Фильтр с конечным импульсным откликом на базе пзу для использования в мобильном телефоне

 

Фильтр с конечным импульсным откликом (КИО) (20) реализован в виде таблицы (104) с использованием постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Таблица КИО фильтра предназначена для хранения предварительно вычисленных выходных значений фильтра для каждой допустимой комбинации входных значений (102), подлежащих фильтрации. Потоки входных значений последовательно смещаются в таблицу с использованием регистра сдвига (106), и соответствующие выходные значения последовательно выдаются на выход. Телефон использует блок рандомизации пачек данных (18) для получения сигнала данных, содержащего последовательности нулевых значений и последовательности противоположных значений (+1 и -1). Поэтому допустимые входные комбинации для КИО фильтра включают в себя только комбинации, содержащие либо все сигналы с противоположными значениями, все нулевые сигналы, начальные противоположные по значению сигналы с последующими нулевыми сигналами или начальные нулевые сигналы с последующими противоположными по значению сигналами. Таблица преобразования (перекодировки) КИО фильтра конфигурирована с учетом этих ограничений для входных потоков, что обеспечивает получение таблицы преобразования с относительно малым числом записей. Технический результат - повышение эффективности КИО фильтра. 4 с. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Область техники Изобретение относится к мобильным телефонам, более конкретно к фильтрам с конечным импульсным откликом для применения в сотовых телефонах, использующих методы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов.

Предшествующий уровень техники На фиг.1 показана блок-схема системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов, соответствующая Временному стандарту Ассоциации отраслей промышленности средств связи TIA/EIA/IS-95-A под названием "Стандарт совместимости мобильной станции с базовой станцией для двухрежимных широкополосных сотовых систем с расширенным спектром". Данные, передаваемые в системе передачи 10, обеспечиваются источником 12 с переменной скоростью передачи данных. В рассматриваемом примере осуществления источник данных переменной скорости представляет собой вокодер переменной скорости, используемый для кодирования с переменной скоростью речевых сигналов, как описано в патенте США 5414796, переуступленном правопреемнику настоящего изобретения.

В рассматриваемом варианте осуществления система 10 передачи данных с переменной скоростью передает данные кадрами в соответствии со стандартом TIA/EIA/IS-95-A. Источник данных 12 переменной скорости принимает преобразованные в цифровую форму выборки входного речевого сигнала и кодирует речевой сигнал для получения пакетов кодированного речевого сигнала, как показано на фиг.3A-3D. Выходной сигнал источника данных 12 переменной скорости представляет собой биты информации, показанные на фиг.3A-3D. В данном варианте осуществления источник данных 12 переменной скорости обеспечивает пакеты данных переменной скорости для передачи на четырех возможных скоростях: 9600 бит/с, 4800 бит/с, 2400 бит/с и 1200 бит/с, называемых далее как полная скорость, половинная скорость, одна четвертая скорости и одна восьмая скорости соответственно. Выборки речевого сигнала, кодированные с полной скоростью, содержат 172 информационных бита, выборки речевого сигнала, кодированные с половинной скоростью, содержат 80 информационных битов, выборки, кодированные с одной четвертой скорости, содержат 40 информационных битов, и выборки, кодированные с одной восьмой скорости, содержат 16 информационных битов.

Соответственно фиг.1 в рассматриваемом варианте осуществления пакеты переменной скорости подаются на блок пакетирования 13, который в данном варианте селективно добавляет биты проверки циклическим избыточным кодом (ЦИК) и концевые биты. Как показано на фиг.3А, когда кадр кодируется с помощью источника данных 12 переменной скорости с полной скоростью, блок пакетирования 13 генерирует и добавляет 12 битов ЦИК и 8 концевых битов. Аналогичным образом, как показано на фиг.3В, когда кадр кодируется с помощью источника данных 12 переменной скорости с половинной скоростью, блок пакетирования 13 генерирует и добавляет 8 битов ЦИК и 8 концевых битов. Также как показано на фиг. 3С, когда кадр кодируется с помощью источника данных 12 переменной скорости с одной четвертой скорости, блок пакетирования 13 генерирует и добавляет 8 концевых битов. Как показано на фиг.3D, когда кадр кодируется с помощью источника данных 12 переменной скорости с одной восьмой скорости, блок пакетирования 13 генерирует и добавляет 8 концевых битов.

Пакеты переменной скорости с блока пакетирования 13 подаются затем на кодер 14. Кодер 14 кодирует биты пакетов переменной скорости для реализации процедуры обнаружения и исправления ошибок. В рассматриваемом примере осуществления кодер 14 является сверточным кодером с частотой 1/3. Символы, подвергнутые сверточному кодированию, затем подаются на генератор 17 повторения.

В данном варианте осуществления генератор 17 повторения принимает сформированные пакеты. Для пакетов со скоростями меньшими, чем полная скорость, генератор 17 повторения генерирует копии символов в пакетах для получения пакетов с постоянной скоростью передачи данных. Для пакетов с половинной скоростью генератор 17 повторения вводит коэффициент избыточности 2, т. е. в выходном пакете каждый символ повторяется дважды. Для пакетов с одной четвертой скорости генератор 17 повторения вводит коэффициент избыточности 4. Для пакетов с одной восьмой скорости генератор 17 повторения вводит коэффициент избыточности 8.

В рассматриваемом примере осуществления кодированные символы подаются на блок расширения 16 режима МДКР, возможный вариант осуществления которого детально описан в патентах США 5103459 и 4901307, которые переуступлены правопреемнику настоящего изобретения. В данном примере блок расширения 16 режима МДКР отображает шесть кодированных символов в один 64-битовый символ Уолша и затем расширяет по спектру полученные символы Уолша с использованием псевдошумового кода.

