專利名稱：無約束頻域自適應(yīng)濾波的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理，更具體地說，涉及一種無約束頻域自適應(yīng)濾波的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
自適應(yīng)濾波器基于誤差信號(error signal)調(diào)整濾波器的參數(shù)。基于來自于自適應(yīng)濾波器的輸出信號(y)和參考(或期望響應(yīng))信號(d)，可確定誤差信號(ε)。該輸出信號是基于誤差信號和輸入信號生成的。輸入信號可表示為頻域向量X。誤差信號可表示為一向量，其中的每一向量輸入項(vectorentry)是在一離散時刻的采樣值。誤差信號向量的長度可通過增加多個輸入項進行擴展，每一輸入項的值為0。在時域中表示的零填充(zero filled)誤差信號向量可通過使用快速傅里葉變換(FFT)轉(zhuǎn)換為頻域誤差信號(E)。還可生成輸入信號X的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置矩陣(complex conjugate transpose)(XH)。復(fù)共軛轉(zhuǎn)置矩陣XH和頻域誤差信號E被卷積，生成卷積結(jié)果，例如通過循環(huán)卷積操作來實現(xiàn)。
對卷積結(jié)果可進行梯度約束(gradient constraint)操作。例如，通過使用反向傅里葉變換(IFFT)將卷積結(jié)果變換到時域形式。如上所述，時域卷積結(jié)果(可表示為向量)可以是零填充的(zero filled)。零填充時域卷積結(jié)果通過使用FFT變換為頻域形式，從而生成約束卷積結(jié)果。
約束卷積結(jié)果與步長參數(shù)(μ)相乘得到調(diào)整向量。調(diào)整向量可包括多個調(diào)整值。調(diào)整向量與當(dāng)前濾波器系數(shù)向量(H(n))相加，其中n代表時刻索引。在一個時間單元的延時之后，被調(diào)整的系數(shù)向量變?yōu)樾碌漠?dāng)前濾波器系數(shù)向量(H(n+1))。
輸出信號Y的新的頻域形式是通過對X和H(n+1)執(zhí)行卷積操作來生成的。對頻域Y進行變換從而生成新的時域輸出信號y。使用該新的輸出信號y從而生成新的誤差信號(ε)，如上所述。
假設(shè)輸入信號X對應(yīng)于具有長持續(xù)時間脈沖響應(yīng)的時域信號x時，可使用分段自適應(yīng)濾波器(partitioned adaptive filter)方法。
比較本發(fā)明后續(xù)將要結(jié)合附圖介紹的系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)的其它缺陷和弊端對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明結(jié)合多個方面提出一種無約束頻域自適應(yīng)濾波的方法和系統(tǒng)。下面將結(jié)合至少一幅附圖來充分展示和/或說明，并且將在權(quán)利要求中進行完整的闡述。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種數(shù)字信號處理方法，包括 使用一個或多個電路，用于執(zhí)行以下操作 選擇當(dāng)前濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)； 基于對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)之中每一個的值； 基于所述算得的值調(diào)整所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)； 基于所述算得的值，調(diào)整隨后的濾波器分段中隨后的多個頻域系數(shù)； 基于所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，處理所述當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號；以及 基于所述調(diào)整后的隨后的多個頻域系數(shù)，處理所述隨后的濾波器分段中所述輸入信號的時間已調(diào)整形式(time-adjusted version)。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括生成所述輸入信號的頻域形式。
優(yōu)選的，所述方法進一步包括通過對所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)和所述輸入信號的頻域形式進行卷積，從所述當(dāng)前濾波器分段生成輸出信號。
優(yōu)選的，所述方法進一步包括基于快速傅立葉變換算法中一定數(shù)量的點，選擇所述一個或多個時域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括通過將所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的第一個的值、所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的最后一個的值、以及所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中偶數(shù)號的每一個的值相加，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括通過減去所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中奇數(shù)號的每一個的值，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括通過將所述計算出的所述選擇的一個或多個時域系數(shù)與一向量相乘來計算頻域校正向量，其中所述向量中的奇數(shù)號系數(shù)等于1，偶數(shù)號系數(shù)等于-1。