專利名稱：合并器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及合并多個數(shù)字通信信道的裝置。
為了將每個通信信道的信號跟其它通信信道的信號區(qū)分開來，每個通信信道的信號都用一個或者多個唯一擴頻碼進行編碼，這在本領域里早已是眾所周知。為了對某個通信信道進行擴展以便傳輸，例如利用CDMA，這個信道中進來的數(shù)據(jù)流的每個碼元，例如它們具有邏輯值1或者0，都用代碼序列代表。例如，如果這個碼元的邏輯值是1，就發(fā)射這個代碼序列本身，如果這個數(shù)據(jù)比特的邏輯值是0，就發(fā)射這個代碼序列序列的反碼，或者反過來。
在擴頻了以后，根據(jù)例如傳播特征和/或接收臺的位置，對每個擴頻通信信道進行加權。然后，這些擴頻加權信號通信信道被合并起來，也就是疊加起來，形成單獨一個發(fā)射信號，例如一個CDMA發(fā)射信號，它可以隨后在一個無線電頻帶中發(fā)射出去。
合并步驟通常是通過將擴頻加權通信信道所有數(shù)據(jù)流的每個樣本值加起來完成的。這樣，通過將所有通信信道信號的相應樣本值加起來，獲得CDMA信號的一個樣本值。
本領域里的技術人員能夠想到，利用級聯(lián)的加法器將多個信道φ1～φ8加起來，如圖3所示。在這里，每兩個輸入信道都用一個加法器300合并起來，通過級聯(lián)，每一對加法器的輸出用另外一個加法器300合并。在圖示實例中，用級聯(lián)的三層加法器產(chǎn)生發(fā)射信號，例如一個CDMA信號。
對于少量的信道，這一方法行之有效，但是對于大量的信道，有可能需要大量的加法器。為了降低硬件成本，需要能夠將大量信道加起來的其它解決方案。
發(fā)明簡述因此本發(fā)明的目的是提供一種裝置，用較少的硬件和較低的成本合并多個數(shù)字通信信道。
為了本發(fā)明的這一目的，采用了具有權利要求1的特征的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在多個周期中，多個數(shù)字通信信道，每個都用具有第一個比特寬度的樣本表示，被利用多路復用器合并起來，將這多個數(shù)字通信信道多路復合成多路復用數(shù)字信號，一個寄存器用于儲存中間結果，一個加法器用于將數(shù)字通信信道的樣本加起來，中間結果儲存在寄存器中，其中加法器的一個輸入通過具有第一個比特寬度的一根連接線跟多路復用器連接起來，加法器的另一個輸入通過具有第二個比特寬度的另一根連接線跟寄存器的輸出連接起來，寄存器的輸入通過具有第二個比特寬度的一根連接線跟加法器的輸出連接起來，其中，在對應于數(shù)字通信信道個數(shù)的多個周期中，通過在每個周期中連續(xù)地將一個通信信道樣本跟前面獲得的儲存在寄存器中的中間結果加起來，產(chǎn)生一個合并輸出樣本。
根據(jù)本發(fā)明，可以顯著地減少將多個數(shù)字通信信道加起來，以便形成例如數(shù)字CDMA發(fā)射信號，所需要的加法器的個數(shù)。
第二個比特寬度可以是大于或者等于(lg2.(信道數(shù).(2第一比特寬度－1)))給出的第一個極限的最小整數(shù)。這樣，第二根、第三根和第四根連接線的比特寬度相對于通信信道通信線的比特寬度可以是最小的。
此外，第二個比特寬度可以是大于或等于(lg2.(信道數(shù).(2平均信號比特寬度－1)))給出的第二個極限的最小整數(shù)，這樣，第二、第三和第四根連接線的比特寬度對于表示這一通信信號所需要的平均比特寬度而言可以是最小的。
第二個比特寬度也可以是小于或等于第一個極限、大于或等于第二個極限的一個整數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以采用級聯(lián)的合并電路。本發(fā)明更進一步的實施方案在從屬權利要求中加以描述。
通過參考附圖可以更好地理解本發(fā)明，在這些附圖中

