專利名稱：用于對帶噪聲的估計進(jìn)行濾波來減小估計誤差的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信。具體而言，本發(fā)明涉及濾波技術(shù)。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)通常都要處理(例如編碼和調(diào)制)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來產(chǎn)生數(shù)據(jù)碼元。對于相干系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)將導(dǎo)頻碼元和數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行多路復(fù)用，對已復(fù)用數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻碼元進(jìn)行處理，產(chǎn)生射頻(RF)信號，并通過無線信道發(fā)射射頻信號。無線信道因?yàn)樾诺理憫?yīng)特性而使發(fā)射的射頻信號發(fā)生失真，并且因?yàn)樵肼暫透蓴_而使信號進(jìn)一步變差。接收機(jī)接收發(fā)射的射頻信號，并且處理收到的射頻信號來獲得樣本。對于相干數(shù)據(jù)檢測，接收機(jī)基于收到的導(dǎo)頻估計無線信道的響應(yīng)，導(dǎo)出信道估計。然后，接收機(jī)利用信道估計對樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(例如均衡)，來獲得碼元估計，這些碼元估計是發(fā)射機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)碼元的估計。然后，接收機(jī)處理(例如解調(diào)和解碼)碼元估計來獲得已解碼數(shù)據(jù)。信道估計的質(zhì)量對數(shù)據(jù)檢測性能會有很大影響，并且會影響碼元估計的質(zhì)量和已解碼數(shù)據(jù)的可靠性。因此，在這個領(lǐng)域需要技術(shù)來導(dǎo)出無線通信系統(tǒng)中高質(zhì)量的信道估計。

發(fā)明內(nèi)容
在這里描述了對帶噪聲的估計進(jìn)行濾波，減小估計誤差，獲得高質(zhì)量估計的技術(shù)。 這些技術(shù)可以用于各種應(yīng)用，帶噪聲的估計可以是標(biāo)量、矢量或矩陣。這些技術(shù)的一種示例性應(yīng)用是對信道沖擊響應(yīng)(CIR)帶噪聲的估計進(jìn)行濾波，這是一種通信信道的時域響應(yīng)。在一個實(shí)施例中，用具有至少一個系數(shù)的無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器對輸入值序列進(jìn)行濾波。輸入值序列可以是初始信道沖擊響應(yīng)估計(CIRE)，輸出值序列可以是濾波后的CIRE?；谳斎胫敌蛄欣眠@里描述的更新技術(shù)之一更新UR濾波器的系數(shù)。UR濾波器可以具有稱為阿爾法的單一系數(shù)。在一個實(shí)施例中，基于自適應(yīng)濾波器更新HR濾波器的系數(shù)。在這個實(shí)施例中，基于輸入值序列導(dǎo)出預(yù)測值序列，前者可以等于輸出值序列的延遲版本。確定預(yù)測值序列和輸入值序列之間的預(yù)測誤差并對其進(jìn)行濾波(例如利用UR濾波器的系數(shù))，獲得已濾波預(yù)測誤差。然后基于預(yù)測誤差和已濾波預(yù)測誤差更新IIR濾波器的系數(shù)。在另一個實(shí)施例中，基于一組預(yù)測濾波器更新nR濾波器的系數(shù)。在這個實(shí)施例中，用單個預(yù)測濾波器對輸入值序列進(jìn)行濾波，獲得多個預(yù)測值序列。每個預(yù)測濾波器都具有不同的一組至少一個系數(shù)。找出多個預(yù)測濾波器中具有最小預(yù)測誤差的預(yù)測濾波器。將找出的預(yù)測濾波器的那組系數(shù)用于對輸入值序列進(jìn)行濾波。在另一個實(shí)施例中，基于歸一化偏差技術(shù)更新nR濾波器的系數(shù)。在這個實(shí)施例中，基于輸入值序列估計實(shí)際樣本序列的偏差(例如CIR)。這可以通過估計輸入值序列的能量，估計輸入值序列中的噪聲，估計輸入樣本序列的偏差來實(shí)現(xiàn)。然后可以基于輸入值序列估計出來的能量、估計出來的噪聲和估計出來的偏差來估計實(shí)際樣本序列的偏差。例如，利用查閱表或通過直接計算，基于實(shí)際樣本序列估計出來的偏差來確定HR濾波器的系數(shù)。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的各個方面和實(shí)施例。


通過以下說明，并結(jié)合附圖，會更加了解本發(fā)明的特征和本質(zhì)。在這些附圖中圖1示出無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射；圖2示出基站和無線設(shè)備的框圖；圖3示出無線設(shè)備處均衡器的框圖；圖4示出信道IIR濾波器的框圖；圖5示出三個速度情形下吞吐量隨阿爾法的變化曲線；圖6、7和8分別示出基于自適應(yīng)濾波器、一組預(yù)測濾波器和歸一化偏差 (normalized variation)技術(shù)對阿爾法進(jìn)行更新的單元；圖9示出對帶噪聲的估計進(jìn)行濾波的過程；以及圖10、11和12分別示出基于自適應(yīng)濾波器、一組預(yù)測濾波器和歸一化偏差技術(shù)對阿爾法進(jìn)行更新的過程。