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括基于所述頻域校正向量計算所述已調(diào)整的所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括通過將所述計算出的所述選擇的一個或多個時域系數(shù)與一向量相乘來計算頻域校正向量，其中所述向量中每一系數(shù)等于1。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括基于所述頻域校正向量計算所述已調(diào)整的所述隨后的多個頻域系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提出了一種數(shù)字信號處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用在通信設(shè)備中的一個或多個電路，其中所述一個或多個電路用于 選擇當(dāng)前濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)； 基于對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)之中每一個的值； 基于所述算得的值調(diào)整所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)； 基于所述算得的值，調(diào)整隨后的濾波器分段中隨后的多個頻域系數(shù)； 基于所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，處理所述當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號；以及 基于所述調(diào)整后的隨后的多個頻域系數(shù)，處理所述隨后的濾波器分段中所述輸入信號的時間已調(diào)整形式(time-adjusted version)。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于生成所述輸入信號的頻域形式。
優(yōu)選的，所述一個或多個電路用于通過對所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)和所述輸入信號的頻域形式進行卷積，從所述當(dāng)前濾波器分段生成輸出信號。
優(yōu)選的，所述一個或多個電路用于基于快速傅立葉變換算法中一定數(shù)量的點，選擇所述一個或多個時域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于通過將所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的第一個的值、所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的最后一個的值、以及所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中偶數(shù)號的每一個的值相加，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于通過減去所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中奇數(shù)號的每一個的值，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于通過將所述計算出的所述選擇的一個或多個時域系數(shù)與一向量相乘來計算頻域校正向量，其中所述向量中的奇數(shù)號系數(shù)等于1，偶數(shù)號系數(shù)等于-1。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于基于所述頻域校正向量計算所述已調(diào)整的所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于通過將所述計算出的所述選擇的一個或多個適于系數(shù)與一向量相乘來計算頻域校正向量，其中所述向量中每一系數(shù)等于1。
作為優(yōu)選，所述一個或多個電路用于基于所述頻域校正向量計算所述已調(diào)整的所述隨后的多個頻域系數(shù)。
下文將結(jié)合附圖對具體實施例進行詳細描述，以幫助理解本發(fā)明的各種優(yōu)點、各個方面和創(chuàng)新特征。



圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的示范性分段均衡器系統(tǒng)的模塊示意圖； 圖2是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性自適應(yīng)濾波器模塊示意圖； 圖3是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性自適應(yīng)濾波器模塊示意圖； 圖4是可在依據(jù)本發(fā)明的一實施例中使用的對輸入數(shù)據(jù)采樣進行示范性分段的示意圖； 圖5是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性通信設(shè)備示意圖； 圖6是依據(jù)本發(fā)明一實施例的無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性步驟流程圖。

