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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Korrelationsschaltung und insbesondere
eine Korrelationsschaltung mit veränderlicher Taktrate für die Verwendung
in einem tragbaren CDMA-Empfänger.
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Korrelationsschaltungen
werden gewöhnlich in
tragbaren Telekommunikationsempfängern
eingesetzt, um zu identifizieren, welche Übertragungen unter vielen Signalen
für den
jeweiligen Empfänger
bestimmt sind. Die Korrelationsschaltung erzeugt ein lokal generiertes
Signal und vergleicht dieses lokale Signal mit dem empfangenen Signal.
Wenn das empfangene Signal und das lokal erzeugte Signal einen hohen
Korrelationsgrad haben, dann wird die Übertragung als für den Empfänger bestimmt
angesehen. Wenn die resultierende Korrelation niedrig ist, dann wird
die Übertragung
als nicht für
den Empfänger
bestimmt angesehen und verworfen. Die empfangenen und lokal generierten
Signale können
entweder analoge Signale sein, wie solche, die in FM-Telekommunikationssystemen
verwendet werden, oder Sequenzen von binären Daten in digitalen Systemen
wie CDMA-(Code Division Multiple Access)-Systemen.
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Korrelationsschaltungen
werden im gesamten Empfänger
einschließlich
im „Carrier
Lock Loop" und im „Delay
Lock Loop" Schaltkomplex
des Empfängers
verwendet. Eine Carrier Lock Loop (CLL) dient zum Entfernen von
Trägerversatzfrequenz
und -phase des empfangenen Signals. Eine Delay Lock Loop (DLL) dient
zum Aufrechterhalten der Signalrastung, d.h. zum Aufrechterhalten
der Ausrichtung zwischen den empfangenen und lokal generierten Signalen
nach dem Erfassen des empfangenen Signals.
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1A illustriert
ein Systemblockdiagramm einer Carrier Lock Loop (CLL) für einen
digitalen CDMA-Empfänger.
Die CLL beinhaltet einen komplexen Multiplikator 102, eine
Korrelationsschaltung 103, eine Arkustangens-Lookup-Tabelle
(ATAN LUT) 104, einen Schleifenfilter 105 und
einen numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) 106. Mittels
eines CDMA-Empfänger-Frontends
(nicht gezeigt) wird ein CDMA-Signal empfangen und auf Basisband-I-
und Q-Datensequenzen 101a und 101b heruntergemischt.
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Die
I- und Q-Datensequenzen 101a und 101b werden an
den komplexen Multiplikator 102 mit komplexen Multiplikatoren
sin(Φ) 106a und
cos(Φ) 106b angelegt.
Die komplexen Multiplikatoren 106a und 106b haben
die Aufgabe, den Trägerfrequenz- und -phasenversatz
vom Trägersignal
zu entfernen. Die I- und Q-Datensequenzen 102a und 102b werden
mit lokal generierten Sequenzen (nicht gezeigt) korreliert, so dass
komplexe Phasenfehlerkomponenten cos(Φ)' 103a und sin(Φ)' 103b erzeugt
werden. Die komplexen Phasenfehlerkomponenten 103a und 103b werden
einer Arkustangens-Lookup-Tabelle 104 zugeführt, die
ein Phasenfehlersignal 105a erzeugt. Das Phasenfehlersignal 104a ist
ein Maß dafür, wie genau
die empfangene I- und Q-Datenträgerversatzphase
auf die lokal generierte Phase (Φ)
ausgerichtet ist. Der Phasenfehler ist minimal, wenn die empfangene
Trägerphase
und Φ ausgerichtet
sind. Ein Schleifenfilter 105 entfernt eventuelle parasitäre Außerbandsignalkomponenten vom
Phasenfehlersignal 103a. Das Phasenfehlersignal wird einem
numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) 106 zugeführt, der
als Reaktion darauf einen verbesserten Satz von komplexen Multiplikatoren 106a und 106b erzeugt.
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Wenn
die empfangene Sequenz auf die lokale PN-Sequenz abgestimmt ist,
muss die Ausrichtung zwischen den beiden Sequenzen genau eingehalten werden. 1B illustriert
ein Blockdiagramm einer Delay Lock Loop zum dynamischen Aufrechterhalten der
Ausrichtung zwischen den empfangenen und lokalen PN-Sequenzen, wenn die
beiden Sequenzen innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegen.
Die Delay Lock Loop 100 beinhaltet Korrelatoren 110a–c, Filter 120a–c, einen
Addierer 122, einen Schleifenfilter 132, einen
spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 134 und einen lokalen
pseudonormalen (PN) Codegenerator 136. Eine empfangene
Chipsequenz 102 wird gleichzeitig den Korrelatoren 110a–c zugeführt. Der
PN-Generator 136 generiert drei lokale PN-Sequenzen 104a–c. Die
erste lokale PN-Sequenz 104a ist punktgleich mit der empfangenen PN-Sequenz 102.
