Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к беспроводной связи и, более конкретно, к поиску сигнала в устройствах беспроводной связи.
Уровень техники
Системы беспроводной связи широко развернуты таким образом, чтобы обеспечить различные типы связи, такие как передачи речи и данных. Эти системы могут быть основаны на множестве способов модуляции, таких как множественный доступ с кодовым разделением (МДКР, CDMA) или множественный доступ с временным разделением (МДВР, TDMA). Система МДКР предоставляет определенные преимущества по сравнению с другими типами систем, включая увеличенную пропускную способность системы.
Система МДКР может быть спроектирована таким образом, чтобы поддерживать один или несколько стандартов МДКР, таких как (1) "TIA/EIA-95-В Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" (стандарт IS-95), (2) стандарт, предложенный консорциумом, называемым "Проект партнерства 3-го поколения" (3GPP), и осуществленный в множестве документов, включая документы №№ 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт W-CDMA (широкополосный МДКР (Ш-МДКР)), (3) стандарт, предложенный консорциумом, называемым "Проект партнерства 2-го поколения" (3GPP2), и осуществленный в множестве документов, включая "C.S0002-A Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems", "C.S0005-A Upper Layer (Layer3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems" и "C.S0024 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification" (стандарт cdma2000) и (4) некоторые другие стандарты.
Псевдошумовые (ПШ, PN) последовательности обычно используют в системах МДКР для расширения передаваемых данных, включая передаваемые пилот-сигналы. Время, необходимое для того, чтобы передать одну величину ПШ последовательности известно как время элементарной посылки, а частота, с которой изменяются элементарные посылки, известна как частота элементарной посылки. Приемники МДКР обычно используют многоотводные (избирательные) приемники (рейк-приемники). Избирательный приемник обычно состоит из одного или нескольких устройств поиска, предназначенных для обнаружения прямых и многолучевых пилот-сигналов из одной или нескольких базовых станций, и двух или более демодуляторов (отводов), предназначенных для приема и объединения информационных сигналов из этих базовых станций.
Присущим в конструировании систем МДКР прямой последовательности является требование того, что приемник должен согласовать свои ПШ последовательности с последовательностями базовой станции. Например, в IS-95 каждая базовая станция и абонентское устройство используют абсолютно одинаковые ПШ последовательности. Базовая станция отличается от других базовых станций с помощью вставки уникального временного смещения при генерировании ПШ последовательностей (все базовые станции смещены на целое число, кратное 64 элементарным посылкам). Абонентское устройство взаимодействует с базовой станцией с помощью назначения, по меньшей мере, одного отвода этой базовой станции. Назначенный отвод должен вставить соответствующее смещение в свою ПШ последовательность, для того чтобы взаимодействовать с этой базовой станцией. Приемник IS-95 использует одно или несколько устройств поиска для обнаружения смещений пилот-сигналов и, следовательно, использования этих смещений при назначении отводов для приема. Так как системы IS-95 используют одно множество синфазных (I) и квадратурных (Q) ПШ последовательностей, одним способом обнаружения пилот-сигнала является просто осуществление поиска по всему ПШ пространству с помощью корреляции внутренних сгенерированных ПШ последовательностей с разными гипотезами смещения до тех пор, пока не будут обнаружены один или несколько пилот-сигналов.
Когда устройство поиска коррелирует ПШ последовательность с каждой гипотезой смещения, оно регистрирует результирующую энергию сигнала. Максимальные значения энергии появляются для гипотез смещения, которые имеют результатом восстановление сигнала, в то время как другие гипотезы смещения обычно имеют результатом малую энергию сигнала или отсутствие энергии сигнала. Многочисленные максимальные значения энергии могут появляться в результате, например, эха, создаваемого, когда сигналы отражаются от зданий и других объектов.
ПШ последовательности также используют в приемниках глобальной системы позиционирования (ГСП) для обнаружения местоположения. Спутники ГСП передают ПШ последовательности в приемник ГСП, который использует ПШ последовательности для вычисления расстояния между приемником ГСП и спутниками. При вычислении расстояния от ряда спутников приемник ГСП может использовать способы трех сторон для определения местоположения приемника ГСП.
ПШ последовательности, используемые в приемниках ГСП, известны как золотые коды, и имеют особенно хорошие свойства автокорреляции и взаимной корреляции. Свойства взаимной корреляции золотых кодов являются такими, что функция корреляции между двумя разными последовательностями является малой, давая возможность приемникам ГСП различать сигналы, переданные из разных спутников. Приемник ГСП обычно использует устройство поиска, которое может генерировать золотой код, который требуется для отслеживания и захвата сигнала из конкретного спутника ГСП.
Время поиска является важным показателем при определении качества системы МДКР или ГСП. Уменьшенное время поиска подразумевает, что поиски могут выполняться более часто. Само по себе абонентское устройство может обнаруживать и осуществлять доступ к самой лучшей имеющейся ячейке более часто, имея результатом лучшую передачу и прием сигнала, часто на уменьшенных уровнях мощности, как с помощью базовой станции, так и абонентского устройства. Это, в свою очередь, увеличивает пропускную способность системы либо с точки зрения поддержки увеличенного числа пользователей, более высоких скоростей передачи, либо и того и другого. Уменьшенное время поиска также выгодно, когда абонентское устройство находится в ждущем режиме. В ждущем режиме абонентское устройство не активно передает и принимает речь или данные, а периодически осуществляет мониторинг системы. В ждущем режиме абонентское устройство может оставаться в состоянии низкой мощности, когда оно не осуществляет мониторинг. Уменьшенное время поиска дает возможность абонентскому устройству тратить меньше времени на мониторинг и больше времени находиться в состоянии низкой мощности, таким образом уменьшая потребление мощности и увеличивая резервное время.
Сущность изобретения
В целом изобретение облегчает высокоскоростной поиск сигнала с помощью мультиплексирования аппаратного обеспечения устройства поиска для выполнения одновременных поисков. Различные варианты осуществления предоставляют устройство поиска, которое может работать, по меньшей мере, в двух выбираемых режимах. В режиме IS-95 в устройстве поиска осуществляют временное мультиплексирование в ряд интервалов времени, каждый из которых может генерировать ПШ последовательность для сжатия одной и той же последовательности данных. В режиме ГСП устройство поиска конфигурируют как ряд различных каналов ГСП, каждый из которых может генерировать уникальную последовательность золотого кода для отслеживания сигнала ГСП от конкретного спутника ГСП. Эта конфигурация дает возможность устройству поиска выполнять множество поисков сигнала одновременно.
Изобретение может предложить ряд преимуществ. Поиск сигнала в обоих режимах, IS-95 и ГСП, может быть выполнен со значительно более высокой скоростью по сравнению с аппаратным обеспечением традиционного устройства поиска. Например, в режиме IS-95 скорость поиска может быть увеличена по величине больше чем на порядок. Скорость поиска также может быть значительно увеличена в режиме ГСП. Кроме того, аппаратное обеспечение поиска может быть динамически сконфигурировано с возможностью работы либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП, исключая потребность в специализированных схемах для каждого режима работы.
В одном варианте осуществления изобретение направлено на способ поиска канала, реализованный в системе с расширенным спектром. Множество независимых поисков выполняют одновременно. Демодулятор беспроводного устройства связи сконфигурирован как функция результатов независимых поисков.
Аппаратное обеспечение поиска канала может быть сконфигурировано с возможностью работы либо в режиме ГСП, либо в режиме IS-95. В режиме ГСП результат когерентного накопления генерируют как функцию сжатых данных. Демодулятор конфигурируют как функцию результата когерентного накопления. В режиме IS-95 величины энергии вычисляют как функцию результатов когерентного накопления. Эти величины энергии используют при генерировании результатов некогерентного накопления, которые, в свою очередь, используют при идентификации максимальных значений энергии. Максимальные значения энергии сортируют, и демодулятор конфигурируют как функцию отсортированных максимальных значений энергии.
Другие варианты осуществления направлены на доступные для чтения с помощью процессора носители информации и устройства. Например, примерное устройство, осуществляющее изобретение, включает в себя модуль поиска канала, сконфигурированный с возможностью выполнения одновременно выполняемых независимых поисков в режиме ГСП или режиме IS-95. Модем демодулирует сигнал на основании результатов от этих поисков. Дополнительные подробности и различные варианты осуществления приведены ниже на соответствующих чертежах и в описании. Другие признаки, задачи и преимущества станут понятными из описания и чертежей и из формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая устройство беспроводной связи (УБС, WCD), которое содержит модуль поиска канала в соответствии с реализацией изобретения.
Фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль поиска канала в соответствии с другой реализацией изобретения.
Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль внешнего интерфейса, предназначенный для использования в модуле поиска канала.
Фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль корректировки доплеровской частоты кода, предназначенный для использования в модуле внешнего интерфейса.
Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль устройства циклического сдвига внешнего интерфейса, предназначенный для использования в модуле внешнего интерфейса.
Фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль согласованного фильтра, предназначенный для использования в модуле поиска канала.
Фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая примерную реализацию модуля согласованного фильтра в режиме работы IS-95.
Фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая примерную реализацию модуля согласованного фильтра в режиме работы ГСП.
Фиг.9 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль сумматора, предназначенный для использования в модуле согласованного фильтра.
Фиг.10 - блок-схема, иллюстрирующая примерный генератор ПШ, предназначенный для использования в модуле поиска канала.
Фиг.11 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль конфигурирования, предназначенный для использования в модуле поиска канала.
Фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию модуля управления памятью, предназначенного для использования в модуле поиска канала.
Фиг.13 - блок-схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию памяти модуля управления памятью.
Фиг.14 - блок-схема, иллюстрирующая другую примерную конфигурацию модуля управления памятью, предназначенного для использования в модуле поиска канала.
Фиг.15 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль управления памятью, предназначенный для использования в модуле поиска канала.
Фиг.16 - блок-схема, иллюстрирующая примерный модуль пикового детектора, предназначенный для использования в модуле поиска канала.
Фиг.17 - блок-схема, иллюстрирующая примерную очередь сортировки устройства поиска, предназначенную для использования в модуле поиска канала.
Фиг.18 - блок-схема, иллюстрирующая примерный режим работы модуля поиска канала.
Фиг.19 - временная диаграмма, иллюстрирующая примерную последовательность синхронизации, которой управляет модуль конфигурирования.
Фиг.20, - временная диаграмма, иллюстрирующая другую примерную последовательность синхронизации, которой управляет модуль конфигурирования.
Фиг.21, - временная диаграмма, иллюстрирующая еще одну примерную последовательность синхронизации, которой управляет модуль конфигурирования.
Подробное описание
Фиг.1 блок-схема, иллюстрирующая устройство беспроводной связи (УБС) 10, имеющее модуль 12 поиска канала, который облегчает высокоскоростной поиск пилот-сигналов МДКР и сигналов ГСП. Модуль 12 поиска канала мультиплексируют для выполнения одновременных поисков в одном из ряда динамически выбираемых режимов, включая, например, режим МДКР IS-95 и режим ГСП. В режиме IS-95 в модуле 12 поиска канала осуществляют временное мультиплексирование в ряд интервалов времени устройства поиска, каждый из которых может генерировать ПШ последовательность для сжатия одной и той же последовательности данных. В режиме ГСП модуль 12 поиска канала конфигурируют как ряд различных каналов ГСП, каждый из которых может генерировать последовательность золотого кода для отслеживания сигнала ГСП от конкретного спутника ГСП. Эта конфигурация дает возможность модулю 12 поиска канала выполнять множество поисков сигналов ГСП одновременно. В результате поиск сигнала в обоих режимах IS-95 и ГСП выполняют со значительно более высокой скоростью по сравнению с аппаратным обеспечением традиционного устройства поиска. Кроме того, аппаратное обеспечение поиска может быть динамически сконфигурировано для работы либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП, исключая потребность в специализированных схемах для каждого режима работы.
Как изображено на фиг.1, УБС 10 может включать в себя, кроме модуля 12 поиска канала, радиочастотный передатчик/приемник 14, модуль идентификации абонента (МИА, SIM) 18, интерфейс 20 МИА, микропроцессор 22 и радиочастотную антенну 24. Не ограничивающие примеры УБС 10 включают в себя сотовый радиотелефон, спутниковый радиотелефон, плату адаптора для подключения радиотелефона к компьютеру (PCMCIA), встроенную в компьютер, персональный цифровой ассистент (ПЦА, PDA), оснащенный функциональными возможностями беспроводной связи, и тому подобные.
УБС 10 может быть сконструировано таким образом, чтобы поддерживать один или несколько стандартов МДКР и/или проектов (например, стандарт Ш-МДКР, стандарт IS-95, стандарт cdma2000 и спецификация высокоскоростной передачи данных (ВСД, HDR)). Модем 16 включает в себя схемы демодулятора/декодера и схемы кодера/модулятора, обе из которых соединены с передатчиком/приемником 14 для передачи и приема сигналов связи. Интерфейс 20 МИА включает в себя схемы, которые приводят в действие связь между модемом 16 и МИА 18.
В варианте осуществления изобретения УБС 10 использует протокол МДКР для передачи и приема сигналов с базовой станции через антенну 24. Перед передачей сигналов в базовую станцию УБС 10 должно согласовать свои ПШ последовательности с ПШ последовательностями базовой станции. Например, в IS-95 каждая базовая станция и абонентское устройство используют абсолютно одинаковые ПШ последовательности. Базовые станции различают с помощью уникального временного смещения при генерировании их ПШ последовательностей. УБС 10 взаимодействует с базовой станцией с помощью назначения, по меньшей мере, одного отвода этой базовой станции. Назначенный отвод должен вставить соответствующее смещение в ПШ последовательность для взаимодействия с этой базовой станцией. Приемник IS-95 использует модуль 12 поиска канала для обнаружения смещений пилот-сигналов, и, следовательно, использования этих смещений при назначении отводов для приема сигналов из базовой станции. Так как системы IS-95 используют одно множество синфазных (I) и квадратурных (Q) ПШ последовательностей, одним способом обнаружения пилот-сигнала является просто осуществление поиска по всему ПШ пространству с помощью использования модуля 26 коррелятора или, альтернативно, модема 16 для корреляции внутренних сгенерированных ПШ последовательностей с разными гипотезами смещения до тех пор, пока не будут обнаружены один или несколько пилот-сигналов.
УБС 10 также может работать в режиме ГСП, в котором УБС 10 принимает сигналы ГСП и вычисляет местоположение УБС 10 на основании принятых сигналов ГСП. Перед использованием сигналов ГСП для вычисления местоположения модуль 12 поиска должен отследить и синхронизироваться со спутниками ГСП. Так как системы ГСП используют множество синфазных (I) и квадратурных (Q) ПШ последовательностей, известных как золотые коды, одним способом поиска канала ГСП является просто осуществление поиска по всему ПШ пространству с помощью использования модуля 26 коррелятора или, альтернативно, модема 16 для корреляции внутренних сгенерированных ПШ последовательностей с разными гипотезами смещения до тех пор, пока не будут обнаружены один или несколько сигналов ГСП.
Когда модуль 26 коррелятора коррелирует ПШ последовательность с каждой гипотезой смещения, модуль 12 поиска канала регистрирует результирующую энергию сигнала. Максимумы энергии появляются для гипотез смещения, которые имеют результатом восстановление сигнала, в то время как другие гипотезы смещения обычно имеют результатом малую энергию сигнала или отсутствие энергии сигнала. Уровень энергии сигнала может быть выражен как относительная величина, например масштабированное целое число, имеющее значение между 0 и 65535. Как описано ниже, модуль 12 поиска канала преобразует смещения в соответствующие уровни энергии сигнала и идентифицирует один или несколько максимумов сигнала, имеющих самые большие уровни энергии. Несмотря на то что одно смещение используют при генерировании ПШ последовательности для конкретной базовой станции, отражения сигналов или эхо могут вызвать появление многочисленных максимумов энергии. УБС 10 может использовать это эхо для облегчения восстановления переданного сигнала.
Работой модуля 12 поиска канала управляет программное обеспечение поиска канала, выполняемое, например, с помощью микропроцессора 22. Программное обеспечение поиска канала определяет окно поиска с помощью задания смещения, при котором модуль 12 поиска канала начинает поиск, а также либо смещения, при котором модуль 12 поиска канала заканчивает поиск, либо размера окна поиска, т.е. число смещений для поиска. Затем модуль 12 поиска канала применяет смещения в окне поиска для сигнала МДКР, как описано выше, и сообщает результаты в программное обеспечение поиска канала. Затем программное обеспечение поиска канала использует эту информацию для конфигурирования модема 16, например, с помощью назначения отводов демодуляции, соответствующих обнаруженным кодам расширения. Программное обеспечение поиска канала также может использовать результаты поиска для других целей, таких как определение физического местонахождения УБС. Как назначение отводов демодуляции, так и определение местоположения улучшаются с помощью более точного определения смещения. Например, точное определение смещения уменьшает время, необходимое для отслеживания времени. Кроме того, местонахождение УБС 10 может быть определено более точно. В устройствах Ш-МДКР определение смещения может быть использовано в вычислении наблюдаемой разности времени поступления (НРВП, OTDOA) для определения местоположения УБС 10.
