отводов, блок поиска и объединитель выполнены в виде отдельно кодированных подпрограмм в программном модуле демодулятора. Имеется много простых операций, которые надо выполнять для каждого отвода и в блоке поиска с частотой следования элемента ПШ сигнала. Обычная архитектура цифрового процессора может потребовать выполнения до 75 миллионов операций в секунду для осуществления обработки с частотой элементов сигнала для трех отводов и блока поиска по фиг. 2 в системе, использующей частоту следования элементов ПШ сигналов, равную 1,2288 МГц, как в предпочтительном осуществлении. Цифровой процессор с быстродействием 75 млн. операций/с потребляет значительную мощность. Выигрыш в мощности очень важен в мобильном устройстве, которое часто представляет собой портативное потребительское устройство. Значительное преимущество решения с использованием цифрового процессора заключается в гибкости осуществления изменений алгоритма демодуляции посредством изменений программно-аппаратных средств, по сравнению с проведением физических изменений схем, как в случае традиционного решения с применением специализированных схем.

Осуществления в виде специализированной схемы и на основе цифрового процессора имеют соответствующие проблемы, связанные с площадью кристалла и мощностью, которые не решаются даже за счет преимуществ, достигаемых при уменьшении размеров в новейших технологических процессах изготовления ИС. Поэтому имеется необходимость в создании более эффективного демодулятора.

Сущность изобретения

Изобретение относится к способу и устройству для демодуляции сигнала в системе связи с расширенным спектром и множественным доступом, в которой в прямой линии связи используют пилот-сигнал. Осуществляемая в данном изобретении архитектура демодулятора обеспечивает меньшую площадь кристалла, потребляет меньше энергии и более дешевую, чем эквивалент специализированной схемы или осуществления на основе цифрового процессора.

В специализированных схемах символьной частоты большую часть площади, необходимой для реализации отвода или функции поиска на основе традиционного подхода с применением специализированных схем, исключают при реализации отводов и функции поиска, при этом их функциональные возможности, осуществляемые с символьной частотой, включают в совместно используемую обработку канала данных. То, что остается, называемое входным каскадом отвода или входным каскадом блока поиска, чтобы подчеркнуть отличие от исходного выполнения отводов или функции поиска, представляет собой специализированные схемы, выполняющие всю обработку с частотой следования элементов сигнала, относящиеся, соответственно, к отводу или блоку поиска.

Данное изобретение разделяет функции обработки сигнала на две группы, которые основаны на периоде, в течение которого происходит обработка. Конкретно, эта новая архитектура использует единый работающий в режиме разделения времени канал данных умножениянакапливания, который обслуживает множество входных каскадов отводов и входной каскад блока поиска. Канал данных выполняет всю обработку с символьной частотой, относящуюся к отводам и к блоку поиска.

Этот канал данных объединяет с символьной частотой выходные сигналы отводов. В результате получается демодулированный поток символов и поток решений субканала управления мощностью, которые используют для управления мощностью передачи в обратной линии связи, и оценка погрешности частоты, используемой для подстройки гетеродина. Вместе с этим каналом данных малое ЗУПВ регистрового файла запоминает всю информацию состояния для операций обработки сигнала, которые охватывают более одного символа.

Один раз на символ для отводов или один раз на период интегрирования для блока поиска входные каскады формируют вектор данных, состоящий из результатов интегрирования символов I и Q для пилот-сигнала, символьных данных канала графика, и пилот-сигнал, демодулированный на половину смещения элемента сигнала относительно текущего смещения для отвода, для временного слежения; или, случае блока поиска, интегрирование I и Qсоставляющих для пилот-сигнала для каждого из одновременно оцениваемых смещений. Эти выходные сигналы буферизуются, чтобы канал данных мог иметь доступ к вектору накопленных данных в течение одного символа, в то время как накапливающие регистры входного каскада суммируют векторы данных для следующего символа. Вместе с вектором данных входные каскады устанавливают флаг, указывающий, что они сформировали результаты, которые должны обслуживаться совместно с используемым каналом данных.

Схема управления каналом данных разрешает конфликт по использованию канала данных между входными каскадами отводов, входным каскадом блока поиска и функциями объединения по принципу очередности прихода (первым пришел - первым обслужен). После создания очереди контроллер формирует последовательность для канала данных согласно фиксированной программе, выбирая компоненты вектора данных, обрабатываемых совместно с информацией состояния, хранящейся в ЗУПВ файлового регистра. Контроллер затем конфигурирует канал данных для выполнения всех операций накопления, умножения и сравнения, относящихся к обработке сигнала обслуживаемого блока.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - пример сложных условий для сигнала многолучевого распространения.

Фиг. 2 - блок-схема демодулятора мобильного многоотводного приемника, известного из предшествующего уровня техники.

Фиг. 3 - блок-схема функциональных средств отвода.

Фиг. 4 - блок-схема функциональных средств блока поиска.

Фиг. 5 - блок-схема функциональных средств блоков объединителя.

Фиг. 6 - блок-схема демодулятора мобильного устройства связи с архитектурой совместно используемого канала данных согласно данному изобретению.

Фиг. 7 - блок-схема входного каскада отвода.

Фиг. 8 - блок-схема входного каскада блока поиска

Фиг. 9 - карта памяти для информации состояния, связанной с обработкой сигнала с символьной частотой в демодуляторе.

Фиг. 10 - временная диаграмма последовательности операций для совместно используемого канала данных при обслуживании им отвода.

Фиг. 11 - временная диаграмма последовательности операций для совместно используемого канала данных при обслуживании им блока поиска.

Фиг. 12 - временная диаграмма последовательности операций для совместного использования канала при обслуживании им объединителей.

Описание предпочтительного варианта, осуществления

На фиг. 2 представлена общая функциональная схема демодулятора 1 0 многоотводного приемника. Аналоговый входной каскад 16 принимает сигнал прямой линии связи 20 через антенну 18, преобразует его с понижением частоты до полосы частот модулирующих слов и выводит преобразованные в цифровую форму I и Q каналов выборки 32 во множество отводов 12а-с и блок поиска 14. Блок поиска 14 осуществляет поиск в окне смещений, которые могут содержать пики сигналов многолучевого распространения, подходящие для выделения им отводов 12а-с. Для каждого смещения в окне поиска блок поиска 14 сообщает энергию пилотсигнала, которую он обнаружил при этом смещении, микропроцессору 30. Затем осуществляется анализ отводов 1 2а-с, и те из них, которые не были распределены или отслеживают более слабые траектории, выделяются микропроцессором 30 для смещений, содержащих траектории более сильного сигнала, идентифицированные блоком поиска 14.

Все отводы 12а-с содержат одинаковые функциональные средства, представленные в функциональном виде на блок-схеме отвода на фиг. 3. В обычном осуществлении с помощью специализированных схем каждый из элементов фиг. 3 соответствует физической схеме. При осуществлении на основе цифрового процессора каждый из этих элементов имеет соответствующие этапы в коде обработки сигналов. В предпочтительном варианте осуществления четкое разделение на обработку, осуществляемую с частотой элементов сигнала и с символьной частотой соответствует тому, как это указано границей обработки элемент сигнала - символ. Все элементы, действующие на уровне элемента сигнала, изображены слева от границы 98; а все элементы, действующие с символьной частотой, изображены справа от границы 98.

I и Q выборки 32 вводятся в прореживатель 1 02, который, на основе назначенного отводу смещения, выбирает одну из восьми выборок на элемент сигнала для использования в оперативной обработке, и другую выборку, задержанную на половину элемента сигнала, для использования во временном слежении. Такая дискретизация и также вся другая обработка с частотой элементов сигнала в отводе подчинена стробу отпирания элемента сигнала 156 от генератора синхронизации отвода 122. Генератор синхронизации отвода 122 отслеживает временное смещение демодулированного пика многолучевого распространения.

Каждое генерируемое опережение или запаздывание, либо обусловленное регулировкой контура временного слежения или по команде перехода от микропроцессора для перемещения к новому смещению, имеет эффект замедления или ускорения частоты, с которой генерируется строб 156 отпирания элементов сигнала, а также и соответствующий строб 158 отпирания символа, который в предпочтительном варианте осуществления формируется на каждый шестьдесят четвертый строб 156 отпирания элемента сигнала. Генератор синхронизации строба отражает любые изменения смещения путем положительного или отрицательного приращения внутреннего, считываемого микропроцессором, регистра положения отвода. Генератор синхронизации отвода 1 22 также содержит регистр назначения внутреннего положения, записанный микропроцессором, для обеспечения перехода отвода к новому смещению при перераспределении отвода. Когда микропроцессор перераспределяет отвод, внутренний механизм в генераторе синхронизации отвода 1 22 продолжает ускорять или замедлять тактирование до тех пор, пока не будет определено, что отвод достиг выделенного ему смещения.

Прореженные оперативные и более поздние I и Q выборки элемента сигнала подаются на устройства свертки КФМн с фазовым сдвигом 104а и 104b, соответственно. Устройства свертки 1 04 также принимают от генератора I и Q ПШП 106 соответствующие ПТТТП, идентичные тем, которые использовались для расширения данных на базовой станции. Генератор I и Q ПШП 106 управляется с выхода отпирания 156 элементов сигнала от генератора 1 22 синхронизации отвода и, таким образом, генерирует ПШП, соответствующие выделенному смещению для данного отвода. Другими словами, последовательности с генератора 1 06 задержаны относительно аналогичных им последовательностей в базовой станции вследствие задержки многолучевого распространения от базовой станции к мобильному устройству. Поэтому процесс свертки в демодуляторе может ревер15 сировать процесс расширения спектра в модуляторе посредством корректного временного выравнивания.

