專利名稱：一種用于wcdma通信的數字匹配濾波器的制作方法
技術領域：
本發明屬于數字信號處理技術領域，尤其涉及一種用于WCDMA通信的數字匹配濾波器。
背景技術：
WCDMA作為一項新技術，采用直擴模式，載波帶寬為5MHz，室內傳輸速率可達到2Mbit，室外可達到384kbps，它采用MCFDD雙工模式，與GSM網絡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線通信代替有線通信，由于礦井下的通信環境極其惡略，要想實現無線通信必須對已有無線通信系統進行優化處理才能應用，WCDMA通信系統是礦井通信中最優的選擇。WCDMA通信系統中基站之間并沒有同步的要求，相鄰的基站使用不同的擴頻序列。基站異步工作的優點是不需要依賴GPS作為基站之間的定時標準，但是移動臺要和基站通信就必須先找到目標基站并與之建立時間同步，所以必須對小區進行搜索，以確定哪個小區基站提供通信服務，并與之同步。WCDMA小區的搜索需要三個步驟，即與提供通信服務小區基站的時隙同步、幀同步和捕獲主擾碼。WCDMA移動臺小區搜索過程是先在較短的時間上取得時隙同步，然后再在較長的時間上取得幀同步，最終得到所在小區使用的擾碼。所以時隙同步在整個搜索過程中是很關鍵的一步，縮小時隙同步的時間就能夠縮小搜索時間。各物理信道要實現時隙同步實質是獲取各時隙的邊界。所有小區的主同步碼相同，而且終端預先知道其碼片序列，因此只需要用一個性能較好的匹配濾波模塊就可以檢測、捕獲到該主同步序列，從而確定各物理信道的時隙邊界。小區搜索的復雜性主要取決于第一步的復雜性，所以匹配濾波模塊的復雜性很大程度上決定了小區搜索的復雜性。井下無線信道環境極其惡劣，在主同步序列的捕獲算法中，一方面要求平均捕獲時間盡可能短，一方面要求捕獲概率盡可能大。傳統的數字匹配濾波器存在著抽頭數目眾多、硬件開銷龐大、功率消耗巨大的特點，結構不能滿足WCDMA系統中小區快速搜索的要求。系統的主同步序列的數字匹配濾波器結構的乘加單元數目為256Xm，寄存器的數目為256Xm，其中m為過采樣率。顯然，這種結構隨采樣率的增加乘加單元與寄存器也迅速增力口，使數據處理速度降低。
發明內容
本發明提供了一種用于WCDMA通信的數字匹配濾波器，旨在解決傳統的數字匹配濾波器，抽頭數目眾多、硬件開銷龐大、功率消耗巨大，結構不能滿足WCDMA系統中小區快速搜索的要求，同時傳統的數字匹配濾波器結構隨采樣率的增加乘加單元與寄存器也迅速增加，使數據處理速度降低的問題。本發明的目的在于提供一種用于WCDMA通信的數字匹配濾波器，該數字匹配濾波器包括:
對所采集的每個采樣值進行采樣量化的A/D轉換模塊；與所述A/D轉換模塊相連接，用于把采集數據同一個碼片所進行的前后n次采樣分開，獲得I路和Q路的奇次和偶次序列數據，對獲得的I路和Q路的奇次和偶次序列數據進行輸出的串/并轉換模塊；與所述串/并轉換模塊相連接，用于接收所述串/并轉換模塊輸出的I路和Q路的奇次和偶次序列數據，通過Golay序列相關器對所接收的I路和Q路的奇次和偶次序列數據進行數據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據恢復成原始I路和Q路數據序列，并對原始I路和Q路數據序列進行輸出的并/串轉換模塊；與所述并/串轉換模塊相連接，用于接收所述并/串轉換模塊輸出的原始I路和Q路數據序列，對原始I路和Q路數據序列進行求平方和，并對原始I路和Q路數據序列求平方和的結果進行輸出的求平方和模塊；與所述求平方和模塊相連接，用于對所述求平方和模塊輸出的原始I路和Q路數據序列求平方和的結果進行峰值檢測，實現主同步序列同步的相關檢測模塊。進一步，所述匹配濾波模塊中設置有多個子匹配濾波器，若進行n次數據采樣，則需要將I路和Q路的每個碼片采樣值分別進入并聯的2n個子匹配濾波器。進一步，所述求平方和模塊采用查表方法對原始I路和Q路數據序列求平方，采用例化四進制珠算加法器求和，運用超前進位鏈實現。進一步，所述求平方和模塊中的四進制珠算加法器為異步串行珠算加法器，采用兩個權值為5的高珠和5個權值為I的低珠結構，一個單元可表示十進制數范圍為0-15，正好為一個四進制的數的表示范圍，同時由于平方結果為24bit，采用例化語句復制6個四進制的全加器的加法單元，六個四進制加法單元采用超前進位鏈的方法進行級聯。進一步，當所述串/并轉換模塊把同一個碼片所進行的前后2次采樣分開、對每個采樣值進行4bit量化時，即把4bitl路和4bit Q路轉換成并行的4bit I路奇數序列、4bitI路偶數序列、4bit Q路奇數序列及4bit Q路偶數序列，對四路序列分別進入匹配濾波模塊進行相關運算，并將結果經并/串轉換1吳塊轉換成12bit的I路序列和12bit的Q路序列。進一步，所述子匹配濾波器的傳遞函數為:
權利要求
