專利名稱：一種用于直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的數(shù)字fir濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到通信系統(tǒng)的領(lǐng)域，具體涉及到一種用來產(chǎn)生直接序列擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)的數(shù)字濾波器。
背景技術(shù)：
支持話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)字無線通信系統(tǒng)正在全世界廣泛應(yīng)用。例如，美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)以及發(fā)布了被稱為IS-95的暫行標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了一種蜂窩擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。
擴(kuò)頻通信系統(tǒng)被蜂窩系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)商越來越多地采用主要是因?yàn)樗ㄟ^所有用戶同時(shí)共享時(shí)域和頻域而提供了頻譜效率和簡(jiǎn)單的頻率規(guī)劃。由IS-95標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的蜂窩擴(kuò)頻通信系統(tǒng)采用碼分多址(CDMA)方法通過寬帶射頻(RF)信道傳送話音和數(shù)據(jù)。在日本，按照日本標(biāo)準(zhǔn)JSTD-008規(guī)定了一種類似的擴(kuò)頻系統(tǒng)。由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)規(guī)定的另一種數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)CSM被認(rèn)為是移動(dòng)通信的全球標(biāo)準(zhǔn)(GSM)。然而，GSM采用時(shí)分多址(TDMA)方法，與CDMA方法不同，是通過相對(duì)的窄帶RF信道來傳送話音和數(shù)據(jù)。
典型的蜂窩擴(kuò)頻系統(tǒng)采用所謂的“直接序列”擴(kuò)頻(DS-SS)調(diào)制方法，能夠通過一個(gè)公共寬帶RF信道同時(shí)向分散的用戶傳輸截然不同的信息信號(hào)。按照一種DS-SS調(diào)制方法，直接用對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展碼或序列來調(diào)制具有一種規(guī)定位率的信息信號(hào)，產(chǎn)生按照一種規(guī)定的空中接口同時(shí)傳輸?shù)恼徽{(diào)制信號(hào)。用于每一個(gè)信息信號(hào)的擴(kuò)展碼包括按照規(guī)定的片速率發(fā)生的一個(gè)“片”序列。例如，IS-95規(guī)定的1.2288Mbits/秒比要發(fā)送的信息信號(hào)的位率高得多。同時(shí)發(fā)送的信息信號(hào)是靠被稱為偽隨機(jī)(PN)序列的一種唯一擴(kuò)展序列來彼此區(qū)別的。為了從同時(shí)發(fā)送的其他信息信號(hào)當(dāng)中恢復(fù)一個(gè)特別發(fā)送的信息信號(hào)，例如可以由用戶移動(dòng)臺(tái)上的一個(gè)DS-CDMA接收機(jī)用本地產(chǎn)生的唯一分配給用戶的PN序列與接收的信號(hào)相乘并且對(duì)結(jié)果積分。這樣，用戶就能識(shí)別出給它的信息信號(hào)與給其他用戶的信息信號(hào)的區(qū)別。常規(guī)的擴(kuò)展序列是按照規(guī)定的采樣速率采樣并且提供給一個(gè)多抽頭數(shù)字FIR濾波器，它在產(chǎn)生擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)之前按照對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)來處理各個(gè)采樣。
按照有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，Dent的美國(guó)專利US5,530,722號(hào)描述了一種采用平衡的RC濾波器的改進(jìn)的正交調(diào)制器。按照一種實(shí)施方案，分別用I和Q信號(hào)的互補(bǔ)和高位率的西格馬-德耳塔表示來驅(qū)動(dòng)平衡的RC濾波器，它們是按照一種連續(xù)的調(diào)制符號(hào)從一個(gè)查詢表中提取的。按照另一種實(shí)施方案，代表西格馬-德耳塔表示的連續(xù)符號(hào)的數(shù)量取決于是否會(huì)使查詢表過大，所描述的濾波器采用了許多系數(shù)，然后對(duì)濾波的值執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換變成附加采樣的西格馬-德耳塔表示。
Dent的美國(guó)專利US5,867,537號(hào)還描述了一種根據(jù)連續(xù)的調(diào)制位來產(chǎn)生濾波的I和Q調(diào)制波形的平衡橫向?yàn)V波器。連續(xù)的每一個(gè)位在一個(gè)寄存器中被延遲，并且按照與延遲的位有關(guān)的正或負(fù)FIR加權(quán)系數(shù)將延遲的(或者是反向延遲的位)位提供給一個(gè)電阻組合網(wǎng)絡(luò)。這一現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種互補(bǔ)電阻網(wǎng)絡(luò)，它采用相反極性的位來產(chǎn)生平衡的I和Q調(diào)制波形。