具體實施例方式 本發(fā)明的實施例涉及一種無約束頻域自適應(yīng)濾波的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的多個實施例中，選擇當(dāng)前濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)，以及生成輸入信號的頻域形式?；趯?yīng)的多個頻域系數(shù)計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)之中每一個的值。基于所述算得的值調(diào)整所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)。基于所述算得的值，調(diào)整隨后的濾波器分段中隨后的多個頻域系數(shù)。基于所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，處理所述當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號?；谒稣{(diào)整后的隨后的多個頻域系數(shù)，處理所述隨后的濾波器分段中所述輸入信號的時間已調(diào)整形式(time-adjusted version)。通過對所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)和所述輸入信號的頻域形式進行卷積，從所述當(dāng)前濾波器分段生成輸出信號。
基于快速傅立葉變換算法中一定數(shù)量的點，選擇所述一個或多個時域系數(shù)。通過將所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的第一個的值、所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的最后一個的值、以及所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中偶數(shù)號的每一個的值相加，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。通過減去所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中奇數(shù)號的每一個的值，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。通過將所述計算出的所述選擇的一個或多個時域系數(shù)與一向量相乘來計算頻域校正向量，其中所述向量中的奇數(shù)號系數(shù)等于1，偶數(shù)號系數(shù)等于-1?；谒鲱l域校正向量計算所述已調(diào)整的所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)。通過將所述計算出的所述選擇的一個或多個適于系數(shù)與一向量相乘來計算頻域校正向量，其中所述向量中每一系數(shù)等于1?；谒鲱l域校正向量計算所述已調(diào)整的隨后的多個頻域系數(shù)。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的示范性分段均衡器系統(tǒng)的模塊示意圖。參考圖1，示出了分段均衡器(partitioned equalizer)100。在本發(fā)明一示范性實施例中，分段均衡器100包括2個分段。分段均衡器100包括時移模塊102、FFT模塊104、114和126、第一分段自適應(yīng)濾波器模塊106、第二分段自適應(yīng)濾波器模塊116、IFFT濾波器模塊108和118、零填充模塊124、取第二模塊(take second block)110和120、累加模塊112和122。
在本發(fā)明一示范性實施例中，時移模塊102包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收時域信號x(n)，并生成時移信號x(n-L)，其中n代表采樣時間索引，L代表由時移模塊102所插入的時移。在本發(fā)明一示范性實施例中，L＝128個采樣。
FFT模塊104包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收時域信號x(n)，并生成頻域形式X(k)，其中k代表塊時間索引(block time index)。在本發(fā)明一示范性實施例中，使用256點FFT算法生成該頻域形式。FFT模塊114和126與FFT模塊104基本上類似。
IFFT濾波器模塊108包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或代碼，用于接收頻域信號并生成該信號的時域形式。在本發(fā)明一示范性實施例中，使用256點IFFT算法生成時域信號。IFFT模塊118與IFFT模塊108基本上類似。
取第二模塊110包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收時域輸入信號并生成輸入信號的時間窗形式。輸入信號的時間窗形式可選擇IFFT輸出采樣的第二塊。在本發(fā)明一示范性實施例中，取第二模塊110可表示為128x128全零塊矩陣(0)和128x128單位矩陣(I)。全零塊矩陣中的每一輸入項等于0。取第二模塊110生成時域輸入信號的向量形式，其包括128個采樣。取第二模塊110可生成時間窗輸出信號y(n)，其包括來自IFFT模塊108的256個時域采樣中的第二塊128個采樣。取第二模塊120與取第二模塊110基本上類似。
累加模塊112包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收輸入信號并生成代表輸入信號的值的總和的輸出信號。累加模塊112生成時域輸出信號，其包括多個采樣。輸出信號中的所述生成的多個采樣的每一個的值是通過計算輸入信號的每一個對應(yīng)的采樣的總和而生成的。累加模塊122與累加模塊112基本上類似。