Для восстановления первоначально переданных данных свернутые I и Q элементы сигнала соответственно выдают из устройства временной свертки 104а на логические схемы исключающее ИЛИ 108. Генератор последовательности Уолша 100 подает на логические схемы исключающее ИЛИ 108 последовательность элементов Уолша, соответствующую коду Уолша, выделенному мобильному устройству для реверсирования ортогонального кода, примененного на данной базовой станции.

Код Уолша передается к отводу через шину данных 34 микропроцессора. Свернутые и декодированные элементы I и Q суммируют накапливающими регистрами символов I и Q 110 и 112 на символьном интервале однократно на символ, создавая пару символьных данных D_I(n) и DQ(n) для символа n. Поскольку канал пилот-сигнала кодирован кодом Уолша, содержащим только нули, то для восстановления пилот-сигнала отдельный генератор последовательности Уолша не нужен. Выходной сигнал оперативного устройства свертки напрямую суммируют оперативными накапливающими регистрами I и Q 114 и 116, тем самым создавая пару P_I(n) и PQ(n) пилот-сигнала для символа n.

Контур временного слежения приводят в действие разностью уровней пилот-сигнала, смещенного на половину элемента сигнала относительно текущего смещения для отвода. Поэтому отдельная группа накапливающих регистров I и Q 118 и 1 20 суммирует свернутый пилот-сигнал, сформированный последним устройством свертки 104b, с использованием выборок, задержанных на половину элемента сигнала относительно выборок, используемых оперативными накапливающими регистрами пилотсигнала и символа. Для получения пары пилотсигнала, задержанного на половину элемента сигнала относительно оперативной пары пилотсигнала, P_IL(n) и P_QL(n) для символа n, последнее устройство свертки 1 04b использует ту же ПШП, которую использует оперативное устройство свертки 1 04а. Для получения пары пилотсигнала с опережением на половину элемента сигнала относительно текущей пары пилотсигнала P_IE(n) и PQ_E(n) для символа n, последнее устройство свертки 1 04b использует ПШП, задержанную на один элемент сигнала относительно той последовательности, которую использует устройство свертки 1 04а. Контур временного слежения использует для чередующихся символов пары пилот-сигнала с опережением и с задержкой на половину элемента сигнала. С каждым стробом 158 отпирания символа накапливающие регистры 110, 112, 114, 116, 118, 120 возвращаются в исходное состояние и начинают суммирование по следующему символьному интервалу. Описываемые выше элементы выполняют всю происходящую в отводе обработку с частотой элементов сигнала, изображенную на фиг. 3 слева от границы 98. Окончательным результатом этой обработки с частотой элементов символов является вектор данных, формируемый однократно на символ:

{DI(n), Dq(d), PI(n), PQ(n), PIE/L(n), Pqe/Цп)} который затем обрабатывается символьной частотой с использованием схемных элементов, показанных справа от границы 98 на фиг. 3.

Обычно обработка с символьной частотой начинается фильтрацией оперативных данных управляющего сигнала I и Q PI(n), PQ(n) в соответствии с тем, как это изображено фильтрами пилот-сигнала I и Q 132 и 134 на фиг. 3. Фильтрация сглаживает в опорном пилот-сигнале изменения от символа к символу, обеспечивая более устойчивый опорный сигнал для операций определения фазы и масштабирования скалярного произведения.

В предпочтительном варианте осуществления фильтры пилот-сигнала I и Q 132 и 134 конфигурируют как простые, первого порядка фильтры с импульсной характеристикой бесконечным откликом. Для каждого символа долю текущего отфильтрованного значения вычитают, и новый входной сигнал, данные пилотсигнала P_I(n), PQ(n) суммируют для получения нового выходного сигнала фильтра PfI(n). PfQ(n).

Один раз на символ схема скалярного произведения 130 выполняет операцию скалярного произведения, определенную в уравнении (2), принимая вектор символа D_I(n), DQ(n) и масштабируя его отфильтрованным вектором пилот-сигнала Pf_I(n), PfQ(n). Тем самым получают скалярную величину, характеризующую величину символа данных в фазе с пилот-сигналом, масштабированным уровнем принимаемого пилот-сигнала.

После усечения и ограничения (не показано) используемого для перенормировки результата скалярного произведения до получения необходимых разрядов, этот выходной символьный сигнал записывают в символьный буфер для устранения искажения из-за перекоса 144. Этот буфер для устранения искажения из-за перекоса является буфером обратного магазинного типа, в который запись осуществляют посредством синхронизации символов, соответственно конкретному отводу, что обеспечивается стробом отпирания 158 для символа. Буферы для устранения искажения из-за перекоса во всех отводах считываются с использованием одного и того же строба отпирания символа объединителя (не показан). Тем самым обеспечивается компенсация разных смещений, которым назначены отводы, и возможность для объединителя 22 суммировать вместе потоки символов с разных отводов.

Выходной символьный сигнал буфера для устранения искажения из-за перекоса маскируется с использованием логической схемы И 152, когда данный отвод находится в несинхронизированном состоянии.

Синхронизированное состояние 148 является индикатором того, что отвод осуществляет отслеживание надежной траектории с достаточно сильным сигналом, а маскирование выходного символьного сигнала в несинхронизированном состоянии отвода создает на выходе объединителя 22 высококачественный объединенный выходной поток символов.

Обработка сигналов для определения синхронизированного состояния начинается схемой определения энергии 140, использующей выходные сигналы фильтров I и Q каналов пилотсигнала для определения [Pfi(n)² + PfQ(n)²], соответственно энергии пилот-сигнала для отслеживания пика. Эту энергию затем фильтруют фильтром обнаружения создания синхронизации 142 для получения оценки уровня энергии в отводе путем долгосрочного усреднения. При перераспределении отвода микропроцессор 30 может обратно считать эту энергию отвода и сравнить ее с самыми последними пиками многолучевого распространения, обнаруженными блоком поиска 1 4, при этом перераспределяя отвод траекториям с более сильным сигналом, обнаруженным блоком поиска, по мере того, как среда многолучевого распространения изменяется и пики появляются и исчезают.

В предпочтительном варианте осуществления фильтр обнаружения состояния синхронизации 1 42 конфигурируют как простой, первого порядка, фильтр с бесконечным импульсным откликом. Для каждого символа долю удерживаемой в фильтре энергии отвода вычитают, и выходное значение полученной таким образом энергии из схемы определения энергии 1 40 суммируют для получения нового выходного отфильтрованного сигнала энергии отвода.

Блок порогового сравнения 150 сравнивает выходную энергию отвода из фильтра обнаружения синхронизации 1 42 с порогом для состояния синхронизации и с порогом для отсутствия состояния синхронизации, записанными в блок микропроцессором 30. Если энергия отвода превышает порог синхронизации, то блок состояния синхронизации 1 48 переводится в состояние синхронизации. Если энергия ниже порога, соответствующего отсутствию синхронизации, то блок состояния синхронизации 1 48 переводится в состояние отсутствия синхронизации. В противном случае блок состояния синхронизации 1 48 остается в неизменном состоянии. Это формирует эффект гистерезиса для состояния синхронизации 148, заключающийся в том, что, когда отвод выходит из синхронизации, его энергия должна возрасти до уровня, превышающего порог синхронизации, чтобы войти обратно в состояние синхронизации, и когда отвод синхронизирован, энергия должна снизиться ниже порога отсутствия синхронизации, чтобы выйти из состояния синхронизации.

Один раз на символ схема скалярного произведения 146 выполняет операцию векторного произведения, определяемого в уравнении (3), при этом умножая отфильтрованный вектор пилот-сигнала Pf_I(n), Pf_Q(n) на отфильтрованный вектор пилот-сигнала для предыдущего символа Pf_I(n), PfQ,(n-1). В результате этого получают скалярную величину, характеризующую частоту вращения пилот-сигнала в ^-пространстве КФМн, с фазовым сдвигом, тем самым обеспечивая меру ошибки частоты между тактовыми импульсами гетеродина и тактовыми импульсами, используемыми для передачи сигнала на базовой станции. После усечения и ограничения (не показаны) для перенормировки результата векторного произведения до нужных разрядов эту ошибку частоты маскируют с использованием логической схемы И 154, когда отвод находится в несинхронизированном состоянии, в результате чего отвод вносит вклад в сигнал LO_ADJ 36, когда он отслеживает устойчивую траекторию с достаточно сильным сигналом.

Как указано выше, контур временного слежения удерживает отвод по центру выделенного ему пика сигнала многолучевого распространения по мере того, как пик сдвигается в разных направлениях, когда мобильный объект изменяет свое положение относительно объектов, среди которых он находится, тем самым вызывая отражение при многолучевом распространении. Для последовательных символов смещенные на половину элемента сигнала пары интегрирования символов пилот-сигнала [Рщ(п), Pql(d)] и (P_E(n), Pqe(d)] попеременно выводят последними накапливающими регистрами символов 118 и 1 20. Один раз на символ схема определения энергии 136 вычисляет либо

IP (и/ + Р(n)²|. либо [PIE(n)² + PQE(n)²], соответственно энергии в пилот-сигнале, смещенном на половину элемента сигнала позже или раньше отслеживаемого пика. Фильтр временного слежения 138 вычисляет разницу между этими двумя энергиями:

[PIL(n)² + PQL(n)²]-[PIE(n-1)² + PQE(n-1)²] (4).