在Paneth等人的美國(guó)專利US4,644,561號(hào)描述了另一種現(xiàn)有技術(shù)，用來調(diào)制和解調(diào)射頻載波上的多位符號(hào)的一種調(diào)制解調(diào)器采用了多相位調(diào)制，例如是16-相位調(diào)制。用一個(gè)數(shù)字濾波器產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，濾波器的輸出包括交替的同相(I)和正交(Q)以及-I，-Q信號(hào)。經(jīng)過D-A轉(zhuǎn)換之后，用這些交替信號(hào)代表一個(gè)中間頻率上的調(diào)制信號(hào)用做數(shù)字濾波器輸入，該頻率對(duì)應(yīng)于1/4采樣速率。
Paneth專利中描述的數(shù)字濾波器采用一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)來存儲(chǔ)從L個(gè)連續(xù)調(diào)制符號(hào)的一個(gè)窗口上取得的預(yù)先計(jì)算并部分加權(quán)的符號(hào)之和。從ROM輸出的部分加權(quán)和被按順序D-A轉(zhuǎn)換并且能夠有效地加入后續(xù)的帶通濾波器形成一個(gè)完整的加權(quán)和。Critchlow等人的美國(guó)專利US4,996,697號(hào)還描述了對(duì)Paneth專利中公開的D-A轉(zhuǎn)換器波形發(fā)生器系統(tǒng)的輸出進(jìn)行消隱，以免在傳輸頻譜中混入噪聲。然而，這種方案的缺點(diǎn)之一是需要一個(gè)大容量ROM來存儲(chǔ)窗口中所有符號(hào)的預(yù)先計(jì)算的加權(quán)和。
IS-95標(biāo)準(zhǔn)為正交調(diào)制之前的I和Q信號(hào)規(guī)定了一種48-抽頭FIR濾波器。

圖1表示這樣一種48-抽頭FIR濾波器10，它按照四倍于片速率的采樣速率工作。如圖所示，數(shù)字濾波器10接收用1，0和-1采樣代表的輸入信號(hào)采樣。+1和-1采樣分別對(duì)應(yīng)著Boolean“1”和Boolean“0”的片值，而0采樣對(duì)應(yīng)著沒有有效值要傳輸。在本文的說明書中，將+或-采樣統(tǒng)稱為非零采樣。濾波器10包括48個(gè)用Z-1代表的存儲(chǔ)器或延遲元件12，它們被連接成一個(gè)鏈，按照四倍片速率接收連續(xù)的信號(hào)采樣。這種結(jié)構(gòu)用提供給對(duì)應(yīng)的FIR系數(shù)C1到C48的一串1/4片周期的短脈沖激勵(lì)濾波器10，從而提供濾波器輸出。這些系數(shù)是用適當(dāng)?shù)募訖?quán)網(wǎng)絡(luò)例如是數(shù)字乘法器14實(shí)現(xiàn)的。通過一個(gè)加法器16加和這種濾波器輸出，產(chǎn)生四倍于片速率的數(shù)字輸出字節(jié)或字。
通常是用一個(gè)D-A轉(zhuǎn)換器18將輸出字轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓電平。D-A轉(zhuǎn)換器18的輸出被提供給一個(gè)抗混疊濾波器20消除有害成分。如圖所示，用許多連續(xù)的零采樣將脈沖分開，每當(dāng)?shù)谒膫€(gè)采樣就是一個(gè)非零采樣，然后是三個(gè)零采樣。接著，在出現(xiàn)在一個(gè)片周期中的四個(gè)采樣中的每一個(gè)采樣期間僅僅為濾波器輸出提供12個(gè)抽頭。
按照Paneth的專利，以下具體通過四個(gè)12-抽頭濾波器來簡(jiǎn)化對(duì)濾波器10的描述，它們用按照四倍片速率多路復(fù)用和解多路復(fù)用的輸入和輸出來代替一個(gè)48-抽頭濾波器。另外，由于用二進(jìn)制輸入值驅(qū)動(dòng)的12-抽頭濾波器會(huì)產(chǎn)生4096個(gè)不同的輸出值，四個(gè)4096-單元存儲(chǔ)器件例如是ROM或RAM可以為十二個(gè)輸入的所有組合存儲(chǔ)預(yù)先計(jì)算的加權(quán)值的對(duì)應(yīng)表，也就是4×212個(gè)值，由此來替代四個(gè)12-抽頭濾波器。
四個(gè)4096-單元存儲(chǔ)器件還可以組合成一單個(gè)16384-單元存儲(chǔ)器件，可以用傳送非零采樣的十二條地址線尋址。按照這種結(jié)構(gòu)，可以用四倍于片速率的一個(gè)時(shí)鐘速率按照多路分解方式來選擇16384-單元ROM的輸出。為了進(jìn)一步縮小ROM容量，可以將地址線分成兩條6-位線，用每條6-位線對(duì)兩個(gè)256-單元(4×64)ROM中的一個(gè)尋址。然后可以將兩個(gè)256-單元ROM的輸出加在一起獲得濾波器輸出。
然而，還需要進(jìn)一步降低數(shù)字濾波器的復(fù)雜性?？偠灾?jiǎn)化數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)之一是減少功率消耗，特別是在使用有限的電池功率的移動(dòng)裝置中使用這種濾波器的情況下。由此就需要有一種簡(jiǎn)化的數(shù)字濾波器，特別是用來產(chǎn)生直接序列擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)的一種簡(jiǎn)化的FIR濾波器。
發(fā)明概述簡(jiǎn)而言之，按照本發(fā)明的一方面，利用按每一次預(yù)定數(shù)量的非零采樣獲得的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的脈沖的優(yōu)點(diǎn)來降低產(chǎn)生擴(kuò)頻信號(hào)的數(shù)字濾波器的復(fù)雜性，從而將存儲(chǔ)預(yù)先計(jì)算值的存儲(chǔ)器件的容量縮小一半。按照指定速率接收代表連續(xù)位的數(shù)字信號(hào)的許多輸入采樣而產(chǎn)生擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)，按照每個(gè)符號(hào)周期一個(gè)以上采樣的輸出采樣速率產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。將連續(xù)的位編組成第一分組位和第二分組位交替施加在存儲(chǔ)器件的第一組地址線上。用來存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)著輸入采樣濾波器響應(yīng)例如是FIR濾波器響應(yīng)的預(yù)先計(jì)算值的存儲(chǔ)器件由第一組地址線和第二組不同的地址線的組合來尋址。