Der Korrelator 110a erzeugt die in 1C gezeigte
Antwort.
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Wenn
die Ausrichtung zwischen der empfangenen PN-Sequenz und der lokalen
PN-Sequenz von –T
auf T geändert
wird, dann ist die zweite lokale PN-Sequenz 104b in Bezug
auf die empfangene PN-Sequenz 102 spät und erzeugt so die in 1D gezeigte
Ausgangsantwort 125. Die dritte lokale PN-Sequenz 104c ist
in Bezug auf die empfangene PN-Sequenz 102 früh und erzeugt
so die in 1E gezeigte Ausgangsantwort 125c.
Die frühe
und die späte
Version der empfangenen und lokal generierten Sequenzen werden gewöhnlich in
den Korrelationsschaltungen wie nachfolgend gezeigt verwendet.
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Ein
Addierer 122 dient zum Addieren einer negierten Version
der späten
Antwort mit der frühen Antwort
zum Erzeugen eines Fehlersignals 130 wie in 1F gezeigt.
Wie in 1F gezeigt, hat das Fehlersignal 130 einen
linearen Spannungspegel gegenüber
dem Zeitverhalten über
die Korrelationsperiode ±T/2.
Wenn die lokal generierte und die empfangene Sequenz innerhalb dieses
Bereiches liegen, dann werden sie von der DLL dynamisch neu ausgerichtet,
bis das Fehlersignal 130 null erreicht, was eine perfekte
Ausrichtung zwischen den beiden anzeigt.
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Ein
Schleifenfilter 132 beseitigt Störgeräusche aus dem Fehlersignal 130,
die während
des Korrelationsvorgangs auftreten können. Das gefilterte Fehlersignal
wird an den VCO 134 angelegt, der einen Ton erzeugt, der
dem Fehlersignal 130 entspricht. Der lokale PN-Generator 136 empfängt den VCO-Ton
und justiert in Reaktion darauf das Timing seiner intern generierten
lokalen PN-Sequenzen 104a–c und zieht die lokalen PN-Sequenzen 104a–c gemäß der Fehlersignalantwort
von 1F entweder vor oder verzögert sie. Die justierten lokalen PN-Sequenzen 104a–c werden
dann an die Korrelatoren 110a–c ausgegeben, um einen höheren Korrelationsgrad
mit der empfangenen PN-Sequenz zu erhalten.
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Korrelationsschaltungen
nehmen Leistung hauptsächlich
in Abhängigkeit
von ihrer Betriebsgeschwindigkeit oder Korrelationsrate auf. Eine
mit einer hohen Taktrate arbeitende Korrelationsschaltung nimmt
mehr Leistung auf als die mit einer niedrigeren Taktrate arbeitende
Korrelationsschaltung.
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Im
herkömmlichen
Empfängerschaltkomplex wie
der oben erwähnten
CLL und DLL wird die Korrelationsrate auf einer konstanten Taktrate
gehalten, die gewöhnlich
um ein Vielfaches höher
ist als die Chiprate des/der empfangenen Signals oder Sequenz. Der
kumulative Effekt einer großen
Zahl von Korrelationsschaltungen, die mit einer relativ hohen Taktrate
arbeiten, führt
zu einer signifikanten Leistungsaufnahme. Im Hinblick auf die begrenzte
Stromversorgung, die in tragbaren Zellulartelefonen zur Verfügung steht,
wird das vorliegende Verfahren des Betreibens der Korrelationsschaltungen äußerst nachteilig.
Ein Beispiel ist in der
US
5105437A offenbart.
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Es
besteht Bedarf an einer neuen Korrelationsschaltung und einem Betriebsverfahren,
mit der/dem die Taktrate und demzufolge die Leistungsaufnahme verringert
werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Korrelationsschaltung mit veränderlicher
Taktrate bereit, die Strom spart, indem sie mit zwei verschiedenen
Taktraten arbeitet. Während
der anfänglichen
Signalerfassung arbeitet die Korrelationsschaltung mit veränderlicher
Taktrate mit einer hohen Taktrate, dem Zwei- oder Mehrfachen der
Chiprate, um die empfangenen und lokal generierten Sequenzen für eine mögliche Übereinstimmung
zu korrelieren. Wenn die empfangenen und lokal generierten Sequenzen
einen hohen Korrelationsgrad aufweisen, dann ist die relative Positionierung
der empfangenen und lokal generierten Sequenzen in einem hohen Maß bekannt.
Die Korrelationsschaltung mit veränderlicher Taktrate schaltet
dann auf eine niedrigere Taktrate um, die kleiner als das Zweifache
der Chiprate ist, und verringert so die Leistungsaufnahme, wobei
ein hohes Maß an
Zeitausrichtungsgenauigkeit bewahrt wird.