圖1說明本發(fā)明中將多個通信信號合并成單獨一個發(fā)射信號的第一個優(yōu)選實施方案；圖2說明本發(fā)明中包括級聯(lián)起來的幾個圖1所示裝置，用于合并大量通信信道的一個實施方案；和圖3給出了用于合并通信信道的一種已知的加法器連接方式。
圖1給出了本發(fā)明中電路100的一個實例，這個電路用于合并多個擴展加權通信信道信號。如前所述，每個通信信道信號都已經(jīng)分別擴展，也就是說，通信信道進來的數(shù)據(jù)流的每個碼元，例如邏輯值為1或者0，用一個特定的代碼序列表示。例如，如果這個碼元的邏輯值是1，就發(fā)射這個代碼序列本身，如果這個數(shù)據(jù)比特的邏輯值是0，就發(fā)射這個代碼序列的反碼，或者反過來。在擴展了以后，所有通信信道信號都具有同樣的數(shù)據(jù)速率，通常叫做碼片速率。
此外，每個通信信道信號都單獨加權。加權是按照(合并以后)發(fā)射給接收臺的無線電信號的傳播特征來進行的。給很遠或者被建筑物遮擋的接收臺的信號用一個比較大的加權因子加權，而給附近接收臺的通信信道信號則用一個較小的加權因子加權。于是，加權因子決定了通信信道信號的幅度。
但是，由于技術原因，加權是有限度的，因而加權以后通信信號的最大幅度是有限度的。因此，所有通信信道信號的幅度都會低于某個極限值，因此，這些通信信道信號可以通過具有預先確定的比特寬度的線路傳輸而不會有損耗。
這里指出，從原理上講，通過具有預先確定的比特寬度的傳輸線路傳輸?shù)娜魏涡盘柖伎梢杂帽景l(fā)明的電路進行處理，但是，CDMA通信網(wǎng)絡的通信信道最好合并成一個發(fā)射信號。
下面詳細介紹圖1中的電路。一個多路復用器電路110通過具有預先確定比特寬度w的線路接收n個通信信道信號φ1～φn作為輸入。多路復用電路110連續(xù)地將數(shù)字通信信道信號的樣本放到跟加法器120連接的第一條連接線101上，將這些數(shù)字通信信道的樣本加起來，中間結果儲存在第一個寄存器130中。第一條連接線101最好具有比特寬度w，因為通過多路復用器以后要發(fā)射的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率提高了，但是信號的幅度不變。例如，如果n＝8，而且擴展以后每個通信信道的碼片速率都是512ksps(千個樣本每秒)，那么這個多路復用器的輸出速率就是4096kbps。
加法器120的輸出跟第一個寄存器130連接，通過第二條連接線102儲存中間結果。第一個寄存器130的輸出再通過第三條連接線103跟加法器120的第二個輸入連接。第一個寄存器130的輸出也通過第四根連接線104跟第二個寄存器135連接。累加了每個通信信道的一個樣本以后，儲存在第一個寄存器130中的值代表合并信號，例如一個CDMA信號，的一個樣本。這個值被隨后傳遞給第二個寄存器135，供進一步處理。
可以提供控制裝置140用于控制多路復用器110、第一個寄存器130和第二個寄存器135的工作過程。這個控制裝置具有一個外部時鐘速率fc，這個外部時鐘速率fc對應于通信信道的樣本速率。因為要對n個通信信道進行操作，控制裝置用一個n倍外部時鐘速率的內部時鐘速率，也就是n.fc，控制多路復用器110。此外，為了對一個操作累加每個信道的一個樣本，第一個寄存器的時鐘速率也會是n.fc。而第二個寄存器135則工作在通信信道的外部時鐘速率fc上，它也是合并信號的速率。
這樣，加法器、第一個寄存器和多路復用器最好工作在等于信道碼片速率和要合并的信道個數(shù)的乘積的一個頻率上。
下面描述獲得一個W－CDMA樣本的電路的工作過程。一次操作對應于速率為fc的一個外部時鐘周期。
假設一開始將寄存器130置0。在第一個內部時鐘周期里，多路復用器通過第一根連接線101將第一個通信信道φ1的一個樣本提供給加法器120。如上所述，內部時鐘周期的速率是n.fc，在一次操作中，要經(jīng)歷n個內部時鐘周期。由于假設第一個寄存器130一開始被設置成0，第一個通信信道φ1的樣本值由加法器提供，通過第二條連接線102儲存在第一個寄存器130中。