按照本發(fā)明的這種方法的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱是通過修改提供給第二組地址線的位圖來開發(fā)的，這取決于提供給第一組地址線的是第一分組位還是第二分組位。第二組地址線的位圖對(duì)應(yīng)著每個(gè)符號(hào)周期一個(gè)以上采樣。按照例舉的一個(gè)實(shí)施例，用一個(gè)256單元ROM或(RAM)按照8倍片速率多路復(fù)用就能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的濾波器。按照另一個(gè)實(shí)施例，按照16倍片速率使用I和Q多路復(fù)用就能用按照16倍片速率訪問的單個(gè)256單元ROM或(RAM)實(shí)現(xiàn)一個(gè)正交數(shù)字濾波器。
按照本發(fā)明的另一方面提供了一種三重輸入信號(hào)，為平滑地開始和結(jié)束調(diào)制信號(hào)的傳輸提供一種手段。傳輸從一個(gè)最初包含零值單元的三重輸入寄存器開始。然后在發(fā)送濾波的輸出的同時(shí)對(duì)非零片值鐘控。為了在完成對(duì)最后一個(gè)非連續(xù)的零片值的鐘控后停止傳輸，在最后一個(gè)片之后對(duì)連續(xù)的零值鐘控，同時(shí)連續(xù)發(fā)送濾波器輸出。如果三重輸入寄存器組的所有單元中僅僅包含零值，就可以停止傳輸?？梢杂酶鞣N公開的方法來補(bǔ)償使用三重?cái)?shù)字給存儲(chǔ)查詢表的存儲(chǔ)器件地址空間帶來的增加。第一種方法采用二進(jìn)制邏輯來減少為使用中不會(huì)出現(xiàn)的那些數(shù)字組合準(zhǔn)備的地址空間。第二種方法包括刪除與使用中不會(huì)出現(xiàn)的地址相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置。
附圖簡(jiǎn)介圖1表示一種常規(guī)48-抽頭FIR濾波器的框圖。
圖2表示通過將圖1的48-抽頭濾波器分成四個(gè)多路復(fù)用的12-抽頭濾波器而簡(jiǎn)化的一種數(shù)字濾波器的框圖。
圖3表示將圖2中各個(gè)濾波器的四個(gè)12位寄存器組合成一個(gè)寄存器而進(jìn)一步簡(jiǎn)化的一個(gè)數(shù)字濾波器的框圖。
圖4表示用四個(gè)多路復(fù)用的ROM構(gòu)成圖2的四個(gè)12-抽頭濾波器的一個(gè)數(shù)字濾波器的框圖。
圖5表示用單個(gè)4路16384單元ROM代替圖4中四個(gè)多路復(fù)用的ROM而進(jìn)一步簡(jiǎn)化的一種數(shù)字濾波器的框圖。
圖6表示用兩個(gè)256單元ROM代替圖4中四個(gè)多路復(fù)用的ROM而進(jìn)一步簡(jiǎn)化的一種數(shù)字濾波器的框圖。
圖7通過一個(gè)多路復(fù)用的512單元代替圖6的兩個(gè)256單元ROM的一種數(shù)字濾波器的框圖。
圖8表示利用本發(fā)明的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱之優(yōu)點(diǎn)來縮小存儲(chǔ)器件容量的一種數(shù)字濾波器的框圖。
圖9表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例多路復(fù)用I和Q輸入的一種正交數(shù)字濾波器的框圖。
圖10表示用三重?cái)?shù)字開始和結(jié)束調(diào)制信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)字濾波器的框圖。
圖11表示用一個(gè)量值位和一個(gè)符號(hào)位代表的圖10的三重?cái)?shù)字。
圖12表示用按照三個(gè)三重?cái)?shù)字的組操作的6-5線變換邏輯來縮減圖10所示數(shù)字濾波器中的存儲(chǔ)器件的地址空間。
圖13表示用按照六個(gè)三重?cái)?shù)字的組操作的12-8線變換邏輯來縮減圖10所示數(shù)字濾波器中的存儲(chǔ)器件的地址空間。
具體說明如上所述，圖1所示的常規(guī)48-抽頭FIR濾波器是由非零采樣的脈沖來驅(qū)動(dòng)的。由于采樣是按照四倍片速率輸入的，概念值+1或-1的每個(gè)非零采樣后面是三個(gè)零采樣，直至輸入下一個(gè)非零采樣。這種布置用一串1/4片周期脈沖激勵(lì)濾波器，脈沖之間的采樣是零。這樣就能按照4倍片速率用一個(gè)非零采樣(+/-1)后接三個(gè)零采樣來代表脈沖。參見圖1，從圖中可以看出，在第一采樣相位，僅有抽頭1，5，9，13，...45的非零采樣對(duì)濾波器輸出起作用。然后在第二采樣相位是抽頭2，6，10，14，....46的非零采樣，接著在第三采樣相位是抽頭3，7，11，15，....47的非零采樣，最后在第四采樣相位是抽頭4，8，12，....48的非零采樣。
參見圖2，第一簡(jiǎn)化濾波器22有效地將圖1的48-抽頭濾波器分成了四個(gè)12-抽頭濾波器24。這樣就能用各自按照片速率工作的四個(gè)12-抽頭濾波器24代替圖1的48-抽頭濾波器。每個(gè)濾波器24包括一個(gè)12位寄存器16和一個(gè)求和裝置28。由于在任何采樣相位下48個(gè)抽頭中僅有12個(gè)包含非零采樣，求和裝置28僅僅累加12個(gè)值，而不是象圖1的加法器16那樣累加48個(gè)值。按照這樣的簡(jiǎn)化，用系數(shù)C1，C5，C9，...C45對(duì)12個(gè)非零值加權(quán)，并且相加產(chǎn)生在對(duì)應(yīng)著片周期的第一采樣相位期間產(chǎn)生的第一輸出值。在每個(gè)片周期中，系數(shù)C2，C6，C10，...C46被用來產(chǎn)生第二輸出值，系數(shù)C3，C7，C11，...C47被用來產(chǎn)生第三輸出值，而系數(shù)C4，C8，C12，...C48被用來產(chǎn)生第四輸出值。