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In
einer Ausgestaltung beinhaltet die Korrelationsschaltung eine veränderliche
Taktquelle, eine lokale PN-Quelle und einen Korrelator. Die lokale PN-Quelle
beinhaltet ferner einen lokalen Generator und einen Resampler. Die
veränderliche
Taktquelle erzeugt eine normale Taktrate und eine niedrigere Taktrate.
Der lokale Generator liefert die lokale PN-Sequenz mit der normalen
Taktrate. Der Resampler empfängt
die lokale PN-Sequenz, die mit der normalen Taktrate abgetastet
wird, und gibt die mit der niedrigeren Taktrate abgetastete lokale PN-Sequenz
aus. Der Korrelator empfängt
die mit niedrigerer Taktrate abgetastete lokale PN-Sequenz, die
empfangene PN-Sequenz und das Signal mit niedrigerer Taktrate, korreliert
die empfangenen und lokalen PN-Sequenzen
mit der niedrigeren Taktrate zum Erzeugen einer korrelierten Schaltung.
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Ein
weitergehendes Verständnis
der Natur und des Vorzugs der Erfindung lässt sich durch Bezugnahme auf
den Rest der Beschreibung und die Begleitzeichnungen erlangen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A illustriert
eine bekannte Schaltungsarchitektur für eine Carrier Lock Loop für einen
digitalen CDMA-Empfänger.
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1B illustriert
eine bekannte Schaltungsarchitektur für eine CDMA Delay Lock Loop.
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1C-1F illustrieren
die Antwort der CDMA Delay Lock Loop gemäß 1B.
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2 illustriert
ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Korrelationsschaltung mit
veränderlicher Taktrate
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschreibt.
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3 illustriert
eine beispielhafte Ausgestaltung der Korrelationsschaltung mit veränderlicher Taktrate
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 illustriert
ein Zeitdiagramm, das für das
Verständnis
des Betriebs des LPN-Resamplers nützlich ist.
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5 illustriert
eine beispielhafte Ausgestaltung des LPN-Resamplers gemäß der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
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2 illustriert
ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Korrelationsschaltung mit
veränderlicher Taktrate
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschreibt. Beim Start 205 oder in einer beliebigen
anderen Periode, wenn keine vorherige Korrelation zwischen einer
empfangenen und einer lokal generierten PN-Sequenz stattgefunden
hat, arbeitet die Korrelationsschaltung zunächst in einem Erfassungsmodus.
Während
des Betriebs im Erfassungsmodus generiert ein lokaler PN-Generator
eine lokale PN-Sequenz,
die mit einer hohen Taktrate im Vergleich zur empfangenen PN-Sequenz
abgetastet wird (Schritt 210). In der bevorzugten Ausgestaltung
wird die lokale PN-Sequenz
mit dem Vierfachen der Chiprate der empfangenen PN-Sequenz abgetastet.
Nach dem Abtasten werden die lokale PN-Sequenz und die empfangene
PN-Sequenz einem Korrelator zugeführt. Der Korrelator korreliert
die beiden Sequenzen mit einer hohen Taktrate, vorzugsweise dem
Vierfachen („4 ×") der beim Abtasten
der lokalen PN-Sequenz
verwendeten Chiprate (Schritt 215). Wenn das resultierende
Kreuzkorrelationsprodukt anzeigt, dass die empfangene und die lokale
PN-Sequenz nicht innerhalb des in 1B gezeigten
Korrelationsbereiches ±T/2
liegen, dann arbeitet die Korrelationsschaltung wieder wie oben
beschrieben im Erfassungsmodus und führt die Schritte 205 und 215 aus.
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Wenn
das Kreuzkorrelationsprodukt anzeigt, dass die lokale und die empfangene
Sequenz innerhalb des Korrelationsbereiches ±T/2 liegen, dann können die
beiden Sequenzen ausgerichtet werden und die Korrelationsschaltung
schaltet auf eine Locked-Signal-Betriebsart
um. In der Locked-Signal-Betriebsart ist die Positionierung der
empfangenen Sequenz in einem hohen Maß bekannt, d.h. innerhalb von ±½ einer
Chipperiode. Demzufolge kann die Korrelation zwischen der empfangenen
und der lokalen Sequenz mit einer reduzierten Taktrate erfolgen,
mit wenn überhaupt
nur einem geringen resultierenden Fehler. Wenn die Korrelationsschaltung
im Locked-Signal- Modus
arbeitet, dann wird die Korrelationstaktrate reduziert, vorzugsweise
von der 4 × Chiprate
im Erfassungsmodus auf eine (32/31) × Chiprate im gerasteten Modus.
