能量信号的峰值搜索和排序装置

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及一种实现能量峰值搜索和排序的硬 件电路装置。

背景技术

在第三代移动通信的基带处理系统中，普遍含有能量信号的峰值搜索和 排序功能，如图1所示的基带处理系统的前导检测链路，天线样本数据经过 相关匹配滤波、解旋转和符号累积后，得到符号级的接收数据。然后，符号 数据通过快速哈达码变换和能量累积器后，得到16个前导签名在搜索窗内 各个相位上的能量分布状况，根据每个签名在搜索窗内的能量分布，前导检 测系统就能够确定各个签名的峰值判决门限，通过对各个签名在搜索窗内的 峰值能量分布进行判决就可以确定接收信号中存在哪些签名，并出这些签 名的多径相位。接下来系统就可以通知捕获到的用户发送消息体，并在 相应的多径相位上对接收到的消息体进行解调、合并，完成多径分集功能。 由于基带处理系统中的解调器资源是有限的，所以系统只能够对能量最强的 几条路径上的多径信号进行解调，为此，基带处理系统需要在搜索窗内搜索 峰值能量并对其进行排序；然后才能在能量最大的几条多径相位上分配解调 器资源进行解调。目前，能量信号的峰值搜索和排序功能主要是在软件中完 成，这样，基带处理系统的硬件就需要将16个签名在搜索窗内地所有相位 上的能量值连同它们的相位值一同发送给软件，这就对软硬件接口的数据传 输速率和传输量提出了很高的要求，而目前现有设备无法有效实现这一点， 而且软件为了存储这些数据还需要消耗大量的存储器资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在的数据传输速率和传输量 无法达到峰值搜索和排序的要求、系统资源浪费严重的缺点。以期提出一种 能有效满足峰值搜索和排序的要求、节约系统资源的能量信号的峰值搜索和 排序装置。

本发明所述能量信号的峰值搜索和排序装置，包括1个搜索窗计数器、 1个时分复用器、n个延时单元和n级与所述延时单元相应的峰值检测器；

所述搜索窗计数器对输入到本发明所述装置中的数据进行计数，并根据 输入的搜索窗宽度参数控制本发明所述装置的输出时序和复位操作；其接收 外部的搜索窗宽度参数和计数时钟，输出清零信号给各级延时单元和时分复 用器；

所述n个延时单元对输入的清零信号进行单位时钟的延时，延时单元1 的输入为所述搜索窗计数器产生的清零信号，输出连接到时分复用器和第1 级峰值检测器，延时单元2到延时单元n-1的输入为上一级延时单元输出的 清零信号，输出连接到对应的第2级峰值检测器到第n-1级峰值检测器，同 时，各个延时单元的输出作为相应时分复用器的输入信号，延时单元n输入 延时单元n-1输出的清零信号，输出仅连接对应的第n级峰值检测器；

所述峰值检测器筛选和保存能量较大的数据，输出能量较小的数据，第 1级峰值检测器输入待检测的能量数据和延时单元1输出的清零信号，其A 口输出到下一级峰值检测器，B口输出到时分复用器；第2级峰值检测器到 第n-1级峰值检测器分别输入上一级峰值检测器的A口输出和延时单元2 到延时单元n-1对应的输出清零信号，A口输出到下一级峰值检测器的输入 端，B口输出直接连接到时分复用器上，第n级峰值检测器的输入为第n-1 级峰值检测器的A口输出和延时单元n的输出，而该级峰值检测器的A口 不输出，B口输出到时分复用器；

所述时分复用器内部设有一计数器，用以对外部输入的清零信号进行计 数，当该计数器的计数值为“0”状态时，时分复用器选择“0”输出，否则， 时分复用器将根据该计数器具体的计数状态串行输出各级峰值检测器在本 地保存的峰值数据。其输入端连接有各级峰值检测器的B口输出和各级清零 信号，这些清零信号分别来自于搜索窗计数器和延时单元1到延时单元n-1 的输出，时分复用器的输出端作为本发明所述装置的输出端直接连接到软硬 件之间的接口通道上，供外部系统(DSP软件)读取数据。

由于本发明所述装置对数据采用实时处理的方式，不需要大量的存储器 来缓存数据，从而节省了大量的存储器资源。而且，本发明所述装置配置非 常灵活，可根据需要检测和排序的峰值个数，任意的增加或减少峰值检测器 的级联深度。本发明所述装置控制非常简单，可通过控制调整搜索窗的大小 来控制排序后峰值的输出时序。另外，由于本发明所述装置采用串行输出结 果的方式，按照时间先后顺序由大到小的输出各个峰值数据，从而大大减轻 了软硬件接口处的数据传输负担。

附图说明

图1是第三代移动通信基带处理系统中的前导检测子系统框图。

图2是本发明所述能量信号的峰值搜索和排序装置结构图。

图3是本发明所述装置中搜索窗计数器的硬件结构图。

图4是本发明所述装置中峰值检测器的硬件结构图。

图5是本发明所述装置中背景噪声累加器的硬件结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明所述装置做进一步说明。

本发明所述装置考虑通过硬件来实现能量信号的峰值搜索和排序功能， 这样，当前导检测单元中的硬件系统在上报检测结果时，只需要根据解调器 的资源状况为每个签名选择少数几个能量最大的多径相位，将这些相位上的 检测结果报给软件即可，从而在不影响系统性能的基础上大大降低数据的传 输量和存储量。