Эта разница формирует метрику, используемую для приведения в действие фильтра нижних частот второго порядка. Усиление вкладов как первого, так и второго порядка определяет микропроцессор 30. Это обеспечивает более широкую полосу частот фильтра при первоначальном вхождении в синхронизм, которая впоследствии изменяется до более узкой полосы частот для более эффективной режекции ложных внеполосных шумов после того, как отвод вошел в состояние синхронизации. Фильтр временного слежения выдает результат опережения или запаздывания, когда последний каскад накапливания фазы оказывается в состоянии пере19 полнения или неполного заполнения. Он осуществляет обратную связь с генератором синхронизации отводов 122, который, соответственно, сжимает или растягивает период следования элементарных посылок тактового сигнала CHIPX8. Тем самым обеспечивается регулирование смещения отвода на одну восьмую элемента сигнала в направлении изменения его центрирования на пике отслеживаемой траектории.

После того, как микропроцессор 30 определит смещение, соответствующее началу окна поиска (записывается в генераторе синхронизации поиска 200), и длину окна поиска (записывается в блоке управления поиском 206), блок поиска 14 осуществляет анализ в окне поиска, последовательно оценивая каждое смещение в окне поиска. Для каждого смещения блок поиска интегрирует пилот-сигнал по всему определенному числу элементарных посылок (записано в блоке синхронизации 200 блока поиска), вычисляет получаемую таким образом энергию пилот-сигнала и дополнительно может суммировать несколько значений энергии пилотсигнала по определенному числу интервалов (записано в блоке управления поиском 206).

Выходной сигнал блока поиска представляет трассу среды многолучевого распространения в окне поиска, и эта трасса соответственно показана на фиг. 1. Данные трассы многолучевого распространения могут быть возвращены в микропроцессор непосредственно, или для уменьшения количества данных, предназначенных для обработки микропроцессором, блок поиска может отфильтровать результаты, чтобы передать только отсортированный перечень наибольших пиков, обнаруженных в окне поиска.

Аналогично тому, как обработка для отвода разделяется на обработку с частотой элементарных посылок и с символьной частотой, в предпочтительном варианте осуществления блок поиска разделен на две функциональные группы, показанные на функциональной блоксхеме блока поиска на фиг. 4. При осуществлении с использованием специализированных схем каждому из элементов, показанных на фиг. 4, ставится в соответствие определенная физическая схема, а при реализации на основе универсального цифрового процессора каждому из этих элементов соответствуют этапы в коде обработки сигналов. Все элементы, функционирующие на уровне элемента сигнала, изображены слева от границы 198, а элементы, работающие однократно на интервалах интегрирования, изображены справа от границы 198.

На блок поиска 14 поступают I и Q выборки 32, вводимые в прореживатель 1 02. В противоположность отводу 1 2а-с, который может выбирать одно из восьми прореживаний входных данных, прореживатель блока поиска 102 при поиске всегда берет выборку на фиксированных смещениях на половину элемента сигнала. Прореживатель 1 02 может быть фиксированным, поскольку блок поиска только оценивает окно поиска в приращениях на половину элемента сигнала, это грубая развертка, но все же достаточно детальная, чтобы не пропустить вероятные траектории. После того, как отвод выделен для обнаруженной блоком поиска траектории, он быстро центрируется на траектории, даже если данный пик попадает между двумя результатами поиска, разделенными половиной элемента сигнала. Взятие выборок, как и вся остальная обработка с частотой элементов сигнала в блоке поиска, определяется стробом отпирания 214 для элемента сигнала, формируемым генератором синхронизации 200 блока поиска.

Каждое полученное опережение или запаздывание как ввиду запаздывания поиска, сформированного блоком управления поиском 218 при последовательном прохождении окна поиска блоком поиска, так и ввиду перехода микропроцессора 30 к началу нового поиска при другом начальном смещении, имеет эффект замедления или ускорения частоты, с которой генерируются стробы отпирания 21 4 элементов сигнала. Генератор синхронизации 200 блока поиска также выводит строб 216 sum_done, указывающий на завершение интервала интегрирования поиска.

Генератор синхронизации 200 блока поиска запоминает суммарный результат всех изменений смещения во внутреннем регистре положения блока поиска, который может считываться микропроцессором 30. Генератор синхронизации 200 блока поиска также содержит внутренний регистр распределения положений, запись в который осуществляется микропроцессором при переходе блока поиска к новому смещению.

Когда микропроцессор 30 инициирует переход блока поиска 1 4, внутренний механизм в генераторе синхронизации 200 блока поиска продолжает вносить опережение или запаздывание в тактирование блока поиска до тех пор, пока он не определит, что блок поиска 1 4 дошел до назначенного ему смещения. Достигнув назначенного ему смещения, блок поиска 1 4 начинает заданный поиск, начиная с первого смещения в окне поиска.

Как и в случае с отводами 1 2а-с, в блоке поиска 1 4 прореженные текущие и более поздние I и Q выборки элементов сигнала обеспечивают для устройств свертки КФМн с фазовым сдвигом 104а и 104b, соответственно. Устройства свертки 1 04 также принимают от генераторов I и Q ПШП 106 последовательности, которые идентичны последовательностям, используемым для расширения данных на базовой станции. Генератор I и Q ПШП управляется по выходному сигналу отпирания 21 4 элементов сигнала из генератора синхронизации 200 блока поиска и генерирует ПШП, соответствующие текущему смещению, оцениваемому блоком поиска. Для блока поиска принципиально только измерение уровня пилот-сигнала при каждом смещении, и поэтому ему не требуется генератор последовательности Уолша соответствующего отвода.

Выходной сигнал оперативного устройства свертки 104а непосредственно суммируется с накоплением оперативными накапливающими I и Q регистрами 162 и 164, а выходной сигнал устройства свертки 104b с запаздыванием непосредственно суммируется с накоплением накапливающими I и Q регистрами 166 и 168, в результате чего формируется пара P_I(n) и РQ(n) пилот-сигнала для символа, и вектор данных на интервале интегрирования:

{Pi(n), PQ(n), PiL(n), РQ_L(n)}, который затем обрабатывается с частотой интервала интегрирования элементами, изображенными слева от границы 198 на фиг. 4.

Нужно отметить, что в предпочтительном осуществлении два смещения, текущее и с запаздыванием, оцениваются блоком поиска одновременно. Эта параллельная оценка необходима, чтобы гарантировать возможность формирования блоком поиска трассы многолучевого распространения для типовых окон поиска с частотой, которая превышает скорость изменений среды многолучевого распространения. Обработка сигнала, рассматриваемая для предпочтительного варианта осуществления, применима без потери общности для случая использования дополнительных пар устройство свертки/накапливающий регистр, которые можно при необходимости использовать для дополнительного повышения эффективности блока поиска.

После каждого интервала интегрирования схема определения энергии 202 вычисляет [PI(n)² + РQ(n)²], что соответствует текущей энергии пилотсигнала, а схема определения энергии 204 вычисляет

Р (и) + РQL(n)², что соответствует энергии пилот-сигнала с запаздыванием для смещения, оцениваемого в данный момент блоком поиска. Текущую энергию пилот-сигнала можно дополнительно суммировать по нескольким интервалам интегрирования некогерентным накапливающим регистром 208, и аналогично энергия пилот-сигнала с запаздыванием может суммироваться некогерентным накапливающим регистром 21 0.

По истечении определенного числа интервалов интегрирования результаты некогерентных накапливающих регистров 208, 210 направляют к процессору результатов поиска 212. Блок управления поиском 206 затем уменьшает значение своего внутреннего счета смещений и выдает замедление на генератор синхронизации блока поиска 200. Это обусловливает переход блока поиска к новому смещению в окне поиска.

Свертка начинается с того, что оценивается ПШП, соответствующая новому смещению, накапливающие регистры 1 62, 1 64, 1 66, 1 68 текущего сигнала и сигнала с запаздыванием очищены и начинают суммировать свертываемые элементы пилот-сигнала для нового смещения. После того, как блок управления поиском просканировал блок поиска по определенному числу элементов сигнала в данном окне поиска, он возвращает блок поиска в состояние ожидания до получения следующей команды о проведении поиска по другому окну.

В вышеупомянутой совместно поданной заявке на патент США № 08/144 902 в предпочтительном варианте осуществления распределение отводов производится на основе наилучших результатов, найденных в окне поиска. В предпочтительном варианте осуществления четыре наилучших результата отслеживаются в процессоре результатов поиска 212. В других вариантах осуществления может запоминаться большее или меньшее число результатов. Регистр результатов, который является внутренним для процессора результатов 212, запоминает отсортированный перечень наибольших обнаруженных пиков и их соответствующие смещения. Если самые последние результаты поиска, полученные некогерентными накапливающими регистрами 208 или 210, превышают результаты, запомненные в перечне наилучших результатов, то управляющая логика в процессоре результатов 212 сбрасывает четвертый из наилучших результатов и вводит новое значение энергии и соответствующее смещение в соответствующую позицию в перечне. Имеется много способов, хорошо известных в предшествующем уровне техники, для реализации такой функции сортировки. В объеме данного изобретения может использоваться любой из них.

Процессор результатов поиска 212 также имеет функцию фильтра локальных максимумов, которая сравнивает текущую энергию с энергией, полученной для соседнего значения смещения. Фильтр локальных максимумов при своем функционировании препятствует обновлению перечня наилучших результатов, даже если данный результат подлежал бы в противном случае исключению, если только данный результат не представляет местный пик многолучевого распространения. Таким образом, фильтр локальных максимумов препятствует, в случае сильного, широко размытого, многолучевого распространения, ввиду нескольких записей в перечень наилучших результатов, не оставляя места более слабому, но четкому многолучевому распространению, которое может быть более подходящим кандидатом на демодуляцию.