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Wenn
die Korrelationsschaltung mit der reduzierten Taktrate arbeitet,
dann muss die lokale PN-Sequenz mit der reduzierten Taktrate neu
abgetastet werden, damit die Korrelationsschaltung ein genaues Kreuzkorrelationsprodukt
erzeugen kann. Demzufolge wird die lokale Sequenz mit der reduzierten
Taktrate, vorzugsweise der (32/31) × Chiprate der empfangenen
PN-Sequenz neu abgetastet werden (Schritt 225). Die neu
abgetastete lokale Sequenz wird mit der empfangenen Sequenz mit
der reduzierten Taktrate korreliert, so dass sich ein Kreuzkorrelationsprodukt
ergibt (Schritt 230). Wenn das resultierende Kreuzkorrelationsprodukt
eine Ausrichtung zwischen den beiden Sequenzen innerhalb eines vordefinierten
Bereiches anzeigt, dann arbeitet die Korrelationsschaltung in der
nachfolgenden Abtastperiode weiter im Locked-Signal-Modus. Liegt das Kreuzkorrelationsprodukt
außerhalb
des vordefinierten Bereichs, dann schaltet die Korrelationsschaltung wie
oben beschrieben in den Signalerfassungsmodus.
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3 illustriert
eine Ausgestaltung der Korrelationsschaltung mit veränderlicher
Taktrate gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Korrelationsschaltung beinhaltet einen Korrelator 320,
eine Taktquelle 340 und eine lokale PN-Quelle 360.
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Der
Korrelator 320 beinhaltet einen bitweisen XOR-(exklusives
Oder)Operator 321 mit einem ersten Eingang 321a zum
Empfangen der empfangenen PN-Chipsequenz und einem zweiten Eingang 321b zum
Empfangen der lokalen PN-Chipsequenz. Die empfangene Sequenz wird
durch eine Offset-Zweierkomplementzahl, vorzugsweise mit einer Länge von
10 Bit ausgedrückt,
was einen Wert von –512
bis +512 repräsentiert.
Der XOR-Operator 321 führt
eine Kreuzkorrelation an den zwei Sequenzen durch und erzeugt ein
großes
Kreuzkorrelationsprodukt, wenn die beiden Sequenzen ausgerichtet
sind. Das Ergebnis jeder Korrelation wird mit einem Addierer 322 addiert,
und eine laufende Summe vorheriger Korrelationen, die innerhalb
derselben Taktperiode stattfinden, wird im Register 323 gespeichert.
Ein mit einer Taktrate CLK 349 laufender Zähler 324 zählt von
N – 1
auf 0 zurück,
und zu diesem Zeitpunkt geht das Endzählsignal 327 in den
H-Zustand und weist dadurch das Register 326 an, das akkumulierte
Ergebnis über
die N Abtastwerte auszugeben.
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Das
CLK-Signal 349 wird von einer Taktquelle 340 generiert.
Die Taktquelle 340 beinhaltet einen spannungsgesteuerten
Oszillator (VCO) 342, eine Durch-31-Dividieren-Schaltung 344, einen
Zähler 346 und
einen Abtastmoduswahlschalter 348.
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Der
VCO 342 legt ein Referenzsignal 343 an den Zähler 346 und
die Durch-31-Dividieren-Schaltung 344 an.
In der bevorzugten Ausgestaltung arbeitet das Referenzsignal mit
einer Frequenz von 32 × Chiprate
(1,2288 MHz) oder 39,3216 MHz. Die Durch-31-Dividieren-Schaltung 344 generiert
ein Beat-Clock-Signal 345, das gleich (32/31) × Chiprate ist,
wie unten näher
erörtert
wird. Von der 32 × Referenzfrequenz 343 generiert
der Zähler 346 1 ×, 2 ×, 4 ×, 8 × und 16 × Taktsignale 347a–e.
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Ein
auf ein Steuersignal 341 ansprechender Taktquellenschalter 348 wählt entweder
der Beat-Clock 345 oder eine der Zählerraten 347a–e als die
Taktrate CLK, die für
die Korrelationsrate verwendet wird. In der bevorzugten Ausgestaltung
beträgt die
Beat-Clock-Rate (32/31) × Chiprate
und die 4 × Chiprate
wird als zweiter Eingang des Taktquellschalters 348 verwendet,
aber es können
auch andere Taktraten verwendet werden.
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Die
lokale PN-(LPN)-Quelle 360 beinhaltet einen LPN-Generator 361,
einen LPN-Resampler 364, ein LPN-Signalverzögerungsglied 366 und
einen LPN-Schalter 368. Der LPN-Generator 361 empfängt ein
Taktsignal 361a und erzeugt die lokale PN-Chipsequenz 362.
Das Taktsignal 361a wird zum Vorziehen oder Verzögern des
Anfangs der lokalen Sequenz 362 in Intervallbruchteilen
der Taktrate verwendet, die in der bevorzugten Ausgestaltung 8 × Chiprate
ist.
