專利名稱：用于從接收到的通信信號(hào)移除不要的帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從接收到的通信信號(hào)移除不要的帶內(nèi)信號(hào)、藉此改進(jìn)所接收到的通信的質(zhì)量的新穎系統(tǒng)和方法。背景可通過把信息編碼到載波上并跨不同類型的有線或無線介質(zhì)傳送結(jié)果所得的通信信號(hào)的方式來跨距離傳送信息。在接收端，接收到既包括想要的通信信號(hào)又包括變?yōu)榛蛴幸饣驘o意地被添加到并落在想要的通信信號(hào)的帶寬內(nèi)的其它信號(hào)的合成信號(hào)。這些其它 信號(hào)可包括噪聲、干擾或任何其它不想要的信號(hào)，且一般是不要的，因?yàn)樗鼈兒隙厍覀€(gè)體地促使接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量降格。因?yàn)樗鼈兂霈F(xiàn)在想要的通信信號(hào)的頻率范圍(即，帶寬)之內(nèi)，所以這些其它信號(hào)稱為是“帶內(nèi)”的。接收到的諸如在TV頻道或無線電頻道上攜帶的之類的通信信號(hào)的質(zhì)量可表達(dá)為載波功率(C)與噪聲功率(N)之比，其中C代表想要的收到通信信號(hào)的功率，且N代表出現(xiàn)在該載波的帶寬中的所有不要的信號(hào)的集總功率。本發(fā)明旨在通過從接收到的通信信號(hào)移除這些不要的信號(hào)來改進(jìn)接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量。概述描述用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)和方法。這個(gè)或這些帶內(nèi)信號(hào)可包括噪聲、干擾信號(hào)、或可能不利地影響底下通信的質(zhì)量的任何其它不要的信號(hào)。接收機(jī)接收包括想要的收到通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的合成信號(hào)。信號(hào)處理器對(duì)接收到的合成信號(hào)進(jìn)行處理以形成想要的通信信號(hào)的估計(jì)和帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。藉此從合成的收到信號(hào)移除帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。而且，想要的收到通信信號(hào)的估計(jì)和帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)是在無需這些帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)且無需從接收到的信號(hào)以外的任何源獲得這些帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本的情況下形成的。如在下文中使用的，術(shù)語“特性”包括但不限于頻率、帶寬、功率、編碼機(jī)制和調(diào)制類型。附圖簡(jiǎn)要描述圖I解說根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的帶內(nèi)信號(hào)移除器的框圖；圖2解說根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于接收和處理通信信號(hào)的系統(tǒng)；圖3解說根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的接收到的通信信號(hào)的星座圖；圖4解說圖2的信號(hào)在已根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例進(jìn)行處理之后的星座圖；圖5解說根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的接收到的通信信號(hào)連同不要的信號(hào)的星座圖；以及圖6解說圖5的信號(hào)在已根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例進(jìn)行處理之后的星座圖。發(fā)明實(shí)施例的描述
我們描述用于從接收到的通信信號(hào)移除不要的帶內(nèi)信號(hào)、藉此改進(jìn)該通信信號(hào)的質(zhì)量的新系統(tǒng)和方法。如在本文中使用的，術(shù)語“接收到的通信信號(hào)”指既包括承載信息的通信信號(hào)(也稱為“想要的”通信信號(hào))、又包括同時(shí)占用相同帶寬的或?yàn)轭A(yù)料之外的或?yàn)椴幌胍钠渌盘?hào)(也稱為“不要的”信號(hào))的合成信號(hào)。這些不要的信號(hào)包括噪聲、干擾和不是想要的通信信號(hào)的任何其它帶內(nèi)信號(hào)。這些信號(hào)是“不要的”，因?yàn)樗鼈兒隙厍覀€(gè)體地促使接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量降格。不想要的帶外信號(hào)可容易地由頻率選擇濾波器過濾掉，但這些帶內(nèi)的不要的信號(hào)通常不能被過濾掉。因此，帶內(nèi)信號(hào)更難以移除，尤其是在沒有這些帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)可用的情況下。本方法不需要這些不要的帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)，也不需要從該合成信號(hào)本身以外的任何源有這些不要的帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本可用。因此，所有處理僅從合成的收到信號(hào)進(jìn)行，其中合成的收到信號(hào)中既有想要的通信信號(hào)又有不想要的信號(hào)。