Программное обеспечение поиска канала может динамически конфигурировать модуль 12 поиска канала для работы в режиме IS-95 или в режиме ГСП. В режиме IS-95 основными задачами модуля 12 поиска канала являются вычисление коррелированных энергий между входящими выборками I-Q основной полосы частот и локальными сгенерированными ПШ последовательностями для диапазона временных смещений ПШ, и сообщение самых больших коррелированных энергий, т.е. максимальных энергий и соответствующих ПШ смещений.
Операция корреляции включает в себя сжатие входящих выборок с использованием локальных сгенерированных ПШ последовательностей с последующим суммированием или накоплением последовательных сжатых выборок. Поскольку как входящие выборки, так и локальная сгенерированная ПШ последовательность состоят из составляющих I и Q, операция сжатия включает в себя комплексное умножение:
где S и PN относятся к входным выборкам и локальным сгенерированным ПШ последовательностям соответственно, причем индексы обозначают квадратурные составляющие I и Q. Сжатые выборки сначала когерентно накапливают, а затем дополнительно некогерентно накапливают. Когерентное накопление относится к накоплению составляющих I и Q отдельно. С другой стороны некогерентное накопление относится к накоплению энергий, т.е. I2 + Q2, а не отдельных составляющих I и Q. Когерентное накопление дает лучшее отношение сигнала к шуму (ОСШ, SNR), чем некогерентное накопление для одной и той же длительности накопления, но оно более восприимчиво к ошибке частоты. Длительности когерентного и некогерентного накопления подают в модуль 12 поиска канала с помощью микропроцессора 22 в качестве параметров. Кроме сбора коррелированных величин энергии для диапазона смещений ПШ, определенных внешне с помощью микропроцессора 22, модуль 12 поиска канала сортирует эти величины энергии и сообщает только определенное число максимумов в окне поиска.
В режиме ГСП модуль 12 поиска канала еще выполняет согласованную фильтрацию входящих выборок, сжатие с использованием локальных сгенерированных ПШ последовательностей и когерентное накопление, как в режиме IS-95. Однако некогерентное накопление не выполняют. Вместо этого результаты когерентного накопления посылают в микропроцессор 22 через интерфейс прямого доступа к памяти (ПДП, DMA). Поскольку некогерентное накопление не выполняют, внутренние процессы, такие как некогерентное накопление, обнаружение максимума и сортировка, выключают в режиме ГСП, чтобы сохранить мощность.
В режиме IS-95 модуль 12 поиска канала может одновременно выполнять четыре независимых поиска. Каждый независимый поиск может работать с другим множеством параметров, включая размер окна, длительности когерентного и некогерентного накопления и смещение ПШ. Например, размер окна поиска может находиться в диапазоне от 1 элементарной посылки до 128К элементарных посылок. Длительности когерентного и некогерентного накопления могут находиться в диапазоне от 8 до 8К элементарных посылок соответственно. Каждый независимый поиск называется интервалом, так как его выполняют с помощью аппаратного обеспечения устройства поиска с временным мультиплексированием, а не с помощью специализированного аппаратного обеспечения. То есть используют одно и то же аппаратное обеспечение устройства поиска для выполнения всех поисков способом временного мультиплексирования.
В режиме ГСП модуль 12 поиска канала может одновременно искать восемь траекторий спутников в режиме Сх2, режиме Сх4 или режиме Сх8. Поиск траекторий спутников в режиме Сх8 дает более точное определение местоположения, чем поиск в режиме Сх2 или в режиме Сх4, но с более узким диапазоном. По этой причине режим Сх8 иногда называют точным поиском. Режимы Сх2 и Сх4, соответственно, называют средним и грубым поисками. Каждая траектория может иметь независимое смещение ПШ, но все поиски выполняют в одном и том же режиме. В режиме ГСП каждый канал ГСП продолжает выполнение когерентной корреляции на разных смещениях ПШ до тех пор, пока канал ГСП не будет остановлен с помощью микропроцессора 22. Когда корреляция закончена, результаты корреляции передают в память, связанную с микропроцессором 22, через интерфейс ПДП перед тем, как результаты будут перезаписаны новыми результатами корреляции. Длительность когерентного объединения может находиться в диапазоне от 1024 элементарных посылок до 8К элементарных посылок.
Фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая примерную реализацию модуля 12 поиска канала в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Фиг.3-17 иллюстрируют различные компоненты модуля 12 поиска канала. Фиг.18 - блок-схема, изображающая примерный режим работы модуля 12 поиска канала. Фиг.19-22 представляют временные диаграммы, иллюстрирующие определенные временные зависимости в режиме работы, проиллюстрированном на фиг.18.
Сеанс поиска начинают, когда микропроцессор 22 определяет множество параметров поиска через управляющие регистры (350). Затем модуль 12 поиска канала принимает выборки (352) данных I/Q на входе 40. Модуль 42 внешнего интерфейса прореживает и циклически сдвигает выборки данных I/Q, чтобы удалить любые большие смещения (354) частоты. Затем согласованный фильтр 44 сжимает циклически сдвинутые данные (356) с использованием ПШ последовательностей, сгенерированных с помощью модуля 46 генератора ПШ. Генерированием ПШ последовательностей, а также другими операциями модуля 12 поиска канала управляют с помощью модуля 48 управления синхронизацией и конфигурированием.
Когерентный накопитель, включающий в себя модуль 50 управления когерентным ОЗУ, RAM и когерентное ОЗУ 52, выполняет когерентное накопление относительно циклически сдвинутых данных, для получения сумм (356) I и Q. В режиме поиска ГСП результаты когерентного накопления подают в микропроцессор 22 и могут использовать для конфигурирования демодулятора 16.
С другой стороны, в режиме IS-95 модуль 54 устройства возведения в квадрат вычисляет частичные величины энергии на основании результатов (362) когерентного накопления. Эти частичные величины энергии некогерентно накапливают (364) с помощью некогерентного накопителя, который включает в себя модуль 56 управления некогерентным ОЗУ и некогерентное ОЗУ 58. Затем пиковый детектор 60 анализирует результаты некогерентного накопления для идентифицирования множества максимумов (366) энергии, которые сортируют (368) с помощью модуля 62 сортировки. Модуль 62 сортировки выводит отсортированные максимумы (370) энергии в микропроцессор 22, который может использовать отсортированные максимумы энергии для конфигурирования демодулятора 16.
Как описано выше, сеанс поиска начинают, когда микропроцессор 22 определяет множество параметров поиска через управляющие регистры (350). Эти параметры поиска включают в себя, например, режим устройства поиска (IS-95 или ГСП), номер интервала устройства поиска, размер окна, длительности когерентного и некогерентного накопления, полиномы ПШ, число Уолша, состояние ПШ, соответствующий подсчет ПШ, целевую позицию ПШ, смещение частоты, энергетический порог и один или несколько режимов пикового детектора. Правила этих параметров поиска описаны ниже в связи с фиг.2-17. Например, величину подсчета ПШ, состояние ПШ и полиномы ПШ используют для конфигурирования генератора ПШ для определенного интервала устройства поиска.