具體地說，通過按照四倍片速率鐘控的輸入多路復(fù)用器30傳送輸入片值，在對(duì)應(yīng)的采樣相位中用四個(gè)濾波器24依次接收每一個(gè)新片。按照四倍片速率對(duì)輸入多路復(fù)用器30和輸出多路復(fù)用器32的同步鐘控，按順序選擇在每個(gè)片周期中計(jì)算的四個(gè)濾波器輸出。參見圖3，用單個(gè)寄存器32代替四個(gè)寄存器26進(jìn)一步簡(jiǎn)化了圖2的數(shù)字濾波器。這是因?yàn)閳D2中的每個(gè)12位寄存器26包含同樣的12個(gè)最后片值。這樣就能用單個(gè)12位寄存器32驅(qū)動(dòng)四個(gè)12-抽頭濾波器36。如圖所示，這樣就能省去圖2中的輸入多路復(fù)用器28。然而仍然需要輸出多路復(fù)用器30。
圖3的四個(gè)濾波器36各自具有十二個(gè)二進(jìn)制輸入，每一個(gè)輸入可以取是兩種狀態(tài)(+1或-1)之一，這樣，總共就有212或4096種狀態(tài)之一。因而就能用由寄存器32的最后十二個(gè)輸入位尋址的一個(gè)預(yù)先計(jì)算的表代替各個(gè)濾波器36的加權(quán)和求和功能。參見圖4，所有可能的4096種輸入狀態(tài)的輸出值被預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的四個(gè)ROM38中。按照四倍片速率工作的一個(gè)輸出多路復(fù)用器40依次從四個(gè)ROM38中的選定位置按順序選擇一個(gè)輸出值。一個(gè)D-A轉(zhuǎn)換器42將ROM38的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。
參見圖5，用一個(gè)由第一組12位地址線41尋址的四路16，384單元ROM44代替圖4的四個(gè)4096單元ROM38。按照這種布局，按照4×片速率為一個(gè)除以4的電路46鐘控來提供第二組二位地址線45就能代替圖4的輸出多路復(fù)用器40。接著，除以4的電路46的兩個(gè)輸出位按順序采取位圖00，01，10，11，將這些位圖用做最后兩位地址線去選擇由ROM44的哪一個(gè)4096單元段產(chǎn)生一個(gè)輸出。已經(jīng)有人用一種僅僅基于三個(gè)連續(xù)位值的類似的ROM布局來產(chǎn)生在歐洲GSM蜂窩系統(tǒng)中使用的GMSK調(diào)制信號(hào)并且已被采納，它是由L.M.Ericsson的一個(gè)瑞士公司從1991年起發(fā)售并在該公司制造的GSM蜂窩電話中出售的。
參見圖6，一個(gè)濾波器48將12個(gè)輸入位分成六位的兩個(gè)分組，從而進(jìn)一步縮小所需存儲(chǔ)器件的容量。例如，前一分組的六位對(duì)應(yīng)著最高有效位(MSB)，而后一分組的六位對(duì)應(yīng)著最低有效位(LSB)。每個(gè)六位分組對(duì)26或64個(gè)位置的四個(gè)分組之一尋址，它們存儲(chǔ)著六個(gè)加權(quán)位值的和。特別是應(yīng)該注意到圖6，圖中沒有表示位分組的次序，因?yàn)榭梢詫⒋鎯?chǔ)在ROM中的值改編成符合輸入位被分成位分組的具體方式。這樣就能用兩個(gè)256-單元(即4×64單元)ROM50代替圖4濾波器中的四個(gè)4096單元ROM38。通過一個(gè)8位加8位加法器52按照四倍片速率將兩個(gè)ROM50的輸出所提供的值并行相加。這樣，在圖6中就是將前6個(gè)MSB抽頭和后6個(gè)LSB抽頭預(yù)先求和，并通過加法器52將ROM50的輸出相加而獲得一個(gè)12抽頭的和。
參見圖7，濾波器48的另一個(gè)實(shí)施例是將圖6的兩個(gè)256-單元ROM50組合成單個(gè)512單元ROM52，可以用第一組和第二組地址線的組合去訪問。與圖6的并行讀出不同，被MSB和LSB位的分組尋址的存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的6位MSB和LSB寄存器51中的存儲(chǔ)器輸出是通過多路復(fù)用器按兩次連續(xù)的讀出操作獲得的。將MSB和LSB位交替提供給ROM52的第一組地址線。按照這種布局，為了組成每個(gè)片周期8個(gè)讀數(shù)，每四分之一位周期需要有兩個(gè)讀數(shù)。這是用一個(gè)除以8計(jì)數(shù)器54來實(shí)現(xiàn)的，它可以為了按照8倍片速率對(duì)ROM52尋址而提供由三個(gè)額外地址位構(gòu)成的第二組地址線。如虛線連接所示，用線53上變化最快的地址位選擇多路復(fù)用器56的6位輸出。多路復(fù)用器56的6位輸出被交替提供給ROM52的第一組地址線。由線53鐘控的一個(gè)串行加法器58累加其結(jié)果并且提供給D-A轉(zhuǎn)換器42。在圖7中應(yīng)該注意到，無論用MSB還是LSB分組對(duì)ROM52尋址，提供給第二組地址線(即排除MSB/LSB選擇位)的二位位圖都是相同的。
FIR濾波器的系數(shù)往往呈現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱。按照本發(fā)明的一方面，利用FIR濾波器響應(yīng)的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)，用于存儲(chǔ)預(yù)先計(jì)算的加權(quán)和的存儲(chǔ)器件的容量可以減少一半。由于時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱，脈沖響應(yīng)及其用于由圖7中的第一分組的位尋址的第一采樣相位的對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)值與由第二分組的位尋址的第四采樣相位是相同的。同樣，用于由第一分組的位尋址的第二采樣相位的存儲(chǔ)值與由第二分組的位尋址的第三采樣相位也是相同的。因此，在圖7中，如果為采樣相位“i”提供MSB位，ROM52的輸出與按照反轉(zhuǎn)順序?qū)Σ蓸酉辔籐-i提供LSB位時(shí)是相同的，此處的采樣相位編號(hào)是0，1，2...L(例如是4)。按照本發(fā)明的這一方面，圖7中的512單元ROM被容量較小的25 6單元ROM替代，由于FIR脈沖響應(yīng)的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱，它僅僅存儲(chǔ)ROM5 2中存儲(chǔ)的值的一半。