由此，除了移除諸如干擾之類的其它帶內(nèi)信號(hào)之外還可移除隨機(jī)噪 聲。為了幫助解說本發(fā)明，考慮以下接收到的通信信號(hào)S=C+I1+I2+. . . +In+NoB (式 I)其中，S代表既包括想要的通信信號(hào)又包括不要的帶內(nèi)信號(hào)的合成的收到信號(hào)C代表想要的通信信號(hào)Il代表第一個(gè)不要的信號(hào)In代表第n個(gè)不要的信號(hào)，并且NoB代表接收到的隨機(jī)噪聲由此，我們可把這個(gè)信號(hào)的收到載噪比性能描述為載噪比=C/(I1+I2+. +In+NoB) (式 2)利用本發(fā)明，可從接收到的信號(hào)S估計(jì)不要的信號(hào)分量，II、12、……、In和NoB。這些估計(jì)可如以下描述Il*-第一個(gè)不要的信號(hào)分量的估計(jì)12*-第二個(gè)不要的信號(hào)分量的估計(jì)In*-第n個(gè)不要的信號(hào)分量的估計(jì)NoB*-接收到的隨機(jī)噪聲的估計(jì)如果我們使用這些估計(jì)來消去這些不要的信號(hào)分量，那么我們得出以下e =I1-I1*+I2-I2*+.+In-In*+NoB_NoB* (式 3)其中e代表在消去之后的殘余誤差。利用這個(gè)辦法，我們的通信信號(hào)的收到載噪比性能可表達(dá)為C/ e，其中e (11+12+. . . +In+NoB)一一如果這些不想要的分量的估計(jì)充分接近于實(shí)際分量本身。這個(gè)新穎的技術(shù)可以若干不同方式使用以改進(jìn)接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量以及通信信道的容量。在本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)想中，其可在當(dāng)收到具有諸如靜電干擾之類的不要的隨機(jī)噪聲的通信信號(hào)時(shí)用以改進(jìn)有效收到載噪比。通過估計(jì)并然后移除噪聲直到落在誤差的范圍之內(nèi)，便可改進(jìn)收到載噪比。本發(fā)明的此方面將通過允許通信信號(hào)以較低功率傳送，且仍以相同質(zhì)量被接收來節(jié)省功率，并因此節(jié)省能耗。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，此技術(shù)可用于移除在想要的通信信號(hào)的帶寬之內(nèi)接收到的一個(gè)或更多個(gè)不要的干擾信號(hào)。通過估計(jì)這些干擾信號(hào)并且然后移除它們直到落在誤差e的范圍之內(nèi)，可改進(jìn)接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量。在本發(fā)明的第三方面，其可用于通過允許兩個(gè)或更多個(gè)通信信號(hào)在相同帶寬中同時(shí)傳送來增加信道的通信容量。在本發(fā)明的該構(gòu)想中，想要的載波(C)與帶內(nèi)干擾信號(hào)兩者皆是通信信號(hào)。但是，從想要的載波(C)的觀點(diǎn)來看，帶內(nèi)信號(hào)是不要的干擾物。然而，從帶內(nèi)信號(hào)(其自身是想要的通信信號(hào))的觀點(diǎn)來看，載波(C)是不要的干擾物。本發(fā)明可用于把這些各種的通信信號(hào)彼此分離出來，以有效地允許多個(gè)載波同時(shí)共享相同的通信信道，并由此得到該通信信道的容量的凈增益。對(duì)于給定的調(diào)制方案，使用本技術(shù)可獲得的容量增加可如在以下式4中示出地來描述Ci= (M-I) *100% (式 4)其中Ci是信道容量改進(jìn)且M是交疊的通信信號(hào)的數(shù)目。例如，以這種方式傳送的兩個(gè)通信信號(hào)(M=2)將得到容量上100%的增加(S卩，(2-1) *100%)o 這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于它不需要給定的不要的信號(hào)的副本才能把其移除并獲得想要的信號(hào)。圖I示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的信號(hào)移除器100的系統(tǒng)框圖。如在圖I中示出的，輸入信號(hào)SI標(biāo)示想要的通信信號(hào)且S2標(biāo)示在相同信道中同時(shí)接收到的不要的信號(hào)。SI和S2可以是完全獨(dú)立的，這意味著S2不必以任何方式(諸如，舉例而言，當(dāng)S2是SI的修改版本時(shí))與SI有關(guān)。信號(hào)SI和S2可在由信號(hào)移除器100處理之前進(jìn)行預(yù)處理。這可包括但不限于同時(shí)接收組合的信號(hào)S1+S2，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化、濾波和重新采樣。在本發(fā)明一實(shí)施例中，SI和S2被假定為是以某種方式有所不同的，例如如下Ps2〈Psl，其中Psl=Sl的收到功率Ps2=S2的收到功率使用此框架，我們現(xiàn)在走查圖I的框圖。從左上方開始，SI和S2被一同接收并輸入到第一框(102)。處理步驟依次描述如下使用諸如自適應(yīng)均衡器或匹配濾波器之類的處理器來解調(diào)信號(hào)SI。圖I示出自適應(yīng)均衡器102，但也可使用匹配濾波器、或其它某種處理機(jī)制。由此，參照

