專利名稱：一種用于wcdma通信的數(shù)字匹配濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于WCDMA通信的數(shù)字匹配濾波器。
背景技術(shù)：
WCDMA作為一項(xiàng)新技術(shù)，采用直擴(kuò)模式，載波帶寬為5MHz，室內(nèi)傳輸速率可達(dá)到2Mbit，室外可達(dá)到384kbps，它采用MCFDD雙工模式，與GSM網(wǎng)絡(luò)有良好的兼容性和互操作性，受到各種廠商的青睞。近幾年礦井下的通信逐步用無(wú)線通信代替有線通信，由于礦井下的通信環(huán)境極其惡略，要想實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信必須對(duì)已有無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理才能應(yīng)用，WCDMA通信系統(tǒng)是礦井通信中最優(yōu)的選擇。WCDMA通信系統(tǒng)中基站之間并沒有同步的要求，相鄰的基站使用不同的擴(kuò)頻序列。基站異步工作的優(yōu)點(diǎn)是不需要依賴GPS作為基站之間的定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但是移動(dòng)臺(tái)要和基站通信就必須先找到目標(biāo)基站并與之建立時(shí)間同步，所以必須對(duì)小區(qū)進(jìn)行搜索，以確定哪個(gè)小區(qū)基站提供通信服務(wù)，并與之同步。WCDMA小區(qū)的搜索需要三個(gè)步驟，即與提供通信服務(wù)小區(qū)基站的時(shí)隙同步、幀同步和捕獲主擾碼。WCDMA移動(dòng)臺(tái)小區(qū)搜索過(guò)程是先在較短的時(shí)間上取得時(shí)隙同步，然后再在較長(zhǎng)的時(shí)間上取得幀同步，最終得到所在小區(qū)使用的擾碼。所以時(shí)隙同步在整個(gè)搜索過(guò)程中是很關(guān)鍵的一步，縮小時(shí)隙同步的時(shí)間就能夠縮小搜索時(shí)間。各物理信道要實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步實(shí)質(zhì)是獲取各時(shí)隙的邊界。所有小區(qū)的主同步碼相同，而且終端預(yù)先知道其碼片序列，因此只需要用一個(gè)性能較好的匹配濾波模塊就可以檢測(cè)、捕獲到該主同步序列，從而確定各物理信道的時(shí)隙邊界。小區(qū)搜索的復(fù)雜性主要取決于第一步的復(fù)雜性，所以匹配濾波模塊的復(fù)雜性很大程度上決定了小區(qū)搜索的復(fù)雜性。井下無(wú)線信道環(huán)境極其惡劣，在主同步序列的捕獲算法中，一方面要求平均捕獲時(shí)間盡可能短，一方面要求捕獲概率盡可能大。傳統(tǒng)的數(shù)字匹配濾波器存在著抽頭數(shù)目眾多、硬件開銷龐大、功率消耗巨大的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)不能滿足WCDMA系統(tǒng)中小區(qū)快速搜索的要求。系統(tǒng)的主同步序列的數(shù)字匹配濾波器結(jié)構(gòu)的乘加單元數(shù)目為256Xm，寄存器的數(shù)目為256Xm，其中m為過(guò)采樣率。顯然，這種結(jié)構(gòu)隨采樣率的增加乘加單元與寄存器也迅速增力口，使數(shù)據(jù)處理速度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于WCDMA通信的數(shù)字匹配濾波器，旨在解決傳統(tǒng)的數(shù)字匹配濾波器，抽頭數(shù)目眾多、硬件開銷龐大、功率消耗巨大，結(jié)構(gòu)不能滿足WCDMA系統(tǒng)中小區(qū)快速搜索的要求，同時(shí)傳統(tǒng)的數(shù)字匹配濾波器結(jié)構(gòu)隨采樣率的增加乘加單元與寄存器也迅速增加，使數(shù)據(jù)處理速度降低的問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于提供一種用于WCDMA通信的數(shù)字匹配濾波器，該數(shù)字匹配濾波器包括:
對(duì)所采集的每個(gè)采樣值進(jìn)行采樣量化的A/D轉(zhuǎn)換模塊；與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，用于把采集數(shù)據(jù)同一個(gè)碼片所進(jìn)行的前后n次采樣分開，獲得I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出的串/并轉(zhuǎn)換模塊；與所述串/并轉(zhuǎn)換模塊相連接，用于接收所述串/并轉(zhuǎn)換模塊輸出的I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)，通過(guò)Golay序列相關(guān)器對(duì)所接收的I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配的匹配濾波模塊；與所述匹配濾波模塊相連接，用于將所述匹配濾波模塊輸出的I路和Q路奇次和偶次序列數(shù)據(jù)恢復(fù)成原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列，并對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列進(jìn)行輸出的并/串轉(zhuǎn)換模塊；與所述并/串轉(zhuǎn)換模塊相連接，用于接收所述并/串轉(zhuǎn)換模塊輸出的原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列，對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列進(jìn)行求平方和，并對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方和的結(jié)果進(jìn)行輸出的求平方和模塊；與所述求平方和模塊相連接，用于對(duì)所述求平方和模塊輸出的原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方和的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)主同步序列同步的相關(guān)檢測(cè)模塊。