В рассматриваемом примере осуществления генератор 17 повторения обеспечивает избыточность путем деления пакетов данных на меньшие субпакеты, называемые "группами управления мощностью". В данном примере каждая группа управления мощностью состоит из 6 символов Уолша. Кадр с постоянной скоростью передачи генерируется путем последовательного повторения каждой группы управления мощностью требуемое количество раз для заполнения кадра, как описано выше.

Затем пакеты подаются на блок рандомизации пачек данных (БРПД) 18, который устраняет избыточность из пакетов в соответствии с псевдослучайным процессом, описанным в совместно поданной заявке на патент США 08/291231 от 16.08.1994, переуступленной правопреемнику настоящего изобретения. Блок рандомизации пачек данных 18 выбирает одну из групп управления мощности для передачи в соответствии с псевдослучайным процессом выбора и стробирует другие избыточные копии данной группы управления мощностью.

Таким образом, выходные данные с блока рандомизации пачек данных 18 включают в себя последовательности стробированных данных со значениями 0, окружающие последовательности нестробированных данных со значениями +1 и -1. На фиг. 4 иллюстрируется фрагмент передаваемого сигнала, имеющего продолжительные участки нулевого значения и участки со значениями +1 и -1. Блок рандомизации пачек данных 18 подает пакеты на блок расширения спектра 16.

Пакеты подаются блоком расширения 16 на фильтр 20 с конечным импульсным откликом. Работа фильтра с конечным импульсным откликом (КИО фильтра) может быть описана в общем виде уравнением (1) В рассматриваемом примере осуществления фильтр 20 с конечным импульсным откликом представляет собой КИО фильтр с 48 отводами, использующий дискретизацию с 4-кратным запасом по частоте, показанный на фиг.2. Как показано на фиг. 2, каждая выборка задержана на одну четвертую периода входной последовательности. Таким образом, в потоке данных имеет место четырехкратная избыточность.

Отфильтрованный сигнал затем подается на цифро-аналоговый преобразователь 22 и преобразуется в аналоговый сигнал. Аналоговый сигнал затем подается на передатчик 24, который преобразует сигнал с повышением частоты и усиливает его для передачи с помощью антенны 26.

Обычно КИО фильтр 20 должен выполняться с использованием цифрового процессора сигналов или специализированного аппаратного обеспечения, запрограммированного для выполнения вычислений согласно уравнению (1). Для портативных телефонов, однако, мощность, требуемая для работы процессора или специализированного аппаратного обеспечения, может оказаться неприемлемо высокой. Таким образом, имеется потребность в более эффективном средстве для осуществления КИО фильтра.

Сущность изобретения Для более эффективной реализации КИО фильтра 20 используется таблица преобразования (перекодировки) на базе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), в которой значения данных в элементах задержки используются для выбора предварительно вычисленного выходного значения. Следует отметить, что хотя работа устройства описана для использования ПЗУ, другие элементы комбинаторной логики могут использоваться для формирования выходных данных, как описано в приведенном для примера варианте осуществления с использованием ПЗУ. Для реализации 48-отводного КИО фильтра, использующего дискретизацию с 4-кратным запасом по частоте, в виде таблицы преобразования (перекодировки) можно использовать вариант, предусматривающий отображение всех возможных комбинаций элементов кода 0, +1 и -1 для положений, соответствующих 48 отводам. Это потребовало бы использования таблицы ПЗУ с 3⁴⁸ значениями. С учетом того факта, что при дискретизации с 4-кратным запасом по частоте (на каждый входной элемент кода на выходе генерируются 4 выборки) только 12 значений вносят вклад в определение выходного значения, вышеуказанную таблицу можно сократить до таблицы, содержащей 3¹² записей, что представляет собой существенное улучшение, однако по-прежнему непрактично для многих применений.

Первый способ, с помощью которого размер таблицы преобразования может быть уменьшен, состоит в реализации таблицы преобразования, состоящей из двух частей. Определение выходного значения, которое получается из двенадцати значений от х(n) до х(n-11), можно осуществить путем определения сначала вклада, вносимого значениями в пределах от х(n) до х(n-5), и затем определения вклада, вносимого значениями в пределах от х(n-6) до х(n-11). Фильтрация с использованием конечной импульсной характеристики представляет собой линейную операцию. Следовательно, выходной сигнал фильтра может быть определен просто суммированием двух найденных вкладов.

В рассматриваемом примере осуществления КИО фильтр является симметричным. Следовательно, коэффициенты для определения вкладов, вносимых значениями от х(n) до х(n-5), могут быть использованы также для определения вкладов, вносимых значениями от х(n-6) до х(n-11). Это дополнительно уменьшает количество элементов, требуемых в таблице преобразования, до значения 3⁶.

Следующий способ сокращения размера таблицы преобразования состоит в использовании того факта, что имеется лишь ограниченное число путей получения нулей в потоке данных в результате работы блока рандомизации пачек данных. Как отмечено выше, блок рандомизации пачек данных обеспечивает создание сигнала, имеющего последовательность битов с противоположным значением (+1 и -1), которые окружены всеми нулями. Таким образом, когда имеется 0 в потоке данных, поступающем в фильтр, то либо все биты в фильтре будут нулевыми, либо поток нулей будет входящим или исходящим. Никакие другие комбинации противоположных значений и нулей недопустимы. Все возможные варианты допустимых входных комбинаций битов показаны в таблице 1.

Первая строка в таблице представляет 64 возможные комбинации нестробированных групп управления мощностью, т.е. групп управления мощностью, состоящих только из +1 и -1. Седьмая строка в таблице представляет единственную запись, требуемую для полностью стробированной группы управления мощностью, маскированной для обеспечения всех нулей. Остальные строки в таблице представляют комбинации элементов кода, относящиеся к последовательностям элементов, имеющим стробированные группы управления мощностью, причем входящие или исходящие.