После того как микропроцессор 22 определит параметры поиска, модуль 12 поиска канала принимает входные данные (352) либо из принятых выборок данных I/Q, либо из необязательной буферной памяти произвольного доступа (ОЗУ) выборок внешнего интерфейса. Выборки данных I/Q принимают на входе 40 фиг.2 и могут инициировать из ряда источников. Эти источники могут включать в себя, например, данные I/Q с настроенным усилением, данные I/Q центральной полосы частот, данные I/Q нижней полосы частот или данные I/Q верхней полосы частот из антенны 24 или другой антенны. Выборки данных I/Q затем прореживают и циклически сдвигают с помощью модуля 42 внешнего интерфейса для удаления любых больших смещений (354) частоты. Фиг.3 иллюстрирует примерную реализацию модуля 42 внешнего интерфейса. Модуль 42 внешнего интерфейса может быть сконфигурирован с возможностью работы либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП. В режиме ГСП согласованный фильтр 80 выполняет согласованную фильтрацию относительно выборок данных I/Q. Мультиплексор 82 подает отфильтрованные выборки данных I/Q в модули 84 корректировки доплеровской частоты кода в режиме ГСП. Модули 84 корректировки доплеровской частоты кода, описанные подробно ниже в связи с фиг.4, компенсируют доплеровские эффекты, свойственные высокой скорости, с которой источники сигнала, т.е. спутники, движутся относительно УБС 10. Мультиплексор 86 подает данные с компенсированными доплеровскими эффектами в устройство 88 прореживания, которое выполняет прореживание Сх8 в Сх4 и Сх8 в Сх2 и предоставляет прореженные данные в выходные линии Сх4 и Сх2, соответственно. Мультиплексор 90 выбирает либо прореженный сигнал Сх4 или Сх2, либо непрореженный сигнал Сх8 для каждого активного канала в соответствии с сигналом управления частотой прореживания, и предоставляет выбранные сигналы в модули 92 циклического сдвига, описанные подробно ниже в связи с фиг.5. Модули 92 циклического сдвига выполняют входной циклический сдвиг относительно выбранных сигналов для компенсации ошибок частоты и выводят циклически сдвинутые данные на выходы, обозначенные ТРАКТ1-ТРАКТ8. Фиг.3 изображает только выходы, обозначенные ТРАКТ1 и ТРАКТ8.
В одном варианте осуществления модуль 42 внешнего интерфейса включает в себя восемь модулей 84 корректировки доплеровской частоты кода, восемь устройств 88 прореживания, восемь мультиплексоров 90 и восемь модулей 92 циклического сдвига. Таким образом, модуль 42 внешнего интерфейса поддерживает до восьми каналов, каждый из которых может иметь свою частоту прореживания и частоту циклического сдвига. Из соображений места фиг.3 изображает два множества модулей 84 корректировки доплеровской частоты кода, устройств 88 прореживания, мультиплексоров 90 и модулей 92 циклического сдвига.
Опять ссылаясь на фиг.3, когда модуль 42 внешнего интерфейса работает в режиме IS-95, только один канал является активным. Мультиплексоры 82 и 86 передают неотфильтрованные выборки данных I/Q непосредственно в устройство 88 прореживания, которое выполняет прореживание Сх8 в Сх2 относительно выборок данных и выводит прореженные данные в модуль 92 циклического сдвига. Модуль 92 циклического сдвига выполняет внешний циклический сдвиг относительно прореженных данных и выводит циклически сдвинутые данные на выход, обозначенный ТРАКТ1.
Фиг.4 иллюстрирует примерную реализацию модуля 84 корректировки доплеровской частоты кода. Как описано выше, выборки данных I/Q должны быть настроены для компенсации эффектов доплеровской частоты кода, возникающих в результате из высокой скорости, с которой источники сигнала, а именно спутники, движутся относительно УБС 10. Модуль 84 корректировки доплеровской частоты кода имеет восьмивыводное устройство 100 сдвига и комбинаторную логическую схему 102, предназначенную для генерирования интерполированных выборок, чтобы достичь разрешения Сх16.
Во время начальной установки микропроцессор 22 фиг.2 устанавливает начальное положение указателя вывода как функцию состояния доплеровской частоты, либо продвинутого, либо задержанного. Когда поиск начался, микропроцессор 22 может корректировать доплеровские эффекты с помощью посылки команды продвижения или задержки, чтобы перемещать указатель в устройстве 100 сдвига на половину вывода либо вперед, либо назад соответственно. Перемещение указателя имеет действие продвижения или задержки данных на 1/16 элементарной посылки. Из-за конечного размера устройства 100 сдвига последовательность команд продвижения или задержки может заставить указатель переместиться за границу устройства 100 сдвига, приводя в результате к событию "выход за границу". В этом случае указатель перемещается от одного конца до другого конца устройства 100 сдвига, приводя в результате к продвижению или задержке на 15/16 элементарной посылки. Если событие "выход за границу" было запущено командой задержки, указатель перемещается таким образом, чтобы вызвать продвижение на 15/16 элементарной посылки. Наоборот, если команда продвижения запустила событие "выход за границу", указатель перемещается таким образом, чтобы вызвать задержку на 15/16 элементарной посылки. В любом случае логическая схема 104 сброса и настройки генерирует команду ПРОДВИНУТЬ_ПШ или команду ЗАДЕРЖАТЬ_ПШ для продвижения или задержки ПШ последовательности на одну элементарную посылку. Например, если указатель переместился таким образом, чтобы вызвать задержку на 15/16 элементарной посылки, логическая схема 104 сброса и настройки генерирует команду ПРОДВИНУТЬ_ПШ для продвижения ПШ последовательности на одну элементарную посылку. В результате чистым эффектом является продвижение или задержка на 1/16 элементарной посылки. Выходные данные модуля корректировки доплеровской частоты кода подают в устройство 88 прореживания фиг.3 через мультиплексор 106.
Фиг.5 изображает реализацию модуля 92 циклического сдвига. Модуль 92 циклического сдвига принимает входные выборки на входе 10. Входные выборки могут появляться либо из буферного ОЗУ выборок (не изображено), либо из устройства 88 прореживания. Устройство 112 циклического сдвига может быть применено для коррекции большого смещения частоты, перед тем как входные выборки подают в согласованный фильтр 44 фиг.2.
Входной сигнал в модуль 92 циклического сдвига может быть 4-битовым числом дополнительного кода смещения для каждого измерения (I и Q), представляющим величины от -7,5 до 7,5. Модуль 92 циклического сдвига генерирует 6-битовое число дополнительного кода смещения для каждого измерения на выходе 114. Выходной сигнал представляет фазу циклического сдвига, представленную как 6-битовое число, так что один наименьший значащий бит (НЗБ, LSB) соответствует углу p/32 радиан (4,1625°).
Фазовый интегратор 116 управляет устройством циклического сдвига фазы. Микропроцессор 22 обеспечивает смещение частоты через вход 118. Логическая схема 120 и мультиплексор 122 позволяют микропроцессору обойти фазовый интегратор 116 через управляющий вход 124, давая возможность микропроцессору 22 непосредственно программировать сдвиг фазы. Когда фазовый интегратор не обходят через управляющий вход 124, сумматор 126 и схема-защелка 128 накапливают и запоминают смещения частоты, принятые через вход 118. Выходной сигнал из фазового интегратора 116 подают в устройство 112 циклического сдвига.
На фиг.5 М обозначает ширину бит фазового интегратора 116, а L обозначает ширину бит частотного входа. Если Т представляет интервал обновления фазового интегратора в секундах, частота fLSB, представленная с помощью одного НЗБ входного сигнала в фазовый интегратор, может быть выражена как:
а максимальное смещение частоты fmax
М и L выбирают так, чтобы разместить множество интервалов обновления фазового интегратора. Таким образом, фазовый интегратор 116 может поддерживать как высокое разрешение, так и высокие доплеровские частоты. В одном варианте осуществления М и L выбирают таким образом, чтобы поддерживать максимальную доплеровскую частоту +4500 Гц. Например, величины 21 и 16 могут быть выбраны для М и L соответственно. Следующая таблица перечисляет TR, fLSB и fMAX для разных режимов работы.
(3хDS)
Выходные сигналы модулей 92 устройств циклического сдвига подают в согласованный фильтр 44. Согласованный фильтр 44 сжимает данные (356) с помощью четырех независимых ПШ смещений в течение периода Сх2, чтобы выдать четыре пары (I-Q) сжатых результатов. Фиг.6 изображает примерную реализацию согласованного фильтра 44. Сдвиговый регистр 130 принимает циклически сдвинутые данные I/Q из модуля 42 внешнего интерфейса фиг.2. Буфер ПШ и устройство 134 сжатия выполняют ПШ сжатие данных относительно данных из сдвигового регистра 130. Буфер ПШ может быть реализован как 64-битовый буфер. Древовидная схема 136 сумматора генерирует сумму 24 бит (12 бит I и 12 бит Q) каждый цикл Сх8.
Согласованный фильтр 44 может работать в режиме IS-95 или в режиме ГСП. В режиме IS-95 сдвиговый регистр реализуют как 128 каскадный 64-выводной сдвиговый регистр. Каждый каскад равен по ширине 12 бит для размещения данных 6 бит I и 6 бит Q из модуля 42 внешнего интерфейса. Данные сдвигают в сдвиговом регистре 130 с частотой Сх2. Сдвиговый регистр выдает выходной сигнал на 64 вывода каждый Сх1 отдельно, т.е. один вывод на время элементарной посылки. 64 точки данных сжимают с помощью 64 бит ПШ в буфере 132 ПШ. Древовидная схема 136 сумматора генерирует сумму 24 бит (12 бит I и 12 бит Q) каждый цикл Сх8.