另外還改變了尋址方式，選擇采樣相位L-i而不是相位“i”，以便在各個(gè)采樣相位中提供適當(dāng)?shù)妮敵鲋怠?br> 參見圖8，按照本發(fā)明的數(shù)字濾波器按照具有特定速率也就是數(shù)字信號(hào)的片速率的一串輸入位接收代表數(shù)字信號(hào)的輸入采樣。按照本發(fā)明，將接收的輸入位編制成第一位分組和第二位分組，以便利用時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的FIR響應(yīng)。從中可以看出，為了利用本發(fā)明這一方面的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)，并不一定要將各位編組成MSB位和LSB位。例如，可以用1，3，5，7，9位構(gòu)成的第一位分組和12，10，8，6，4，2構(gòu)成的第二位分組對(duì)ROM60的內(nèi)容尋址。在所述的具體實(shí)施例中，第一和第二位分組對(duì)應(yīng)著MSB和LSB位。用一個(gè)6位多路復(fù)用器56交替選擇存儲(chǔ)在寄存器55中的各個(gè)位分組。選定的六位分組以嚴(yán)格的反轉(zhuǎn)順序被提供給例如是一個(gè)256單元ROM的存儲(chǔ)器60的第一組地址線59。與圖7的ROM52類似，可以用兩組地址線對(duì)ROM60尋址第一組地址線和第二組地址線。然而，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)，需要根據(jù)提供給第一組地址線的是第一還是第二分組的位來修改對(duì)應(yīng)著輸出采樣相位的第二組地址位的位圖。
因此，在例舉的實(shí)施例中是一個(gè)模-2加XOR電路的地址修改器電路6 2通過補(bǔ)足按照8倍片速率鐘控的由一個(gè)除以8計(jì)數(shù)器64提供的采樣相位位來修改兩個(gè)地址位。計(jì)數(shù)器64提供的輸出位b0，b1和b2被提供給地址修改器電路62。在圖8所示的實(shí)施例中，如圖所示用位b2對(duì)線53執(zhí)行XOR，修改ROM60的第二組地址線。從圖中可以看出，圖8所示的地址修改器電路62是一個(gè)例子，本發(fā)明也可以采用其他此類的地址修改器電路來實(shí)現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的邏輯。
參見圖9，濾波器64代表一個(gè)正交濾波器，按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它使用圖8的一種修改方案來產(chǎn)生正交擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)。各自由MSB及LSB I-寄存器66和MSB及LSB Q-寄存器68構(gòu)成的兩組輸入寄存器串行接收“I”和“Q”位。按照這種布局，分別存儲(chǔ)I或Q輸入位的6位MSB或LSB寄存器66或68對(duì)應(yīng)著圖8的寄存器55。濾波器64以16倍片速率交替選擇存儲(chǔ)在寄存器66和68中的I和Q位。與圖8的濾波器類似，一個(gè)除以16電路76為一個(gè)4路多路復(fù)用器78的選擇輸入提供輸出。因此濾波器輸出是通過每一片周期16個(gè)讀數(shù)也就是圖8中讀出速率的二倍由一個(gè)256單元ROM74產(chǎn)生的。地址修改器電路62為讀出ROM的內(nèi)容而提供修改的地址線，這些地址線的布局吸取了配合著圖8所述的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)。
按照這一實(shí)施例，濾波器64按照以下次序通過每一片周期16個(gè)讀數(shù)對(duì)應(yīng)著“I”和“Q”輸入位交替地計(jì)算“I”和“Q”輸出讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位1的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位1的一個(gè)值，并且在一個(gè)累加器80中累加；輸出累加值I1；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位1的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位1的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值Q1；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位2的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位2的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值I2；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位2的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位2的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值Q2；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位3的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位3的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值I3；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位3的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位3的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值Q3；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位4的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著I片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位4的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值I4；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的前6個(gè)最后位的采樣相位4的一個(gè)值；讀出對(duì)應(yīng)著Q片數(shù)據(jù)流的后6個(gè)最后位的采樣相位4的一個(gè)值，并且累加；輸出累加值Q4。
