專利名稱：借助移動無線接收器內(nèi)的適應(yīng)性頻道濾波抑制鄰近頻道干擾的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明乃關(guān)于一移動通信裝置接收原用的適應(yīng)性頻道濾波，以及設(shè)定頻道濾波可變通帶寬的方法。
在許多移動收訊系統(tǒng)如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)以及他的延伸GEM演化的增強數(shù)據(jù)服務(wù)(EDGE，Enhanced Data Services for GSMEvolution)，總傳輸頻寬被分成許多窄頻用戶頻段(有效載荷頻道數(shù))。一個GSM或EDGE系統(tǒng)底下的用戶頻段頻寬為200kHz。

圖1A至圖1C所示為接收這種窄頻負載信號時，三個主要的干擾影響因素。
圖1A至圖1C依序表示接收信號1在干擾2.1、2.2與2.3存在的情形下的頻譜圖像。圖1A表示窄帶接收信號1在代表寬頻干擾2.0噪聲的影響下的情形。圖1B與圖1C表示兩個多重接取干擾的案例(MAI)，特指共頻道干擾(圖1B)鄰近頻道干擾(圖1C)。雖然干擾2.2在共同頻道干擾的案例中發(fā)生在期望的信號1同一個用戶頻帶中，并且由一個在另一網(wǎng)絡(luò)區(qū)段使用中的用戶所引起。在相鄰頻道干擾的案例中，干擾2.3發(fā)生在兩個相鄰用戶頻帶其中之一。
相鄰頻道干擾的影響會受到用戶頻帶頻道寬度以及系統(tǒng)所使用的符碼率的影響。為了要達到高系統(tǒng)用戶有效載荷以及高速移動數(shù)據(jù)通信，偏向使用窄頻寬與高符碼率。另一方面，這將導(dǎo)致相鄰頻道干擾的增加，而這必不能超過某一特定的界限。
再GSM與EDGE的例子中，其符碼率為270.833kHz而其頻道寬度，如前所列，為200kHz。這表示所求的信號1與由相鄰頻道干擾所引起的干擾2.3，從頻譜來看是相互重疊的，如圖1C所示。欲完全抑制相鄰頻道干擾而不抑制所求信號1的頻譜是不可能的。
在傳統(tǒng)移動通信裝置的接收端，用來濾出所求的用戶頻率帶的頻道濾波有個固定預(yù)設(shè)的頻寬。所選用的頻寬取決于為了檢測信號而盡量使用用戶頻帶與盡量抑制相鄰頻道之間的干擾這兩種互斥的目標之間的妥協(xié)。這妥協(xié)在許多收訊環(huán)境底下必需為次最佳化。
德國專利申請書文件編號DE 101 52 628.8，根據(jù)德國專利法§3(2)參照本發(fā)明，其是揭露移動無線接收器的適應(yīng)型頻道濾波器，以及適應(yīng)型頻道濾波器的方法，其中該頻道濾波器的通帶寬是作為相鄰頻道干擾強度的函數(shù)。這將造成一適應(yīng)性頻道濾波器借助其有效載荷信號，便能永遠可在不同的接收與干擾情形下獲得最佳濾波效果。
圖2顯示一在前應(yīng)用中說明的具體實施例。該適應(yīng)性頻道濾波器有200的濾波器以及一不同帶頻寬，以及一用來設(shè)定濾波器200的通帶寬的控制器30。該適應(yīng)性頻道濾波器較佳地是為數(shù)字低頻道濾波器，位于移動無線接收器的帶寬處理部位。提供給適應(yīng)性頻道濾波器的信號40，舉例來說，已經(jīng)被頻率篩選以及或經(jīng)用戶篩選借助適當對于欲求的用戶頻寬頻率的向下混合至基頻，但是尚未或著未給予適當?shù)念l寬限制。
由虛線所圍繞的具有可變通帶寬的濾波器200，擁有一阻斷頻率高于所求的信號的初階低通濾波器200.2。濾波器200同時擁有一串接式的低通濾波器200.2以及一下游限置濾波器200.3。該限定濾波器200.3擁有稍為減少低通濾波器200.2的頻譜通過周波功能。也就是說濾波器200.2以及200.3的串接式安排，呈現(xiàn)出截止頻率低于低通濾波器200.2的截止頻率的單一低通濾波器的表現(xiàn)。
低通濾波器200.2以及200.3的輸出傳送到選擇開關(guān)210。該選擇開關(guān)包含一個輸入控制22，其中一個提供的濾波信號可以被選取而經(jīng)由可變通帶寬切換到濾波器200的輸出端23。
帶通濾波器200.4，同樣的提供信號40，跟可變通帶寬的頻道濾波器200并聯(lián)相接。