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Die
lokale Sequenz 362 wird dem LPN-Resampler 364 und
dem LPN-Signalverzögerungsglied 366 zugeführt. Das
LPN-Signalverzögerungsglied 366 arbeitet
als N-Periode-Verzögerungsglied,
um die Verzögerung
im LPN-Resampler 364 zu kompensieren. Die verzögerte Sequenz 367 wird dem
LPN-Schalter 368 zur Eingabe in den Korrelator 320 zugeführt, wenn
sie vom LPN-Schalter 368 gewählt wird. In der bevorzugten
Ausgestaltung wird die verzögerte
Sequenz 367 für
die Eingabe in den LPN-Eingang 321b des Korrelators während des
Betriebs im Signalerfassungsmodus gewählt.
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Der
LPN-Resampler 364 empfängt
auch die lokale PN-Sequenz 362, ein Taktsignal 347e mit
1 × Chiprate
und das Beat-Clock-Signal 345. Das Taktsignal 347e mit
1 × Chiprate
wird zum Anlegen eines Referenztaktsignals an den Resampler verwendet. Das
Beat-Clock-Signal 345 hat die reduzierte Taktrate, mit
der die lokale PN-Chipsequenz 362 neu
abgetastet wird. Im Lock-Signal-Modus tastet der LPN-Resampler 364 die
lokale Sequenz mit der reduzierten Rate ab, in der bevorzugten Ausgestaltung (32/31) × Chiprate,
und erzeugt eine neu abgetastete lokale Sequenz 365. Die
neu abgetastete lokale Sequenz 365 wird über den
LPN-Schalter 368 zum LPN-Eingang 321b des Korrelators
geleitet. Im Signalerfassungsmodus wird die verzögerte Sequenz 367 über den
LPN-Schalter 368 zum LPN-Eingang 321b des Korrelators
geleitet. In einer alternativen Ausgestaltung kann der LPN-Resampler
auch eine Bypass-Funktion beinhalten, um die um eine entsprechende
Zeitperiode verzögerte
lokale PN-Sequenz 362 im Signalerfassungsmodus zum LPN-Schalter 368 zu
leiten, so dass sich das Signalverzögerungsglied 366 erübrigt.
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4 illustriert
ein Zeitdiagramm, das für das
Verständnis
des Betriebs des LPN-Resamplers 364 nützlich ist.
Eine erste Impulsfolge 402 repräsentiert die ansteigenden Flanken
des Takts mit 1 × Chiprate,
der Rate, mit der Chips im LPN-Generator 361 erzeugt und
von diesem ausgegeben werden. Zu Illustrationszwecken ist die erste
Impulsfolge als 1 × Chiprate
dargestellt, kann aber in anderen Ausgestaltungen N × der Chiprate
sein.
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Eine
zweite Impulsfolge 404 repräsentiert den Beat-Clock, der
für Illustrationszwecke
als (10/9) × Chiprate
dargestellt ist. Diese Rate wird mit einer Durch-9-Dividieren-Funktion vom Master-Takt
abgeleitet und ist die reduzierte Abtastrate, mit der die lokale
PN-Sequenz 362 abgetastet und mit der empfangenen PN-Sequenz
korreliert wird, wenn die Ausrichtung zwischen der empfangenen und
der lokalen Sequenz hergestellt ist. In der bevorzugten Ausgestaltung
ist der Beat-Clock (32/31) × der
Chiprate, abgeleitet vom Master-Takt (VCO) 342 und der Durch-3l-Dividieren-Schaltung 344 (3).
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Die
Punkte, an denen der Impuls mit 1 × Chiprate und die Beat-Clock-Impulse
gleichzeitig auftreten, bilden Grenzlinien 430 und 440.
Diese Grenzlinien 430 und 440 definieren Frames
der gezeigten LPN-Chipsequenzen. Eine Mid-Frame-Grenzlinie 450 tritt
in der Mitte jedes Frame auf.
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Korrelationsschaltungen
arbeiten mit einer frühen
und einer späten
Version der lokalen und der empfangenen Sequenz. Die frühe und die
späte Version
von beiden können
mit einer angezapften Verzögerungsleitung
erzeugt werden, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Chipsequenzen 406 und 408 sind frühe und späte Versionen
der lokalen PN-Sequenz 365 (3), die
um eine Hälfte
eines Chips relativ zur Punktform vorgezogen oder verzögert werden.
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Die
frühen/späten empfangenen
PN-Chipsequenzen sind jeweils als Sequenzen 410 und 412 dargestellt.
Die empfangenen Sequenzen 410/412 sind in Bezug
auf die lokalen Sequenzen in 4 verzögert dargestellt,
wie nachfolgend ausführlicher beschrieben
wird.
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Wenn
die lokalen und empfangenen Sequenzen perfekt ausgerichtet sind,
dann erzeugt der LPN-Resampler eine „neu abgetastete" lokale Sequenz,
die mit der empfangenen PN-Sequenz 410/412 identisch
ist, aber mit der Beat-Clock-Rate 404 anstatt der ursprünglichen
Taktrate 402 abgetastet. Die frühen/späten Versionen der neu abgetasteten
lokalen Sequenz sind als Sequenzen 422/424 dargestellt.