Выполнение фильтра локальных максимумов не вызывает затруднений. Текущий результат поиска сравнивается с результатом для предыдущего смещения; при этом результат срав23 нения указывает на крутизну отслеживаемого пика. Переход крутизны с положительной к отрицательной указывает на локальные максимумы и разрешает обновлять перечень наилучших результатов. Можно должным образом инициализировать ключевую схему с фиксацией состояния для крутизны, и прослеженные таким образом граничные смещения можно также рассматривать для их включения.

В конце поиска перечень наилучших результатов выдается микропроцессору. Благодаря наличию фильтра поиска микропроцессор 30 будет анализировать только максимальные пики, и поэтому объем обработки, осуществляемой микропроцессором 30 в рамках задачи поиска, значительно сокращается.

На фиг. 5 представлена функциональная схема обработки для объединителя символов 22, объединителя мощности 22 и объединителя ошибки частоты 26 в демодуляторе по фиг. 2. Один раз за символ объединитель символов принимает потоки символов с устраненным искажением 42а-с от трех отводов, суммирует их посредством сумматора 262 и, после усечения и ограничения (не показано) дискремблирует объединенный символ мягкого (программируемого) решения посредством логической схемы исключающее ИЛИ 270 с помощью специального пользовательского длинного кода 280, синхронизированного с аналогичным кодом в данной ячейке. Пользовательский длинный код 280 у каждого пользователя особый и конфигурирован с параметрами, которые не передавались при установлении вызова, тем самым обеспечивая некоторые меры сохранения конфиденциальности. Пользовательский генератор ПШ сигнала встроен в генератор 264 синхронизации объединителя и синхронизирован с ним. Генератор 264 синхронизации объединителя выдает строб 282 символа объединителя независимый от стробов символов для отводов 158а-с, упоминавшихся ранее в связи с выполнением функции одновременного считывания с буферов 1 44 устранения искажения из-за перекоса символов в отводах 1 2а-с.

Генератор 264 синхронизации объединителя имеет входной сигнал ТХ_РСО 278, поступающий из модуляторной части модема (не показан), указывающий, что мобильное устройство вело передачу по обратной линии связи на интервале предшествующей группы управления мощностью. В предпочтительном осуществлении группа управления мощностью представляет собой интервал длительностью 1,25 мс, в течение которого мобильное устройство может стробировать свою передачу в обратной линии связи. Если мобильное устройство вело передачу, то сигнал ТХ PCG 278 сообщает объединителю о приеме решения по управлению мощностью в субканале решения по управлению мощностью замкнутого контура в прямой линии связи.

Выборка битов из пользовательской ПШП280 определяет, какие символы трафика прямой линии связи в группе управления мощностью проколоты для обеспечения битов решения по управлению мощностью. В предпочтительном варианте осуществления, в зависимости от конкретного применения, решение по управлению мощностью может предусматривать такие один или два отмеченных символа. Во время отмеченного символа генератор 264 синхронизации объединителя выдает сигнал PUNCT 284. Это маскирует данные символов таким образом, что в потоке символов 46 предусматривается стирание для обращенного перемежителя и декодера. При наличии эффективных кодов прямого исправления ошибок, используемых в предпочтительном варианте осуществления, декодер 28 может восстановить проколотые символы.

Объединитель мощности 24 использует те же три потока символов с устраненным искажением отводов, что и объединитель символов 22. Объединитель мощности 24 фактически является тремя отдельными парами сумматор/накапливающий регистр, которые обеспечивают для мобильного устройства возможность контролировать решения по мощности из трех разных ячеек. Обычно действует только одна пара из этих трех пар сумматор/накапливающий регистр, но при двух- или трехстороннем программируемом переключении связи мобильное устройство может получать решения по мощности от двух или трех ячеек одновременно.

Ячейка 0 использует сумматор 246 и накапливающий регистр 252; ячейка 1 использует сумматор 248 и накапливающий регистр 254; ячейка 2 использует сумматор 250 и накапливающий регистр 256. Один раз на символ сумматоры 246, 248 и 250 суммируют потоки символов 42а-с с трех отводов 1 2а-с. Накапливающие регистры 252, 254 и 256 суммируют полученные объединенные символы по двум следующим друг за другом символам, если используется прокалывание двух символов. В процессе программируемого переключения связи отводы 1 2а-с могут свободно перераспределяться между ячейками по мере изменения условий многолучевого распространения для каждой ячейки.

Для обеспечения максимальной гибкости логические схемы И 240а-с, 242а-с и 244а-с обеспечивают микропроцессору 30 средство для коммутации отводов от одной ячейки. Например, в отсутствие программируемого переключения связи используют только пару сумматор/накапливающий регистр 246, 252 ячейки 0. Приводят в действие все три логические схемы И 240а-с, причем логические схемы И 242а-с и 244а-с для ячеек 1 и 2, соответственно, блокируют, маскируя вклады отводов в результаты для пар сумматор/накапливающий регистр 248, 254 и 250, 256, и фактически отключают их.

При трехстороннем программируемом переключении связи один отвод назначают каждой ячейке, и по одной из логических схем И 240а-с и 244а-с вводят в действие при отключении двух других логических схем И каждой группы, в результате чего все три пары сумматор/накапливающий регистр являются активными. Знаковый разряд в накапливающих регистрах 252, 254, 256 формирует жесткое решение повысить = 0 или понизить = 1 .

При программируемом переключении связи, если какая-либо из ячеек запрашивает мобильное устройство понизить мощность передачи, то это указывает на то, что мобильное устройство прослушивается громко и четко в пределах этой ячейки, и решения по другим ячейкам не следует принимать во внимание. Эта логика отражена в логической схеме ИЛИ 258, реализующей логику выбора из решения понизить, объединяющую решения по мощности от действующих ячеек. Выходной сигнал логической схемы ИЛИ 258, представляющий окончательное объединенное решение, суммируют в накапливающем регистре TXGAIN 268.

Накапливающий регистр TXGAIN 268 (усиление передачи) приводится в действие сигналом PUNCT 284, который обеспечивает регулирование его выходного сигнала усиления передачи только в ответ на символы решения по мощности. Значение TXGAIN преобразуется в аналоговый уровень напряжения внешней RCфильтрацией выходного сигнала TXGAIN модулятора плотности импульсов (МПИ) 276, который выдает последовательность импульсов, плотность которой по всему установленному интервалу времени пропорциональна входному значению, обеспечиваемому накопителем TXGAIN ACCUM 268.

Один раз на символ объединитель ошибки частоты 26 принимает потоки ошибки частоты 44а-с от трех отводов, суммирует их посредством сумматора 260 и после усечения и ограничения (не показано) суммирует объединенную ошибку частоты в накапливающем регистре LO_ADJ (регулировка гетеродина) 266, чтобы обеспечить опорный сигнал регулировки гетеродина. Величину LO_ADJ преобразуют в аналоговый уровень напряжения внешней RCфильтрацией выходного сигнала LO_ADJ 36 от МПИ 274. МПИ 274 выдает последовательность импульсов, плотность которых по всему установленному временному интервалу пропорциональна величине входного сигнала, получаемого от накопителя LO_ADJ ACCUM 266.

В традиционном варианте осуществления на основе специализированных схем каждый умножитель, накапливающий регистр и компаратор на фиг. 3, 4 и 5 выполняется отдельно как дискретная схема, причем каждый элемент имеет прямое соответствие с некоторой областью схемы на кристалле интегральной схемы. Особое значение имеют четыре умножителя и накапливающих регистра, которые используют для выполнения определения текущего значения энергии фильтра пилот-сигнала, энергии фильтра пилот-сигнала с опережением и запаздыванием операции векторного произведения и операции скалярного произведения, повторяемых для каждого отвода.

Эти конструкции занимают значительную часть площади кристалла, и изобретатели исходили из того, что при полном символе для завершения обработки функциональные возможности можно было бы более эффективно реализовывать с помощью совместно используемого канала данных. Получаемая таким образом гибридная архитектура, использующая как элементы специализированных схем, так и цифровую обработку, изображена на фиг. 6. Все схемы, функционирующие с частотой элементов сигнала отводов, изображенные слева от линии 198 на фиг. 3, и схемы, функционирующие с частотой элементов сигналов блока поиска, изображенные слева от линии 198 на фиг. 4, сохранены в специализированных схемах, показанных на фиг. 6, в качестве входных каскадов 312 отводов и входного каскада 314 блока поиска, соответственно. Вся обработка с частотой символов отводов справа от линии 98 на фиг. 3, вся обработка поиска однократно на интервалах интегрирования справа от линии 198 на фиг. 4 и функции объединителя (фиг. 5) интегрированы в совместно используемый канал данных умножителя/накапливающего регистра 300.

Однократно на символ входные каскады 312 отводов формируют вектор данных, образованный интегрированием символа I и Q для данных символа канала трафика, текущего пилот-сигнала и пилот-сигнала с опережением или запаздыванием. Однократно на интервале интегрирования входной каскад 314 блока поиска формирует вектор данных, состоящий из результатов интегрирования символов I и Q для текущего пилот-сигнала и пилот-сигнала с запаздыванием. Компоненты векторов данных получают посредством совместно используемого канала данных посредством шины трех состояний 1 74, совместно используемой входными каскадами отводов и входным каскадом блока поиска.