Полное число записей, требуемых для реализации таблицы 1, как определено суммированием числа выходов, определенных в таблице, равно всего лишь 189. Это существенно меньше, чем ¹² записей, которые потребовались бы, если бы таблица преобразования не использовала свойство линейности КИО фильтра или ограничения, налагаемые блоком рандомизации пачек данных.

В соответствии с одним из аспектов изобретения заявлено устройство фильтрации с конечной импульсной характеристикой для фильтрации потока входного сигнала, состоящего из последовательностей сигналов противоположных значений, окруженных последовательностями нулевых сигналов. Устройство фильтрации содержит средство для хранения таблицы преобразования, содержащей выходное значение КИО фильтра для каждого заданного набора однозначно определенных допустимых комбинаций входного потока битов, средство для последовательной подачи частей входного потока цифрового сигнала в средство для хранения таблицы, для выдачи последовательности выходных значений, соответствующей отфильтрованной копии входной последовательности. Вследствие определенной конфигурации потока входного сигнала заданный набор допустимых входных комбинаций включает только комбинации, содержащие все сигналы противоположных значений, или все нулевые сигналы, или сначала сигналы противоположных значений, за которым следуют концевые нулевые сигналы, или сначала нулевые сигналы, за которыми следуют концевые сигналы противоположных значений.

В одном из конкретных вариантов реализации устройство используется в цифровом сотовом телефоне, выполненном с возможностью кодирования и передачи сигналов в соответствии с протоколами МДКР. Средство для хранения таблицы откликов фильтра представляет собой ПЗУ. Входные данные фильтра образуют адрес ПЗУ. В результате на выходе ПЗУ обеспечивается парциальный отклик КИО фильтра на указанные входные данные. В рассматриваемом примере осуществления отдельно хранятся синфазное и квадратурное значения КИО.

В рассматриваемом примере осуществления КИО фильтр использует дискретизацию с четырехкратным запасом по частоте. Когда значение данных поступает на КИО фильтр, оно подается на первый отвод. Это входное значение затем подается четыре раза на отводы с различными фазовыми коэффициентами. Каждое поступление такого значения данных на первый отвод фильтра может приниматься как фаза фильтра. В рассматриваемом примере таблица фильтра на ПЗУ подразделяется на четыре отдельные субтаблицы, соответственно каждой из четырех возможных фаз фильтра. Выходные значения таблицы КИО фильтра предварительно определяются в соответствии с конфигурацией 48-отводного КИО фильтра, использующего дискретизацию с четырехкратным запасом по частоте. Соответственно выходные значения предварительно вычисляются исходя из набора 48 значений коэффициентов, причем каждый набор из 12 значений коэффициентов используется для формирования выходных значений соответствующих четырех фаз таблицы.

В одном из возможных вариантов осуществления каждая из четырех субтаблиц синфазной и квадратурной таблиц хранит 189 записей из полного числа записей, равного 756. Однако для конкретного описываемого варианта осуществления полное число записей, приходящихся на таблицу, равно только 378. Это дополнительное сокращение размера таблицы достигается за счет использования свойства линейности фильтра. В другом варианте осуществления размер таблицы может быть уменьшен до 128 записей. Широкий диапазон других вариантов осуществления изобретения может быть реализован в соответствии с принципами, лежащими в основе изобретения.

Краткое описание чертежей Свойства, задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее.

Фиг. 1 - блок-схема передающей части цифрового сотового телефона, содержащего КИО фильтр, выполненный согласно изобретению.

Фиг.2 - блок-схема 48-отводного КИО фильтра, использующего дискретизацию с 4-кратным запасом по частоте.

Фиг. 3A-3D - иллюстрации форматов кадров для конкретного варианта осуществления.

Фиг. 4 - временная диаграмма, иллюстрирующая пример цифровых сигналов, имеющих как нулевые части, так и части с противоположными значениями, для фильтрации КИО фильтром по фиг.1.

Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию КИО фильтра по фиг.1.

Фиг. 6 - блок-схема конкретного варианта осуществления изобретения, предназначенного для применения в цифровом сотовом телефоне, использующего методы связи МДКР.

Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Ниже описаны возможные варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи. Эти варианты осуществления сначала будут описаны со ссылками на блок-схемы, иллюстрирующие элементы устройства. В зависимости от реализации каждый элемент устройства или его часть может быть конфигурирован в виде аппаратного средства, программного обеспечения, программно-аппаратного средства или их комбинаций. Следует иметь в виду, что не все компоненты, необходимые для реализации в полном объеме практической системы, показаны и описаны детально. Напротив, на чертежах показаны и описаны только те компоненты, которые необходимы для пояснения изобретения.

Таблица КИО фильтра будет описана со ссылками на фиг.5. Затем конкретный пример осуществления изобретения будет описан со ссылками на фиг.6.

На фиг.5 показано ПЗУ 100 КИО фильтра для использования в качестве фильтра 20 передающей системы по фиг.1 или для использования в любой из систем фильтрации, совместимой с принципами настоящего изобретения. ПЗУ 100 КИО фильтра хранит отдельное выходное значение КИО фильтра, соответствующее каждой однозначно определенной допустимой входной комбинации. Как описано выше, в возможном примере осуществления КИО фильтр обрабатывает сигналы, состоящие из последовательностей нулевых значений (0) и последовательностей противоположных значений (+1 и -1), так, что входные последовательности, принимаемые фильтром, ограничиваются до последовательностей, имеющих все противоположные значения (+1 и -1), или все нулевые значения (0), или сначала противоположные значения, за которым следуют концевые нулевые значения, или сначала нулевые значения, за которыми следуют концевые противоположные значения. Следовательно, число допустимых комбинаций значительно меньше, чем потребовалось бы в противном случае, если бы были допустимы все возможные комбинации противоположных значений и нулевых значений.