Die neu abgetasteten lokalen Sequenzen 422/424 werden
dann dem Korrelator (320, 3) zugeführt und
mit der Beat-Clock-Rate mit frühen/späten Versionen
der empfangenen PN-Sequenz korreliert, um den Korrelationsgrad dazwischen
festzustellen. Als Beispiel aus 4, das Anwenden
des Beat-Clock 404 (F2) auf die frühen/späten Chippaare der empfangenen
PN-Sequenzen 410/412 (E2) ergibt die folgenden
Chippaare: (1,0), (2,1), (2,1), (3,2), (4,3), (5,4), (6,5), (7,6),
(8,7), (0,8). Das Chippaar (2,1) würde zweimal gewählt, da
der zweite Beat-Clock am Übergangspunkt
auftritt, und in der bevorzugten Ausgestaltung wird das nächste auftretende
Chippaar gewählt,
wenn der Beat-Clock an einem Übergangspunkt
auftritt.
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Die
lokalen und empfangenen Sequenzen sind jedoch möglicherweise nicht perfekt
ausgerichtet. Dies ist der in 4 gezeigte
Fall, wo die lokalen Sequenzen 406/408 3/10 einer
Chipperiode in Bezug auf die empfangenen Sequenzen 410/412 fehlausgerichtet
(vorgezogen) sind. Wenn die beiden Sequenzen fehlausgerichtet korreliert
würden,
dann wäre das
resultierende Kreuzkorrelationsprodukt fehlerhaft. Der LPN-Resampler
muss daher die oben erwähnten
frühen/späten Chippaare
der perfekt ausgerichteten lokalen Sequenzen 422 und 424 erzeugen, wenn
diese mit der Beat-Clock-Rate 404 abgetastet wurden.
Der LPN-Resampler tut dies, indem er anfänglich zusätzliche lokale PN-Sequenzen
generiert. Der LPN-Resampler wählt
dann selektiv Chips aus den generierten lokalen PN-Sequenzen aus,
um die oben erwähnten
frühen/späten Chippaare
zu rekonstruieren, die den perfekt ausgerichteten frühen/späten lokalen
PN-Sequenzen entsprechen.
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In
der bevorzugten Ausgestaltung generiert der LPN-Resampler zwei zusätzliche
PN-Sequenzen, eine frühere
PN-Sequenz 414 und eine spätere PN-Sequenz 420.
Die frühere
und die spätere PN-Sequenz 414 und 420 werden
im Vergleich zu den frühen/späten Sequenzen 406 und 408 um
einen Chip vorgezogen/verzögert.
Die früheren,
frühen, späten und
späteren
Versionen der lokalen PN-Sequenzen werden vorzugsweise mittels einer
Verzögerungsleitung
generiert, die an entsprechenden Punkten angezapft wird, um den
oben erwähnten Chipoffset
zu erzielen. Alternativ können
zusätzliche PN-Sequenzen
mit denselben oder anderen Chipoffsetperioden verwendet werden.
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Nach
dem Generieren der vier PN-Sequenzen wählt der LPN-Resampler selektiv
zwischen den vier PN-Sequenzen 414, 406, 408 und 420 aus,
um die oben erwähnten
frühen/späten PN-Chippaare
zu erzeugen, die der perfekt ausgerichteten frühen/späten lokalen PN-Sequenz entsprechen.
Ein Multiplexer empfängt
die früheren,
frühen,
späten
und späteren
PN-Sequenzen 414, 406, 408 und 420.
Der Beat-Clock 404 aktiviert den Multiplexer mit der Beat-Clock-Rate.
Ein Mux-Steuersignal 426, nachfolgend ausführlicher
beschrieben, steuert die Auswahl von Chippaaren aus den vier PN-Sequenzen 414, 406, 408 und 420.
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Während des
ersten Beat-Clock nach der Frame-Grenze 430 wird das Chippaar
(1,0) aus den frühen
späten
PN-Sequenzen 406/408 ausgewählt. Diese Wahl stimmt mit
dem oben erwähnten
frühen späten Chippaar
der perfekt ausgerichteten lokalen PN-Sequenzen überein. Während der zweiten Beat-Clock-Periode
wird das Chippaar (2,1) wieder aus den frühen und späten PN-Sequenzen 406/408 ausgewählt. Während der
dritten Beat-Clock-Periode wird das Chippaar (2,1) aus den späten und
späteren PN-Sequenzen 408/420 ausgewählt. Die
Wahl ist korrekt, da die perfekt ausgerichtete lokale PN-Sequenz
auch das redundante frühe/späte Chippaar (2,1)
wie oben gezeigt erzeugt. Das Chippaar (3,2) wird während der
vierten Beat-Clock-Periode aus den späten/späteren PN-Sequenzen 408/420 ausgewählt.