Фиг.7 иллюстрирует работу согласованного фильтра 44 в режиме IS-95. Выходные сигналы модулей 92 циклического сдвига фиг.3 сдвигают посредством сдвигового регистра 130, реализованного как схемы-защелки D с частотой Сх2. Сдвиговый регистр 130 выполняет последовательно-параллельное преобразование. В любой момент на выходе сдвигового регистра 130 имеются 126 параллельных выборок I/Q половинной элементарной посылки. Половина параллельных выборок, которые выровнены с границей элементарной посылки, коррелируют с помощью кодов ПШ и Уолша с помощью устройств 142 сжатия. Древовидная схема 136 сумматора, реализованная как древовидная схема сумматора 64 в 1, выполняет частичное когерентное накопление 64 элементарных посылок и суммирует коррелированные выборки. Этот процесс известен как согласованная фильтрация.
Поскольку входящие выборки из модулей 92 циклического сдвига сдвигают посредством сдвигового регистра 130 с частотой Сх2, содержимое сдвигового регистра 130 остается неизменным в течение четырех циклов Сх8.
Фиг.8 иллюстрирует работу согласованного фильтра 44 в режиме ГСП. Работа согласованного фильтра 44 в режиме ГСП подобна работе в режиме IS-95. Однако в отличие от режима IS-95 сдвиговый регистр 130 разделен на восемь подблоков или каналов 150, причем каждый принимает разные циклически сдвинутые данные и коды ПШ в режиме ГСП. Каждый канал 150 может быть выборочно включен или выключен отдельно для сохранения энергии.
Каждый канал 150 включает в себя сдвиговый регистр 152 канала, устройство 154 сжатия квадратурной фазовой манипуляции (КФМ, QPSK) и подблок 156 сумматора. Сдвиговый регистр 152 канала является частью сдвигового регистра 130, который реализует 16-каскадный 8-выводной сдвиговый регистр, и принимает циклически сдвинутые данные из связанного тракта модуля 42 внешнего интерфейса. Устройства 154 сжатия выполняют сжатие КФМ относительно данных из сдвигового регистра 152 канала. Каждое устройство 154 сжатия может выполнять сжатие КФМ с разным ПШ кодом. Древовидная схема 136 сумматора фиг.6 разделена на восемь подблоков 156 сумматора, каждый из которых выводит результат пары I/Q согласованного фильтра на цикл Сх8.
Фиг.9 иллюстрирует примерную реализацию древовидной схемы 136 сумматора фиг.6. Древовидная схема 136 сумматора сконфигурирована с возможностью поддержки четырех режимов работы: IS-95, ГСП Сх2, ГСП СХ4 и ГСП Сх8. Древовидная схема 136 сумматора подразделена на восемь каналов 160, один из которых изображен подробно на фиг.9. Каждый канал 160 принимает данные из устройства 134 сжатия фиг.6 через сдвиговый регистр 162. Мультиплексоры 164 передают данные из сдвигового регистра 162 в сумматоры 166, когда разрешено сигналом включения. Когда сигнал включения не является активным, мультиплексоры 164 передают нули в сумматоры 166. Один сумматор 166 генерирует сумму для режима ГСП Сх8. Кроме того, сумматоры подают суммы в два сумматора 168, один из которых генерирует сумму для режима ГСП Сх4. В свою очередь, сумматоры 168 подают суммы в сумматор 170, который генерирует сумму для режима ГСП Сх2. Суммы для режимов ГСП Сх8, Сх4 и Сх2 подают в мультиплексор 172, который выводит одну из сумм на основании сигнала выбора частоты, принятого на входе 174. Выбранную сумму выводят как в сумматор 176, так и в мультиплексор 178. Сумматор 176 суммирует выходные данные мультиплексора 172 и подобным образом полученные выходные данные мультиплексоров 172 в других каналах 160. Мультиплексор 160 выводит либо выходные данные мультиплексора 172, либо сумматора 176, в зависимости от сигнала выбора режима, принятого на входе 180.
Таким образом, посредством соответствующих сигналов выбора, поданных в мультиплексоры 172 и 178, древовидная схема 136 сумматора может поддерживать любой из режимов IS-95, ГСП Сх2, ГСП СХ4 и ГСП Сх8. Например, выбор режима IS-95 через вход 180 заставляет мультиплексор 178 выводить сумму всех каналов 160, которая получена с помощью сумматора 176. С другой стороны, выбор режима ГСП через вход 180 заставляет мультиплексор 178 выводить любой из сигналов Сх2, Сх4 или Сх8 из мультиплексора 172, как определено с помощью сигнала выбора частоты, принятого на входе 174.
ПШ последовательности, используемые устройством 134 сжатия фиг.6, генерируют с помощью модуля 46 генератора ПШ фиг.2. Фиг.10 изображает примерную реализацию модуля 46 генератора ПШ, который включает в себя ряд генераторов 190 ПШ, которые могут быть сконфигурированы с возможностью генерации ПШ последовательностей (как I, так и Q последовательности) либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП. Модуль 46 генератора ПШ также включает в себя ряд генераторов 192 ПШ, которые генерируют ПШ последовательности только в режиме ГСП, т.е. только последовательности I. Модуль 46 генератора ПШ программируют с помощью микропроцессора 22. При программировании каждый генератор 190 ПШ и каждый генератор 192 ПШ прокручивают в назначенную позицию ПШ. Величина прокрутки может быть частично вычислена на основании контрольного отсчета и представляет остающееся число элементарных посылок, на которое необходимо прокрутить генератор 190 ПШ или генератор 192 ПШ, чтобы прийти в целевую позицию ПШ. Когда находится в правильной позиции, каждый генератор 190 ПШ и каждый генератор 192 ПШ генерируют бит ПШ с постоянной частотой, равной одному биту на время элементарной посылки, т.е. с частотой Сх1.
Модули 194 векторов ПШ генерируют векторы ПШ 64 бит на основании выходных сигналов генераторов ПШ 190 и 192. Каждый модуль 194 векторов ПШ связан с одним генератором 190 ПШ и одним генератором 192 ПШ. Векторы ПШ 64 бит подают в мультиплексоры 196 и мультиплексор 198. В режиме ГСП, когда 8 бит ПШ накоплены в модуле 194 векторов ПШ из генератора 192 ПШ, 8 бит ПШ загружают параллельно в выходной буфер модуля 194 векторов ПШ для использования при сжатии в течение следующего времени 8 элементарных посылок. Каждый из мультиплексоров 196 выбирает часть 8 бит вектора ПШ 64 бит для вывода в качестве векторов ПШ отдельных каналов.
С другой стороны, в режиме IS-95, когда 64 бита ПШ накоплены в модуле 194 векторов ПШ из генератора 192 ПШ или генератора ПШ 192, 64 бита ПШ загружают параллельно в выходной буфер модуля 194 векторов ПШ для использования при сжатии в течение следующего времени 64 элементарных посылок. Мультиплексор 198 выбирает один из векторов ПШ 64 бита для вывода как вектора ПШ I 64 бита, а другой из векторов ПШ 64 бита для вывода как вектора ПШ Q 64 бита в режиме IS-95.
Модуль 46 генератора ПШ генерирует ПШ последовательности частично на основании управляющих сигналов, принятых из модуля 48 управления синхронизацией/конфигурированием. Фиг.11 изображает примерную реализацию модуля 48 управления синхронизацией/конфигурированием. Интерфейс 200 процессора цифровых сигналов (ПЦС, DSP) принимает информацию управления и конфигурирования из микропроцессора 22 и запоминает эту информацию в модуле 202 регистра управления/конфигурирования. На основании этой информации и на основании контрольного сигнала времени, принятого с помощью модуля 204 управления синхронизацией ГСП модуль 202 регистра синхронизации/конфигурирования подает сигнал управления синхронизацией и конфигурированием в сдвоенные модули 206 управления интервалами/каналами IS-95/ГСП и в модули 208 управления каналами. В режиме IS-95 сдвоенные модули 206 управления интервалами/каналами IS-95/ГСП генерируют управляющие сигналы для каждого мультиплексированного во времени интервала модуля 12 поиска канала, а модули 208 управления каналами ГСП не используются. С другой стороны, в режиме ГСП сдвоенные модули 206 управления интервалами/каналами IS-95/ГСП и модули 208 управления каналами ГСП генерируют управляющие сигналы для каждого из восьми каналов ГСП модуля 12 поиска канала.