Часть содержимого ПЗУ 100а (фиг.6) показана в таблицах 3 и 4. Символ "+" в таблице соответствует одному из противоположных значений +1. Символ "-" в таблице соответствует другому из противоположных значений -1. В таблицах символ "0" представляет стробированное входное нулевое значение. ПЗУ 100а и ПЗУ 100b показаны более детально на фиг.5 в качестве ПЗУ 100. ПЗУ 100а хранит информацию, предусмотренную в таблицах 3 и 4. Таблицы 3 и 4 обеспечивают выходную информацию для первой из четырех фаз фильтра. Кроме того, ПЗУ 100а хранит информацию, необходимую для остальных трех фаз, не показанных в таблицах 3 и 4. Информация, необходимая для заполнения ПЗУ 100а для остальных трех фаз, может быть вычислена из информации, предусмотренной в таблице 2. Аналогичным образом все четыре фазы для ПЗУ 100b могут быть вычислены из информации, предусмотренной в таблице 2.

Следует отметить, что КИО фильтр, соответствующий настоящему изобретению, работает с использованием системного тактового генератора, который работает с частотой, равной 8-кратному значению частоты следования элементов псевдошумового кода.

На фиг. 5 допустимые последовательности "+1" и "-1" в таблице идентифицированы как входные адреса или значения 102 признака, а соответствующие выходные значения КИО фильтра обозначены ссылочной позицией 104. Для обеспечения в таблице различения нестробированных входных потоков от частично или полностью стробированных входных потоков могут быть предусмотрены отдельные субтаблицы (не показаны на фиг.5). Вариант реализации с использованием отдельных субтаблиц рассмотрен ниже со ссылками на фиг.6.

Регистр сдвига 106 используется для того, чтобы обеспечить сдвиг с приращениями потоков входных выборок в ПЗУ 100 КИО фильтра. В результате значения, соответствующие входному потоку, сопоставляются по существу параллельно со значениями признака адреса, чтобы идентифицировать соответствующие выходные значения фильтра. Поскольку таблица КИО фильтра содержит все допустимые комбинации входных потоков, то соответствующие отфильтрованные выходные значения имеются в какой-либо позиции в таблице, откуда они могут быть считаны. Путем простого считывания выходных значений фильтра вместо непосредственного вычисления таких выходных значений, что обычно делается в обычных КИО фильтрах, может быть обеспечена существенная экономия потребляемой мощности. Кроме того, значения фильтра могут быть просто модифицированы для обеспечения, например, отличающихся коэффициентов КИО фильтра.

КИО фильтр выдает на выходе по одному выходному значению на каждую позицию потока, после чего осуществляет приращение позиции потока на одну выборку. Таким образом, выходные значения генерируются с той же частотой, что и частота выборок входного сигнала. Следовательно, если входной сигнал дискретизируется путем взятия четырех выборок на элемент кода, то выходной сигнал КИО фильтра аналогичным образом содержит по четыре выборки на отфильтрованный элемент кода. В общем случае входной сигнал может дискретизироваться с любой требуемой частотой для получения требуемого числа выходных выборок на элемент кода. В некоторых вариантах осуществления входной сигнал дискретизируется путем взятия только двух выборок на элемент кода.

Для обеспечения в выходном сигнале множества выборок на элемент кода, чтобы обеспечить тем самым близкое к аналоговому представление отфильтрованных элементов кода, пригодное для обработки в цифро-аналоговом преобразователе (фиг. 1), ПЗУ 100 КИО фильтра формирует четыре выходных значения для каждого входного потока. Это обеспечивается подразделением ПЗУ 100 КИО фильтра на четыре отдельных таблицы соответственно четырем отдельным фазам фильтра. Для пояснения работы устройства, соответствующего изобретению, ПЗУ 100 КИО фильтра на фиг.5 иллюстрируется просто как однофазный фильтр, обеспечивающий выработку только одного выходного значения на поток входных выборок, вводимых ПЗУ 100 КИО фильтра с помощью регистра сдвига 106.

Последовательность элементов кода потока выборок сопоставляется с различными последовательностями битов адресных значений, пока не будет получено совпадение. В момент такого совпадения соответствующее выходное значение фильтра считывается для последующей обработки. Следовательно, на выход выдается только одно значение, соответствующее всему потоку входных значений. Поток входных значений определяется скользящим окном, которое перемещается с приращениями относительно входного сигнала, обеспечивая сопоставление последовательности дискретно (с приращениями) различающихся потоков с таблицей, в результате чего формируется последовательность соответствующих дискретно различающихся отфильтрованных выходных значений. Таким образом, если окно первоначально выделяет выборки от N до N+11 для генерирования первого выходного значения фильтра, то затем окно перемещается в положение, обеспечивающее выделение выборок от N+1 до N+12, для генерирования второго выходного значения и т.д.

Таким образом, весь входной сигнал отфильтровывается с приращениями для получения последовательности выходных значений, в которой одно выходное значение приходится на каждую позицию окна. В начале или в конце входного потока, когда окно может иметь протяженность, выходящую за пределы входного потока, нулевые значения выборок (или иные устанавливаемые по умолчанию значения) могут быть использованы вместо действительных значений выборок для дополнения потока.

Выходные значения представляются в цифровом виде с любой желательной степенью точности за счет использования представления на основе множества битов. Например, выходные значения могут быть представлены с использованием восьми битов, одиннадцати битов и т.д. Точность, с которой могут быть представлены выходные значения, может быть ограничена, частично, характеристиками входного сигнала и числом выборок на поток. В рассматриваемом примере осуществления использовано 11-битовое представление выходных значений фильтра.

Ниже со ссылками на фиг. 6 описан пример осуществления КИО фильтра, предназначенного для использования в системе по фиг.1. Сначала приведены общие сведения, касающиеся работы КИО фильтра, с использованием основных компонентов фильтра. Затем дано более детальное описание различных составных элементов фильтра.