進(jìn)一步，所述匹配濾波模塊中設(shè)置有多個(gè)子匹配濾波器，若進(jìn)行n次數(shù)據(jù)采樣，則需要將I路和Q路的每個(gè)碼片采樣值分別進(jìn)入并聯(lián)的2n個(gè)子匹配濾波器。進(jìn)一步，所述求平方和模塊采用查表方法對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方，采用例化四進(jìn)制珠算加法器求和，運(yùn)用超前進(jìn)位鏈實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步，所述求平方和模塊中的四進(jìn)制珠算加法器為異步串行珠算加法器，采用兩個(gè)權(quán)值為5的高珠和5個(gè)權(quán)值為I的低珠結(jié)構(gòu)，一個(gè)單元可表示十進(jìn)制數(shù)范圍為0-15，正好為一個(gè)四進(jìn)制的數(shù)的表示范圍，同時(shí)由于平方結(jié)果為24bit，采用例化語(yǔ)句復(fù)制6個(gè)四進(jìn)制的全加器的加法單元，六個(gè)四進(jìn)制加法單元采用超前進(jìn)位鏈的方法進(jìn)行級(jí)聯(lián)。進(jìn)一步，當(dāng)所述串/并轉(zhuǎn)換模塊把同一個(gè)碼片所進(jìn)行的前后2次采樣分開、對(duì)每個(gè)采樣值進(jìn)行4bit量化時(shí)，即把4bitl路和4bit Q路轉(zhuǎn)換成并行的4bit I路奇數(shù)序列、4bitI路偶數(shù)序列、4bit Q路奇數(shù)序列及4bit Q路偶數(shù)序列，對(duì)四路序列分別進(jìn)入匹配濾波模塊進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將結(jié)果經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換1吳塊轉(zhuǎn)換成12bit的I路序列和12bit的Q路序列。進(jìn)一步，所述子匹配濾波器的傳遞函數(shù)為:
權(quán)利要求
1.一種用于WCDMA通信的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，該數(shù)字匹配濾波器包括: 對(duì)所采集的每個(gè)采樣值進(jìn)行采樣量化的A/D轉(zhuǎn)換模塊； 與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊相連接，用于把采集數(shù)據(jù)同一個(gè)碼片所進(jìn)行的前后n次采樣分開，獲得I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出的串/并轉(zhuǎn)換模塊； 與所述串/并轉(zhuǎn)換模塊相連接，用于接收所述串/并轉(zhuǎn)換模塊輸出的I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)，通過(guò)Golay序列相關(guān)器對(duì)所接收的I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配的匹配濾波模塊； 與所述匹配濾波模塊相連接，用于將所述匹配濾波模塊輸出的I路和Q路奇次和偶次序列數(shù)據(jù)恢復(fù)成原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列，并對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列進(jìn)行輸出的并/串轉(zhuǎn)換模塊； 與所述并/串轉(zhuǎn)換模塊相連接，用于接收所述并/串轉(zhuǎn)換模塊輸出的原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列，對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列進(jìn)行求平方和，并對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方和的結(jié)果進(jìn)行輸出的求平方和模塊； 與所述求平方和模塊相連接，用于對(duì)所述求平方和模塊輸出的原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方和的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)主同步序列同步的相關(guān)檢測(cè)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，所述匹配濾波模塊中設(shè)置有多個(gè)子匹配濾波器，若進(jìn)行n次數(shù)據(jù)采樣，則需要將I路和Q路的每個(gè)碼片采樣值分別進(jìn)入并聯(lián)的2n個(gè)子匹配濾 波器。