Управляющие сигналы, сгенерированные с помощью сдвоенных модулей 206 управления интервалами/каналами IS-95/ГСП и модулей 208 управления каналами ГСП, используют для конфигурирования различных компонентов устройства поиска в соответствующие рабочие режимы в соответствии с предписанной временной последовательностью. Эта временная последовательность может быть определена, например, как функция длительности когерентного и некогерентного накопления и размера окна. Несколько примерных временных последовательностей описаны ниже в связи с фиг.19 по фиг.21.
После сжатия выходной сигнал из согласованного фильтра 44 фиг.6 подают в множество когерентных накопителей (358), которые включают в себя модуль 50 управления когерентным ОЗУ и когерентное ОЗУ 52. Суммы I-Q запоминают отдельно в когерентном ОЗУ 52. Модуль 50 управления когерентным ОЗУ извлекает и накапливает частичные результаты когерентного накопления, используя когерентное ОЗУ 52. В некоторых вариантах осуществления накопление выполняют с использованием сумматоров насыщения 16 бит.
Фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая работу модуля 50 управления когерентным ОЗУ в режиме IS-95. Накопитель 210 принимает частичные суммы I и Q из согласованного фильтра 44 и добавляет эти суммы к данным, выведенным с помощью когерентного ОЗУ 52. Выходные данные накопителя 210 подают в когерентное ОЗУ 52 через мультиплексор 212. Таким образом, накопитель 210 накапливает суммы I и Q. Модуль 210 синхронизации и управления включает модуль 54 возведения в квадрат в конце каждого периода когерентного накопления, заставляя модуль 54 возведения в квадрат принимать результаты когерентного накопления из модуля 50 управления когерентным ОЗУ для вычисления величин энергии как суммы квадратов сумм I и Q, т.е. I2 + Q2. Модуль 54 возведения в квадрат выводит вычисленные величины энергии в модуль 56 управления некогерентным ОЗУ фиг.2. Кроме включения модуля 54 возведения в квадрат в конце каждого периода когерентного накопления, модуль 214 синхронизации и управления также очищает когерентное ОЗУ 52 с помощью передачи нулевых величин в когерентное ОЗУ 52 через мультиплексор 212.
В режиме IS-95 согласованный фильтр 44 может быть ограничен выполнением 64 элементарных посылок частичного когерентного накопления. Чтобы облегчить когерентное накопление более чем 64 элементарных посылок, когерентное ОЗУ 52 конфигурируют с возможностью запоминания частичной суммы 64 бит для каждой из 128 гипотез, каждая из которых разделена в пространстве ПШ половиной элементарной посылки. В частности, для каждых 64 элементарных посылок модуль 50 управления когерентным ОЗУ определяет, достигнута ли граница окна когерентного накопления. Если граница достигнута, модуль 50 управления когерентным ОЗУ передает результат накопления предыдущего окна когерентного накопления в модуль 54 возведения в квадрат, а затем в модуль 56 управления некогерентным ОЗУ для некогерентного объединения энергии. Если граница еще не достигнута, модуль 50 управления когерентным ОЗУ считывает результат накопления предыдущего окна когерентного накопления из когерентного ОЗУ 52, прибавляет этот результат к текущему выходному сигналу устройства циклического сдвига из согласованного фильтра 44 и запоминает сумму в когерентном ОЗУ 52.
Предпочтительно когерентное ОЗУ 52 имеет высокую пропускную способность для облегчения считывания, суммирования и записи данных в течение каждого цикла. Если когерентное ОЗУ 52 реализовано как ОЗУ с одним портом и операции как записи, так и считывания выполняют в течение каждого цикла, два результата накопления предпочтительно упаковывают вместе в каждое 64-битовое слово для достижения высокой пропускной способности. Чередование операций считывания и записи через каждый цикл, в среднем, достигает скорости пропускной способности, равной считыванию и записи за один цикл.
Размер окна когерентного накопления предпочтительно выбирают таким образом, чтобы фаза пилот-сигнала оставалась относительно стабильной в течение всего окна когерентного накопления. Иначе когерентное объединение энергии пилот-сигнала может иметь результатом потерю уровня сигнала. Эта ситуация может вызвать необходимость использования второй стадии некогерентного объединения энергии.
В режиме IS-95 когерентное ОЗУ 52 поддерживает 128 гипотез для каждого устройства поиска. С двойной упаковкой в каждом 64-битовом слове ОЗУ, когерентное ОЗУ 52 предпочтительно конфигурируют с возможностью запоминания 256 (64х4) 64-битовых слов. Фиг.13 иллюстрирует примерную конфигурацию 256х64 когерентного ОЗУ 52 в режиме IS-95. Как изображено на фиг.13, первое слово из 64 бит, соответствующее адресу 0, содержит четыре величины по 16 бит, представляющие величины I и Q гипотезы Х интервала 1 устройства поиска и величины I и Q гипотезы W интервала 0 устройства поиска. Второе слово из 64 бит содержит величины I и Q гипотезы Z интервала 3 устройства поиска и величины I и Q гипотезы Y интервала 2 устройства поиска. Следующие два слова из 64 бит, соответствующие адресам 2 и 3, содержат величины I и Q следующих гипотез W+1, X+1, Y+1 и Z+1 для интервалов 0-3 устройства поиска.
Фиг.14 - блок-схема, иллюстрирующая работу модуля 50 управления когерентным ОЗУ в режиме ГСП. В режиме ГСП накопители 218 принимают частичные суммы I и Q из каждого до восьми каналов ГСП. Накопители 218 добавляют эти суммы к данным, выведенным с помощью разделов 220 когерентного ОЗУ, которые являются подразделениями когерентного ОЗУ 52. Разделы 220 когерентного ОЗУ конфигурируют как восемь разделов ОЗУ 32х64, т.е. каждый запоминает 32 слова длиной 64 бита. Выходные данные накопителей 218 подают в разделы 220 когерентного ОЗУ через мультиплексоры 222. Таким образом, накопители 218 накапливают суммы I и Q для каждого до восьми каналов ГСП. Каждая сумма представляет другой тракт (маршрут) из согласованного фильтра 44. Модуль 224 синхронизации и управления дает команды интерфейсу 226 ПДП передать когерентные суммы в память процессора в конце каждого периода когерентного накопления. Кроме управления передачей когерентных сумм, модуль 224 синхронизации и управления также очищает разделы 220 когерентного ОЗУ с помощью передачи нулевых величин в разделы 220 когерентного ОЗУ через мультиплексоры 222.
Следует заметить, что реализации, изображенные на фиг.12 и 14, представляют измененные конфигурации одного и того же аппаратного обеспечения. В частности, конфигурация, проиллюстрированная на фиг.14, получена с помощью разделения аппаратного обеспечения, изображенного на фиг.12, на восемь разделов, один раздел для каждого канала ГСП. Например, как описано выше, когерентное ОЗУ сконфигурировано как ОЗУ 256х64 в режиме IS-95, но сконфигурировано как разделы ОЗУ 32х64 в режиме ГСП. Аналогично накопители 2218 фиг.14 реализованы с помощью разделения накопителя 212 фиг.12.
Ссылаясь опять на фиг.18, если модуль 12 поиска канала работает в режиме ГСП, комплексные выходные данные когерентных накопителей посылают в микропроцессор 22 из когерентного ОЗУ 52, когда когерентное накопление закончено (360). С другой стороны, если модуль 12 поиска канала работает в режиме IS-95, частичные величины энергии вычисляют из комплексных выходных данных когерентных накопителей (362). Как описано выше в связи с фиг.12, модуль 54 возведения в квадрат вычисляет частичные величины энергии как I2 + Q2.
Частичные величины энергии подают в множество некогерентных накопителей (364), которые включают в себя модуль 56 управления некогерентным ОЗУ и некогерентное ОЗУ 58. Некогерентное ОЗУ 58 запоминает составную величину из величин I и Q, а не сами отдельные величины I и Q. Выходные данные некогерентных накопителей составляют множество полных величин энергии.
Фиг.15 - блок-схема, иллюстрирующая примерный вариант осуществления модуля 56 управления некогерентным ОЗУ. Модуль 56 управления некогерентным ОЗУ используют только в режиме IS-95 и выключают в режиме ГСП. В режиме IS-95 всякий раз, когда окно поиска завершает когерентное накопление, результат когерентного накопления посылают в модуль 56 управления некогерентным ОЗУ для некогерентного накопления. Накопитель 250, предпочтительно реализованный как сумматор насыщения 16 бит, принимает вычисленные величины энергии из модуля 54 возведения в квадрат и складывает эти величины с данными, выведенными с помощью некогерентного ОЗУ 58, которое предпочтительно сконфигурировано как ОЗУ 256х32, т.е. чтобы запоминать 256 слов длиной 32 бита. Выходные данные накопителя 250 подают в некогерентное ОЗУ 58 через мультиплексор 252. Таким образом, накопитель 250 накапливает суммы I и Q.
