在电荷域内工作的匹配滤波器 本发明涉及工作在电荷域内的匹配滤波器，它可以用于通信装置、信号处理设备等。
随着数字技术的发展，CMDA(码分多址)通信或其它数字调制方法得到了迅速而广泛的应用；但是就系统规模或功耗而言，其所要实现的高标准功能几乎超出了普通数字处理技术的能力，而且在限制功耗的应用场合(例如便携式终端)，这个问题早已有目共睹。
作为一种解决上述问题的途径，正在开发的新技术是引入模拟处理，从而抛弃普通数字信号处理中固有的无效功耗，例如可参见日本专利公开公报No.平6-164320。
但是人们难以断定，利用这些方法可以实现大规模模拟移位寄存器来满足将来调制编码容量的扩大，或者开发出一种能够长期适应商业化要求(例如进一步降低功耗)的技术。
本发明提供一种专用于检测模拟输入信号与数字编码之间相关性的电荷模式工作电路，该电路采用诸如CCD之类技术业已成熟的电荷转移器件，具有低功耗的显著特点，而且本发明还提供一种电荷模式工作电路结构，它借助“RAKE方法”从利用该电路获取的相关数据中实现路径分集接收。
针对上述情况，本发明提供一种在电荷域内工作的匹配滤波器，包括：
利用至少一个电荷转移器件来转移电荷信号包地模拟移位寄存器；
多个电荷信号生成单元，它们沿所述模拟移位寄存器排列并且在公共输入信号的控制下分别提供大致均匀的电压电荷转换特性；以及
路径确定机构，用来按照分开提供的数字比特信号沿给定的方向选择性地转移由多个电荷信号生成单元生成的输出电荷包；
其中从所述路径确定机构出发的多条输出路径至少有一条与形成于所述模拟移位寄存器上的任何势阱相连，在这些势阱中执行了信号电荷域上的加法运算，这些信号是在所述电荷信号生成单元中产生的信号和沿模拟移位寄存器与之同步转移的电荷信号。
图1为本发明实施例匹配滤波器的结构图。
图2为电路连接结构图，等效于图1所示信号锁存器单元L中存储的比特信号不变时的情况。
图3为本发明另一实施例匹配滤波器的结构图。
图4为RAKE型解调器实例的结构图，其中来自图3所示的匹配滤波器MF的差分输出信号被输送至位于模拟移位寄存器SR0、SR1延长部分上的多个四象限MDAC(乘法型DA转换器)，在那里与分开提供的数字分支(tap)函数值分别相乘，并借助两个求和节点SN0、SN1以差分形式综合它们的结果以实现路径分集调制。
图5为另一RAKE型解调器实例的结构图。
图6为解调信号用的RAKE型信号解调器实例的结构图，该解调器安装了两套图5所示的结构并将两组正交形式的基带信号INI、INR取为各自的输入。
图1示出了结构实例，其中在输入信号IN的控制下由多个电荷信号生成单元CG分别提供电荷信号包，利用路径确定机构有选择地将信号包输送至模拟移位寄存器SR以确定工作模式，即按照数字存储器装置M(例如移位寄存器)提供并由信号锁存器单元L锁存的匹配编码的比特信号确定其转移路径，并对所述模拟移位寄存器SR进行加法运算。
在该实例中，路径确定机构R只有一个输出与模拟移位寄存器SR相连而另一个输出未被特别使用而放弃。
图2示出了电路连接，它等价于图1所示信号锁存器单元L内存储的比特信号不变时的情况。
在这种情况下，由于每个电荷信号生成单元CG生成的电荷信号的转移方向总是保持不变，所以路径确定机构R没有用处，而且无需生成注定要丢弃的电荷信号，所以无需建立其它部分的电荷信号生成单元，这使得电路更为简单，并且就功耗而言具有特别突出的优点。
图3示出了与图1类似的匹配滤波器MF的结构，它包括两个模拟移位寄存器SR0、SR1并利用路径确定机构R的所有的两个输出获取差分形式的匹配输出。
自然，只要放置所数量的门，则利用单个模拟移位寄存器按照与图3相同的方式也能实现这种差分输出生成。
图3所示的实施例也可以由这样的电荷生成单元(CG)构成，每个单元将作为所述公共输入信号的光输入信号IN转换为电荷信号包。即，图3还示出了由上述电荷生成单元(CG)构成的实施例，每个单元将作为公共输入信号的光输入信号IN转换为电荷信号包。在这种情况下，光输入信号IN与每个CG的线路连接与光信号传送媒体(路径)对应。
实施例例如可以用作这样一种装置，它从远红外范围的多路复用CDMA信号中分离出由某种数字编码调制的所需信号分量，并将所述所需的分离出的信号分量直接转换为电信号。
图4示出了RAKE型解调器的实例，其中把来自图3所示匹配滤波器MF的差分输出信号提供至位于模拟移位寄存器SR0、SR1延长部分上的多个四象限MDAC(乘法型DA转换器)，在那里与分开提供的数字分支函数值(未画出)分别相乘，并借助两个求和节点SN0、SN1以差分形式综合其结果以实现路径分集调制。
注意，作为所述MDAC的实例，工作在电荷域中的MDAC是最合适的，例如参见美国专利No.5,539,404；但是，普通利用电荷与电压转换的DA转换器自然也能实现相似的操作。
在本实例中，虽然示出的实例是用四象限乘法执行数字分支函数值的相乘运算，但是当采用图1所示提供非差分形式匹配输出的匹配滤波器时，自然只需MDAC以提供两象限乘法功能并且输出求和节点可以根据所需的准确度等条件由单个节点构成。
图5为RAKE型解调器另一实施例的结构图。
在图5中，多路复用器MPX以时分多路复用方式多路复用匹配滤波器的差分输出，并在向多个四象限乘法型MDAC的各个MDAC提供它作为输入信号之前利用电荷信号衰减器ATT完成衰减处理。
另一方面，RAKE控制单元“RAKE”向各个MDAC提供数字形式的分支函数值。
这种RAKE控制单元“RAKE”(例如普通的RAKE型解调器)根据匹配滤波器输出完成识别通信线路的多路径特性的功能并按照单条路径的可靠性各别地确定所述分支函数值。
在本实例中，例如可以通过测量被电荷信号衰减器ATT弃用的电荷信号Aout来确定所述函数。
自然，还可以在所示设备外部利用精度更高的多路径测量数据等确定所述分支函数，这些数据取自经过另一匹配滤波器单元相关处理的输出，为多路径测量设置的。通常称为声码器(sounder)的信号包含在接收信号中。
图6为解调信号用的RAKE型信号解调器实例的结构图，该解调器安装了两套图5所示的结构并将两组正交形式的基带信号INI、INR取为各自的输入。
在本实例的结构中，把两个匹配滤波器的输出提供给多路复用器MPX，并且在多路复用时由电荷信号衰减器ATT分别衰减并随后由公共的求和节点SN0、SN1把所有的相加。
这里，当RAKE控制单元“RAKE”向各MDAC提供系数(根据每条路径的可靠性把分支系数与校正各别路径固有的相位特性的相位补偿系数相乘获得)时，包含在输入中的每条路径的相位分散和变化效应得到抑制并且确保了稳定的输出。
利用小型低功耗匹配滤波器，不采用有源器件而采用了功耗极低的电荷转移器件(例如CCD)，并且增加了在电荷域上工作的乘积求和运算电路，可以制造出单片式小型RAKE调制器。
利用本发明实现了装置的小型化并确保了便携式通信装置的较长的电池寿命，这种便携式通信装置采用诸如将来要实现的长编码CDMA方法等通信方法。