圖2所示的適應(yīng)性頻道濾波器的操作原理，是基于借助該帶通濾波器200.4與低頻道濾波器200.2所濾波，而提供給控制器30的信號x1與x2，信號強度的比對。當存在強大相鄰頻道干擾，低頻道濾波器200.2所發(fā)射的信號強度小于帶通濾波器200.4所過濾的信號強度，由于帶通濾波器200.4傳遞一個比低頻道濾波器200.2較強的干擾強度。如果兩個信號強度比超過使用者定義的臨界值，選擇開關(guān)210由控制器30驅(qū)動，如此低頻道濾波器輸出200.3，因而串聯(lián)包含于該低通濾波器200.2及200.3的電路，以較低截止頻率產(chǎn)生于濾波器200的輸出端23。相反的，也就是說如果相鄰頻道干擾較低或可忽略，兩個強度的比即低于預(yù)設(shè)的臨界值，將導(dǎo)致低頻道濾波200.2的輸出，將被選擇開關(guān)210選取，然后傳送至輸出端23。帶通濾波器200.4可被設(shè)計使其能精確的擷取控制器3.0中最適合作強度比較的信號強度段落。
復(fù)數(shù)樣本值x1(k)與x2(k)由濾波器200.4以及200.2所計算，被輸出至控制器30。在每一個信號路徑，控制器30包含能量評估器依序為31或32。其個別依序擁有強度形成裝置以及一個加法器。樣本值x1(k)相關(guān)路徑上能量評估器31后緊接著一乘法器33，會將樣本值乘以一使用者可指定的預(yù)設(shè)的臨界值t。
乘法器33的輸出以及另一路徑能量評估器32的輸出提供給比對器34的兩個輸入端。比對器34檢查哪一個輸入端有較大的值，然后再輸出端產(chǎn)生一個對應(yīng)的比對信號。該信號產(chǎn)生的方式在前面已經(jīng)說明為選擇開關(guān)210輸入端22的控制信號。
在能量評估器31與32中，強度形成裝置與加法器計算兩個輸入信號在累進的時段，大約一個突發(fā)傳輸?shù)闹芷谥?，實部與虛部的大小總和。這將導(dǎo)致適應(yīng)性頻道濾波擁有基于突發(fā)傳輸?shù)倪m應(yīng)性表現(xiàn)。計算輸出變量P1與P2的表達式為Pi=Σk=1,...,k(|Re(xi(k))|+|Im(xi(k))|)---(i=1,..,N)---(1)]]>N為控制器30的輸入各數(shù)，xi(k)為樣本值于時間k提供給控制器30第i個輸入端，而K是一個突發(fā)傳輸里面的取樣值總數(shù)除了由加總輸入信號實部與虛部大小之外，亦可加總其大小的平方。
變量P1與Pa用來估計相對的信號強度。乘法器33將變量P1乘以預(yù)設(shè)的臨界值t.變量P1 xt在比對器34中與變量P2做比對.
在圖1中所示的適應(yīng)性頻道濾波器已經(jīng)使用于GSM與EDGE接收器中。一個九個系數(shù)的IIR(無限脈沖響應(yīng)，Infinite Impu1se Response)濾波器使用在帶通濾波器200.4。擁有高切除頻率的低頻道濾波器200.2被設(shè)定成有33組對稱系數(shù)的線性FIR(有限脈沖響應(yīng)，F(xiàn)initeImpu1se Response)相濾波器。壓縮濾波器200.3被選作有13組對稱系數(shù)的線性FIR相濾波器。接收器中所使用的超取樣為m＝2。
總體說來當相鄰頻道干擾微小選用較寬通帶寬的頻道濾波，而當相鄰頻道干擾較多時則使用較窄通帶寬的頻道濾波器。所求的頻率響應(yīng)借助串接高切斷頻率的低頻道濾波器200.2跟壓縮濾波器200.3。有效載荷信號里能量對相鄰頻道干擾源能量之比，為使用何種頻道濾波器的標準。在本例中，相鄰頻道干擾源的能量被乘以一預(yù)定的臨界值t，然后跟相鄰頻道干擾源的能量作比較。若凹陷小于Pz則采用低頻道濾波器200.2的輸出端，反之則采用壓縮濾波器200.3的輸出端。
圖1乃基于假設(shè)信號時脈為40m×fT。符碼率標示為fT，在GSM與EDGE等于270.833kHz。超取樣因子標示為m。對于一個基頻中的頻道濾波器，m通常等于2。圖1表示使用m去做超取樣時，另外的信號取樣可在低頻道濾波器200.2與200.3與選擇開關(guān)210間每個案例中執(zhí)行。更多的取樣由取樣器211執(zhí)行。每個取樣器211的作業(yè)方式是將一組m個樣本中的其中一個樣本值傳遞至輸出端，而剩余的m-1樣本值則被淘汰。信號取樣只有當信號處理以適應(yīng)性頻道濾波器下游的符碼時脈執(zhí)行才需要。