圖1，解調(diào)由自適應(yīng)均衡器102、鎖相環(huán)(PLL) 104、碼元判決框106和碼元到比特轉(zhuǎn)換器框108執(zhí)行。在Ps2<Psl的條件下，此解調(diào)級(jí)將對(duì)信號(hào)SI進(jìn)行解調(diào)(如果條件是Ps2>Psl，那么解調(diào)的信號(hào)將是S2)。在一些情形中，此解調(diào)級(jí)還可甚至在存在較高功率S2信號(hào)的情況下對(duì)信號(hào)SI進(jìn)行解調(diào)。這種情形的示例將是在S2僅部分地與SI在頻率上交疊的情況下。自適應(yīng)均衡器102接收組合信號(hào)S1+S2。自適應(yīng)濾波器系數(shù)是使用諸如最小均方(LMS)誤差算法之類的自適應(yīng)算法來更新的，其嘗試把來自求和框110的反饋信號(hào)E最小化。自適應(yīng)濾波器在其輸出處生成經(jīng)均衡的SI碼元估計(jì)。把此經(jīng)均衡的估計(jì)與來自PLL104的相位差信號(hào)一起施加到乘法器112以在乘法器112的輸出處生成經(jīng)相位補(bǔ)償?shù)腟I碼元估計(jì)(此信號(hào)在圖I中標(biāo)記為“Y”)。把此經(jīng)相位補(bǔ)償?shù)腟I碼元估計(jì)提供給碼元判決框106，碼元判決框106基于經(jīng)相位補(bǔ)償?shù)腟I碼元估計(jì)從碼元映射輸出SI碼元(此輸出信號(hào)在圖I中標(biāo)記為“D”)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，用于信號(hào)SI的碼元映射可以是事先已知的或是從接收到的信號(hào)SI推導(dǎo)出的，諸如在美國專利No. 7，639，761中描述的，其全部?jī)?nèi)容通過援引納入于此。把碼元判決框106的輸出D施加到碼元到比特框108、施加到求和框110以及施加到PLL 104。求和框110確定來自碼元判決框106的每個(gè)SI碼元輸出與原來輸入到碼元判決框106的對(duì)應(yīng)SI碼元之間的差以形成用以調(diào)節(jié)均衡器參數(shù)的反饋信號(hào)E。PLL 104使用來自乘法器112的經(jīng)相位補(bǔ)償?shù)腟I碼元和從碼元判決框106輸出的碼元來形成施加到乘法器112的相位校正。因此，PLL104通過跟蹤和調(diào)節(jié)來自均衡器輸出的相移來使解調(diào)級(jí)鎖定到信號(hào)SI。較高的SI功率導(dǎo)致鎖定到SI而不是S2。碼元到比特框108把經(jīng)相位補(bǔ)償?shù)拇a元估計(jì)(信號(hào)“D”)轉(zhuǎn)換成SI輸出比特流。此比特流代表經(jīng)解調(diào)的SI比特估計(jì)。
如果前向糾錯(cuò)信息嵌入在SI中，則可對(duì)經(jīng)解調(diào)的SI信號(hào)執(zhí)行糾錯(cuò)以糾正在解調(diào)過程期間招致的誤差中的一些或全部。參照?qǐng)D1，由糾錯(cuò)框114執(zhí)行糾錯(cuò)。糾錯(cuò)框114的輸出是SI估計(jì)的已糾錯(cuò)版本并且因比特誤差減少而與經(jīng)解調(diào)的信號(hào)有所不同。應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，可省略糾錯(cuò)框108。在信號(hào)SI不包括前向糾錯(cuò)信息的場(chǎng)合可省略糾錯(cuò)。使用用于信號(hào)SI的碼元映射來把比特轉(zhuǎn)換成碼元。此過程由在圖I中示出的比特到碼元框116執(zhí)行并且如以上描述的可使用已知的碼元映射、或從接收到的信號(hào)SI推導(dǎo)出的碼兀映射。還可執(zhí)行脈沖成形和升采樣。升采樣用以匹配信號(hào)SI在輸入處的采樣率。輸入采樣率應(yīng)當(dāng)是SI的碼元速率的倍數(shù)，諸如2采樣/碼元。參照?qǐng)D1，這由升采樣和脈沖成形框118執(zhí)行。應(yīng)用的脈沖成形應(yīng)當(dāng)匹配SI發(fā)射脈沖成形。此步驟的輸出是SI的估計(jì)。把此估計(jì)的信號(hào)標(biāo)示為SI'如果SI的脈沖成形未知，那么可省略此脈沖成形步驟。這是因?yàn)橐韵掠懻摰淖赃m應(yīng)噪聲消去器120也將嘗試對(duì)估計(jì)Sf進(jìn)行脈沖成形以匹配輸入信號(hào)SI的脈沖成形。因此，在SI的脈沖成形未知的場(chǎng)合，可把其應(yīng)用到估計(jì)的信號(hào)；否則，可省略脈沖成形。然后把SlM古計(jì)輸入到自適應(yīng)噪聲消去器框120。自適應(yīng)噪聲消去器120自適應(yīng)地從組合的收到信號(hào)S1+S2消去SI的估計(jì)。自適應(yīng)噪聲消去器120可提供兩個(gè)輸出a.來自自適應(yīng)消去器120的誤差信號(hào)，其在此情形中是S2的估計(jì)，稱為S2'b.修正的SI的估計(jì)，其稱為SI'自適應(yīng)噪聲消去器120通過嘗試把誤差e最小化來生成此修正的估計(jì)SI'其中誤差e是之間的差。把來自自適應(yīng)噪聲消去器120的信號(hào)S廣施加到求和框122。把輸入信號(hào)S1+S2施加到延遲框124并且然后施加到求和框122。延遲框124把組合輸入信號(hào)(其包括S I和S2)相對(duì)于來自噪聲消去器120的S1#信號(hào)輸出延遲達(dá)等于信號(hào)S1#被延遲的時(shí)間的時(shí)間量以便使施加到求和框122的信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊。求和框122確定經(jīng)延遲的組合信號(hào)S1+S2與估計(jì)的信號(hào)S1#之間的差。這個(gè)差是信號(hào)S2'此信號(hào)S2#由自適應(yīng)噪聲消去器120作為誤差信號(hào)在最小化S2#的反饋循環(huán)中使用。相應(yīng)地，把由S2#代表的不要的信號(hào)的估計(jì)從組合的收到信號(hào)S1+S2中移除?？墒褂弥T如LMS或其它合適的自適應(yīng)算法之類的自適應(yīng)算法來更新自適應(yīng)噪聲消去器的參數(shù)。由于S1#是SI的估計(jì)，那么可把SI與S廣之間的關(guān)系表達(dá)如下