這樣就能用濾波器64按順序產(chǎn)生I1，Q1，I2，Q2，I3，Q3，I4，Q4的值，可以將它們分成I1，I2，I3，I4由一個(gè)“I”D-A轉(zhuǎn)換器(未示出)來轉(zhuǎn)換，并分成Q1，Q2，Q3，Q4由一個(gè)“Q”D-A轉(zhuǎn)換器(未示出)來轉(zhuǎn)換。然后進(jìn)一步平滑“I”和“Q”D-A轉(zhuǎn)換器的輸出，在用一個(gè)正交調(diào)制器(未示出)調(diào)制一個(gè)信號(hào)之前消除4倍片速率和以上的波動(dòng)。
在圖8和9所示的濾波器中可以看出，需要濾波的信號(hào)始終包括12個(gè)非零片值。而這樣就需要考慮在第一位之前和最后已為之后都沒有非零位值時(shí)傳輸?shù)拈_始和結(jié)束。在這種情況下，可以在開始傳輸時(shí)首先加載12個(gè)零值，表示在輸入要傳輸?shù)牡谝晃?1或-1值之前的一個(gè)“上傾斜”階段中的非傳輸狀態(tài)。同樣，在“下傾斜”階段中，可以通過在最后一個(gè)非零片或位值之后加載12個(gè)零值來結(jié)束傳輸。
圖10表示采用三重?cái)?shù)字T1-T12的一個(gè)數(shù)字濾波器79的框圖，將三重?cái)?shù)字裝載在一個(gè)輸入寄存器81中，用上傾斜和下傾斜階段實(shí)現(xiàn)濾波功能。按照這樣的布局，12位輸入的內(nèi)容包括具有+1，0或-1三態(tài)的三重值。這樣，輸入T1-T12就能產(chǎn)生312種不同狀態(tài)。不需要任何簡(jiǎn)化就可以用一個(gè)具有4×312單元的用于存儲(chǔ)四個(gè)采樣相位的輸出值的組合的存儲(chǔ)器件82實(shí)施這種數(shù)字濾波器79。即使將三重輸入分成兩組6個(gè)三重?cái)?shù)字也能產(chǎn)生36或729種狀態(tài)，所需的存儲(chǔ)器件比用來存儲(chǔ)圖6濾波器的64個(gè)值的存儲(chǔ)器件的容量大10倍以上。
參見圖11，用一個(gè)濾波器91實(shí)現(xiàn)圖10的濾波器，用存儲(chǔ)在兩個(gè)獨(dú)立寄存器83和85中的兩個(gè)二進(jìn)制輸入位串代表各12個(gè)三重值。一個(gè)二進(jìn)制位表示是否要發(fā)送一個(gè)信息位。例如，二進(jìn)制狀態(tài)“1”表示應(yīng)該發(fā)送一個(gè)信息位，而二進(jìn)制位狀態(tài)“0”表示不發(fā)送信息。另一位表示要發(fā)送的信息位的符號(hào)或極性也就是+1或-1。如果每一個(gè)三重?cái)?shù)字使用兩位，6個(gè)三重?cái)?shù)字的地址線數(shù)量就是12，而存儲(chǔ)器件的容量就會(huì)從64增加到4096，如圖11中的ROM84所示。
為了用簡(jiǎn)化的數(shù)字濾波器提供上傾斜和下傾斜的調(diào)制信號(hào)，本發(fā)明的另一方面考慮到在上傾斜和下傾斜階段中并不會(huì)遇到三重?cái)?shù)字的所有組合。以下的表1中表示了可能用于尋址的那些組合。
表1
其結(jié)果是，對(duì)每一個(gè)采樣階段，為支持上傾斜(或者是采取時(shí)間對(duì)稱方式的下傾斜)狀態(tài)所需的值的總數(shù)是62(也就是32+16+8+4+2)。同樣，為支持下傾斜(或者是采取時(shí)間對(duì)稱方式的上傾斜)還需要另外62(也就是32+16+8+4+2)個(gè)值。除了以上組合的124種上傾斜和下傾斜值以外，所有零狀態(tài)還需要一個(gè)額外值。這樣，用來容納四個(gè)采樣階段的上傾斜和下傾斜值的存儲(chǔ)位置總數(shù)就等于125×4＝500個(gè)位置。這樣就能通過將上文配合著圖8或9所述的表值的數(shù)量從256增加到256+500＝756個(gè)位置來實(shí)現(xiàn)開始和結(jié)束傳輸?shù)纳稀⑾聝A斜。
參見圖12，同時(shí)用四個(gè)6-5線縮減邏輯電路86來處理三個(gè)三重?cái)?shù)字來壓縮不會(huì)出現(xiàn)的組合。如以下的表2中所示，在上、下傾斜中僅有三種連續(xù)的三重?cái)?shù)字組合
表2
可以用5位線尋址總共21個(gè)需要的值。也就是用一個(gè)6-5線轉(zhuǎn)換器檢測(cè)每?jī)晌坏娜齻€(gè)三重?cái)?shù)字的可能組合，并且在0-20的范圍內(nèi)將它們映射成唯一的5位地址。這樣就能用兩個(gè)5位地址分別對(duì)兩個(gè)1024(即210)單元ROM8 8尋址，如圖12所示。按照另外一種布局，根據(jù)兩個(gè)5位地址各自僅有從0到20的范圍這一事實(shí)就可以進(jìn)一步縮小ROM容量。因此，每個(gè)ROM88的容量例如可以是一個(gè)441單元ROM，具體應(yīng)用的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)212＝441個(gè)值。