圖1中的適應(yīng)性濾波器卻有以下的缺點基于RF接收器的非線性因素，每一個RF輸入的信號分量(有效載荷信號或干擾信號)亦導(dǎo)致一相對應(yīng)的DC分量(直流電、DC偏差)其是位于與一正交解調(diào)I以及輸出段的信號，如圖3A所示。在某些接收情況下，該DC偏差亦可在突發(fā)傳輸內(nèi)改變，在此狀況中，干擾是為一step形式，一DC step疊層在該I和Q信號上，如同圖3B所示。盡管因帶通濾波而大大地抑制了在相鄰頻道干擾的能量評估的DC干擾，DC偏差或DC step在I和Q的信號上的疊層還是會損毀有效載荷信號的評估，即便在帶通濾波之后，殘余的干擾一般認為會留在DC step的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，但對能量評估來說，相對于突發(fā)傳輸期，此時間是可忽略的。
在兩路徑之一的能量測量的損毀會導(dǎo)致在檢測相鄰頻道干擾來源時錯誤率的增加，因此在接收品質(zhì)方面就會有失真的情形，最終，本發(fā)明的目的是描述一種適應(yīng)型頻道濾波器，其對相鄰頻道干擾有適應(yīng)性地良好壓制，同時還維持一適應(yīng)性的帶寬，甚至在該接收器出現(xiàn)DC信號分量或是DC分量的正交解調(diào)I和Q信號。
本發(fā)明并且描述一相對應(yīng)的適應(yīng)型頻道濾波器的方法，其具有所述的特征。
此目的是借助權(quán)利要求獨立項的特征所完成，優(yōu)點和細節(jié)則在權(quán)利要求附屬項中描述。
控制頻道濾波器的通帶寬作為該相鄰頻道干擾的函數(shù)，這表示說一般而言，由相鄰頻道干擾強度所影響的函數(shù)變量，會使得使用適應(yīng)型頻道濾波器將總是能濾掉所欲濾掉的信號，且理想來看，在不同的接收和干擾情況下都辦得到，這表示提供了由該信號移除DC信號分量或是DC分量。通過該第一低通濾波器的分量亦確保DC信號分量不會導(dǎo)致任何有效載荷信號能量的評估的毀損。
這意味著移除該DC信號分量可借助，舉例來說，一陷波濾波器完成，其是一在頻率零時具有高衰減的一高通濾波器。為了達到相鄰頻道干擾來源的檢測最佳化，便需要使用一具停止帶越窄越好的陷波濾波器，以便所需信號的頻譜被濾出機會越小越好。
在另一實施例中，該DC信號分量的校正是由將該有效載荷信號減去DC信號值或DC值的評估所完成。在此范例中，DC值首先是基于一突發(fā)傳輸基礎(chǔ)評估該輸入信號所得，接著該輸入信號便減去該DC值。
根據(jù)本發(fā)明的適應(yīng)型頻道濾波器較佳地是為一數(shù)字低通濾波器，其是位于該接收器單元的帶寬部分，在此案例中，該可變通帶寬是借助具有一可變上部切斷頻率的低通濾波器所完成。
除了介于控制該頻道濾波器的帶通寬及該相鄰頻道干擾之間的關(guān)系外，更可考慮在該頻道濾波器的通帶寬控制中的影響變量。在此范例中，適應(yīng)型頻道濾波器的一較差實施例變形，其特征是在于控制該通帶寬的裝置亦可考慮到噪聲，尤其是其強度。
在此范例中，當該相鄰頻道干擾很高時，用以控制通帶寬的裝置是權(quán)宜地設(shè)計來設(shè)定該頻道濾波器為一第一窄通帶寬，且當該相鄰頻道干擾及該噪聲很低時，設(shè)定該頻道濾波器為一第二通帶寬，其是寬于該第一通帶寬，并且當該相鄰頻道帶寬低且該噪聲支配該相鄰頻道干擾時，設(shè)定該頻道濾波器為一第三通帶寬，其是比該第一通帶寬寬但比該第二通帶寬窄。當噪聲等級高時減少該通帶寬的理由在于，其會導(dǎo)致減少該接收信號的該噪聲帶寬，但不會在處理過程中引起過度大的信號失真。
適應(yīng)型頻道濾波器的實施例將會于下文參照圖式做更詳細的解釋，其中圖1A至圖1C示為不同干擾來源出現(xiàn)時的信號頻譜，其是分別為帶寬噪聲、共享頻道干擾以及相鄰頻道干擾；圖2所示為根據(jù)習(xí)知技術(shù)參照德國專利法§3(2)的適應(yīng)型頻道濾波器的一方塊圖；圖3A、3B所示為一DC分量(a)及在一突發(fā)傳輸內(nèi)的一DC STEP的正交解調(diào)I及Q信號；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一適應(yīng)型頻道濾波器的一方塊圖；以及圖5所示為一DC校正裝置的一實施例。