在第二個內部時鐘周期里，多路復用器110通過第一條連接線101將第二個通信信道φ2的一個樣本提供給加法器120。與此同時，加法器通過第三條連接線103收到的一個樣本構成的第一個寄存器130的內容作為輸入信號。因此，在第二次加法操作以后，也就是在第二個內部時鐘周期以后，通信信遭φ1、φ2的樣本被累加起來。作為第二個周期的一部分，通過第二條連接線102給出累加操作的結果，儲存在第一個寄存器130中，將前面儲存的值覆蓋掉。
在第三個時鐘周期里，多路復用器110通過第一條連接線101將第三個通信信道φ3的一個樣本提供給加法器120，這個加法器120隨后將它跟第一個寄存器130提供的信道φ1和φ2的和構成的值加起來．結果還是儲存在第一個寄存器130中，現(xiàn)在它代表的是前三個通信信道φ1、φ2和φ3的和。
對于每一個內部時鐘周期，重復這一過程，也就是針對剩下的所有通信信道的樣本重復這一過程。因此，剩下的所有信道的每個碼元都被累加起來，經(jīng)過了n次加法運算以后，得到合并信號的第一個樣本，或者是從加法器的輸出，或者是在第n次運算以后從第二個寄存器135輸出。這樣，每n個周期得到合并信號的一個樣本。
由于合并信號的速率應當?shù)扔跀?shù)字通信信道的速率，一個內部時鐘周期應該等于運算周期的n分之一。由于每個通信信號都用具有比特寬度w的碼元代表，累加的結果，也就是合并信號的一個樣本的寬度將大于w。具體地說，對于電路的每個累加周期，從加法器120到第一個寄存器130的第二條連接線102需要的比特寬度，從寄存器到加法器120的第二個輸入的第三條連接線103需要的比特寬度，需要逐步增大的比特寬度。顯然，這一點適用于第四條連接線104。這樣，為了避免錯誤的合并結果，第二條、第三條和第四條連接線102、103和104需要比w寬的比特寬度。
可以為第二條、第三條和第四條連接線102、103和104確定足夠寬的比特寬度，如果認為要合并n個不同的通信信道信號，每個的比特寬度都是w比特。最后的累加結果，也就是合并信號的一個樣本，將具有由以下等式確定的最大的比特寬度r1 其中l(wèi)g2n是以2為底的通信信道個數(shù)n的對數(shù)， 表示選擇大于或等于x的最小整數(shù)值的上整數(shù)操作這一操作是必要的，因為連接線的比特寬度顯然只能是整數(shù)值。
因此，如果將第二、第三和第四條連接線102、103和104的比特寬度設計成這樣，使它們的比特寬度最小是r1，就能正確地合并這n個通信信道。
滿足了以上條件以后，本發(fā)明對電路硬件的要求就可以降低，從而降低合并多個通信信道的合并器電路的成本。
為了進一步降低硬件要求，可以考慮不是所有的通信信道總是使用全部的w比特來代表通信信道樣本。在通信系統(tǒng)的工作過程中，可以確定一個需要的平均比特寬度或者平均信號比特寬度Wavg，它是代表要合并的多個通信信道的樣本所需要的比特數(shù)的平均值。這樣，在另一個實施方案中，第二條、第三條和第四條通信線路102、103和104的比特寬度可以由以下關系確定 這樣，通過考慮加權以后通信信道信號的平均速率，對硬件的要求可以進一步降低。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，第二條、第三條和第四條通信線路102、103和104的比特寬度最好是在r1和r2給出的范圍之內。也就是說，第二條、第三條和第四條通信線路的比特寬度可以在間隔[r1，r2]之內。
下面參考圖2描述本發(fā)明的另一個實施方案。圖2說明圖1所示的多個合并器電路100如何能夠級聯(lián)在一起，以適應不同數(shù)量的通信信道。
圖中畫出了第一級S1的m個合并器電路100a、100b……100m，每個都用于合并n個通信信道φ11……φ1n；φ21……φ2n；φm1……φmn。此外給出了合并第一級m個輸出信號的一個合并器電路210，作為第二級S2。