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Während der
Mid-Frame-Periode (der 5. Chipperiode in der beispielhaften Ausgestaltung
von 4 und der 16. Chipperiode in der bevorzugten Ausgestaltung)
treten zwei Beat-Clock-Impulse 404a und 404b auf.
Während
dieser Periode arbeitet das Mux-Steuersignal 426 mit 2 × Chiprate
zum Ausgeben von zwei Chippaaren (4,3) und (5,4), die vom Beat-Clock
abgetastet wurden. Die beiden Beat-Clock-Impulse 404a und 404b treten
während
der Mid-Frame-Periode aufgrund einer geringen Überabtastung des Beat-Clock
auf. Um die oben aufgeführte perfekt
ausgerichtete frühe/späte PN-Sequenz
genau zu rekonstruieren, wird das Chippaar (4,3) als der erste Ausgang
und das Chippaar (5,4) als der zweite Ausgang während dieser Periode gewählt. Der
Chipauswahlprozess wird wie zuvor beschrieben fortgesetzt. Auf diese
Weise werden die neu abgetasteten frühen späten lokalen PN-Sequenzen 422/424 mit
Chippaaren konstruiert, die zu den Chippaaren der perfekt ausgerichteten
frühen
späten
lokalen PN-Sequenzen wie oben beschrieben passen.
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5 illustriert
eine Ausgestaltung des LPN-Resamplers 364. Der LPN-Resampler 364 beinhaltet
eine angezapfte Verzögerungsleitung 510 zum Übertragen
der vier lokalen PN-Sequenzen 414, 406, 408 und 420,
einen Multiplexer 530 zum Ausgeben der neu abgetasteten
frühen/späten PN-Sequenzen 422 und 424 und
einen Steuerschaltkomplex 550 zum steuerbaren Auswählen des
geeigneten Chippaares aus den vier LPN-Sequenzen.
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Drei
Signale werden im LPN-Resampler 364 empfangen: die lokale
PN-Sequenz 502, ein Fehlersignal 504 und ein dec/advB
Signal 508. Die lokale PN-Sequenz 502 wird vom
LPN-Generator 364 wie oben beschrieben erzeugt. Das Fehlersignal 504 und das
dec/advB Signal 508 werden von der Delay Lock Loop (DLL)
(1B) wie oben beschrieben erzeugt und definieren
den Chip-Fehlausrichtungsbruchteil zwischen den empfangenen und
lokalen Sequenzen, 3/10 einer Chipperiode in der beispielhaften
Ausgestaltung von 4. In der bevorzugten Ausgestaltung
ist das error/dec_thresh Signal 504 eine 4-Bit-Zahl, die
die Größe des Fehlersignals 130 der DLL
anzeigt (1B und 1F) und
repräsentiert N/32
einer Chipperiode. Das dec/advB Signal 508 ist ein 1-Bit-Signal, das das
Vorzeichen des Fehlersignals 130 der DLL repräsentiert
(1B und 1F) und
anzeigt, ob der Frame der empfangenen PN-Chipsequenz relativ zum
Frame der lokalen PN-Sequenz 502 verzögert (–T) oder vorgezogen (+T) ist.
Diese beiden Signale lassen es zu, dass die Korrelationsschaltung
innerhalb von ±1/2
eines Chipperiodenbereiches wie in 1F beschrieben
arbeitet. Mit Hilfe eines Addierers 505 wird das adv_thresh Signal 506 durch
Kombinieren eines Wertes 15 mit dem error/dec_thresh Signal 504 erzeugt.
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In
der bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet die angezapfte Verzögerungsleitung 510 drei
seriell geschaltete Register 510a–c, die jeweils die lokale Sequenz
mit einer 1-Chipperioden-Verzögerung verarbeiten,
um die lokalen Sequenzen 414, 406, 408 und 420 (4)
zu erzeugen. Der Ausgang jedes Registers 510a–c wird
angezapft und mit dem Multiplexer 530 verbunden.
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Der
Multiplexer 530 besteht in der bevorzugten Ausgestaltung
wie gezeigt aus fünf
Multiplexern 530a–e
mit zwei Eingängen.
Die Multiplexer 530a–c empfangen
jeweils zwei Versionen der lokalen Sequenz, eine Version im Vergleich
zur anderen um eine Chipperiode verzögert. Ein erstes Mux-Steuersignal 550a wählt zwischen
den Ausgängen
jedes der drei Multiplexer 530a–c aus. Diese drei Ausgänge und
ein zweites Mux-Steuersignal 550b werden in die Multiplexer 530d–e eingegeben.
Die auf das zweite Mux-Signal 550b ansprechenden beiden
Multiplexer 530d–e
geben die korrekten frühen/späten lokalen Sequenzen 422 und 424 aus
(4).