本发明所述装置的工作原理非常简单，它通过逐级过滤的方式来挑选峰 值数据，附图2给出了本发明所述装置的一种硬件实现结构，在如图2的配 置下，本发明所述装置可以搜索n个峰值数据，并对搜索到的峰值数据进行 排序。

如图2所示，本发明所述装置由四个组分组成即：搜索窗计数器、延时 单元、峰值检测器、和时分复用器，其中，搜索窗计数器的主要功能是对输 入到本发明所述装置中的数据进行计数，并根据输入的搜索窗宽度参数控制 本发明所述装置的输出时序和复位操作，搜索窗计数器输入外部的搜索窗宽 度参数和计数时钟，输出清零信号给各级延时单元和时分复用器单元；延时 单元主要功能是对输入的清零信号进行单位时钟的延时，延时单元1的输入 为搜索窗计数器产生的清零信号，输出连接到第1级峰值检测器和时分复用 器，延时单元2到延时单元n-1的输入为上一级延时单元输出的清零信号， 输出连接到对应的第2级峰值检测器到第n-1级峰值检测器，同时，各个延 时单元的输出还要作为时分复用器的输入信号，延时单元n输入延时单元 n-1输出的清零信号，输出仅连接对应的第n级峰值检测器；峰值检测器的 主要功能是筛选和保存能量较大的数据，输出能量较小的数据，第1级峰值 检测器输入待检测的能量数据和延时单元1输出的清零信号，A口输出到下 一级峰值检测器，B口输出到时分复用器，第2级峰值检测器到第n-1级峰 值检测器分别输入上一级峰值检测器的A口输出和延时单元2到延时单元 n-1对应的输出清零信号，而A口输出到下一级峰值检测器的输入端，B口 输出直接连接到时分复用器上，第n级峰值检测器的输入为第n-1级峰值检 测器的A口输出和延时单元n的输出，而这一级峰值检测器的A口不输出， B口输出到时分复用器；时分复用器的主要功能是在搜索窗计数器的控制下 串行输出各级峰值检测器在本地保存的峰值数据，时分复用器输入端连接有 各级峰值检测器的B口输出和各级清零信号，这些清零信号分别来自于搜索 窗计数器和延时单元1到延时单元n-1的输出，时分复用器的输出端作为本 发明所述装置的输出端直接连接到软硬件之间的接口通道上，供DSP软件 读取数据。

在能量信号峰值搜索和排序装置中，搜索窗计数器是主要的控制单元， 其硬件实现结构如图3所示，它主要包括两个功能单元即计数器1和比较器 1，其中，比较器1的主要功能是比较搜索窗宽度参数和计数器1的计数结 果，当两者相等时产生清零信号，计数器1的功能是根据清零信号和时钟信 号进行清零或计数操作，计数结果输入到比较器1，可见，比较器1的输入 信号是搜索窗宽度参数和计数器1的计数结果，输出的清零信号发送给计数 器1和本发明所述装置的其它功能单元，计数器1的输入信号是时钟信号和 清零信号，输出计数结果给比较器1；延时单元主要功能是对输入信号进行 延时，每个延时单元产生1个时钟周期的延时，延时单元的输入是搜索窗计 数器输出的清零信号，延时后的输出信号作为峰值检测器和复用器的输入信 号。

峰值检测器是本发明所述装置筛选能量峰值的功能单元，其硬件实现结 构如图4所示，峰值检测器主要由比较选择器A、比较选择器B、寄存器A 和寄存器B组成，其中比较器选择器A的主要功能是比较选择两个输入数 据中较小的数据，比较选择器B的主要功能是比较选择两个输入数据中较大 的数据，寄存器A的功能是保存比较选择器A的输出结果，寄存器B的主 要功能是保存比较选择器B的输出结果，比较选择器A和比较选择器B的 输入信号相同，都是能量输入信号和峰值检测器寄存器B在本地保存的数 据，比较选择器A输出到寄存器A的信号是比较结果中数值较小的数据， 比较选择器B输出到寄存器B的信号是比较结果中数值较大的数据，寄存 器A的输入是比较选择器A选出的较小的数据，其输出到下一级峰值检测 器的信号是本地保存的数据，寄存器B的输入信号是比较选择器B选出的 较大的数据，其输出到时分复用器的数据是本地保存的数据。

时分复用器是本发明所述装置的输出单元，其硬件实现结构如图5所示， 时分复用器由比较器2、计数器2和选择器组成，其中，比较器2的主要功 能是比较本发明所述装置的级联级数和计数器2的计数结果，当两者相等时 向计数器2输出计数器清零信号，计数器2的主要功能是根据外部的清零信 号进行计数，并根据比较器2发出的计数器清零信号完成相应的清零操作， 选择器的主要功能是根据计数器2的计数结果时分复用的串行输出保存在 各级峰值检测器B口中的数据，比较器2的输入信号是本发明所述装置的 级联级数n和计数器2的计数结果，产生的计数器清零信号输出到计数器2， 计数器2的输入信号是外部搜索窗计数器和各级延时单元输出的清零信号， 输出的计数结果作为比较器2和选择器的输入信号，选择器的输入信号是保 存在第1级到第n级峰值检测器B口中的数据以及信号零，排序后的峰值 信号被串行输出到软硬件的接口通道上，供DSP软件读取。