КИО фильтр по фиг.6 содержит отдельные компоненты для фильтрации синфазной (402) и квадратурной (404) составляющих. Указанные компоненты генерируют четыре выходных значения для каждого потока из двенадцати входных элементов кода и представляют собой четырехфазные фильтры. Показаны две отдельные таблицы 100а и 100b ПЗУ КИО фильтра. Каждая из них содержит четыре субтаблицы (отдельно не показаны), соответствующие каждой из четырех фаз. Выходные значения, хранящиеся в каждой из таблиц, генерируются для эмулирования фильтра с 48 коэффициентами, причем 12 коэффициентов используются в связи с каждой фазой. При нечетных тактовых циклах первые шесть кодовых элементов входного потока сопоставляются с таблицами 100а и 100b ПЗУ КИО фильтра для генерирования четырех выходных значений, по одному выходному значению на фазу четырехфазного тактового периода. При четных тактовых циклах остальные шесть кодовых элементов в обратном порядке сопоставляются с таблицами 100а и 100b ПЗУ КИО фильтра для генерирования других четырех выходных значений, вновь по одному выходному значению на фазу тактового сигнала. Следовательно, два выходных значения генерируются таблицами 100а и 100b ПЗУ на входной поток на каждые два тактовых цикла. Полученные два значения суммируются для получения единого выходного значения КИО фильтра на фазу на два тактовых цикла для выдачи в выходную линию 406.

ПЗУ 100а синфазного (I) фильтра и ПЗУ 100b квадратурного (Q) фильтра реализуются слегка отличным способом. I-фильтр представляет собой 48-отводный фильтр с четной симметрией, так что пик получаемого в результате импульсного отклика находится между h(23) и h(24) для коэффициентов от h(0) до h(47). Кроме того, h(23) равно h(24). Однако Q-фильтр представляет собой 47-отводный фильтр с нечетной симметрией, причем импульсный отклик приходится на h(23) для коэффициентов фильтра от h(0) до h(46). Таким образом, Q-фильтр имеет только 47 значений коэффициентов, а не 48 значений и не может быть разделен без остатка на 4, как в случае I-фильтра. Для учета этих различий в случае Q-фильтра выходной результат для фазы 0 представляет собой сумму 11 коэффициентов, в то время как выходные результаты для трех других фаз представляют собой сумму 12 коэффициентов каждый.

Для учета этого исключения и использования преимуществ, обеспечиваемых свойством симметрии, значения в ПЗУ для Q-фильтра запоминаются для взвешивания вклада центрального отвода h(23) на половину. В случае фазы 0 ПЗУ 100b Q-фильтра считывается с использованием входных кодовых элементов 6:1 в качестве адреса для первого доступа, элементов 6:11 для второго доступа вместо использования входных кодовых элементов 5:0 для первого доступа и 6:11 для второго доступа. Реально, это учитывает взвешенный наполовину коэффициент центрального отвода дважды, чтобы тем самым использовать центральный коэффициент с его полным весом. Таким образом, нечетная симметрия ПЗУ 100b Q-фильтра требует простого отображения для учета дополнительного свойства: первая половина коэффициентов фазы 1 симметрична второй половине коэффициентов фазы 3 и наоборот.

Коэффициенты, которые соответствуют стандарту Ассоциации отраслей промышленности средств связи TIA/EIA/IS-95-A под названием "Стандарт совместимости мобильной станции с базовой станцией для двухрежимных широкополосных сотовых систем с расширенным спектром" для коэффициентов синфазного и квадратурного фильтров, приведены в таблице 2.

Поскольку КИО фильтр является линейной системой, то, как показано уравнением (2) ниже, y(-x)=-y(x), (2) где у(х) - выходной сигнал фильтра при входном сигнале х.

64 записи для ПЗУ 100а синфазного фильтра представлены в таблице 3. В рассматриваемом варианте осуществления только половина записей в таблице 3, представленных ниже, запомнены в ПЗУ 100, так как выходное значение для "отрицательных" входных данных может быть получено путем вычитания выходных значений из соответствующих "положительных" входных данных. 64 записи соответствуют нестробированным входным потокам кодовых элементов, т.е. потокам кодовых элементов, имеющих только противоположные значения. В таблице такие противоположные значения нестробированного сигнала представлены как "+" и "-".

В таблице 4 представлены записи для частично стробированных и полностью стробированных потоков кодовых элементов. В таблице входящие стробированные значения приведены в левых двух столбцах. Выходящие стробированные значения приведены в правых двух столбцах. Нули ("0") в таблице представляют стробированные или нулевые значения. Можно видеть, что стробированные значения представляют собой либо опережающие, либо запаздывающие значения, в зависимости от того, сдвигаются ли стробированные значения в КИО фильтр или выходят из КИО фильтра. Последняя запись в таблице, содержащая все нули ("0"), представляет полностью стробированный поток кодовых элементов. В таблице приведены всего 189 возможных комбинаций, которые могут занимать первые шесть или вторые шесть отводов фильтра. Для обеспечения значений для четырех возможных фаз фильтра потребовалось бы 756 возможных комбинаций. Однако как описано выше, это число записей может быть уменьшено наполовину с учетом свойства линейности КИО фильтра, в результате чего можно предусмотреть только выходные значения для "положительных" входных значений. Таким образом, полное число записей в таблицах 100а и 100b ПЗУ КИО фильтра уменьшается до 378. Символы "+" и "-" могут быть представлены в цифровом виде в фильтре с использованием любого подходящего символа.