Sl**=Sl+e(式 5)從框圖我們可然后推導(dǎo)出S2**=(S1+S2) - SI**(式 6)可通過代入式5將其簡(jiǎn)化如下S2**=S1+S2 - SI - e =S2 - e (式 7)從式5和7我們看到，接收到的信號(hào)S1+S2已經(jīng)被分離成估計(jì)S廣和S2#且該分離的保真度由誤差e指示。因此，既包括想要的通信信號(hào)又包括一個(gè)或更多個(gè)不要的帶內(nèi)信號(hào)的合成的收到信號(hào)被處理以使得不要的帶內(nèi)信號(hào)從接收到的信號(hào)中被移除以留下想要的信號(hào)可供進(jìn)一步使用。另外，移除的帶內(nèi)信號(hào)單獨(dú)可供進(jìn)一步使用。圖2解說根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于接收和處理通信信號(hào)的系統(tǒng)200。此類通信 系統(tǒng)200的示例包括發(fā)射信號(hào)204的衛(wèi)星202，其中信號(hào)204然后由圓盤式衛(wèi)星天線接收。通信系統(tǒng)200可包括衛(wèi)星202和圓盤式衛(wèi)星天線206以外的裝備；例如，該通信系統(tǒng)可包括，但不限于，無線電發(fā)射機(jī)、電纜發(fā)射機(jī)、蜂窩小區(qū)塔臺(tái)、微波發(fā)射機(jī)、光發(fā)射機(jī)；天線、圓盤式微波天線、或光接收機(jī)。本發(fā)明適用于把通信信號(hào)從發(fā)射機(jī)向接收機(jī)傳達(dá)的任何通信系統(tǒng)，不管介質(zhì)或通信信號(hào)頻率如何。包括想要的通信信號(hào)和不要的信號(hào)的信號(hào)208由接收機(jī)210接收。信號(hào)212從接收機(jī)210傳遞到包括不要信號(hào)移除器216 (其可與圖I中的信號(hào)移除器100相同)的信號(hào)處理器214。信號(hào)處理器214可對(duì)該信號(hào)執(zhí)行由不要信號(hào)移除器216進(jìn)行的處理以外的信號(hào)處理，盡管這不是必需的。例如，信號(hào)處理器214可在接收到的信號(hào)由移除器216處理之前對(duì)接收到的信號(hào)執(zhí)行預(yù)處理。從信號(hào)處理器214輸出的信號(hào)218是想要的通信信號(hào)SI的估計(jì)(其在上文中稱為信號(hào)SI，。另一個(gè)信號(hào)220可以是來自移除器216和信號(hào)處理器214的輸出。此信號(hào)220對(duì)應(yīng)于誤差信號(hào)S2'后者如以上所討論的是信號(hào)S2的估計(jì)。信號(hào)220可包括噪聲、干擾物或其它不要的信號(hào)。信號(hào)218和220中的任一者或其兩者可被提供給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示器以便它們可被觀看或輸入到對(duì)輸出信號(hào)218和/或220加以使用的其它設(shè)備，諸如通信調(diào)制解調(diào)器。例如，可對(duì)信號(hào)218和/或220進(jìn)行處理以確定、且還可能顯示它們的屬性，諸如頻譜屬性(例如，它們的頻譜)或通信參數(shù)(例如，中心頻率或編碼方案)。因此，作為進(jìn)一步的示例，系統(tǒng)200可用以檢測(cè)和提取干擾信號(hào)以用于信號(hào)監(jiān)視的目的。由此，可對(duì)輸出信號(hào)218和220作進(jìn)一步處理以確定它們的頻譜特性，這些頻譜特性可然后作為頻譜顯示來顯示。輸出信號(hào)218和220還可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中供后來使用。接收機(jī)210和信號(hào)處理器214各自用硬件電路實(shí)現(xiàn)并還可包括控制該硬件的至少一部分的相關(guān)軟件。當(dāng)接收到的信號(hào)正由信號(hào)移除器216進(jìn)行處理時(shí)，該信號(hào)的正被現(xiàn)行處理的至少一些部分或分量至少臨時(shí)存儲(chǔ)在執(zhí)行這些信號(hào)處理步驟的硬件電路系統(tǒng)中。另夕卜，本文中討論的碼元映射也可至少臨時(shí)存儲(chǔ)在硬件中。示例I - S2作為隨機(jī)噪聲在本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)想中，把SI認(rèn)為是想要的通信載波信號(hào)并且把S2認(rèn)為是隨該信號(hào)接收的不相關(guān)的隨機(jī)噪聲。如果我們遵照這個(gè)場(chǎng)景走查框圖我們將以從式5和7得到以下而告終S1**=S1+ e
S2**=S2+ e然而，在此情形中，S2是隨機(jī)噪聲。如果我們把S2替換為符號(hào)N，那么我們得到以下N**=N+e (式 8)如果e小于N，那么我們已經(jīng)有效地改進(jìn)了 SI的收到載噪比。從框圖來看，輸入是S1+N，其將具有S1/N的載噪比。從式5來看，系統(tǒng)的輸出信號(hào)是Sl+e，結(jié)果得到以下因果如果e〈N，那么 SI/ e >S1/N (式 9)從式9，我們看到收到載噪比已經(jīng)得到改進(jìn)。以下各圖示出本發(fā)明如何可用 以獲得通信信號(hào)的收到載噪比上的改進(jìn)的具體示例。圖3示出具有大約17dB的收到載噪比的收到QPSK通信載波信號(hào)的星座圖。因此，圖3示出可表示為S1+N的收到信號(hào)。圖4示出在使此信號(hào)通過本發(fā)明的處理步驟之后的輸出信號(hào)SI+e的星座顯示。該輸出信號(hào)可表示為SI'其中S1# = S1+e。定性地，容易看到接收性能已經(jīng)得到改進(jìn)。在這個(gè)特定案例中，e比N小7dB，且因此收到載噪比改進(jìn)為24dB。對(duì)于此特定示例，SI不包括任何前向糾錯(cuò)信息，且因此所演示的消去增益在某種程度上是保守的。示例2-S2作為不要的干擾信號(hào)在本發(fā)明的第二構(gòu)想中，把SI認(rèn)為是我們的經(jīng)編碼的通信載波信號(hào)且把S2認(rèn)為是不要的干擾信號(hào)。從輸入來看，我們知道SI的收到載噪比將受干擾信號(hào)S2限制且將不會(huì)好于S1/S2。