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，所述求平方和模塊采用查表方法對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方，采用例化四進(jìn)制珠算加法器求和，運(yùn)用超前進(jìn)位鏈實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，所述求平方和模塊中的四進(jìn)制珠算加法器為異步串行珠算加法器，采用兩個(gè)權(quán)值為5的高珠和5個(gè)權(quán)值為I的低珠結(jié)構(gòu)，一個(gè)單元可表示十進(jìn)制數(shù)范圍為0-15，正好為一個(gè)四進(jìn)制的數(shù)的表示范圍，同時(shí)由于平方結(jié)果為24bit，采用例化語(yǔ)句復(fù)制6個(gè)四進(jìn)制的全加器的加法單元，六個(gè)四進(jìn)制加法單元采用超前進(jìn)位鏈的方法進(jìn)行級(jí)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，當(dāng)所述串/并轉(zhuǎn)換模塊把同一個(gè)碼片所進(jìn)行的前后2次采樣分開、對(duì)每個(gè)采樣值進(jìn)行4bit量化時(shí)，即把4bitl路和4bit Q路轉(zhuǎn)換成并行的4bit I路奇數(shù)序列、4bit I路偶數(shù)序列、4bit Q路奇數(shù)序列及4bit Q路偶數(shù)序列，對(duì)四路序列分別進(jìn)入匹配濾波模塊進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將結(jié)果經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成12bit的I路序列和12bit的Q路序列。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，所述子匹配濾波器的傳遞函數(shù)為('二^^小^二叫卞例，Ci是由分層序列U，V調(diào)制而成的，U是分 /-0 /二0層 Golay 序列 u = {1，1，1，1，1，1，-1，-1, I, -1, I, _1，I，_1，~l,l}, v = {1,1,1, ~l, -1,I，I，I，I，I，I，I，I，I，I，l}，C-^gm+n UnVm ; H(Z)=X(Z)=C(Z)=藝 C1Z1=藝 C16m+ z-(16m+n)unznXvmz-16m =H(zu)H(zv)，根據(jù)分 /=0 /-0 i =l /=1層的Golay序列對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，則有:
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，所述相關(guān)檢測(cè)模塊采用冒泡比較法，即相鄰時(shí)刻的相關(guān)值進(jìn)行比較把較大值存入寄存器A，較大值的位置存入寄存器B，不斷更新，直到出現(xiàn)相同值，檢測(cè)位置是否相差碼長(zhǎng)周期，如果是，就再進(jìn)行一次檢測(cè)，連續(xù)兩側(cè)檢測(cè)到就視為捕獲成功。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字匹配濾波器，其特征在于，所述匹配濾波模塊主要由延時(shí)單元和乘加單元構(gòu)成，延時(shí)單元采用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，乘加單元采用普通乘加模塊；所述匹配濾波模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)Golay序列捕獲，序列通過(guò)輸入進(jìn)入匹配濾波器，進(jìn)行移位乘加,并將結(jié)果輸出，當(dāng)有G olay序列通過(guò)匹配濾波器時(shí)，匹配濾波器輸出最大值256。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于WCDMA通信的數(shù)字匹配濾波器，A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)所采集的每個(gè)采樣值進(jìn)行采樣量化，串/并轉(zhuǎn)換模塊把同一個(gè)碼片的前后n次采樣分開，獲得I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)，匹配濾波模塊通過(guò)Golay序列相關(guān)器對(duì)I路和Q路的奇次和偶次序列數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，并/串轉(zhuǎn)換模塊將匹配濾波模塊輸出的I路和Q路奇次和偶次序列數(shù)據(jù)恢復(fù)成原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列，求平方和模塊對(duì)原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列進(jìn)行求平方和，相關(guān)檢測(cè)模塊對(duì)求平方和模塊輸出的原始I路和Q路數(shù)據(jù)序列求平方和的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)主同步序列同步；減少了硬件資源，提高了數(shù)據(jù)處理速度，在WCDMA通信系統(tǒng)小區(qū)搜索的時(shí)隙同步中迅速捕獲同步序列。
文檔編號(hào)H04B1/7093GK103152075SQ20131005490
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者李燈熬, 范少蕾, 趙菊敏, 趙寶峰 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)