Выходные значения, представленные в таблицах 3 и 4, получены из значений коэффициентов таблицы 2. Рассмотрим, например, входной поток кодовых элементов, имеющий первые шесть кодовых элемента, представленные значениями +1, -1,+1,-1,+1,-1 или "+-+-+-". Для фазы 0 это соответствует h(0) - h(4) + h(8) - h(12) + h(16) - h(20) или (-12) - (+10) + (17) + (+4) + (-6) - (+44) или -59, что представляет собой значение из таблицы 3, соответствующее входной адресной комбинации "+-+-+-". Заметим, что выходное значение для дополняющего входа будет иметь вид "-+-+-+" или +59. Следовательно, только одно значение необходимо запомнить для каждой взаимно дополняющей пары входных значений. Старший бит каждого потока из шести входных значений используется для определения того, следует ли инвертировать входной поток. Если старший бит равен -1, входной адрес инвертируется, тогда выходное значение инвертируется. Если старший бит равен +1, то инверсия не требуется. Хотя здесь отдельно не показано, предусмотрены отдельные таблицы для квадратурной фазы. Значения, соответствующие таблицам квадратурной фазы, могут быть получены из значений квадратурной фазы из таблицы 2.

Пример реализации вышеописанных свойств будет описан ниже со ссылками на фиг. 6. Фиг.6 иллюстрирует блок 400 КИО фильтра, имеющий синфазную часть 402 и квадратурную часть 404. Выходные сигналы обеих частей объединяются в единый выходной сигнал канала 406 с помощью мультиплексора 408 для последующего преобразования в аналоговые сигналы для передачи. Группы управления мощностью, состоящие полностью из +1 и -1, принимаются по входной линии 410. Значение стробирования (БРПД на фиг.6) G или NG вводится по линии 412. Значение стробирования принимается для каждого кодового элемента входной группы управления мощностью. Если значение стробирования равно G, то группа управления мощностью стробируется, и соответствующий элемент может рассматриваться как имеющий значение 0. Если значение стробирования равно NG, то значение кодового элемента не стробируется и остается равным его входному значению +1 или -1.

Ниже будут описаны синфазные компоненты. Поток входных кодовых элементов, принимаемых по линии 410, сначала объединяется с псевдошумовыми сигналами I-PN и U-PN для расширения спектра, затем полученные в результате расширенные по спектру сигналы сдвигаются с использованием регистра сдвига 428.

Регистр сдвига 412 выводит 12 битов параллельно по отдельным линиям 414 и 416. Линия 414 переносит биты 5:0, а линия 416 переносит биты 6:11. Следовательно, первые шесть битов упорядочены в обратном порядке. Это обеспечивает использование свойства симметрии фильтра, как описано выше. Мультиплексор 418 выбирает либо нижние шесть битов, либо верхние шесть битов, в зависимости от значения нечетного тактового сигнала, принятого по линии 420. Если тактовый сигнал нечетный, то выбираются нижние биты, а если тактовый сигнал четный, то выбираются верхние биты. Старший бит выбранных битов выделяется в линию 422 для использования в логических схемах "исключающее ИЛИ" 424 и 426.

Нижние пять младших битов непосредственно подаются в логическую схему "исключающее ИЛИ" 424. Если старший бит равен 0, то остальные пять битов инвертируются для получения дополняющего значения, что обеспечивает использование свойства симметрии, как описано выше. Полученные в результате пять битов направляются в блок 426 маскирования адреса БРПД, который также получает биты G или NG с 12-отводного регистра сдвига 428 БРПД, соединенного с входной линией 412. Блок маскирования адреса БРПД согласует сигналы G и NG с регистра сдвига 428 с соответствующими битами входного сигнала кодовых элементов, принимаемого с логической схемы 424. Блок маскирования адреса БРПД также получает сигнал фазы фильтра по входной линии 432 для выбора соответствующей фазы.

Хотя на фиг. 6 отдельно не показано, ПЗУ 100а I-КИО фильтра состоит из четырех отдельных частей, соответствующих четырем различным фазам. Затем блок маскирования адреса БРПД отображает +1 и -1 кодовые элементы для каждой фазы, чтобы получить адрес, пригодный для выбора корректного соответствующего значения фильтра из ПЗУ 100а I-КИО фильтра. Действительный формат адреса зависит от того, каким образом данные хранятся в ПЗУ. Соответствующие адреса описаны выше со ссылками на таблицу 4.

Таким образом, адрес, генерируемый блоком маскирования адреса БРПД, уникальным образом идентифицирует одну запись в ПЗУ 100. ПЗУ 100 содержит 378 записей. Для однозначной и определенной адресации каждой записи используется всего девять адресных битов. 9-битовый адрес генерируется из шести троичных значений, вводимых в фильтр.

6-битовый адрес подается на таблицу 100а ПЗУ для формирования одного однозначно определенного выходного значения, представленного в цифровом виде с использованием 11 битов. 11 битов выходного значения подаются во вторую логическую схему "исключающее ИЛИ" 426 для их инверсии, если исходный старший бит был равен 0. Полученное в результате значение запоминается в ключевой схеме с фиксацией состояния 428 для последующего объединения с выходным значением соответственно верхним шести битам входного потока кодовых элементов. В течение последующего четного тактового цикла обрабатываются верхние шесть битов по существу таким же образом, что и нижние шесть битов, для получения второго выходного значения. Первое выходное значение, запомненное в ключевой схеме с фиксацией состояния 428, объединяется со вторым выходным значением с помощью логической схемы суммирования 434 для получения цифрового сигнала, выдаваемого на выход. Два младших бита цифрового сигнала отбрасываются, после чего сигнал подается на мультиплексор 408 для последующей выдачи в линию 406 вместе с выходными значениями с квадратурной части фильтра.

Таким образом, подводя итог рассмотрению работы синфазной части фильтра, можно заключить, что в течение каждого нечетного цикла тактового сигнала в пределах кодового элемента четыре значения выводятся из I-ПЗУ 100а соответственно четырем фазам фильтра. Четыре выходных значения запоминаются в ключевой схеме с фиксацией состояния 432. В течение следующего четного тактового сигнала из I-ПЗУ 100а выводятся четыре дополнительных значения, соответствующие четырем фазам. Первые наборы значений, генерируемые в течение нечетного тактового сигнала, основаны на нижних шести битах входного потока кодовых элементов. Вторые четыре значения, генерируемые в течение четных тактовых сигналов, основаны на верхних шести битах входного потока кодовых элементов. Пары первых и вторых значений суммируются для получения полных четырех выходных значений на пару тактовых сигналов. Для других вариантов реализации может оказаться желательным генерировать все четыре выходных значения в течение каждого тактового периода. Это может быть обеспечено, например, путем дублирования размера I-ПЗУ 100а и тем самым исключения необходимости отдельного вычисления нижнего и верхнего выходных значений.