第一分段自適應(yīng)濾波器模塊106包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于依據(jù)本發(fā)明一實施例，接收頻域輸入信號X(k)和頻域誤差信號E(k)，并通過在頻域中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的無約束自適應(yīng)濾波來生成自適應(yīng)濾波器輸出。第一分段自適應(yīng)濾波器模塊106的詳細結(jié)構(gòu)在圖2中給出。第二分段自適應(yīng)濾波器模塊116與第一分段自適應(yīng)濾波器模塊106基本上類似。
在操作過程中，分段均衡器100接收時域輸入信號x(n)。時域輸入信號x(n)可包括256個采樣。FFT模塊104執(zhí)行256點FFT算法以生成時域輸入信號的頻域形式X1(k)。第一分段自適應(yīng)濾波器模塊106接收頻域輸入信號X1(k)和誤差信號E(k)的頻域形式，并生成已濾波的頻域輸出信號Y1(k)。依據(jù)本發(fā)明一實施例，第一分段自適應(yīng)濾波器106使用頻域中的無約束自適應(yīng)濾波算法生成輸出信號Y1(k)。IFFT模塊108接收頻域信號Y1(k)并生成Y1(k)的時域形式。取第二模塊110接收Y1(k)的時域形式并生成時間窗輸出信號y1(n)。
時移模塊102生成輸入信號x(n)的時間延遲形式，即如圖1所示的信號x(n-L)。在本發(fā)明一示范性實施例中，L＝128，表示128個采樣時移。FFT模塊114對信號x(n-L)執(zhí)行256點FFT算法，從而生成頻域信號X2(k)。第二分段自適應(yīng)濾波器116接收頻域輸入信號X2(k)和誤差信號E(k)并生成已濾波的頻域輸出信號Y2(k)。依據(jù)本發(fā)明一實施例，第二分段自適應(yīng)濾波器116通過使用頻域中的無約束自適應(yīng)濾波算法生成輸出信號Y2(k)，IFFT模塊118接收頻域信號Y2(k)并生成Y2(k)的時域形式。取第二模塊120接收Y2(k)的時域形式并生成時間窗輸出信號y2(n)。
累加模塊112接收時域信號y1(n)和y2(n)并生成輸出信號y(n)。累加模塊122可接收輸出信號y(n)和期望響應(yīng)信號d(n)并生成誤差信號ε(n)。零填充模塊124生成誤差信號ε(n)的時間擴展形式。FFT模塊126接收來自零填充模塊124的經(jīng)時間擴展的誤差信號并生成頻域形式E(k)。頻域誤差信號E(k)被輸入至第一分段自適應(yīng)濾波器106和第二分段自適應(yīng)濾波器116。
圖2是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性自適應(yīng)濾波器模塊示意圖。參考圖2，示出了自適應(yīng)濾波器200。自適應(yīng)濾波器200包括第一分段自適應(yīng)濾波器106和第二分段自適應(yīng)濾波器116的示范性示例。自適應(yīng)濾波器200包括復(fù)共軛轉(zhuǎn)置模塊202、零填充模塊204、取第二模塊222、FFT模塊206、IFFT模塊220、單位時間延遲模塊214、系數(shù)清除模塊216、累加模塊212、224、226、卷積模塊208和218、逐個元素(Element-wise)乘法模塊210。在本發(fā)明多個實施例中，自適應(yīng)濾波器200包括分段頻域自適應(yīng)濾波器中多個分段中的第m段。累加模塊212、224和226與累加模塊112基本上類似。在本發(fā)明的示范性實施例中，分段頻域自適應(yīng)濾波器包括2個分段，如圖1所示。
復(fù)共軛轉(zhuǎn)置模塊202包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或代碼，用于接收頻域輸入信號Xm(k)，并生成輸入信號的復(fù)共軛(或厄米特，Hermition)轉(zhuǎn)置形式XmH(k)。
卷積模塊208包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收輸入信號并對這些輸入信號進行卷積操作。在本發(fā)明示范性實施例中，卷積模塊208執(zhí)行循環(huán)卷積。
逐個元素乘法模塊210包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收步長(step size)輸入向量μ和梯度(gradient)輸入向量。逐個元素乘法模塊210將輸入梯度向量內(nèi)的每一輸入項和輸入步長向量μ中的每一輸入項相乘。
單位時間延遲模塊214包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收給定時刻的輸入信號并在隨后時刻生成該接收的輸入信號的延遲輸出。在本發(fā)明的示范性實施例中，單位時間延遲模塊214用于生成所接收輸入信號的延遲輸出，其包括一個塊時間單位的延遲。
系數(shù)清除模塊216包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于接收輸入系數(shù)向量。系數(shù)清除模塊216修改輸入系數(shù)向量中的一個或多個系數(shù)值，以便能夠進行無約束頻域自適應(yīng)濾波。
在分段自適應(yīng)濾波器中，來自第m分段的輸出的采樣與來自第j分段的輸出的采樣在時間上重合(time-coincident)。一些常用的自適應(yīng)濾波設(shè)計采用梯度約束來調(diào)整來自不同分段的輸出，從而補償重疊(compensate foroverlap)。在本發(fā)明的多個實施例中，系數(shù)清除模塊216使得無需使用約束(諸如梯度約束)就能支持自適應(yīng)濾波器中的第m分段補償重疊。