Однократно на символ генератор синхронизации 264 объединителя выдает отпирающий сигнал символов объединителя 282, входные каскады отводов выводят свои собственные отпирающие сигналы символов 158а-с; и однократно на интервал интегрирования блока поиска блок поиска выдает сигнал sum done 21 6. Схема управления 308 каналом данных использует эти стробы для принятия решения по использованию канала данных 300 входными каскадами 312, отводов входным каскадом 314 блока поиска и средствами объединения на ос27 нове принципа первым пришел - первым обслужен. После создания схема управления 308 каналом данных формирует последовательности канала данных 300 по разделу команд в микрокоде, запомненных в ПЗУ микрокода 306. Микрокод конфигурирует внутренние элементы канала данных 300 для выполнения операций накапливания, умножения и сравнения, нужных для обработки сигнала обслуживаемого блока. Контроллер осуществляет считывание и запись в ЗУПВ 304, которое действует как регистровый файл, запоминающий всю информацию о состоянии демодуляторов, сохраненную на границах символа, в том числе параметры устранения искажения из-за перекоса и различные значения фильтров для каждого отвода 12а-с, а также отсортированный перечень максимальных пиков, обнаруженных для блока поиска 14.

Фиг. 7 представляет собой блок-схему входного каскада 312 отвода. Она выполняет функцию, идентичную обработке с частотой элементов сигнала, которая выше подробно описана для отвода со ссылками на фиг. 3, вплоть до накапливающих регистров элементов сигнала 110, 112, 114, 116, 118, 1 20. В ответ на строб 158 символов отвода выходной сигнал вектора данных этих накапливающих регистров блокируют полузащелками 350a-f, буферизируют вектор данных, в результате чего накапливающие регистры элементов сигнала отвода могут начать суммирование вектора данных для следующего символа, в то время как величины, блокированные в полузащелках 35a-f, ожидают своей очереди для обработки посредством совместно используемого канала данных 300. Полузащелки 350a-f являются буферизированными в трех состояниях, 352a-f, для обеспечения возможности их выдачи в общую шину, совместно используемую всеми входными каскадами отводов и входным каскадом блока поиска. Шина трех состояний 1 74 является распределенным уплотнителем; схема управления 308 каналом данных выбирает один из формирователей трех состояний 352a-f во входном каскаде отвода или входном каскаде блока поиска для вывода в шину. Шина трех состояний 1 74 обеспечивает доступ канала данных ко всем различным компонентам вектора данных с минимальной служебной информацией маршрутизации. Генератор 1 22 синхронизации входного каскада отвода принимает внешний сигнал опережения или запаздывания 1 60, сформированный схемой управления 308 каналом данных, когда он обновляет значения фильтра временного слежения этого отвода.

На фиг. 8 показана блок-схема входного каскада блока поиска 314. Он выполняет функцию, идентичную обработке с частотой элементов сигналов, подробно описанную выше для блока поиска (фиг. 4) вплоть до накапливающих регистров элементов сигнала 162, 164, 166, 168. На границе сигнала sum_done 216 блока поиска выходной сигнал вектора данных этих накапливающих регистров фиксируется ключевыми схемами с фиксацией состояния (полузащелками) 360a-d, буферизируя вектор данных таким образом, что накапливающие регистры элементов сигнала блока поиска могут начать суммирование векторов данных для следующего символа, в то время как величины, зафиксированные в полузащелках З60аЛ. ожидают своей очереди для обработки посредством совместно используемого канала данных 300. Полузащелки 360a-d являются буферизованными в трех состояниях 362a-d для обеспечения возможности вывода в общую шину 74, совместно используемую входными каскадами отводов. Схема управления 308 каналом данных выбирает один из формирователей трех состояний 362a-d для вывода в шину, когда канал данных обслуживает блок поиска. Генератор 200 синхронизации входного каскада блока поиска принимает внешний сигнал запаздывания блока поиска, сформированный схемой управления 308 каналом данных, когда он завершает обработку одного смещения и перемещается для анализа следующего смещения в окне поиска.

В соответствии с фиг. 6 канал данных 300 включает в себя две входные защелки операнда 322, 326. Эти защелки операнда могут содержать значения либо из шины вектора данных трех состояний 1 74, либо из регистрового файла ЗУПВ 304, независимо выбранные посредством мультиплексора (MUX) 320 и MUX 324. Например, при возведении в квадрат P_IL(n) для вычисления энергии пилот-сигнала, запаздывающего на половину элемента, которое используют при временном слежении, в этом случае MUX20 и 324 выбирают входной сигнал из шины ввода вектора данных. При выполнении скалярного произведения отфильтрованный пилот-сигнал PfI(n) считывают из ПЗУ файлового регистра, который выбран MUX 324 и зафиксирован защелкой 324, в то время как D_I(n) для обслуживаемого отвода вводится в шину ввода вектора данных, которая выбрана MUX 320 и зафиксирована защелкой 322. Значения для двух защелок операнда перемножаются умножителем 328.

Умножитель 328 является параллельным комбинационным умножителем, формирующим произведение двух операндов в одном цикле тактового сигнала. MUX 330 выбирает либо выходной сигнал умножителя, либо операнд, запомненный в защелке 326, для суммирования сумматором 334 с защелкой обратной связи накапливающего регистра 342.

Все арифметические операции в канале данных выполняют с помощью представления в виде величин дополнения до 2, чтобы выполнением инверсии в виде дополнения до 1 с помощью логической схемы исключающее ИЛИ 332 и фиксированием переноса в младший разряд сумматора на 1 можно было бы условно вычесть, вместо суммирования, выходной сиг29 нал MUX 330. Логическая схема И 336 может условно маскировать обратную связь защелки 342 накапливающего регистра в сумматор 334, чтобы выходной сигнал MUX 330 можно было бы загрузить в защелку 342 накапливающего регистра вместо суммирования с его предшествующим содержанием.

Выходной сигнал сумматора поступает в программируемый каскад ограничения 338, который вместе с программируемым каскадом нормировки 340 выбирает только нужные разряды выходного сигнала сумматора для выполняемой операции. Посредством повторной нормировки результатов после каждой операции, усечения младших разрядов, которые гораздо ниже минимального уровня шума системы, и насыщением любых старших разрядов, которые устанавливаются редко (если только вообще устанавливаются), все обрабатываемые значения можно, по крайней мере, сохранять в слове двойной точности, при этом никогда не встречая случаев переполнения разрядов.

Вектор данных, обеспечиваемый шиной 174 трех состояний, является словом одинарной точности длиной в 1 0 разрядов в предпочтительном варианте осуществления. Обычно символ отвода и погрешность частоты, запомненные в ЗУПВ файлового регистра 304, являются словами одинарной точности, в то время как значения фильтра хранятся в памяти как слова двойной точности - длиной в 20 битов в предпочтительном варианте осуществления. ЗУПВ файлового регистра 304 состоит из двух банков данных, которые можно оценивать независимо, для выборки слова одинарной точности, либо совместно для выборки слова двойной точности.

Схема распределения памяти регистрового файла 304, которая в предпочтительном варианте осуществления состоит из двух банков ЗУПВ из 64 10-разрядных слов, изображена на фиг. 9. Память в регистровом файле разделяют на страницы отводов, страницу блока поиска и страницу объединителя. Организация полей в странице отводов одинакова для каждого отвода, в результате чего индекс обслуживаемого входного каскада отвода формирует выбор страницы, а значения состояния отвода, выборку которых производят из регистрового файла 304, определяются как смещение в выбранную страницу. Для каждого отвода 1 2а-с буферное запоминающее устройство устранения искажения символов, значения I и Q фильтров пилот-сигнала и их задержанная копия для векторного произведения, значение фильтра временного слежения и значение фильтра энергии соответственно состоянию синхронизации запоминают в регистровом файле.

Регистровый файл содержит регистры записи микропроцессора, а именно - пороги для состояний синхронизации и отсутствия синхронизации, начальные значения накапливающего регистра частоты и энергии отвода, используемые в контуре временного слежения второго порядка и определяемые после завершения перехода для отвода. Регистровый файл также содержит регистры считывания микропроцессора, а именно значение накапливающего регистра частоты и энергии пальца, используемые в контуре временного слежения второго порядка. Эти величины хранить в ЗУПВ более эффективно, чем в дискретно подвергаемых обработке ключевых схемах с фиксацией состояния для считывания и записи; отвод считывания/записи микропроцессора 344 обеспечивает порт, посредством которого микропроцессор может считывать или записывать эти величины, временно останавливая формирование последовательности канала данных при осуществлении доступа. Микропроцессор делает выборку этих величин достаточно нечасто, и поэтому любая возникающая при этом задержка в формировании последовательности канала данных является незначительной.

Для блока поиска 1 4 регистровый файл запоминает промежуточные величины некогерентных накапливающих регистров оперативных и более поздних значений и также предыдущего значения энергии, используемой при детектировании локальных максимумов, и отсортированный перечень четырех максимальных пиков, обнаруженных блоком поиска, и соответствующее им смещение. Для объединителя регистровый файл запоминает состояние накапливающих регистров ячеек 252, 254 и 256 во время суммирования двух последовательных проколотых (отмеченных) символов и также состояний накапливающего регистра TXGAIN 268 и накапливающего регистра LO_ADJ 266. Первоначальная величина накапливающих регистров TXGAIN и LO_ADJ 268, 266 может определяться микропроцессором 30, а их текущая величина считывается обратно микропроцессором 30 с помощью отвода считывания/записи 344.