在圖4的方塊圖中，所示為根據(jù)本發(fā)明的一適應(yīng)型頻道濾波器的一實施例，該電路分量與圖1所示的適應(yīng)型頻道濾波器功能相同者保留使用。除此之外，一DC校正裝置37是被置入于該能量評估器32的該有效載荷信號路徑的上行串流，以及具有從該信號分量移除該DC信號分量或是DC分量的對象。在該實施例中，該DC校正裝置37是為該控制裝置30的一部份，然而，這并不是本發(fā)明最主要的技術(shù)特征，其同時也可提供該控制裝置30，使其轉(zhuǎn)換實質(zhì)上與習(xí)知技術(shù)無變化，且會有額外的DC校正裝置37于有效載荷信號路徑中被配置在該控制裝置30的上行串流。同樣地，理論而言，將該DC校正裝置37于有效載荷信號路徑中配置于該第一低通濾波器200.2的上行串流亦是可行的，以便在該低通濾波進行之前能移除該DC分量。
在一第一實施例中，該DC校正裝置37可由一陷波濾波器形成。在此案例中，此為一特殊的高通濾波器，其在頻率為零食具有高衰減，為了該相鄰頻道干擾來源的檢測最佳化，該陷波濾波器較佳地具有與停止帶一樣窄的帶寬，以便所濾出該所需信號的頻譜能越少越好。另一方面，此會導(dǎo)致具有一長衰減時間的step函數(shù)響應(yīng)，其干擾如果由一DC STEP產(chǎn)生的話，則再一次的導(dǎo)致該有效載荷信號的能量評估器的毀損。一個最佳化的陷波濾波器就成為這些相互矛盾需求之間的折衷方案。一低次的FIR或是IIR濾波器，即為考量這些需求下而能有效利用成本的解決方案。
下列方程式代表兩個簡單的陷波濾波器的轉(zhuǎn)換方程式，其是為一次及二次FIR濾波器的型式。
HFIR1(z)＝1-z-1(2)
HFIR1(z)＝1-2z-1+z-2(3)如同所示，兩濾波器在頻率零時具有非常高的衰減，以及具有一非常短的衰減時間的一step函數(shù)響應(yīng)，兩個濾波器因此提供良好的DC壓制以及DC-等級壓制，然而，兩濾波器的該寬停止帶寬具有缺點，那就是該有效載荷頻譜相對高的部分也會在這個程序中被濾掉。
一個更佳折衷方案在此能借助遞歸濾波器達成，即便一個一次IIR濾波器能濾波器能用來產(chǎn)生一具有一窄停止帶寬的陷波濾波器，下列所敘述的方程式描述了IIR陷波濾波器的轉(zhuǎn)換方程式。
HIIR(z)=1-z-11-αz-1---(4)]]>參數(shù)a允許該停止帶寬的寬度可與該step函數(shù)響應(yīng)的衰減時間交換，當a＝0時，該IIR濾波器合并入由方程式2所描述的FIR濾波器，同時會得出a＝0.5時會達成一個好的折衷方式。
在第二個實施例中，該DC校正裝置37是首先借助在有效載荷信號2上的信號x2的DC值的評估所執(zhí)行，其后用該信號減去所評估的DC值，此是示于圖5中。結(jié)果，該DC校正裝置37包含一DC評估器37.1以及一加法器37.2，DC值是由該輸入信號x2基于一突發(fā)傳輸基礎(chǔ)在DC評估器37.1中所評估，且該評估的DC值是在加法器37.2中由該輸入信號x2減去，用以評估該DC值最簡單的方法就是產(chǎn)生該輸入信號在一特定時間M的平均值xDC=1MΣk=1Mx2(k)---(5)]]>其中x2即為復(fù)數(shù)輸入信號，而xDC則為評估的復(fù)數(shù)DC值，該DC校正能寫成如下方程序x2*(i)＝xs(i)-xDCI＝1，2，...，N(6)
其中N表示每一突發(fā)傳輸中數(shù)據(jù)樣本的數(shù)目。
相對于第一實施例中的陷波濾波器，第二實施例的缺點是有更多的復(fù)數(shù)，因為該DC評估只有相對M＜N時具有所需的精確度，且剩余干擾端視該DC step的強度。
權(quán)利要求
1.一種接收器單元的適應(yīng)型頻道濾波器，以用于一移動通信系統(tǒng)，其特征在于一具有可變通帶寬的頻道濾波器(200)，其在該輸出端具有一第一低通濾波器(200.2)；一帶通濾波器(200.4)，并聯(lián)于該頻道濾波器(200)；一控制裝置(30)，用以控制該頻道濾波器(200)的通帶寬，作為相鄰頻道干擾的功能，其具有一第一輸入連接于該第一低通濾波器(200.2)的一輸出，且具有一第二輸入連接于該帶通濾波器(200.4)的一輸出；以及一移除裝置(37)，用以移出任何DC信號分量或是在該信號路徑的DC分量，該路徑包含該第一低通濾波器(200.2)。