Работа квадратурной части фильтра подобна работе синфазной части, и ниже будут описаны только отличия в работе этих двух частей. Квадратурная часть включает в себя регистр сдвига 462, который выдает биты параллельно по трем отдельным линиям 464, 465, 466 на мультиплексор 468. Таким образом, в отличие от мультиплексора 418 синфазной части, который получает только два входных сигнала, соответствующих 5: 0 и 6:11 входным битам, мультиплексор 468 принимает три различных входных сигнала, соответствующих битам 5:0, 6:1 и 6: 11. Это предусмотрено для учета незначительной асимметрии в коэффициентах квадратурного фильтра, как указано выше. Мультиплексор 468 выбирает сигналы из одной из трех линий, основываясь как на нечетном тактовом сигнале 420, так и на сигнале 432 фазы фильтра. Для первой фазы фильтра в течение нечетного тактового сигнала выбираются биты 6:1, а биты 6:11 выбираются в течение четного тактового сигнала. Для других трех фаз выбор между 5:0 и 6:11 осуществляется, как описано для синфазной части.

Шесть битов, выбранных мультиплексором, подаются на схему "исключающее ИЛИ" 474, а старший бит подается по линии 472. Логическая схема "исключающее ИЛИ" инвертирует биты в зависимости от старшего бита и направляет полученные в результате биты в блок маскирования адреса 475 БРПД, который работает аналогично блоку маскирования 425 в синфазной части. 9-битовый адрес подается на Q-ПЗУ 100b, выходные данные которого подаются через вторую логическую схему "исключающее ИЛИ" 476 на ключевую схему с фиксацией состояния 482. Значения, запомненные в ключевой схеме при нечетном тактовом сигнале, комбинируются со значениями, выданными из ПЗУ 100b при четном тактовом сигнале, для получения окончательных выходных сигналов, предназначенных для передачи в выходную линию 406 через мультиплексор 408.

В альтернативном варианте устройства вместо запоминания как стробированных, так и нестробированных значений БРПД в таблицах ПЗУ 100а и 100b запоминаются только нестробированные выходные значения. Выходные значения для стробированных входных значений БРПД вычисляются из выходных значений, соответствующих нестробированным входным значениям, путем суммирования данных двух последовательных доступов к таблицам ПЗУ 100а и 100b. Первый доступ использует нестробированные или "немаскированные" входные сигналы фильтра в качестве адреса, а второй доступ использует входной сигнал со стробированными кодовыми элементами БРПД, инвертированными по сравнению с соответствующими кодовыми элементами для первого доступа. Суммирование полученных в результате двух выходных значений вместе дает эффект компенсации стробированных входных кодовых элементов БРПД. Суммарное выходное значение смещается на положение бита для уменьшения значения на половину для компенсации двукратного масштабирования, неизбежно возникающего в результате суммирования двух выходных значений.

Для этого альтернативного варианта осуществления ввиду двух считываний из ПЗУ 100, требуемых для каждого выходного сигнала с половины схемы фильтра, длительность кодового слова ПЗУ должна быть равна длительности двух результирующих значений, причем требуется доступ к двойному количеству битов на выходной сигнал. Две фазы суммируются параллельно для поддержания той же самой скорости выходного сигнала КИО фильтра. Как таковое ПЗУ 100 само имеет несколько более сложную конструкцию, чем ПЗУ в первом варианте осуществления. Однако ПЗУ 100 в альтернативном варианте осуществления хранит только 128 немаскированных значений, упорядоченных в виде 64-битовых слов, в два раза длиннее, чем слова для варианта, иллюстрируемого на фиг.6, в результате чего требуется 1/3 часть объема ПЗУ 100, которое включает стробированные значения БРПД.

Выше описана реализация КИО фильтра в виде таблицы. Конкретные варианты осуществления описаны выше со ссылками на цифровую телефонную систему, использующую МДКР методы передачи в соответствии с протоколом IS-95-F, причем число записей, требуемых в таблице КИО, ограничено за счет использования уникальных характеристик фильтруемого сигнала.

Следует отметить, что дополнительная экономия мощности может быть достигнута запретом доступа к ПЗУ 100, когда входная последовательность является нулевой. При использовании данных с переменной скоростью это имеет место в течение большей части времени.

Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления предназначено для того, что обеспечить возможность специалистам в данной области техники реализовать и использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов очевидны для специалистов, а обобщенные принципы, определенные в настоящем описании, могут быть применены и в других вариантах осуществления без использования дополнительного изобретательства. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а имеет самый широкий объем, согласующийся с принципами и новыми признаками, приведенными выше.

Формула изобретения

1. Фильтр с конечным импульсным откликом (КИО) для использования при фильтрации потока входных цифровых сигналов, содержащего последовательности противоположных по значению сигналов, окруженных последовательностями нулевых сигналов, содержащий средство для хранения выходных значений КИО фильтра, причем упомянутое средство для хранения сохраняет выходные значения КИО фильтра для каждой из заранее заданного набора однозначно определенных допустимых комбинаций потока входных цифровых сигналов, при этом упомянутый набор однозначно определенных допустимых комбинаций потока входных сигналов включает в себя только комбинации, содержащие либо начальные противоположные по значению сигналы с последующими концевыми нулевыми сигналами, либо начальные нулевые сигналы с последующими концевыми противоположными по значению сигналами, либо все противоположные по значению сигналы, либо все нулевые сигналы, и средство для последовательной подачи частей потока входных цифровых сигналов на средство для хранения для выдачи на выходе последовательности выходных значений, соответствующих отфильтрованной версии потока входных цифровых сигналов.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что средство для хранения содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что средство для хранения предназначено для хранения значений фильтра, соответствующих симметричному КИО фильтру.