在操作過程中，自適應(yīng)濾波器200用于接收頻域輸入Xm(k)，其表示為向量。復(fù)共軛轉(zhuǎn)置模塊202接收輸入向量Xm(k)并生成復(fù)共軛轉(zhuǎn)置輸出向量XmH(k)。累加模塊226接收時域輸入信號d(n)，其表示為向量。累加模塊226還接收由自適應(yīng)濾波器200生成的時域輸出信號y(n)。輸出信號y(n)表示為時間序列。累加模塊226基于輸入信號d(n)和y(n)生成誤差信號ε(n)，用如下等式表示 ε(n)＝y(tǒng)(n)-d(n) [1] 其中，ε(n)為時域信號，表示為時間序列，n為時間索引值。n的值可為整數(shù)，其指示時域信號ε(n)、y(n)和d(n)包括一序列采樣。ε(n)可由零填充模塊204緩存以生成進行用于塊處理(block processing)的向量。
零填充模塊204基于ε(n)中采樣的數(shù)量以及FFT模塊206中點的數(shù)量生成誤差信號ε(n)的適當(dāng)?shù)臅r間擴展形式。FFT模塊206接收來自零填充模塊204的輸出并生成頻域誤差信號E(k)，其中k為塊時間索引值。卷積模塊208接收頻域輸入E(k)和XmH(k)并生成卷積結(jié)果

其用向量表示，隨后被看做是梯度向量。逐個元素乘法模塊210接收該卷積結(jié)果和向量步長值μ(k)。該向量步長值可確定在一時間范圍內(nèi)自適應(yīng)濾波器系數(shù)值變化有多快。逐個元素乘法模塊210對卷積結(jié)果梯度向量

中的每一元素與向量步長值μ(k)相乘，以生成更新的向量

累加模塊212接收該更新的向量

當(dāng)前塊時刻的系數(shù)向量Hm(k)，并生成已更新的系數(shù)向量Hm(k+1)，如下式所述 單位時間延遲模塊214接收該當(dāng)前塊時刻的已更新的系數(shù)向量Hm(k+1)，并輸出所述已更新的系數(shù)向量作為隨后塊時刻的新的當(dāng)前系數(shù)向量Hm(k)。
系數(shù)清除模塊216接收當(dāng)前系數(shù)向量Hm(k)并生成重疊已調(diào)整系數(shù)向量H′m(k)。卷積模塊218接收頻域輸入向量XmH(k)以及該重疊已調(diào)整系數(shù)向量H′m(k)并生成頻域卷積結(jié)果Ym(k)，如下述等式 IFFT模塊220接收頻域Ym(k)并生成時域信號

取第二模塊222生成適當(dāng)?shù)臅r間窗形式，該時間窗形式是來自自適應(yīng)濾波器的第m分段的輸出ym(n)。累加模塊224將輸出ym(n)與來自其他分段的的一個或多個輸出yi(n)相加以生成新的輸出y(n)。新的輸出y(n)被輸入至累加模塊226從而生成新的誤差向量ε(n)，以及實現(xiàn)系數(shù)向量Hm(k)的隨后的自適應(yīng)修改。
圖3是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性自適應(yīng)濾波器模塊示意圖。參考圖3，示出了自適應(yīng)濾波器300。自適應(yīng)濾波器300在以下方面與自適應(yīng)濾波器200不同自適應(yīng)濾波器300中，系數(shù)清除模塊216對卷積模塊208的輸出執(zhí)行重疊補償。因此，系數(shù)清除模塊216接收卷積結(jié)果

并生成重疊已補償形式的卷積結(jié)果
分段之間采樣的重疊以及對自適應(yīng)濾波的作用在圖4中作進一步闡述。參考圖4，示出了來自數(shù)據(jù)源的多個數(shù)據(jù)采樣402。一示范性數(shù)據(jù)源就是通信設(shè)備中的處理器。數(shù)據(jù)采樣被標(biāo)識為序列s0、s1、...、s127、s128、s129、...、s255、s256、...、和s383。圖4還示出了輸入信號x(n)，其中n為值從0到255的索引，還示出了時移形式x(n-L)，其中L＝128。信號x(n)包括來自數(shù)據(jù)源402的最近的256個采樣。因此，x(n)包括數(shù)據(jù)采樣s128、s129、...、s255、s256、...、和s383。時移形式信號x(n-L)包括數(shù)據(jù)采樣s0、s1、...、s127、s128、s129、...、s255。在x(n)和x(n-L)中都出現(xiàn)的重疊數(shù)據(jù)采樣為數(shù)據(jù)采樣s128、s129、...、s255。
在本發(fā)明的多個實施例中，自適應(yīng)濾波器分段之間的重疊補償包括移除當(dāng)前分段中的重疊采樣。從當(dāng)前分段中移除的采樣可用于隨后分段中。因為將采樣從當(dāng)前分段例如第m分段中移到隨后分段例如第j分段，需要調(diào)整對應(yīng)的系數(shù)向量Hm(k)和Hj(k)的值。在本發(fā)明的多個實施例中，系數(shù)清除模塊216在頻域中分別計算當(dāng)前分段和隨后分段的已調(diào)整的系數(shù)向量。在本發(fā)明一示范性實施例中，每一分段包括獨立的系數(shù)清除模塊216，從而各個系數(shù)清除模塊216協(xié)調(diào)工作來計算當(dāng)前和隨后分段的已調(diào)整系數(shù)向量。在本發(fā)明另一示范性實施例中，一個單獨的系數(shù)清除模塊216計算當(dāng)前和隨后分段的已調(diào)整的系數(shù)向量。在本發(fā)明的多個實施例中，系數(shù)清除模塊216可在處理器、存儲器和/或其他適當(dāng)?shù)挠嬎愫?或處理電路中實現(xiàn)。
在本發(fā)明一示范性實施例中，對應(yīng)于重疊采樣S128的時域脈沖響應(yīng)為重疊補償?shù)慕裹c，而對應(yīng)于剩余重疊采樣s129、...、s255的時域脈沖響應(yīng)可被忽略。在此情況下，第一和第二分段的給定的頻域脈沖響應(yīng)向量可表示如下 已調(diào)整的系數(shù)向量可由表示為如下式子的對應(yīng)時域脈沖響應(yīng)向量來計算 h0(n)＝