圖13表示用12-8線邏輯電路90將每?jī)晌坏?個(gè)三重?cái)?shù)字縮減到限定了189種(也就是每一個(gè)采樣階段125+64或756/4種組合)可能組合的8位地址。由限定多至256個(gè)值的8條地址線分別對(duì)兩個(gè)ROM96尋址。然而，由于僅僅使用了地址為0到188的那些位置，為了節(jié)省芯片面積，ROM9 6中從189到256的其余位置可以刪除。由于在四個(gè)采樣階段中各自只需要189個(gè)位置，也可以使用單個(gè)756單元專用存儲(chǔ)器件。用限定四個(gè)采樣階段之一的兩條地址線對(duì)這種專用存儲(chǔ)器件尋址，有效地限定要訪問四組189個(gè)位置中的哪一個(gè)存儲(chǔ)表值。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用一個(gè)抽象的4096單元容量的ROM(未示出)就能免于使用地址空間壓縮邏輯。按照這一實(shí)施例，為一個(gè)4096壓縮RON提供對(duì)應(yīng)著6個(gè)三重?cái)?shù)字的六條2位線，但是刪去從不會(huì)被尋址的那些位置，只留下756個(gè)位置。這樣，按照本實(shí)施例，可以用三重寄存器輸出尋址的存儲(chǔ)器件所存儲(chǔ)的值的數(shù)量就會(huì)比三重寄存器輸出所需的所有可能組合的值的總數(shù)要少。這樣就能用一個(gè)電子存儲(chǔ)器提供一個(gè)只讀存儲(chǔ)器或查詢表，其構(gòu)造可以存儲(chǔ)許多量值，其數(shù)量是2的冪。對(duì)電子存儲(chǔ)器尋址的位線的數(shù)量所代表的狀態(tài)數(shù)量等于二的冪，其中在存儲(chǔ)器的構(gòu)造中省去上述地址線在具體的應(yīng)用中已知不會(huì)出現(xiàn)的那些狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。
進(jìn)而，由于時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱，圖13的兩個(gè)ROM96可以組合成由前六個(gè)三重?cái)?shù)字然后是反轉(zhuǎn)的后六個(gè)三重?cái)?shù)字交替尋址的一個(gè)ROM(未示出)，從而提取兩個(gè)值，隨后類似于圖8的布局在一個(gè)累加器(未示出)中相加。如果選用數(shù)字反轉(zhuǎn)的第二六個(gè)三重?cái)?shù)字對(duì)ROM尋址，就必須象以前一樣選擇相位L-I而不是相位I實(shí)施兩個(gè)相位的線。在采用OQPSK或QPSK調(diào)制時(shí)，還可以用類似于圖9的布局來獲得對(duì)應(yīng)著12個(gè)I片的值和對(duì)應(yīng)著12個(gè)Q片的值。
以上解釋了如何用一個(gè)756值的存儲(chǔ)器查詢表來構(gòu)筑一個(gè)比較復(fù)雜的48抽頭FIR濾波器，其脈沖響應(yīng)持續(xù)時(shí)間是12個(gè)QPSK符號(hào)，重疊采樣系數(shù)是四，連同實(shí)現(xiàn)平滑地開始和停止傳輸?shù)纳蟽A斜和下傾斜。本發(fā)明是按照IS-95 CDMA蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)來解釋的，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然還可以將其改做它用，無需脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的原理和范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)的方法包括接收代表作為以指定速率的連續(xù)位的數(shù)字信號(hào)的許多輸入采樣；將連續(xù)的位編組成至少第一分組位和第二分組位；將選定的一個(gè)第一分組位和第二分組位之一交替施加在存儲(chǔ)器件的第一組地址線上，其存儲(chǔ)值對(duì)應(yīng)著數(shù)字信號(hào)的濾波器響應(yīng)，其中存儲(chǔ)器件由第一組地址線和第二組不同的地址線的組合來尋址，以訪問選定的存儲(chǔ)值之一；并且根據(jù)提供給第一組地址線的是第一分組位還是第二分組位來修改施加給第二組地址線的位圖。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述調(diào)制信號(hào)是按照每個(gè)符號(hào)周期多于一個(gè)采樣的輸出采樣速率產(chǎn)生的，并且其中所述每個(gè)符號(hào)周期多于一個(gè)的采樣與第二組地址線的對(duì)應(yīng)位圖相關(guān)。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中濾波器響應(yīng)對(duì)應(yīng)于對(duì)輸入采樣的FIR響應(yīng)。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中濾波器響應(yīng)呈現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中輸入采樣包括包含同相和正交采樣的正交輸入采樣。
6.一種用于產(chǎn)生擴(kuò)頻調(diào)制波形的數(shù)字濾波器包括一個(gè)輸入寄存器，它存儲(chǔ)代表特定位速率的輸入信號(hào)的許多連續(xù)位，其中將所述的連續(xù)位編組成至少第一分組位和第二分組位；一個(gè)存儲(chǔ)器件，可以通過第一組地址線和第二組地址線尋址來訪問一個(gè)選定的存儲(chǔ)位置，其中所述存儲(chǔ)器件存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)著對(duì)輸入信號(hào)的濾波器響應(yīng)的值；一個(gè)多路復(fù)用器，在第一分組位和第二分組位之間進(jìn)行選擇，為第一組地址線交替地提供選定的第一分組位和第二分組位之一；一個(gè)計(jì)數(shù)器，它以比特定的位速率高數(shù)倍的時(shí)鐘速率產(chǎn)生計(jì)數(shù)器輸出；以及一個(gè)地址修改電路，用來修改計(jì)數(shù)器輸出以產(chǎn)生第二組地址線，其中根據(jù)提供給第一組地址線的是第一還是第二分組位來修改第二組地址線。
7.按照權(quán)利要求6的數(shù)字濾波器，其中進(jìn)一步包括一個(gè)求和裝置，將對(duì)應(yīng)著交替選擇的第一和第二分組位的存儲(chǔ)器件輸出加在一起產(chǎn)生一個(gè)總和輸出。
8.按照權(quán)利要求6的數(shù)字濾波器，其中濾波器響應(yīng)對(duì)應(yīng)于對(duì)輸入采樣的FI R響應(yīng)。
9.按照權(quán)利要求8的數(shù)字濾波器，其中濾波器響應(yīng)呈現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱。
10.按照權(quán)利要求6的方法，其中輸入信號(hào)包括包含同相和正交分量的正交輸入信號(hào)。