從式5來看，我們知道在消去過程之后，S1**=S1+ e為了解說在這個(gè)場(chǎng)景下的本發(fā)明，我們已經(jīng)使用在示例I (具有17dB的基線性能的QPSK載波-S2不出現(xiàn))中使用過的相同通信載波信號(hào)SI。對(duì)于S2，我們已經(jīng)注入干擾物，其為也是QPSK的通信載波。S2具有類似于SI的帶寬并與SI在頻率上完全交疊。載波SI的總功率比干擾信號(hào)S2的總功率高。圖5和6示出在通過本系統(tǒng)之前和之后SI的收到性能。更具體地，圖5解說有S2出現(xiàn)的SI接收性能。圖5解說在已經(jīng)使用本發(fā)明移除S2之后SI的接收性能。輸出信號(hào)可表示為S廣，其中S廣=Sl+e。直觀地，容易看到性能改進(jìn)。在此場(chǎng)景下，我們的估計(jì)S廣的收到載噪比性能落在基線案例的l/2dB之內(nèi)，意味著由于S2造成的SI降格已經(jīng)幾乎被完全根除。對(duì)于此示例，SI不包括任何前向糾錯(cuò)信息。有了前向糾錯(cuò)，所演示的性能增益應(yīng)當(dāng)甚至更佳。不例3-S2作為另一通信載波在本發(fā)明的第三構(gòu)想中，把SI和S2兩者皆認(rèn)為是計(jì)劃的通信載波。從式5和7我們知道SI和S2將被分離并輸出如下。S1**=S1+ eS2**=S2+ e在這個(gè)場(chǎng)景下，S2和S2兩者皆為既在頻率上又在時(shí)間上交疊的通信信號(hào)。兩者就其本身的資格而言皆為想要的通信信號(hào)。然而，其各自對(duì)于另一者也顯現(xiàn)為不要的干擾物(如在示例2中那樣)。在實(shí)踐中，通過以這種方式傳送SI和S2，就可獲得容量上的改進(jìn)。例如，考慮其中正把兩個(gè)QPSK載波在相同帶寬中傳送的先前示例。如果SI和S2被分離到可接受的誤差e之內(nèi)，那么可在相同信道上傳送兩倍的信息量。本質(zhì)上，本發(fā)明使得信道的容量加倍。在其中本發(fā)明正用以改進(jìn)信道容量的情形中，本文中描述的分離過程可遞歸地運(yùn)行以分離兩個(gè)以上的載波。例如，假定S2代表兩個(gè)相異的通信信號(hào)。在第一輪信號(hào)分離之后，輸出將如式7中那樣。如果然后把此輸出反饋到圖I中示出的框圖的輸入中(這可由相同硬件或由副本硬件執(zhí)行)，那么可重復(fù)此過程以把S2分離成這兩個(gè)相異的信號(hào)。因此，本發(fā)明可用以遞歸地分離在頻率和時(shí)間上交疊的多個(gè)想要的通信信號(hào)。當(dāng)以這種方式應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明可如等式4中示出的那樣改進(jìn)給定調(diào)制方案的信道容量。以上描述解說本發(fā)明的實(shí)施例的操作且并不旨在限定本發(fā)明的范圍。對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的是，諸變體將被本發(fā)明的精神和范圍所涵蓋，且本發(fā)明可在其它實(shí)施例中實(shí)踐?？梢越?jīng)由硬件與軟件的組合或完全在硬件元素中實(shí)現(xiàn)本文中描述的系統(tǒng)。而且，在本文中描述的各種系統(tǒng)組件之間的特定的功能性劃分僅僅是示例性的。因此，本文中所呈現(xiàn)的方法和操作并非固有地與任何特定計(jì)算機(jī)或其它裝置有關(guān)。由單個(gè)系統(tǒng)組 件執(zhí)行的功能可替換為由多個(gè)組件執(zhí)行，且由多個(gè)組件執(zhí)行的功能可替換為由單個(gè)組件執(zhí)行。同樣將是顯而易見的是，本文中描述的過程步驟可實(shí)施在軟件、固件或硬件中。因此，本發(fā)明或其各部分可由用于執(zhí)行本文中的操作的裝置實(shí)現(xiàn)。這種裝置可以是專門構(gòu)造或配置的，諸如專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)JtS ASIC的一部分，作為FPGA的一部分，或其可包括由存儲(chǔ)在可由計(jì)算機(jī)訪問并執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序選擇性地激活或重新配置的通用計(jì)算機(jī)?？梢园汛祟愑?jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，這樣的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)諸如但不限于，包括軟盤、光盤、CD-ROM、磁光盤的任何類型的盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、EPROM、EEPR0M、磁卡或光卡，或適于存儲(chǔ)電子指令、和或耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線的任何類型的介質(zhì)。而且，在本說明書中描述的方法可由單個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)或在采用多處理器設(shè)計(jì)以增加計(jì)算能力的架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，本發(fā)明的公開旨在解說、而非限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)，包括 接收機(jī)，其接收包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)不要的帶內(nèi)信號(hào)的信號(hào)；以及 