[5a] h1(n)＝[h0 0...0...0] [5b] 其中h0(n)和h1(n)分別表示分段自適應(yīng)濾波器中的第一和第二分段的時域脈沖響應(yīng)向量；Hmn表示第m分段中的第n個頻域系數(shù)；h128表示系數(shù)向量h0(n)中第129個系數(shù)值，h0表示系數(shù)向量h1(n)中第1個系數(shù)值。
在本發(fā)明一示范性實施例中，重疊采樣從第一分段中移除，清除模塊216基于向量H0(k)計算系數(shù)h128的值。基于計算出的系數(shù)值h128計算已調(diào)整的系數(shù)向量H0′(k)和H1′(k)。在本發(fā)明另一示范性實施例中，重疊采樣從第二分段中移除，清除模塊216基于向量H1(k)計算系數(shù)h0的值?；谟嬎愠龅南禂?shù)值h0計算已調(diào)整的系數(shù)向量H0′(k)和H1′(k)。
在本發(fā)明一示范性實施例中，h128可按下式計算 h0可由下式計算 等式[6]所示的計算可歸納為以下等式 其中hji表示第j分段中的第i個時域系數(shù)，C對應(yīng)于FFT算法中的點的數(shù)量。
基于已計算的值h128，第一和第二分段的對應(yīng)頻域校正向量可由下式計算 在本發(fā)明一示范性實施例中，重疊采樣從第一分段中移除并添加調(diào)整至第二分段，清除模塊216計算已調(diào)整的系數(shù)向量H0′(k)和H1′(k)，如下所示 本發(fā)明的多個實施例并不局限于2個分段自適應(yīng)濾波器。上文所述的過程可在包括多個分段的自適應(yīng)濾波器中進行處理，通過計算第m分段和第m+1分段之間的已調(diào)整的系數(shù)向量來實現(xiàn)。例如，在包括4個分段的自適應(yīng)濾波器中，分別計算分段0和分段1、分段1和分段2、分段2和分段3之間的已調(diào)整系數(shù)向量。
在本發(fā)明的多個實施例中，系數(shù)清除模塊對多個分段執(zhí)行操作，其中第一分段不做調(diào)整，其余分段按如下所示進行調(diào)整 對除第1分段外的其余分段的每一個分段“i”進行如下處理 在本發(fā)明的多個其它實施例中，系數(shù)清除模塊對多個分段執(zhí)行操作，其中最后一個分段不做調(diào)整，其余分段按照如下所示進行調(diào)整 對除最后一個分段外的其余分段的每一個分段“i”進行如下處理 圖5是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性通信設(shè)備示意圖。參考圖5，示出了收發(fā)器系統(tǒng)500、接收天線522和發(fā)射天線532。收發(fā)器系統(tǒng)500包括至少一個接收器502、發(fā)射器504、處理器506、自適應(yīng)濾波器510以及存儲器508。盡管圖5示出的是單獨的接收器502和發(fā)射器504，本發(fā)明并不限于此。在這點上，發(fā)射功能和接收功能可集成在單個收發(fā)器中。收發(fā)器系統(tǒng)500還包括多個發(fā)射天線和/或多個接收天線。本發(fā)明的多個實施例包括單個天線，通過發(fā)射和接收(T/R)交換器(switch)與發(fā)射器504和接收502連接。
接收器502包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于執(zhí)行接收功能，包括PHY層的接收或信號功能。這些PHY層功能包括但不限于放大已接收RF信號、生成對應(yīng)于已選擇RF信道的頻率載波信號(例如上行或下行信道)、由已生成頻率載波信號對已放大RF信號進行下變頻處理、基于應(yīng)用已選擇解調(diào)類型對包含于數(shù)據(jù)符號中的數(shù)據(jù)進行解調(diào)、以及檢測包含在已解調(diào)信號中的數(shù)據(jù)。RF信號可通過接收天線522來接收。數(shù)據(jù)可傳送至處理器506。
發(fā)射器504包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于執(zhí)行發(fā)射功能，包括PHY層的發(fā)射或信號功能。這些PHY層功能包括但不限于基于應(yīng)用已選擇解調(diào)類型來解調(diào)已接收的數(shù)據(jù)從而生成數(shù)據(jù)符號、生成對應(yīng)于已選擇RF信道的頻率載波信號(例如上行或下行信道)、由已生成的頻率載波信號對數(shù)據(jù)符號進行上變頻處理、生成并放大RF信號。數(shù)據(jù)接收自處理器506。RF信號通過發(fā)射天線532發(fā)射。
存儲器508包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于存儲和/或取回數(shù)據(jù)和/或代碼。存儲器508使用多個存儲媒介技術(shù)中的任一個，諸如易失性存儲器，例如隨機存取存儲器(RAM)，和/或非易失性存儲器，例如電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。在本申請的全文中，存儲器508可支持例如系數(shù)的存儲。
自適應(yīng)濾波器510包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于提供例如通信設(shè)備的回聲消除。依據(jù)本發(fā)明一實施例，自適應(yīng)濾波器510包括用于無約束頻域自適應(yīng)濾波的分段自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波器510包括多個自適應(yīng)濾波器分段200。處理器506包括自適應(yīng)濾波器510的至少一部分，存儲器508包括至少一部分信息，用于實施自適應(yīng)濾波器510，和/或接收器502包括自適應(yīng)濾波器510的至少一部分。