11.一種用于對(duì)數(shù)字輸入信號(hào)濾波并且提供用來平滑傳輸?shù)钠鹗己徒Y(jié)束的上傾斜和下傾斜的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，它包括一個(gè)三重寄存器，用于存儲(chǔ)連續(xù)數(shù)目的第一和第二組二進(jìn)制位，所述二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)代表輸入采樣的三重輸入信號(hào)，在要發(fā)送一個(gè)輸入采樣時(shí)，所述的第一組二進(jìn)制位具有第一二進(jìn)制狀態(tài)，而在不要發(fā)送一個(gè)輸入采樣時(shí)則具有第二二進(jìn)制狀態(tài)，以及所述第二組二進(jìn)制位具有對(duì)應(yīng)著要發(fā)送的一個(gè)輸入采樣的極性的二進(jìn)制狀態(tài)；一個(gè)存儲(chǔ)器件，其存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)著對(duì)輸入信號(hào)的濾波器響應(yīng)的值；以及線縮減邏輯電路，耦合在所述三重寄存器上，所述線縮減邏輯限制三重寄存器輸出的可能的組合數(shù)目，以提供減少的用于尋址存儲(chǔ)器件的地址線。
12.按照權(quán)利要求11的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中濾波器響應(yīng)對(duì)應(yīng)于對(duì)輸入采樣的FIR響應(yīng)。
13.按照權(quán)利要求12的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中FIR響應(yīng)呈現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱。
14.按照權(quán)利要求11的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中輸入采樣包括包含同相和正交采樣的正交輸入采樣。
15.一種用于對(duì)數(shù)字輸入信號(hào)濾波并且提供用來平滑傳輸?shù)钠鹗己徒Y(jié)束的上傾斜和下傾斜的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，它包括一個(gè)三重寄存器，它存儲(chǔ)連續(xù)數(shù)目的第一和第二組二進(jìn)制位，所述二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)著代表輸入采樣的三重輸入信號(hào)，在要發(fā)送一個(gè)輸入采樣時(shí)，所述的第一組二進(jìn)制位具有第一二進(jìn)制狀態(tài)，而在不要發(fā)送一個(gè)輸入采樣時(shí)則具有第二二進(jìn)制狀態(tài)，以及所述第二組二進(jìn)制位具有對(duì)應(yīng)著要發(fā)送的一個(gè)輸入采樣的極性的二進(jìn)制狀態(tài)；一個(gè)存儲(chǔ)器件，其存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)著對(duì)輸入信號(hào)的濾波器響應(yīng)的值，其中所述存儲(chǔ)器件用三重寄存器輸出來尋址，并且其存儲(chǔ)值的數(shù)量比對(duì)應(yīng)著三重寄存器輸出的所有可能組合的數(shù)量要少。
16.按照權(quán)利要求15的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中濾波器響應(yīng)對(duì)應(yīng)于對(duì)輸入采樣的FIR響應(yīng)。
17.按照權(quán)利要求16的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中FIR響應(yīng)呈現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱。
18.按照權(quán)利要求15的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中輸入采樣包括包含同相和正交采樣的正交輸入采樣。
19.按照權(quán)利要求15的改進(jìn)的信號(hào)發(fā)生器，其中所述存儲(chǔ)器件是一個(gè)電子存儲(chǔ)器，對(duì)應(yīng)著在所述信號(hào)發(fā)生器的工作中不會(huì)出現(xiàn)的三重寄存器狀態(tài)的那些存儲(chǔ)位置被從電子存儲(chǔ)器省去以便縮減存儲(chǔ)器件的容量。
20.一種縮減容量的只讀存儲(chǔ)器或查詢表，它包括一個(gè)電子存儲(chǔ)器，其標(biāo)稱能夠被配置為存儲(chǔ)一數(shù)量的量，所述數(shù)量是2的冪，所述存儲(chǔ)器通過一個(gè)數(shù)量的位線來尋址，該數(shù)量代表等于所述二的冪的狀態(tài)數(shù)，其中所述儲(chǔ)器被配置成省去對(duì)應(yīng)于在已知應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)的上述地址位線的狀態(tài)的存儲(chǔ)單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器，它吸取響應(yīng)的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)，減少用來存儲(chǔ)代表在數(shù)字濾波器中的輸入信號(hào)采樣的濾波器響應(yīng)值所需的存儲(chǔ)器。另外，所述的信號(hào)發(fā)生器支持用于平滑傳輸擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)的上傾斜和下傾斜。
文檔編號(hào)H03H17/06GK1408143SQ00816703
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2000年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月4日
發(fā)明者P·W·登特, D·巴羅 申請(qǐng)人:艾利森公司