1.一種用于WCDMA通信的數字匹配濾波器，其特征在于，該數字匹配濾波器包括: 對所采集的每個采樣值進行采樣量化的A/D轉換模塊； 與所述A/D轉換模塊相連接，用于把采集數據同一個碼片所進行的前后n次采樣分開，獲得I路和Q路的奇次和偶次序列數據，對獲得的I路和Q路的奇次和偶次序列數據進行輸出的串/并轉換模塊； 與所述串/并轉換模塊相連接，用于接收所述串/并轉換模塊輸出的I路和Q路的奇次和偶次序列數據，通過Golay序列相關器對所接收的I路和Q路的奇次和偶次序列數據進行數據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據恢復成原始I路和Q路數據序列，并對原始I路和Q路數據序列進行輸出的并/串轉換模塊； 與所述并/串轉換模塊相連接，用于接收所述并/串轉換模塊輸出的原始I路和Q路數據序列，對原始I路和Q路數據序列進行求平方和，并對原始I路和Q路數據序列求平方和的結果進行輸出的求平方和模塊； 與所述求平方和模塊相連接，用于對所述求平方和模塊輸出的原始I路和Q路數據序列求平方和的結果進行峰值檢測，實現主同步序列同步的相關檢測模塊。
2.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，所述匹配濾波模塊中設置有多個子匹配濾波器，若進行n次數據采樣，則需要將I路和Q路的每個碼片采樣值分別進入并聯的2n個子匹配濾 波器。
3.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，所述求平方和模塊采用查表方法對原始I路和Q路數據序列求平方，采用例化四進制珠算加法器求和，運用超前進位鏈實現。
4.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，所述求平方和模塊中的四進制珠算加法器為異步串行珠算加法器，采用兩個權值為5的高珠和5個權值為I的低珠結構，一個單元可表示十進制數范圍為0-15，正好為一個四進制的數的表示范圍，同時由于平方結果為24bit，采用例化語句復制6個四進制的全加器的加法單元，六個四進制加法單元采用超前進位鏈的方法進行級聯。
5.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，當所述串/并轉換模塊把同一個碼片所進行的前后2次采樣分開、對每個采樣值進行4bit量化時，即把4bitl路和4bit Q路轉換成并行的4bit I路奇數序列、4bit I路偶數序列、4bit Q路奇數序列及4bit Q路偶數序列，對四路序列分別進入匹配濾波模塊進行相關運算，并將結果經并/串轉換模塊轉換成12bit的I路序列和12bit的Q路序列。
6.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，所述子匹配濾波器的傳遞函數為('二^^小^二叫卞例，Ci是由分層序列U，V調制而成的，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)，根據分 /=0 /-0 i =l /=1層的Golay序列對傳遞函數進行改進，則有:
7.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，所述相關檢測模塊采用冒泡比較法，即相鄰時刻的相關值進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，直到出現相同值，檢測位置是否相差碼長周期，如果是，就再進行一次檢測，連續兩側檢測到就視為捕獲成功。
8.如權利要求1所述的數字匹配濾波器，其特征在于，所述匹配濾波模塊主要由延時單元和乘加單元構成，延時單元采用D觸發器實現，乘加單元采用普通乘加模塊；所述匹配濾波模塊實現對Golay序列捕獲，序列通過輸入進入匹配濾波器，進行移位乘加,并將結果輸出，當有G olay序列通過匹配濾波器時，匹配濾波器輸出最大值256。
全文摘要
本發明公開了一種用于WCDMA通信的數字匹配濾波器，A/D轉換模塊對所采集的每個采樣值進行采樣量化，串/并轉換模塊把同一個碼片的前后n次采樣分開，獲得I路和Q路的奇次和偶次序列數據，匹配濾波模塊通過Golay序列相關器對I路和Q路的奇次和偶次序列數據進行數據匹配，并/串轉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據恢復成原始I路和Q路數據序列，求平方和模塊對原始I路和Q路數據序列進行求平方和，相關檢測模塊對求平方和模塊輸出的原始I路和Q路數據序列求平方和的結果進行峰值檢測，實現主同步序列同步；減少了硬件資源，提高了數據處理速度，在WCDMA通信系統小區搜索的時隙同步中迅速捕獲同步序列。
文檔編號H04B1/7093GK103152075SQ20131005490
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者李燈熬, 范少蕾, 趙菊敏, 趙寶峰 申請人:太原理工大學