在操作過程中，處理器506用于計算分段自適應(yīng)濾波器中進行無約束頻域自適應(yīng)濾波的系數(shù)。處理器506使用存儲在存儲器508中數(shù)據(jù)和/或代碼。在本發(fā)明一示范性實施例中，存儲器508包括計算機只讀媒介，其上存儲的計算機程序具有至少一個可由處理器506和/或計算機執(zhí)行的代碼段，使得處理器506和/或計算機能夠?qū)崿F(xiàn)本文所描述的無約束頻域自適應(yīng)濾波的步驟。當(dāng)執(zhí)行本發(fā)明本文所描述的無約束頻域自適應(yīng)濾波的步驟過程中，處理器506執(zhí)行計算機程序和/或使用存儲在存儲器508中的數(shù)據(jù)，當(dāng)執(zhí)行本發(fā)明本文所描述的無約束頻域自適應(yīng)濾波的步驟過程中，處理器506配置接收器502以便進行無約束頻域自適應(yīng)濾波。例如，處理器506計算系數(shù)向量并基于系數(shù)向量配置接收器502。在本發(fā)明一示范性實施例中，計算的系數(shù)向量包括多個頻域系數(shù)。
在本發(fā)明一示范性實施例中，一個或多個電路包括接收器502、發(fā)射器504、處理器506、存儲器508和/或自適應(yīng)濾波器510，用于選擇濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)。所選擇的時域系數(shù)是基于FFT 104中節(jié)拍(tap)的數(shù)量而選擇的。所述一個或多個電路中至少一部分用于計算前濾波器分段200中的選擇的一個或多個時域系數(shù)的每一個的值?；趯?yīng)的多個頻域系數(shù)來計算所選擇的時域系數(shù)的每一個的值?；谝延嬎愕臅r域系數(shù)值，對對應(yīng)的多個頻域系數(shù)值進行調(diào)整?；谝延嬎愕臅r域值對隨后的濾波器分段200中的隨后的多個頻域系數(shù)進行調(diào)整。
處理器506可用于按照等式[6]所示計算選擇的一個或多個時域系數(shù)。處理器506可如等式[8]所示計算頻域校正向量。處理器506如等式[9]所示計算已調(diào)整的對應(yīng)多個頻域系數(shù)以及已調(diào)整的隨后的多個頻域系數(shù)。
一個或多個電路用于基于已調(diào)整的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)來處理當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號，以及基于已調(diào)整的隨后的多個頻域系數(shù)來處理隨后的濾波器分段中輸入信號的時間已調(diào)整形式。
FFT 104用于生成輸入信號的頻域形式。卷積模塊218通過對已調(diào)整的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)和輸入信號的頻域形式進行卷積處理從當(dāng)前分段200生成輸出信號。
圖6是依據(jù)本發(fā)明一實施例的無約束頻域自適應(yīng)濾波的示范性步驟流程圖。參考圖6，在步驟602中，處理器506選擇自適應(yīng)濾波器200中第m分段的第n個時域系數(shù)hmn。在本發(fā)明一示范性實施例中，使用C點FFT算法，n＝0和/或n＝1/2C。在步驟604中，處理器506計算hmn的值?？苫趯?yīng)頻域系數(shù)向量Hm(k)中的當(dāng)前值計算hmn的值。在步驟606中，基于計算出的值hmn來計算頻域校正向量

和

在步驟608中基于對應(yīng)的頻域系數(shù)向量和對應(yīng)的已計算的校正向量來計算已調(diào)整系數(shù)向量H′m(k)和H′m+1(k)。依據(jù)本發(fā)明一實施例，已調(diào)整的系數(shù)向量可用于進行無約束頻域自適應(yīng)濾波。步驟610確定是否有額外的其他分段。假設(shè)有剩余的分段，在步驟612中，分段計數(shù)器的值加1。步驟612之后進入步驟604。
本發(fā)明的另一實施例提供一種機器和/或計算機可讀存儲器和/或介質(zhì)，其上存儲的機器代碼和/或計算機程序具有至少一個可由機器和/或計算機執(zhí)行的代碼段，使得機器和/或計算機能夠?qū)崿F(xiàn)本文所描述的無約束頻域自適應(yīng)濾波的步驟。
總之，本發(fā)明可用硬件、軟件、固件或其中的組合來實現(xiàn)。本發(fā)明可以在至少一個計算機系統(tǒng)中以集成的方式實現(xiàn)，或?qū)⒉煌慕M件置于多個相互相連的計算機系統(tǒng)中以分立的方式實現(xiàn)。任何計算機系統(tǒng)或其他適于執(zhí)行本發(fā)明所描述方法的裝置都是適用的。典型的硬件、軟件和固件的組合為帶有計算機程序的專用計算機系統(tǒng)，當(dāng)該程序被裝載和執(zhí)行，就會控制計算機系統(tǒng)使其執(zhí)行本發(fā)明所描述的方法。
本發(fā)明還可以通過計算機程序產(chǎn)品進行實施，所述程序包含能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明方法的全部特征，當(dāng)其安裝到計算機系統(tǒng)中時，通過運行，可以實現(xiàn)本發(fā)明的方法。本申請文件中的計算機程序所指的是可以采用任何程序語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何表達式，該指令組使系統(tǒng)具有信息處理能力，以直接實現(xiàn)特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之后，a)轉(zhuǎn)換成其它語言、代碼或符號；b)以不同的格式再現(xiàn)，實現(xiàn)特定功能。
本發(fā)明是通過一些實施例進行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號處理方法，其特征在于，包括