Как показано на фиг. 6, ограниченный нормированный выходной сигнал сумматора фиксируется защелкой накапливающего регистра 342. Выходной сигнал защелки накапливающего регистра 342 поступает обратно к сумматору 336 для последующего суммирования, и его содержание можно записать обратно в регистровый файл ЗУПВ 304. Выходной сигнал защелки 342 поступает в МПИ TXGAIN 274 и МПИ LO_ADJ 276 в соответствующие моменты времени, когда обновленные значения для накапливающего регистра TXGAIN или LO_ADJ , соответственно, записывают обратно в регистровый файл ЗУПВ 304. При обслуживании функций объединителя канал данных формирует в определенный момент объединенный символ на выходе защелки накапливающего регистра 342. Объединенный символ затем скремблируется посредством логической схемы 'исключающее ИЛИ 270 и стирается логиче31 ской схемой И 272 пользовательской ПТТТП280 и сигналом PUNCT 284 генератора 264 синхронизации объединителя, соответственно, как описывается выше для этих схем, показанных на фиг. 5.

Ввиду простоты выполнения в предпочтительном варианте осуществления определенных состояний, воздействующих на формирование последовательности канала данных, таких как состояния синхронизации отвода, ключевая схема с фиксацией состояния крутизны для фильтра локальных максимумов, указатели считывания и записи для буфера отвода для устранения искажения из-за перекоса, отсчет для некогерентного накапливания и текущего смещения поиска, реализуются дискретными защелками и соответствующей логикой управления, являющейся внутренней для схемы управления каналом данных 308, вместо формирования последовательности канала данных и дополнительного выделения ячеек памяти в регистровом файле 304. За счет отслеживания указателей считывания и записи буфера для устранения искажения из-за смещения, самым большим интервалом, обрабатываемым генератором 264 синхронизации объединителя и генератором 1 22 синхронизации отводов, являются их соответствующие стробы интервала символов 282 и 158.

Схема управления каналом данных 308 использует выходной сигнал знакового разряда 346 из сумматора 334 в качестве флага для управления формирования последовательности канала данных для порога, соответствующего состоянию синхронизации порога, соответствующего состоянию отсутствия синхронизации, фильтра локальных максимумов, и синхронизации при сортировке перечня наилучших результатов блока поиска. Если знаковый разряд 346 переполняется во время вычисления нового выходного сигнала фильтра временного слежения, то это означает, что отвод должен получать опережение или запаздывание посредством CHIPX8. При этом команда опережения или запаздывания 1 60а-с подается со схемы управления 308 каналом данных на входной каскад отвода 312, обслуживаемый в данное время каналом данных. Посредством шины данных микропроцессора 34 микропроцессор 30 определяет для схемы управления 308 каналом данных число интегрирований, которые нужно выполнить для каждого смещения, и число смещений в данном окне поиска.

Микропроцессор также определяет для устройства управления каналом данных число отпирающих сигналов на один отвод ячейки для объединения мощности, коэффициенты усиления контура временного слежения отвода, и может также непосредственно записывать состояние синхронизации отвода, отменяя значение, полученное при сравнении с порогом для состояния синхронизации.

Как указывалось выше, входные каскады отводов, функции объединителя или входной каскад блока поиска обслуживаются на основе принципа первый пришел - первым обслужен по мере выдачи соответствующих стробов отпирания символа 158а-с, 282 или строба sum_done 216. Схема управления 308 каналом данных помещает запрашивающие элементы в очередь для обработки сразу, как только канал данных 300 закончит обслуживание более ранних запрашивающих элементов. Если два или более элемента запрашивают обслуживание в одно и то же время, схема управления 308 каналом данных произвольно назначает один из элементов-претендентов в качестве первого в очереди, а прочие элементы выстраиваются в очередь за ним. Поскольку выходные сигналы входного каскада отвода и входного каскада блока поиска буферизуют, канал данных имеет полный символ для их обслуживания до тех пор, пока результат для следующего символа не перепишет вектор данных в буфер. Если канал данных имеет дополнительные тактовые циклы на каждый период символа, он может всегда обеспечивать то, что каждый отвод 1 2а-с будет обслуживаться до возникновения следующей границы символа в соответствии с наихудшим случаем очередности.

При получении сигнала опережения контур временного слежения отвода срезает непоследовательный одиночный тактовый импульс с интервала между последовательными стробами 158 символов. Еще большее значение представляет случай, когда множество отводов 1 2а-с смещается в направлении опережения. В этом случае отводы 1 2а-с продвигаются на поэлементной основе, благодаря чему интервал между следующими последовательными стробами 158 символов сокращается наполовину. Вместо того, чтобы предусматривать формирование последовательности канала данных с учетом остаточной свободы действий для обработки при наихудшем случае очереди с помощью тактового интервала 256, генераторы 122 синхронизации отводов просто подавляют свои выходные стробы 158а-с отпирания символа при упомянутом опережении, снова отпирая их после того, как отводы завершат переход и достигнут назначенного смещения.

После выстраивания очереди схема управления устанавливает последовательность для канала данных по фиксированной последовательности обработки, конфигурируя его для выполнения процедур накопления, умножения и сравнения, относящихся к обработке сигнала обслуживаемого блока. Тип обслуживаемого элемента формирует сигнал выбора страницы в микрокоде ПЗУ 306, а счет тактовых импульсов формирования последовательности используют в качестве смещения в выбранную страницу для формирования адреса ПЗУ микрокода. Выходной сигнал ПЗУ микрокода определяет компо33 нент, вводимый в шину трех состояний вектора данных 1 74, любой доступ к регистровому файлу ЗУПВ 304 или из него и слово управления, обозначаемое как с[16:0], конфигурируя внутренние элементы совместно используемого канала данных 300. Сигналы с[0], с[2], с[4] формируют входной сигнал выбора мультиплексора для мультиплексоров 324, 320, 330, соответственно; сигналы с[1[.], с[3], с[16] являются отпирающими сигналами для защелок 326, 322, 342, соответственно; сигналы с[5], с[6], с[7] управляют условными функциями вычитания и загрузки для сумматора 334, а поля с [11:8] и с[15:12] полностью определяют положения ограничения и нормировки положений разряда для выходного сигнала сумматора 334.

Последовательность операций, выполняемых каналом данных на последовательных тактовых циклах при обслуживании входного каскада 312 отвода изображена на фиг. 10. Она почти аналогична обработке частоты символов для отвода, изложенной со ссылками на фиг. 3. Для каждого цикла таблица на фиг. 1 0 перечисляет компоненты, если таковые имеются, вводимые в шину вектора данных трех состояний 1 74; обращения, если таковые имеются, к ЗУПВ регистрового файла 304 или из него, слово управления каналом данных с[16:0], и краткий комментарий, используемый для отсылки к описанию обработки сигнала частоты символов для отвода на фиг. 3.

Во-первых, фильтры управляющего сигнала обновляются путем вычитания доли их текущего уровня и суммирования в накапливающих регистрах оперативных I и Q сигналов, выходных сигналов с выбранного входного каскада отвода в течение тактовых циклов 0-6. В течение тактовых циклов 7-9 скалярное произведение вычисляют с помощью отфильтрованных пилот-сигналов и выходных сигналов накапливания символов входного каскада выбранного отвода. В течение тактовых циклов 1 0-1 3 векторное произведение вычисляют с помощью отфильтрованных пилот-сигналов и отфильтрованных величин пилот-сигнала предыдущего символа, запомненных в регистровом файле 304. В течение тактовых импульсов 1 4-1 6 вычисляют энергию пилот-сигнала. Эту энергию записывают во временную рабочую ячейку в регистровом файле 304, в то время как фильтр обнаружения состояния синхронизации сначала обновляется путем вычитания доли его текущего уровня в течение тактовых циклов 17-18.

Энергия пилот-сигнала для текущего символа затем считывается и суммируется для получения новой величины для фильтра обнаружения состояния синхронизации, которую записывают в регистровый файл 304 в течение тактовых циклов 19-21. Новое состояние синхронизации также определяют сравнением с порогами, соответствующими состоянию синхронизации и отсутствия синхронизации в течение тактовых циклов 20-21 .

В течение тактовых импульсов 22-24 вычисляется энергия пилот-сигнала с запаздыванием, из нее вычитается энергия пилот-сигнала с опережением, полученная на предыдущем символе, и считывается из регистрового файла ЗУПВ 304 для получения дельта-метрики энергии для формирования контура второго порядка временного слежения.

Метрику временного слежения записывают в регистровый файл 304 и считывают непосредственно снова для размещения ее в качестве входного сигнала в канал данных. Она масштабируется константой К1 заданного коэффициента усиления микропроцессора при загрузке в защелку 342 выходного сигнала накапливающего регистра в течение тактового цикла 27. Эта масштабированная величина затем суммируется с компонентом частоты накапливающего регистра временного слежения фильтра второго порядка. Обновленное значение накапливающего регистра частоты временного слежения записывается в регистровый файл 304 и считывается для размещения его в качестве входного сигнала в канале данных, где оно суммируется с метрикой временного слежения, масштабированной константой К2 заданного коэффициента усиления микропроцессора в течение тактового цикла 32. Эта величина суммируется с компонентом фазы накапливающего регистра временного слежения фильтра второго порядка, и новое значение фазы накапливающего регистра записывается обратно в регистровый файл 304 на тактовом цикле 34. Таким образом для канала данных нужно всего 35 тактовых циклов для обработки отвода по каждому символу.