信號(hào)處理器，其對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行處理以形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，并藉此從所接收到的信號(hào)移除所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，其中，所述信號(hào)處理器在無需所述帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)且無需從所接收到的信號(hào)以外的任何源獲得所述帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本的情況下形成所述想要的通信載波信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器僅使用所接收到的信號(hào)作為輸入來形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器通過解調(diào)所接收到的信號(hào)以形成經(jīng)解調(diào)的信號(hào)，并通過重新調(diào)制所述經(jīng)解調(diào)的信號(hào)以形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)，來形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，想要的收到通信信號(hào)的功率比所述帶內(nèi)信號(hào)的集總收到功率高，且所述信號(hào)處理器使用所述想要的通信信號(hào)的所述更高的功率來鎖定到所述想要的通信信號(hào)以形成所述經(jīng)解調(diào)的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)執(zhí)行自適應(yīng)噪聲消去以形成所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，并從所接收到的信號(hào)移除所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理器在對(duì)所接收到的信號(hào)的所述處理期間至少臨時(shí)地存儲(chǔ)所接收到的信號(hào)的一部分。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)進(jìn)行處理以確定其屬性。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括顯示所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的所述屬性。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述想要的通信信號(hào)是第一個(gè)想要的通信信號(hào)且所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)包括與所述第一個(gè)想要的通信信號(hào)在頻率和時(shí)間兩者上交疊的第二個(gè)想要的通信信號(hào)，且其中，所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)包括所述第二個(gè)想要的通信信號(hào)的估計(jì)，藉此所述第一個(gè)和所述第二個(gè)想要的通信信號(hào)兩者皆從所接收到的信號(hào)恢復(fù)。
10.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述想要的通信信號(hào)是第一個(gè)想要的通信信號(hào)且所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)包括與所述第一個(gè)想要的通信信號(hào)在頻率和時(shí)間兩者上交疊的兩個(gè)或更多個(gè)附加的想要的通信信號(hào)，且其中，所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)被遞歸地處理以恢復(fù)所述兩個(gè)或更多個(gè)附加的想要的通信信號(hào)中的每一個(gè)。
11.一種用于從接收到的信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)，包括 接收機(jī)，其接收包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)不要的帶內(nèi)信號(hào)的信號(hào)；以及 信號(hào)處理器，其通過以下動(dòng)作來處理所接收到的信號(hào)解調(diào)所接收到的信號(hào)以形成經(jīng)解調(diào)的信號(hào)；重新調(diào)制所述經(jīng)解調(diào)的信號(hào)以形成估計(jì)的信號(hào)，所述估計(jì)的信號(hào)是所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)；以及對(duì)所述估計(jì)的信號(hào)執(zhí)行自適應(yīng)噪聲消去以形成所述想要的通信信號(hào)的經(jīng)修正的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述想要的通信信號(hào)的收到功率比所述帶內(nèi)信號(hào)的集總收到功率高這一條件使所述信號(hào)處理器鎖定到所述想要的通信信號(hào)。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述解調(diào)是由自適應(yīng)均衡器執(zhí)行的。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述解調(diào)是由匹配濾波器執(zhí)行的。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述想要的通信信號(hào)包括前向糾錯(cuò)信息，且所述信號(hào)處理器對(duì)所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)執(zhí)行前向糾錯(cuò)。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)進(jìn)行重新采樣以匹配所述想要的通信信號(hào)的采樣率。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)執(zhí)行脈沖成形。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述自適應(yīng)噪聲消去是由自適應(yīng)噪聲消去器執(zhí)行的，且其中，所述自適應(yīng)噪聲消去器形成誤差信號(hào)，所述誤差信號(hào)是所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