4. Способ фильтрации потока входных цифровых сигналов, включающий этапы, при которых принимают поток входных цифровых сигналов, подлежащий фильтрации, причем поток входных цифровых сигналов содержит последовательности противоположных по значению сигналов, окруженных последовательностями нулевых сигналов, и последовательно подают части потока входных цифровых сигналов на средство для хранения, содержащее выходные значения КИО фильтра для выдачи на выходе последовательности выходных значений, соответствующих отфильтрованной версии потока входных цифровых сигналов, при этом средство для хранения сохраняет выходные значения КИО фильтра для каждой из заранее заданного набора однозначно определенных допустимых комбинаций потока входных цифровых сигналов, при этом упомянутый набор однозначно определенных допустимых комбинаций потока входных цифровых сигналов включает в себя только комбинации, содержащие либо начальные противоположные по значению сигналы с последующими концевыми нулевыми сигналами, либо начальные нулевые сигналы с последующими концевыми противоположными по значению сигналами, либо все противоположные по значению сигналы, либо все нулевые сигналы.

5. Устройство для преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал, содержащее средство для приема цифрового сигнала, средство для подразделения цифрового сигнала на потоки входных цифровых сигналов, каждый из которых содержит последовательности противоположных по значению сигналов, окруженных последовательностями нулевых сигналов, средство для хранения выходных цифровых значений КИО фильтра, причем упомянутое средство для хранения сохраняет выходные цифровые значения КИО фильтра для каждой из заранее заданного набора однозначно определенных допустимых комбинаций потока входных цифровых сигналов, при этом упомянутый набор однозначно определенных допустимых комбинаций потока входных цифровых сигналов включает в себя только комбинации, содержащие либо начальные противоположные по значению сигналы с последующими концевыми нулевыми сигналами, либо начальные нулевые сигналы с последующими концевыми противоположными по значению сигналами, либо все противоположные по значению сигналы, либо все нулевые сигналы, средство для последовательной подачи каждого из потоков входных цифровых сигналов на средство для хранения для выдачи на выходе последовательности выходных значений, соответствующих комбинациям потока входных цифровых сигналов, и средство цифро-аналогового преобразования для преобразования последовательности цифровых значений КИО фильтра в аналоговый сигнал.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для передачи аналогового сигнала.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что упомянутое средство для передачи включает в себя передающий блок сотового телефона.

8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что поток входных цифровых сигналов форматирован в соответствии с форматами режима множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) каналов.

9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средство для хранения содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средство для передачи содержит средство для передачи синфазного аналогового сигнала и средство для передачи квадратурного аналогового сигнала.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что средство для подразделения принятого цифрового сигнала на потоки содержит средство для генерации потока, соответствующего синфазному сигналу, и средство для генерации потока, соответствующего квадратурному сигналу.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что средство для хранения выполнено в виде средства для хранения синфазных данных, предназначенного для хранения наборов цифровых значений, соответствующих допустимым потокам синфазных сигналов, и средства для хранения квадратурных данных, предназначенного для хранения наборов цифровых значений, соответствующих допустимым потокам квадратурных сигналов.

13. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для дублирования потоков входных цифровых сигналов и средство для селективного исключения части дублированных потоков за предварительно определенный период времени.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что каждый дублированный поток входных цифровых сигналов содержит группу управления мощностью.

15. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что средство для селективного исключения части дублированных потоков входных цифровых сигналов содержит блок рандомизации пачек данных.

16. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что выходные цифровые значения КИО фильтра, хранящиеся в средстве для хранения, характеризуют линейную симметричную конечную импульсную характеристику допустимых комбинаций потока входных цифровых сигналов.

17. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что выполнено в виде интегральной схемы.

18. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средство для хранения предназначено для хранения отдельных значений для четырех отдельных фаз фильтра.

19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что средство для хранения предназначено для хранения парциальных сумм, характеризующих 12-отводный КИО фильтр, использующий 48 коэффициентов, при этом каждое значение для каждой фазы представляет сумму произведений шести двоичных входных значений и шести коэффициентов.

20. Способ преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал, включающий этапы, при которых принимают цифровой сигнал, подразделяют цифровой сигнал на потоки входных цифровых сигналов, каждый из которых содержит последовательности противоположных по значению сигналов, окруженных последовательностями нулевых сигналов, последовательно подают каждый поток входных цифровых сигналов на средство для хранения, содержащее выходные цифровые значения КИО фильтра, для выдачи последовательности цифровых значений КИО фильтра, соответствующих комбинациям потока входных цифровых сигналов, при этом средство для хранения содержит выходные цифровые значения КИО фильтра для каждой из заранее заданного набора однозначно определенных допустимых комбинаций потоков входных цифровых сигналов, при этом упомянутый набор допустимых комбинаций входных сигналов включает в себя только комбинации, содержащие либо начальные противоположные по значению сигналы с последующими концевыми нулевыми сигналами, либо начальные нулевые сигналы с последующими концевыми противоположными по значению сигналами, либо все противоположные по значению сигналы, либо все нулевые сигналы, и преобразуют последовательности цифровых значений КИО фильтра в аналоговый сигнал.

21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что дополнительно включает этап передачи аналогового сигнала.

22. Способ по п. 20, отличающийся тем, что принимаемые цифровые сигналы форматированы в соответствии с форматами режима МДКР.

23. Способ по п. 20, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы дублирования потоков цифрового сигнала и селективного исключения части дублированных потоков за предварительно определенный период времени перед последовательной подачей потоков в средство для хранения.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что каждый дублированный поток входных цифровых сигналов содержит группу управления мощностью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10