Последовательность операций, выполняемых каналом данных на последовательных тактовых циклах при обслуживании входного каскада 314 блока поиска, изображена на фиг. 11. Она почти аналогична обработке одного интервала интегрирования для блока поиска, описанной со ссылками на фиг. 4. В течение тактовых циклов 0-2 вычисляется энергия пилот-сигнала для интегрированного пилот-сигнала с запаздыванием. Эта энергия суммируется с промежуточным значением некогерентного накапливающего регистра на тактовом цикле 3, и новая сумма для истекших интервалов интегрирования записывается обратно в регистровый файл на тактовом цикле 4. Те же операции для интегрирования текущего тактового сигнала осуществляются в течение тактовых циклов 4-8. Если блок поиска 1 4 еще должен выполнять операцию интегрирования при том же смещении, то канал данных затем заканчивает обслуживание блока поиска, как показано сплошной линией после тактового цикла 8 на фиг. 11.

Если, наоборот, это является последним интервалом интегрирования для текущего смещения, то обработка продолжается. Обработка фильтра локальных максимумов происходит во время тактовых циклов 9-12. Канал данных 300 определяет крутизну трассы многолучевого распространения между результатами для текущего и более позднего смещения и между более поздним результатом смещения и текущим результатом для предыдущего смещения, запомненным в регистровом файле 304. Если состояние защелки, фиксирующей значение крутизны, переходит от 1 к 0, то это означает, что обнаружены локальные максимумы. Канал данных 300 затем может анализировать данный пик для включения в отсортированный перечень максимальных пиков, обнаруженных до этого момента при поиске.

Начиная с пика 0, т.е. наибольшего пика, на тактовом цикле 1 3 и вплоть до пика на тактовом цикле 23 энергия для текущего обрабатываемого смещения сравнивается с запомненными пиками. Если входная энергия превышает запомненную сравниваемую энергию, то входная энергия переписывает запомненную энергию и затем одновременно заменяет входную энергию в защелке накапливающего регистра 342. Переходя от больших к меньшим пикам, если входная энергия превышает энергию запомненного пика, все меньшие пики автоматически отбрасывают' по ходу сравнения пиков. Это один из хорошо известных в предшествующем уровне техники способов реализации функции сортировки. В рамках данного изобретения можно использовать любой из них.

Минимальный интервал интегрирования блока поиска в предпочтительном варианте осуществления составляет 32 элемента сигнала; при одном интегрировании на одно смещение, что представляет собой наихудший случай, каналу данных 300 потребуется всего 24 тактовых цикла на каждые 32 интервала интегрирования элементов сигнала для обеспечения работы блока поиска.

Последовательность операций, выполняемая каналом данных на следующих друг за другом тактовых циклах при обслуживании функций объединителя, изображена на фиг. 12. Она почти аналогична обработке с частотой символов для функций объединителя, описанных со ссылками на фиг. 5. Один символ отвода с устраненным искажением на тактовый цикл считывается из регистрового файла 304, что дает в результате окончательно объединенный, ограниченный и усеченный символ программируемого решения на тактовом цикле 3. В течение тактовых циклов 4-8, 9-13, 14-17 аналогичные суммирования для отводов осуществляются на отмеченных символах для обеспечения решений по управлению мощностью ячеек 0, 1 и 2, соответственно. Если используются два отмеченных символа, то объединенный отмеченный символ может суммироваться с предыдущим объединенным символом для обрабатываемой ячейки и запоминаться в регистровом файле 304. Схема ИЛИ 258 является дискретной логической схемой в схеме управления 308 каналом данных, использующим выходной сигнал знакового разряда сумматора 346 в качестве непрограммируемого решения о повышении/понижении для каждой ячейки по мере последовательной их обработки. В течение тактовых циклов 19-20 решение для объединенной мощности с учетом +1 или -1 суммируют со значением TXGAIN, считанным из регистрового файла 304. Новое значение TXGAIN принимается блоком МПИ 276 при записи обратно в регистровый файл 304. В течение тактовых циклов 22-24 значения погрешности частоты для отвода на тактовый цикл считывается из регистрового файла 304 и суммируется для получения нового значения регулировки погрешности частоты, которая суммируется со значением LO_ADJ, считанным из регистрового файла 304. Новое значение LO_ADJ принимается блоком МПИ 274 при записи в регистровый файл 304. Таким образом каналу данных требуется всего 28 тактовых циклов для обработки отвода для каждого символа.

Архитектура, предлагаемая в данном изобретении, имеет несколько преимуществ. Например, поскольку блок комплексной обработки совместно используется во множестве блоков входных каскадов отводов, то возможности демодулирования дополнительного сигнального канала можно увеличить простым добавлением нового блока входного каскада отвода. Блок входного каскада отвода не требует значительной площади кристалла и поэтому в таком варианте стоимость расширения возможностей демодуляции довольно низкая. Используя 512 тактовых циклов CHIPX8 на один символ, канал данных имеет достаточную свободу действий, т. е. дополнительных нерабочих циклов помимо тех, которые ему нужны для выполнения задач обработки сигналов.

В соответствии с вычислениями, рассмотренными со ссылками на фиг. 10, 11 и 12, в течение 512 интервалов символов 512 CHIPX8, в предпочтительном варианте осуществления при использовании трех входных каскадов отводов и минимального, состоящего из 32 сигнальных элементов интервала интегрирования блока поиска, канал данных будет обрабатывать отводы на 1 05 тактовых циклах, блок поиска на 48 тактовых циклах и объединитель на 28 тактовых циклах, используя всего 181 из имеющихся 512 тактовых циклов, что соответствует 35процентному коэффициенту использования. Другими словами, канал данных работает со скоростью 3,5 млн. команд в секунду. Это демонстрирует значительную разгрузку для выполнения простых функций с частотой элементов сигнала для специализированных входных каскадов блока поиска и отводов, в результате чего требования по обработке сигнала снижаются с 7,5 до 3,5 млн. команд/с. Непосредственным результатом является экономия мощности, причем напряжение, потребляемое специализированными входными каскадами, добавляет обратно только долю этой величины. Для значительного расширения объема или видов обработки для отводов и блока поиска либо для обеспечения обслуживания при более высокой скорости передачи данных с соответственно более короткими символьными интервалами упомянутая свобода действий может быть увеличена простым повышением частоты тактирования совместно используемого канала данных.

Архитектура демодулятора, соответствующего изобретению, является гибридом традиционного решения с использованием специализированных схем и способов универсальной цифровой обработки. По сравнению с обычным решением с применением специализированных схем совместно используемый канал данных потребляет меньше энергии и использует значительно меньше дискретных схем для символьной частоты, изображенных на фиг. 3, 4 и 5. Совместно используемый канал данных компактен и сконструирован специально для умеренных потребностей заданий обработки с использованием 10-разрядной арифметики одинарной точности и 20-разрядной арифметики двойной точности. Гибридное решение сохраняет гибкость алгоритмов кодирования в программноаппаратных средствах вместо специализированных схем. Формирование временных последовательностей согласно фиг. 1 0, 11 и 1 2 составляет основу для небольшого ядра микрокода; функции отводов, блока поиска и объединителя совместно выполнимы в соответствии с 1 00 последовательностями микрокода.

Изложенное выше описание предпочтительного варианта осуществления должно обеспечить специалистам в данной области техники возможность осуществления или использования данного изобретения. Различные модификации этих вариантов осуществлении будут очевидны для специалистов в данной области, а определенные в настоящем описании общие принципы могут быть применены для других вариантов осуществлений без использования изобретательской деятельности. Поэтому данное изобретение не предполагает ограничения изложенных здесь осуществлений, а характеризуется самым широким объемом в соответствии с принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящем описании.

Claims (13)

1. Устройство демодуляции расширенного спектра для использования в системе связи с множественным доступом, содержащее множество входных каскадов отводов, причем каждый входной каскад принимает расширенные по спектру сигналы и выполняет обработку сигнала с частотой элементарных посылок сигнала, относящуюся к устройству демодуляции расширенного спектра;

буфер, связанный с множеством входных каскадов отводов, для буферизации накопленных векторов данных, приходящихся на один символ;

запоминающее устройство для хранения информации о состоянии, относящейся к обработке сигнала с символьной частотой, выполняемой устройством демодуляции расширенного спектра;

канал арифметических данных, связанный с запоминающим устройством и буфером, для выполнения функций умножения и накопления с символьной частотой, относящихся к обработке сигнала устройством демодуляции расширенного спектра, причем канал арифметических данных имеет выход символов; и схему управления каналом данных, связанную с каналом арифметических данных, для принятия решения об использовании канала арифметических данных для множества входных каскадов отводов.

2. Устройство демодуляции расширенного спектра по п.1, отличающееся тем, что канал арифметических данных содержит:

первый мультиплексор, имеющий первый вход, связанный с множеством входных каскадов отводов, и второй вход, связанный с запоминающим устройством, причем первый мультиплексор выбирает первый сигнал с входного каскада отвода из множества входных каскадов отводов или запоминающего устройства, при этом первый мультиплексор выдает на выход первый выбранный сигнал;

второй мультиплексор, имеющий первый вход, связанный с множеством входных каскадов отводов, и второй вход, связанный с запоминающим устройством, причем второй мультиплексор выбирает второй сигнал с входного каскада отвода из множества входных каскадов отводов или запоминающего устройства, при этом второй мультиплексор выдает на вход второй выбранный сигнал;

умножитель, имеющий первый вход, связанный с первым мультиплексором, и второй вход, связанный со вторым мультиплексором, причем умножитель формирует сигнал произведения на выходе;

третий мультиплексор, имеющий первый вход, связанный с выходом умножителя, и второй вход, связанный с выходом второго мультиплексора, причем третий мультиплексор выдает на выход либо второй выбранный сигнал, либо сигнал произведения;

сумматор/вычислитель, имеющий первый вход, связанный с выходом третьего мультиплексора, и второй вход, связанный с выходным сигналом канала арифметических данных, причем сумматор/вычислитель формирует на выходе суммарный сигнал;

схему ограничения/нормировки, связанную с выходом сумматора/вычитателя, для избирательного ограничения суммарного сигнала до предварительного определенного диапазона, причем схема ограничения/нормировки формирует нормированный суммарный сигнал i и ключевую схему с фиксацией состояния, связанную со схемой ограничения/нормировки для запоминания нормированного суммарного сигнала, тем самым обеспечивая выходной сигнал канала арифметических данных.