2.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于用以移除該DC信號分量的該移除裝置(37)，其是為一陷波濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于用以移除該DC信號分量的該移除裝置(37)具有一DC信號評估器(37.1)，用以作為一輸入信號(x2)的DC信號評估，以及具有一加法器(37.2)，用以將該輸入信號(x2)減去該評估DC信號分量。
4.如前述權(quán)利要求中其中一所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于該頻道濾波器(200)是為位于該接收器單元的帶寬部分的一數(shù)字低通濾波器。
5.如前述權(quán)利要求中其中一所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于用以控制該通帶寬的該控制裝置，除該相鄰頻道干擾之外，亦可考慮到噪聲。
6.如前述權(quán)利要求中其中一所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于具有不同通帶寬的該頻道濾波器(200)具有二或多個濾波器(200.2、200.3)互相以串聯(lián)配置且階段性限制帶寬，以及具有一選擇開關(guān)(210)，至少有一些該開關(guān)的輸入連接至介于該濾波器間(200.2、200.3)的信號接頭。
7.如前述權(quán)利要求其中之一所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于用以控制該通帶寬的該控制裝置(30)具有每一連接至該二輸入的能量評估器(31、32)，且皆計算代表供應(yīng)給該輸入的功率變量，以及；一比較裝置(34)，比較不同輸入間所計算的變量。
8.如前述權(quán)利要求中其中一所述的適應(yīng)型頻道濾波器，其特征在于用以移除該DC信號分量的該移除裝置(37)是配置于該第一低通濾波器(200.2)的下游。
9.一種用以設(shè)定一頻道濾波器的可變通帶寬的方法，包含步驟如次使用一帶寬濾波器(200.4)，濾波一輸入信號(40)，用以產(chǎn)生一信號，其特征為位于一干擾信號路徑的一干擾信號，以及具有一低通濾波器(200.2)，用以產(chǎn)生一信號，其特征為位于一有效載荷信號路徑的一有效載荷信號，并且用以移除位于該有效載荷信號路徑的該DC信號分量，計算具有該兩濾波信號的信號功率特性的兩變量(P1，P2)；及設(shè)定該頻道濾波器(200)的該通帶寬以作為已計算變量(P1，P2)比較的函數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是在于位于該有效載荷信號路徑的該DC信號分量，其是借助一陷波濾波器移除。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是在移除位于該有效載荷信號路徑的該DC信號分量，是借助首先基于該輸入信號(x2)評估，然后以該輸入信號(x--2)減去該評估。
全文摘要
一具有可變通帶寬的頻道濾波器(200)，其在該輸出端具有一第一低通濾波器(200.2)，且是由一控制裝置(30)所驅(qū)動，而用以控制該通帶寬，作為相鄰頻道干擾的功能。該控制裝置(30)的一第一輸入是連接于該第一低通濾波器(200.2)，且一第二輸入是連接于該帶通濾波器(200.4)，且并聯(lián)于該頻道濾波器(200)。包含該低通濾波器(200.2)的該信號路徑，其包含一移除裝置(37)，用以移出DC信號分量或是DC分量。
文檔編號H04L27/22GK1714514SQ200380103549
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者B·岡澤曼恩, 吳曉芬 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司