Модуль 254 синхронизации и управления включает интерфейс 256 пикового детектора в конце каждого периода некогерентного накопления, заставляя интерфейс 256 пикового детектора принимать результаты некогерентного накопления из накопителя 250. Затем интерфейс 256 пикового детектора выводит результаты некогерентного накопления в пиковый детектор 60 фиг.2. Кроме включения интерфейса 256 пикового детектора в конце каждого периода некогерентного накопления, модуль 254 синхронизации и накопления также очищает некогерентное ОЗУ 58 с помощью посылки нулевых величин в некогерентное ОЗУ 58 через мультиплексор 252.
Модуль 56 управления некогерентным ОЗУ периодически определяет, достигнута ли граница окна некогерентного накопления. Если граница достигнута, модуль 56 управления некогерентным ОЗУ передает результат накопления предыдущего окна некогерентного накопления в интерфейс 256 пикового детектора, а затем в пиковый детектор 60 для обнаружения максимума (пика) энергии. Выходные данные когерентного накопления из модуля 54, затем загружают в некогерентное ОЗУ 58, чтобы начать новый раунд некогерентного накопления. Если граница еще не достигнута, модуль 56 управления некогерентным ОЗУ считывает результат накопления предыдущего окна некогерентного накопления из некогерентного ОЗУ 52, прибавляет этот результат к текущим выходным данным из модуля 54 возведения в квадрат и запоминает сумму в некогерентном ОЗУ 58.
Предпочтительно некогерентное ОЗУ 58 имеет высокую пропускную способность для облегчения считывания, суммирования и записи данных в течение каждого цикла. Если некогерентное ОЗУ 58 реализовано как ОЗУ с одним портом и операции, как записи, так и считывания, выполняют в течение каждого цикла, два результата накопления предпочтительно упаковывают вместе в каждое слово для достижения высокой пропускной способности. Чередование операций считывания и записи через каждый цикл, в среднем, достигает скорости пропускной способности, равной считыванию и записи за один цикл.
Некогерентное ОЗУ 58 и модуль 56 управления некогерентным ОЗУ не требуется активизировать каждый цикл. Например, когда когерентное накопление еще выполняют для множества гипотез, и никакая энергия не поступает из модуля 54 возведения в квадрат в модуль 56 управления некогерентным ОЗУ, в некогерентное ОЗУ 58 не осуществляют доступ, и оно может быть помещено в нерабочее состояние для сохранения мощности.
Затем пиковый детектор 60 обрабатывает полное множество величин энергии и отбрасывает ложные максимумы в половине элементарной посылки локальных максимумов (366). Пиковый детектор 60 может быть сконфигурирован с возможностью работы в любом из множества режимов через управляющий регистр. Каждый мультиплексированный во времени интервал пикового детектора 60 может быть сконфигурирован с возможностью работы в разном режиме. В обычном режиме работы пиковый детектор 60 подавляет величины энергии ниже предписанного энергетического порога таким образом, что только величины энергии выше порога могут квалифицироваться как максимумы (пики). Таким образом, в обычном режиме пиковый детектор 60 идентифицирует как максимумы только те величины энергии, которые являются: (1) локальными максимумами по сравнению со всеми остальными величинами энергии в половине элементарной посылки и (2) находятся выше порога. Пиковый детектор 60 также может быть сконфигурирован с возможностью работы в обходном режиме, в котором выключена фильтрация максимумов. В обходном режиме пиковый детектор 60 не подавляет величины энергии в половине элементарной посылки локальных максимумов. В другом рабочем режиме, известном как непересекающийся режим, пиковый детектор 60 может идентифицировать как максимумы две величины энергии на двух концах окна поиска. Пиковый детектор 60 может быть сконфигурирован с возможностью работы в непересекающемся режиме, например, когда окна поиска не пересекаются друг с другом.
Фиг.16 иллюстрирует примерную реализацию пикового детектора 60. Пиковый детектор 60 мультиплексируют во времени в ряд модулей 270 пикового детектора, соответствующих мультиплексированным во времени интервалам устройства поиска в режиме IS-95. Четыре модуля 270 пикового детектора изображены на фиг.16. Для пояснения только один модуль 270 пикового детектора проиллюстрирован подробно.
Модуль 270 пикового детектора принимает максимальные величины энергии из модуля 56 управления некогерентным ОЗУ как поток данных. Триггеры 272 и 274 запоминают предысторию максимальных величин энергии и подают эту статистическую информацию в модуль 276 анализатора максимума. В частности, модуль 276 анализатора максимума принимает три входных сигнала. Величина энергии с n-м смещением E(n) обозначена как величина энергии времени включения, и подается с помощью триггера 272. Триггер 274 подает раннюю величину энергии, т.е. величину энергии E(n-1) с (n-1)-м смещением, в модуль 276 анализатора максимума. Наконец, модуль 276 анализатора максимума принимает позднюю величину энергии E(n+1) с (n+1)-м смещением непосредственно из модуля 56 управления некогерентным ОЗУ без задержек, вносимых триггерами 272 и 274.
На основании ранней величины энергии, энергии включения и поздней величины энергии модуль 276 анализатора максимума идентифицирует максимумы энергии. Конкретно, модуль 276 анализатора максимума обнаруживает максимум при n-м смещении, если удовлетворяются следующие условия:
Где Т обозначает величину энергетического порога. Когда эти условия удовлетворяются, модуль 276 анализатора максимума выводит сигнал обнаружения максимума, указывающий, что максимум обнаружен, в модуль 62 сортировки. Модуль 276 фильтра максимума подавляет ложные максимумы, как описано выше, в соответствии с режимом, сконфигурированным с помощью сигнала выбора режима.
Затем пиковый детектор 60 подает обнаруженные максимумы в модуль 62 сортировки, который сортирует обнаруженные максимумы и создает множество максимальных пиков (368). Модуль 62 сортировки содержит четыре независимых очереди сортировки, одну для каждого мультиплексированного во времени интервала устройства поиска. Фиг.17 - блок-схема, изображающая примерный вариант осуществления очереди 290 сортировки для одного интервала устройства поиска. При включении с помощью пикового детектора 60 очередь 290 сортировки принимает величины энергии и соответствующие смещения ПШ из пикового детектора 60 и сортирует ряд максимальных величин для каждого интервала поиска. Величина энергии и соответствующее смещение ПШ принимают с помощью компаратора 292 и банка 294 регистров соответственно. В одном варианте осуществления банк 294 регистров включает в себя пятнадцать регистров 296 и сортирует пятнадцать максимальных величин для каждого интервала поиска. Регистры предпочтительно реализованы с длиной 64 элементарных посылки, но могут быть реализованы с другими длинами, например 32 или 128 элементарных посылок.
Когда очередь 290 сортировки принимает новую величину энергии и соответствующее смещение ПШ, компаратор 292 сравнивает новую величину энергии с отсортированными энергиями, хранимыми в банке 294 регистров, с использованием алгоритма двоичной сортировки. Если новая величина энергии больше, чем наименьшая величина энергии, хранимая в банке 294 регистров, компаратор вставляет новую величину энергии и соответствующее смещение ПШ в соответствующий регистр 296. Меньшие величины энергии, уже хранимые в банке 294 регистров, сдвигают вниз в следующий регистр 296, а самые малые величины энергии удаляют из банка 294 регистров. Таким образом, банк 294 регистров поддерживает множество отсортированных величин энергии и соответствующие смещения ПШ.
Когда устройство поиска завершает все окно поиска, очередь 290 сортировки выдает прерывание в микропроцессор 22. Затем микропроцессор 22 считывает множество максимальных пиков и соответствующие смещения ПШ (370) из банка 294 регистров через интерфейс 298 считывания.
Как описано выше в связи с фиг.2 по фиг.17 и в соответствии с блок-схемой фиг.18, когерентное накопление, вычисление частичных величин энергии, некогерентное накопление и обнаружение максимума и сортировку выполняют для каждого из независимых устройств поиска. Соотношениями синхронизации между этими процессами управляют с помощью модуля 48 управления синхронизацией и конфигурированием фиг.11. Эти соотношения синхронизации могут быть определены, например, как функция длительностей когерентного и некогерентного накопления и размера окна. Фиг.19 по фиг.21 изображают примерные соотношения синхронизации между синхронизацией, синхронизацией некогерентного накопления и синхронизацией обнаружения максимума для модуля 12 поиска канала, работающего в режиме IS-95 при нескольких сценариях.