使用一個或多個電路，用于執(zhí)行以下操作
選擇當(dāng)前濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)；
基于對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)之中每一個的值；
基于所述算得的值調(diào)整所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)；
基于所述算得的值，調(diào)整隨后的濾波器分段中隨后的多個頻域系數(shù)；
基于所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，處理所述當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號；以及
基于所述調(diào)整后的隨后的多個頻域系數(shù)，處理所述隨后的濾波器分段中所述輸入信號的時間已調(diào)整形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括生成所述輸入信號的頻域形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括通過對所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)和所述輸入信號的頻域形式進行卷積，從所述當(dāng)前濾波器分段生成輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括基于快速傅立葉變換算法中一定數(shù)量的點，選擇所述一個或多個時域系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括通過將所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的第一個的值、所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)的最后一個的值、以及所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中偶數(shù)號的每一個的值相加，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括通過減去所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)中奇數(shù)號的每一個的值，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)。
7.一種數(shù)字信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括
用在通信設(shè)備中的一個或多個電路，其中所述一個或多個電路用于
選擇當(dāng)前濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)；
基于對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)之中每一個的值；
基于所述算得的值調(diào)整所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)；
基于所述算得的值，調(diào)整隨后的濾波器分段中隨后的多個頻域系數(shù)；
基于所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，處理所述當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號；以及
基于所述調(diào)整后的隨后的多個頻域系數(shù)，處理所述隨后的濾波器分段中所述輸入信號的時間已調(diào)整形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個電路用于生成所述輸入信號的頻域形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個電路用于通過對所述調(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)和所述輸入信號的頻域形式進行卷積，從所述當(dāng)前濾波器分段生成輸出信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個電路用于基于快速傅立葉變換算法中一定數(shù)量的點，選擇所述一個或多個時域系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的實施例涉及一種無約束頻域自適應(yīng)濾波的方法和系統(tǒng)，包括一個或多個電路，用于選擇當(dāng)前濾波器分段中的一個或多個時域系數(shù)?；趯?yīng)的多個頻域系數(shù)，可計算所述選擇的一個或多個時域系數(shù)之中每一個的值?；谒鏊愕玫闹嫡{(diào)整所述對應(yīng)的多個頻域系數(shù)?；谒鏊愕玫闹担{(diào)整隨后的濾波器分段中隨后的多個頻域系數(shù)?；谒稣{(diào)整后的對應(yīng)的多個頻域系數(shù)，處理所述當(dāng)前濾波器分段中的輸入信號?；谒稣{(diào)整后的隨后的多個頻域系數(shù)，處理所述隨后的濾波器分段中所述輸入信號的時間已調(diào)整形式。
文檔編號H03H21/00GK101826853SQ20101014327
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者庫魯耶·韓, 王佩卿, 林厄賽爾·王, 基肖爾·科塔, 阿拉什·法胡德法 申請人:美國博通公司