3. Устройство демодуляции расширенного спектра по п.1, отличающееся тем, что содержит входной каскад блока поиска, включенный с возможностью приема множества принимаемых расширенных по спектру сигналов и подключенный к каналу арифметических данных, для вычисления энергии сигнала для множества принимаемых расширенных по спектру сигналов; и объединитель символов, связанный с каналом арифметических данных, для объединения выходного символьного сигнала в демодулированный поток символов.

4. Устройство демодуляции расширенного спектра по п. 3, отличающееся тем, что схема управления каналом данных принимает решение об использовании канала арифметических данных для входных каскадов отводов, входного каскада блока поиска и объединителя символов.

5. Устройство демодуляции расширенного спектра по п. 3, отличающееся тем, что входной каскад блока поиска содержит генератор псевдошумовой последовательности для генерирования синфазной (^-последовательности и квадратурной ^-последовательности;

прореживатель, связанный с принимаемыми расширенными по спектру сигналами, для генерации текущего I-сигнала, текущего Qсигнала, I-сигнала с запаздыванием и Q-сигнала с запаздыванием посредством селективной дискретизации принимаемых расширенных по спектру сигналов;

первое устройство свертки, связанное с I и Q последовательностями от генератора псевдошумовой последовательности и текущими I и Qсигналами, причем первое устройство свертки генерирует первый I-сигнал свертки и первый Q-сигнал свертки;

второе устройство свертки, связанное с I и Q последовательностями от генератора псевдошумовой последовательности и I и Q-сигналами с запаздыванием, причем второе устройство свертки генерирует второй I-сигнал свертки и второй Q-сигнал свертки;

множество накапливающих регистров, причем первый накапливающий регистр связан с первым I-сигналом свертки, второй накапливающий регистр связан с первым Q-сигналом свертки, третий накапливающий регистр связан со вторым I-сигналом свертки и четвертый накапливающий регистр связан со вторым Qсигналом свертки, при этом множество накапливающих регистров обеспечивают суммирование соответствующих I и Q-сигналов;

множество ключевых схем с фиксацией состояния, каждая из которых связана с накапливающим регистром из множества накапливающих регистров; и генератор синхронизации для управления первым и вторым устройствами свертки, генератором псевдошумовой последовательности и множеством накапливающих регистров.

6. Устройство демодуляции расширенного спектра по п. 1 , отличающееся тем, что каждый входной каскад отвода из множества входных каскадов отводов содержит генератор псевдошумовой последовательности для генерации Iпоследовательности и Q-последовательности;

прореживатель, связанный с принимаемыми расширенными по спектру сигналами, для генерации текущего I-сигнала, текущего Qсигнала, I-сигнала с запаздыванием и Q-сигнала с запаздыванием посредством селективной дискретизации принимаемых расширенных по спектру сигналов;

первое устройство свертки, связанное с I и Q-последовательностями от генератора псевдошумовой последовательности и текущими I и Qсигналами, причем первое устройство свертки генерирует первый I-сигнал свертки и первый Q-сигнал свертки;

второе устройство свертки, связанное с I и Q-последовательностями от генератора псевдошумовой последовательности и I и Q-сигналами с запаздыванием, причем второе устройство свертки генерирует второй I-сигнал свертки и второй Q-сигнал свертки;

генератор последовательности Уолша для генерирования последовательности элементов сигнала Уолша;

схему вскрытия, связанную с генератором последовательности элементов сигнала Уолша, для обращения ортогонального скрытия первых I и Q-сигналов свертки в ответ на последовательность элементов сигнала Уолша;

множество накапливающих регистров, причем первый накапливающий регистр подсоединен для приема первого I-сигнала свертки, второй накапливающий регистр - для приема первого Q-сигнала свертки, третий накапливающий регистр - для приема второго I-сигнала свертки, четвертый накапливающий регистр для приема второго Q-сигнала свертки, а пятый и шестой накапливающие регистры связаны со схемой вскрытия, причем множество накапливающих регистров обеспечивает суммирование соответствующих I и Q-сигналов;

множество ключевых схем с фиксацией состояния, каждая из которых связана с накапливающим регистром из множества накапливающих регистров i и генератор синхронизации для управления первым и вторым устройствами свертки, генератором псевдошумовой последовательности и множеством накапливающих регистров.

7. Способ демодуляции расширенного спектра в системе связи с множественным доступом, заключающийся в том, что принимают расширенные по спектру сигналы множеством входных каскадов отводов;

осуществляют обработку сигналов с частотой элементарных посылок сигнала, относящуюся к устройству демодуляции расширенного спектра, для принимаемых расширенных по спектру сигналов;

осуществляют посимвольную буферизацию накопленных векторов данных принимаемых расширенных по спектру сигналов;

запоминают в запоминающем устройстве информацию о состоянии, относящуюся к обработке сигнала с символьной частотой, выполняемой устройством демодуляции расширенного спектра;

выполняют функции умножения и накопления с символьной частотой, относящиеся к обработке сигнала входными каскадами отводов, и принимают решение о выборе и формируют последовательность операций умножения и накопления с символьной частотой для множества входных каскадов отводов.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что при принятии решения о выборе и формировании последовательности операций умножения и накопления осуществляют выбор из множества входных каскадов отводов, объединителя и входного каскада блока поиска;

выполняют функции умножения и накопления на интервале интегрирования блока поиска, относящиеся к обработке сигнала входным каскадом блока поиска, и выполняют функции накопления с символьной частотой, относящиеся к обработке сигнала объединителем.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что при выполнении умножения и накопления с символьной частотой умножают первый сигнал с входного каскада отвода из множества входных каскадов отводов или запоминающего устройства на второй сигнал с входного каскада отвода из множества входных каскадов отводов или запоминающего устройства для получения сигнала произведения;

суммируют сигнал произведения или второй сигнал с сигналом обратной связи для получения суммарного сигнала и ограничивают суммарный сигнал до предварительно определенного диапазона для получения ограниченного суммарного сигнала;

нормируют ограниченный суммарный сигнал для получения нормированного сигнала и фиксируют значение нормированного сигнала для получения сигнала обратной связи.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что фиксируют значения первого сигнала и второго сигнала.

11. Радиоприемник для осуществления связи в системе связи с множественным доступом, содержащий контроллер для управления радиотелефоном;

приемник для приема радиосигнала и демодулятор, связанный с контроллером и приемником, для демодуляции радиосигнала, при этом указанный демодулятор выполнен в виде устройства демодуляции расширенного спектра и содержит множество входных каскадов отводов, причем каждый входной каскад принимает расширенные по спектру сигналы и выполняет обработку сигнала с частотой элементарных посылок сигнала, относящуюся к устройству демодуляции расширенного спектра;

буфер, связанный со множеством входных каскадов отводов, для буферизации накопленных векторов данных, приходящихся на один символ;

запоминающее устройство для хранения информации о состоянии, относящейся к обработке сигнала с символьной частотой, выполняемой устройством демодуляции расширенного спектра;

канал арифметических данных, связанный с запоминающим устройством и буфером, для выполнения функций умножения и накопления с символьной частотой, относящихся к обработке сигнала устройством демодуляции расширенного спектра, причем канал арифметических данных имеет выход символов;

схему управления каналом данных, связанную с каналом арифметических данных, для принятия решения об использовании канала арифметических данных для множества входных каскадов отводов;

входной каскад блока поиска, подсоединенный для приема множества принимаемых расширенных по спектру сигналов и подключенный к каналу арифметических данных, для вычисления энергии сигнала для принимаемых расширенных по спектру сигналов; и объединитель символов, связанный с каналом арифметических данных, для объединения выходного символьного сигнала в демодулированный поток символов.

1 2. Способ демодуляции расширенного спектра в системе связи с множественным доступом, заключающийся в том, что принимают расширенные по спектру сигналы множеством входных каскадов отводов, выполняют обработку сигналов с частотой элементарных посылок сигнала, относящуюся к устройству демодуляции расширенного спектра, для принимаемых расширенных по спектру сигналов;

осуществляют посимвольную буферизацию накопленных векторов данных принимаемых расширенных по спектру сигналов;

запоминают информацию о состоянии, относящуюся к обработке сигнала с символьной частотой, выполняемой устройством демодуляции расширенного спектра;

выполняют функции умножения и накопления с символьной частотой, относящиеся к обработке сигнала, выполняемой устройством демодуляции расширенного спектра, для получения символьного выходного сигнала;

принимают решения о выборе и формируют последовательность операций умножения и накопления с символьной частотой для множества входных каскадов отводов, и объединяют символьный выходной сигнал для генерирования демодулированного сигнала.

13. Способ демодуляции расширенного спектра в системе связи с множественным доступом, заключающийся в том, что принимают расширенные по спектру сигналы множеством входных каскадов отводов и выполняют обработку сигнала с частотой элементарных посылок сигнала, относящуюся к устройству демодуляции расширенного спектра, для принимаемых расширенных по спектру сигналов.