На фиг.19 длительность когерентного накопления установлена равной 256 элементарных посылок, длительность некогерентного накопления установлена равной 512 элементарных посылок, а размер окна установлен равным 128 элементарных посылок. Генератор 46 ПШ начинает в нерабочем состоянии (400), но после 128 элементарных посылок начинает прокручиваться в назначенную позицию ПШ (402). Когда он находится в правильной позиции, генератор 46 ПШ генерирует ПШ биты (404) с частотой один бит на время элементарной посылки. После генерирования 64 бит, т.е. после 64 элементарных посылок, согласованный фильтр 44 и модуль 50 управления когерентным ОЗУ становятся активными (406). Модуль 50 управления когерентным ОЗУ выполняет когерентное накопление в течение длительности когерентного накопления, равной 256 элементарных посылок, суммирование и сортировку для первых 192 элементарных посылок и суммирование и вывод для последних 64 элементарных посылок (408). В течение этих последних 64 элементарных посылок модуль 56 управления некогерентным ОЗУ выполняет некогерентное накопление. При длительности некогерентного накопления, установленной в два раза большей длительности когерентного накопления, модуль 56 управления некогерентным ОЗУ запоминает результаты некогерентного накопления в течение первой операции некогерентного накопления, затем выводит результаты некогерентного накопления в течение второй операции некогерентного накопления (410). Когда модуль 56 управления некогерентным ОЗУ выводит результаты некогерентного накопления, пиковый детектор 60 и модуль 62 сортировки становятся активными, и сортируют величины максимумов энергии, выведенные с помощью модуля 56 управления некогерентным ОЗУ.
На фиг.20 длительность когерентного накопления установлена равной 224 элементарных посылок, длительность некогерентного накопления установлена равной 448 (2х224) элементарных посылок, а размер окна установлен равным 128 элементарных посылок. В этом сценарии длительность некогерентного накопления в два раза больше длительности когерентного накопления, а соотношение синхронизации между модулем 50 управления когерентным ОЗУ и модулем 56 управления некогерентным ОЗУ аналогично соотношению, проиллюстрированному на фиг.19. Однако в сценарии, проиллюстрированном на фиг.19, длительность когерентного накопления в два раза больше размера окна. Наоборот, в сценарии, проиллюстрированном на фиг.20, длительность когерентного накопления не является кратной целым размера окна. Таким образом, согласованный фильтр входит в запертое состояние, когда когерентное накопление выполнено (412).
На фиг.21 длительность когерентного накопления установлена равной 256 элементарных посылок, длительность некогерентного накопления установлена равной 512 элементарных посылок, а размер окна установлен равным 96 элементарных посылок. В этом сценарии длительность некогерентного накопления в два раза больше длительности когерентного накопления, а соотношение синхронизации между модулем 50 управления когерентным ОЗУ и модулем 56 управления некогерентным ОЗУ аналогично соотношению, проиллюстрированному на фиг.19 и 20. Однако в отличие от сценариев, проиллюстрированных на фиг.19 и 20, длина окна не является кратной целым длины сдвигового регистра, равной 64 элементарных посылок. В результате после первой операции (420) обнаружения максимума механизм выполнения логических операций древовидной схемы 136 сумматора периодически помещает согласованный фильтр 44 в нерабочее состояние для сохранения мощности. Модуль 50 управления когерентным ОЗУ также изменяет состояние между активным (суммировать и запоминать) и нерабочим каждые 96 элементарных посылок, выводя результаты когерентного накопления в модуль 56 управления некогерентным ОЗУ после каждых трех операций суммирования и запоминания.
Команды, предназначенные для вызова процессора, обеспеченного в УБС 10, такого как процессор в модуле 12 поиска канала, могут храниться на доступном для чтения с помощью процессора носителе. В качестве примера, а не ограничения, доступный для чтения с помощью процессора носитель информации может содержать запоминающий носитель информации и/или средство связи (среду передачи). Запоминающий носитель информации включает в себя энергозависимый и энергонезависимый, сменный и постоянный носитель информации, реализованный с помощью любого способа или технологии, предназначенный для запоминания информации, такой как доступные для чтения с помощью процессора команды, структуры данных, программные модули и другие данные. Запоминающий носитель информации может включать в себя память произвольного доступа (ОЗУ, RAM), память, предназначенную только для чтения (ПЗУ, ROM), электрически стираемое программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ, EEPROM), флэш-память, носитель информации на сменном или постоянном диске, включая носитель информации на оптическом или магнитном диске, или любой другой носитель информации, который может быть использован для запоминания необходимой информации и который может быть доступен с помощью процессора в УБС 10, но не ограничен этим. Средство связи обычно осуществляет доступные для чтения с помощью процессора команды, структуры данных, программные модули и другие данные в модулированном сигнале данных, таком как сигнал несущей или другая среда переноса, и включает в себя любой носитель доставки информации. Понятие "модулированный сигнал данных" означает сигнал, который имеет одну или несколько своих характеристик, устанавливаемых или изменяемых таким образом, чтобы кодировать информацию в сигнале. В качестве примера, а не ограничения, средство связи включает в себя проводной носитель информации, такой как проводная сеть или прямое проводное соединение, и беспроводной носитель информации, такой как акустический, РЧ, инфракрасный и другие беспроводные носители информации. Доступный для чтения с помощью компьютера носитель информации также может включать в себя комбинации любых носителей информации, описанных выше.
С помощью мультиплексирования аппаратного обеспечения устройства поиска для выполнения одновременных поисков либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП различные варианты осуществления изобретения облегчают высокоскоростной поиск сигнала. Аппаратное обеспечение устройства поиска может быть сконфигурировано динамически с возможностью работы либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП. В режиме IS-95 устройство поиска мультиплексируют во времени в ряд интервалов времени устройства поиска, которые выполняют независимые поиски. В режиме ГСП устройство поиска конфигурируют в ряд разных каналов ГСП, каждый из которых отслеживает сигнал ГСП из конкретного спутника ГСП. Эта конфигурация дает возможность устройству поиска выполнять многочисленные поиски сигнала одновременно. С помощью аппаратного обеспечения устройства поиска, мультиплексированного для выполнения одновременных независимых поисков, скорость поиска сигнала в обоих режимах IS-95 и ГСП может быть значительно увеличена. Например, в режиме IS-95 устройство поиска может работать с частотой 256х, т.е. коррелируя 512 гипотез в одну единицу времени. В качестве сравнения, некоторые традиционные устройства поиска выполняют поиски с частотой 8х. Скорость поиска также может быть значительно увеличена в режиме ГСП. Кроме того, поскольку аппаратное обеспечение поиска может быть динамически сконфигурировано с возможностью работы либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП, можно избежать потребности в специализированных схемах для каждого режима работы.
Несмотря на то что описаны различные варианты осуществления, могут быть сделаны модификации, не выходя за рамки объема и сущности изобретения. Эти и другие варианты осуществления находятся в рамках объема следующей формулы изобретения.
Изобретение относится к способам выполнения одновременных поисков либо в режиме МДКР IS-95, либо в режиме ГСП. Техническим результатом является повышение скорости проведения поиска. В режиме IS-95 аппаратное обеспечение устройства поиска осуществляет временное мультиплексирование в ряд интервалов времени устройства поиска, каждый из которых может генерировать ПШ последовательность для сжатия последовательности данных. В режиме ГСП аппаратное обеспечение устройства поиска конфигурируют как ряд разных каналов ГСП, каждый из которых может генерировать уникальную последовательность золотого кода для отслеживания сигнала ГСП от конкретного спутника ГСП. Эта конфигурация дает возможность устройству поиска выполнять множество поисков сигнала ГСП одновременно. Аппаратное обеспечение поиска может быть динамически сконфигурировано с возможностью работы либо в режиме IS-95, либо в режиме ГСП, исключая потребность в специализированных схемах для каждого режима работы. 7 н. и 31 з.п. ф-лы, 21 ил.
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА | 1990 |
|
RU2084916C1 |
| RU 95109373 A1, 10.05.1997 | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| Прибор, замыкающий сигнальную цепь при повышении температуры | 1918 |
|
SU99A1 |
| WO 9714056 A1, 17.04.1997. | |||