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Der
Resampler-Steuerschaltkomplex 550 dient zum steuerbaren
Auswählen
des richtigen Chippaares aus den vier lokalen Sequenzen. In der bevorzugten
Ausgestaltung beinhaltet der Resampler-Steuerschaltkomplex 550 eine
Ausrichtungsschaltung 551, Signalverzögerungsglieder 552a–b, Multiplexer 553a–c, Logikschaltungen 554a–b, einen Chipzähler 555 und
Komparatoren 556a–b.
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Die
Ausrichtungsschaltung 551 erfasst, wenn die Impulse des
1 × Chiptakts
und des Beat-Clock zusammenfallen und erzeugt als Reaktion darauf
das oben beschriebene erste Grenzsignal 430 (4).
Signalverzögerungsglieder 552a–b erzeugen
die Mid- und End-of-Frame-Grenzimpulse 450 und 440.
Die Mid- und End-of-Frame-Impulse 450 und 440 werden
an einen ersten Multiplexer 553a angelegt. Das dec/advB
Signal steuert den ersten Multiplexer 553a zum Ausgeben
eines End-of-Frame-Grenzsignals 450, wenn das dec/advB
Signal im H-Zustand ist, und eines Mid-Frame-Impulses, wenn das
dec/advB Signal im L-Zustand ist.
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In
einen Chipzähler 555 wird
ein Zählwert von
N geladen, wobei 1/[2·(N
+ 1)] die maximale Auflösung
ist, die zum richtigen Ausrichten der Chippaare zulässig ist.
In der beispielhaften Ausgestaltung von 4 ist der
Zählwert 4,
wenn die lokalen und empfangenen PN-Sequenzen um 3/10 eines Chip fehlausgerichtet
sind. In der bevorzugten Ausgestaltung ist der Zählwert 15.
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Wenn
dec/advB 508 logisch hoch ist, dann zählt der Chipzähler 555 von
N auf null herunter, beginnend am Anfang eines Frame. Der Zählwert wird danach
an den ersten und den zweiten Komparator 556a–b angelegt.
Der erste Komparator 556a prüft, ob der Zählwert gleich
oder kleiner als der dec_thresh Wert ist, und wenn ja, dann wird
ein hohes Signal ausgegeben. Der zweite Komparator 556b prüft, ob der
Zählwert
größer ist
als adv_thresh, und wenn ja, dann wird ein hohes Signal ausgegeben.
Als Reaktion auf das dec/advB Signal 508 wählt ein
dritter Multiplexer 553c aus dem ersten und dem zweiten
Komparatorsignal aus. Der Ausgangsimpuls des Komparators, der Mid-Frame-Impuls und die dec/advB
Signale werden zur Mux-Auswahllogikschaltung 554b gesendet,
die zwei Mux-Steuersignale 550a und 550b ausgibt.
Das Mux-Steuersignal 550a wird anhand des Zustands des
dec/advB Signals 508 ermittelt. In der bevorzugten Ausgestaltung wählt, wenn
dec/advB 508 hoch ist, das Mux-Signal 550a Chippaare
aus den Sequenzen 406/408 oder 408/420 aus.
Wenn dec/advB tief ist, dann werden Chippaare aus den Sequenzen 414/406 und 406/408 ausgewählt. Das
Mux-Signal 550b ist das oben erwähnte Mux-Steuersignal 426 von 4 und
hat eine Dauer von [X + 0,5] Chips, wobei X den Chip-Fehlausrichtungsbruchteil
(dec_thresh Wert) repräsentiert,
in der beispielhaften Ausgestaltung von 4 2,5 Chips.
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Der
oben beschriebene Prozess wird so lange fortgesetzt, bis der Chipzähler null
erreicht. Wenn der Chipzähler 555 auf
null zurückgezählt hat,
dann lädt
der Zähler 555 den
Zählerwert
und sperrt sich selbst, bis er die nächste Frame-Grenze empfängt, und
zu diesem Zeitpunkt wiederholt er den Prozess, vorausgesetzt, dass
dec/advB hoch bleibt.
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Das
Vorstehende ist zwar eine vollständige Beschreibung
der bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung, aber es können verschiedene
alternative Modifikationen und Äquivalente
angewendet werden. So könnte
beispielsweise die oben beschriebene Korrelationsschaltung leicht
so modifiziert werden, dass sie in analogen Kommunikationssystemen
arbeitet. Die früheren,
frühen,
späten
und späteren
Versionen des empfangenen Signals in der analogen Domäne können mit
Phasenverzögerungsgliedern anstatt
den gezeigten Signalverzögerungsgliedern realisiert
werden. Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ebenso
anwendbar ist, indem entsprechende Modifikationen an den oben beschriebenen
Ausgestaltungen vorgenommen werden. Die obige Beschreibung ist daher
nicht als den Umfang der Erfindung begrenzend anzusehen, der durch
die beiliegenden Ansprüche
definiert wird.