19.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)包括隨機(jī)噪聲。
20.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)包括具有與所述想要的通信信號(hào)的源獨(dú)立的源的干擾信號(hào)。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述干擾信號(hào)進(jìn)行處理以確定其屬性。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括顯示所述干擾信號(hào)的屬性。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述干擾信號(hào)的屬性包括頻譜屬性。
24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述干擾信號(hào)的屬性包括通信參數(shù)。
25.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述想要的通信信號(hào)是第一個(gè)想要的通信信號(hào)，且所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)包括與所述第一個(gè)通信信號(hào)在頻率和時(shí)間兩者上交疊的第二個(gè)想要的通信信號(hào)，且其中，所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)包括所述第二個(gè)想要的通信信號(hào)的估計(jì)，藉此所述第一個(gè)和所述第二個(gè)想要的通信信號(hào)兩者皆從所接收到的信號(hào)恢復(fù)。
26.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述想要的通信信號(hào)是第一個(gè)想要的通信信號(hào)，且所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)包括與所述第一個(gè)通信信號(hào)在頻率和時(shí)間兩者上交疊的兩個(gè)或更多個(gè)附加的想要的通信信號(hào)，且其中，所述一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)被遞歸地處理以恢復(fù)所述兩個(gè)或更多個(gè)附加的想要的通信信號(hào)中的每一個(gè)。
27.一種用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的方法，包括 獲得接收到的通信信號(hào)，所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)；以及 使用信號(hào)處理器對(duì)所接收到的通信信號(hào)進(jìn)行處理以形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，并藉此從所接收到的通信信號(hào)移除所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，其中，所述信號(hào)處理器在無需所述帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)且無需從所接收到的信號(hào)以外的任何源獲得所述帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本的情況下形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
28.一種用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的方法，包括 獲得接收到的通信信號(hào)，所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)；以及 使用信號(hào)處理器來對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，其中，所述處理包括解調(diào)所接收到的信號(hào)以形成經(jīng)解調(diào)的信號(hào)；重新調(diào)制所述經(jīng)解調(diào)的信號(hào)以形成估計(jì)的信號(hào)，所述估計(jì)的信號(hào)是所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)；以及對(duì)所述估計(jì)的信號(hào)執(zhí)行自適應(yīng)噪聲消去以形成所述想要的通信信號(hào)的經(jīng)修正的估計(jì)，其中，所述信號(hào)處理器在所述處理期間至少臨時(shí)地存儲(chǔ)所接收到的信號(hào)的至少一部分。