如同參考圖1所介紹的一樣，每個通信信道的傳輸線具有比特寬度w，根據(jù)圖1，每個合并器電路100a、100b……100m的輸出線都具有等式(1)給出的比特寬度r1。
這樣，合并器電路210從第一級的合并器電路100a、100b……100m接收輸出信號作為輸入信號，每一個的比特寬度都是r1。然后，如上所述，第二級S2的合并器電路210的輸出寬度將是 用于合并所有的輸入通信信道而沒有損耗。
更進一步，提供了控制裝置220，用于控制級聯(lián)合并器電路的工作過程。就象第一個實施方案一樣，控制裝置接收具有對應于通信信道樣本速率的速率fc的一個外部時鐘信號。因此，跟前面一樣，第一級的電路100a、100b……100m將按照外部時鐘速率fc和內部時鐘速率n.fc進行控制。
此外，第二級的合并器電路210的工作速率將是第一級合并器電路的m倍。因此，第二級的合并器電路210的第一個寄存器和多路復用器將用時鐘速率m.fc加以控制．第二級電路210的第二個寄存器以對應于合并信號的速率fc進行控制。
根據(jù)以上說明，如果有多級，某一級的每個合并器電路都會具有輸出比特寬度 其中ni＝某一級合并器電路的輸入信號個數(shù)wi＝輸入信號的比特寬度，其中 還是表示選擇大于等于x的最小整數(shù)的上整數(shù)運算。
權利要求
1.用多個周期合并多個數(shù)字通信信道的裝置，每個通信信道都用具有第一比特寬度的通信線傳輸，包括一個多路復用器110，用于將多個數(shù)字通信信道多路復合到一個多路復合數(shù)字信號中去，第一寄存器130，用于儲存中問結果，一個加法器120，用于將數(shù)字通信信道樣本和儲存在第一寄存器130中的中間結果加起來，其中加法器120的一個輸入通過具有第一比特寬度的第一條連接線101跟多路復用器110連接，加法器120的輸出通過具有比第一個比特寬度大的第二比特寬度的第二條連接線102跟第一寄存器130的輸入連接，第一寄存器130的輸出通過具有第二比特寬度的第三條連接線103跟加法器120的其它輸入相連，和其中，在對應于數(shù)字通信信道個數(shù)的周期中，通過在每個周期中將通信信道的一個樣本跟儲存在寄存器130中前面得到的中間結果加起來，產(chǎn)生一個合并輸出樣本。
2.權利要求1的裝置，其中的第二比特寬度是大于或等于lg2(n(2w-1))給出的第一個極限的最小整數(shù)，其中n=通信信道數(shù)，和w＝第一比特寬度。
3.權利要求1的裝置，其中第一比特寬度是大于或等于lg2(n(2wavg-1))]]>給出的第二個極限的最小整數(shù)，其中n＝通信信道個數(shù)，和wavg＝平均信號比特寬度。
4.權利要求2和3的裝置，其中的第二比特寬度上是小于或等于第一個極限并且大于或等于第二個極限的一個整數(shù)。
5.權利要求1～4之一的裝置，其中的合并輸出碼元通過具有第二比特寬度的一條線被發(fā)射給第二寄存器，供進一步處理．
6.權利要求l～5之一的裝置，其中要合并的通信信道信號是在CDMA通信系統(tǒng)中發(fā)射的信號。
7.包括級聯(lián)的權利要求1～6之一的多個裝置的裝置，其中這一級聯(lián)裝置特定級的輸出比特寬度由下式給出[lg2(ni(2wi-1))]]]>其中ni＝特定級合并器電路的輸入信號個數(shù)，wi＝輸入信號的比特寬度。
全文摘要
用于合并通信系統(tǒng)中多個數(shù)字通信信道的降低了硬件要求的電路。該電路利用加法器累加輸入通信信道的樣本,存入寄存器。選擇寄存器和加法器之間連線的比特寬度的時候,可以考慮輸入通信信道的比特寬度和個數(shù),從而獲得最小的比特寬度。
文檔編號H04J13/00GK1326625SQ99813244
公開日2001年12月12日 申請日期1999年11月10日 優(yōu)先權日1998年11月13日
發(fā)明者M·尼格爾, R·庫克拉, S－H·努爾巴克什 申請人:艾利森電話股份有限公司