29.一種用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)，包括 用于獲得接收到的通信信號(hào)的裝置，其中所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)；以及 用于對(duì)所接收到的通信信號(hào)進(jìn)行處理以形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)、并藉此從所接收到的通信信號(hào)移除所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)的裝置，其中，所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)是在無需所述帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)且無需從外部源獲得所述帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本的情況下形成的。
30.一種用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)，包括 用于獲得接收到的通信信號(hào)的裝置，其中所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)；以及 用于處理所接收到的信號(hào)的裝置，包括用于解調(diào)所接收到的信號(hào)以形成經(jīng)解調(diào)的信號(hào)的裝置；用于重新調(diào)制所述經(jīng)解調(diào)的信號(hào)以形成估計(jì)的信號(hào)的裝置，其中所述估計(jì)的信號(hào)是所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)；以及用于對(duì)所述估計(jì)的信號(hào)執(zhí)行自適應(yīng)噪聲消去以形成輸出信號(hào)的裝置，其中所述輸出信號(hào)是所述想要的通信信號(hào)的經(jīng)修正的估計(jì)。
31.一種在其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)代碼當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行從接收到的通信信號(hào)移除帶內(nèi)信號(hào)的方法，所述方法包括 獲得接收到的通信信號(hào)，所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)；以及 對(duì)所接收到的通信信號(hào)進(jìn)行處理以形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，并藉此從所接收到的通信信號(hào)移除所述帶內(nèi)信號(hào)的所述估計(jì)，其中，所述信號(hào)處理器在無需所述帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)且無需從所接收到的信號(hào)以外的任何源獲得所述帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本的情況下形成所述想要的通信信號(hào)的估計(jì)和所述帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。
32.—種在其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)代碼當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行從接收到的通信信號(hào)移除帶內(nèi)信號(hào)的方法，所述方法包括 獲得接收到的通信信號(hào)，所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)；以及 通過以下動(dòng)作來處理所接收到的信號(hào)解調(diào)所接收到的信號(hào)以形成經(jīng)解調(diào)的信號(hào)；重新調(diào)制所述經(jīng)解調(diào)的信號(hào)以形成估計(jì)的信號(hào)，所述估計(jì)的信號(hào)是想要的通信信號(hào)的估計(jì)；以及對(duì)所述估計(jì)的信號(hào)執(zhí)行自適應(yīng)噪聲消去以形成輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是所述想要的通信信號(hào)的經(jīng)修正的估計(jì)。
全文摘要
描述一種用于從接收到的通信信號(hào)移除一個(gè)或更多個(gè)不要的帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)和方法。這個(gè)或這些帶內(nèi)信號(hào)可包括噪聲、干擾信號(hào)、或影響底下通信的質(zhì)量的任意其它不要的信號(hào)。接收機(jī)接收通信信號(hào)，所接收到的通信信號(hào)包括想要的通信信號(hào)以及一個(gè)或更多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)。信號(hào)處理器對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行處理以形成此想要的通信信號(hào)的估計(jì)和這些帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。藉此從所接收到的信號(hào)移除這些帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。此想要的通信信號(hào)的估計(jì)和這些帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)是在無需這些帶內(nèi)信號(hào)的特性的先驗(yàn)知識(shí)并且無需從所接收到的信號(hào)以外的任何源獲得這些帶內(nèi)信號(hào)中的任何信號(hào)的副本的情況下形成的。
文檔編號(hào)H04B1/16GK102714512SQ201080054664
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
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