具體實(shí)施例方式“示例性的”這個詞表示“用作實(shí)例或說明”。不必將在這里被描述成“示例性的” 任何實(shí)施例解釋為優(yōu)選的。圖1示出無線通信系統(tǒng)中的示例性發(fā)射。為了簡單起見，圖1只示出了一個基站110和一個無線設(shè)備120。基站一般是與無線設(shè)備通信的固定站，也可以叫做節(jié)點(diǎn)B、接入點(diǎn)、基地收發(fā)信機(jī)站(BTQ等。無線設(shè)備可以是固定的或移動的，也可以稱為用戶設(shè)備 (UE)、移動臺、用戶終端或用戶單元等。無線設(shè)備可以是蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、無線調(diào)制解調(diào)器卡、手持設(shè)備或其它設(shè)備或裝置。基站110發(fā)射射頻信號給無線設(shè)備120。這個射頻信號通過一個或多個信號路徑到達(dá)無線設(shè)備120，這些路徑包括直接路徑和/或反射路徑。反射路徑因?yàn)闊o線環(huán)境中的障礙物(例如建筑物、樹木、車輛和其它結(jié)構(gòu))對無線電波發(fā)生反射而產(chǎn)生。無線設(shè)備120可以接收已發(fā)射射頻信號的多個實(shí)例或副本。通過不同的信號路徑獲得每個接收信號實(shí)例， 具有這條信號路徑?jīng)Q定的特定復(fù)增益和特定時間延遲。無線設(shè)備120收到的射頻信號是收到的所有信號實(shí)例的疊加。無線設(shè)備120還會收到來自其它發(fā)射臺的干擾發(fā)射，這一干擾發(fā)射在圖1中用虛線表示。這里描述的濾波技術(shù)可以用于各種通信系統(tǒng)，例如碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、時分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)、正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)、單載波FDMA (SC-FDMA) 系統(tǒng)等等。CDMA系統(tǒng)可以采用一種或多種無線電技術(shù)，例如寬帶CDMA(W-CDMA)、cdma2000 等等。cdma200覆蓋IS-2000、IS-856和IS-95標(biāo)準(zhǔn)。TDMA系統(tǒng)可以采用全球移動通信系統(tǒng)(GSM)這種無線電技術(shù)。這些無線電技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)在本領(lǐng)域里都是公知的。在來自名稱為 "3rd Generation Partnership ftx)ject (第三代伙伴計劃)”(3GPP)的組織的文件中描述了 W-CDMA ^P GSM0 在來自名稱為"3rd Generation Partnership Project 2 (第三代伙伴計劃 2) ” (3GPP2)的組織的文件中描述了 cdma2000。大家都能獲得3GPP和3GPP2文件。OFDMA 系統(tǒng)利用OFDM在正交載波上在頻域發(fā)射調(diào)制碼元。SC-FDMA系統(tǒng)在正交子載波上在時域發(fā)射調(diào)制碼元。這里描述的濾波技術(shù)可以用于基站，也可以用于無線設(shè)備。為了清楚起見，下面針對CDMA系統(tǒng)(它可以是W-CDMA系統(tǒng)或cdma200系統(tǒng))中的無線設(shè)備來描述這些技術(shù)。圖2示出基站110和無線設(shè)備120的框圖。在基站100處，發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器 210接收被服務(wù)的無線設(shè)備的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對這些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(例如編碼、交織和碼元映射)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)碼元。如同這里所使用的一樣，數(shù)據(jù)碼元是數(shù)據(jù)的調(diào)制碼元，導(dǎo)頻碼元是導(dǎo)頻的調(diào)制碼元，調(diào)制碼元是(例如M-PSK或M-QAM)信號星座圖中一個點(diǎn)的復(fù)值，導(dǎo)頻是基站和無線設(shè)備雙方事先知道的數(shù)據(jù)。CDMA調(diào)制器220處理數(shù)據(jù)碼元和導(dǎo)頻碼元，提供輸出碼片給發(fā)射機(jī)(TMTR) 230。發(fā)射機(jī)230處理(例如轉(zhuǎn)換成模擬信號、放大、濾波和上變頻) 輸出碼片，產(chǎn)生射頻信號，從天線232發(fā)射出去。在無線設(shè)備120處，天線252接收通過直接和/或反射路徑發(fā)射的射頻信號，將收到的射頻信號提供給接收機(jī)(RCVR) 254。接收機(jī)邪4對收到的射頻信號進(jìn)行處理(例如濾波、放大、下變頻和數(shù)字化)，獲得接收碼元。接收機(jī)2M還可以對接收樣本進(jìn)行預(yù)處理，提供輸入樣本給均衡器/瑞克接收機(jī)260。預(yù)處理可以包括，例如自動增益控制(AGC)、頻率矯正、數(shù)字濾波、采樣率轉(zhuǎn)換等等。均衡器/瑞克接收機(jī)260處理輸入樣本(例如用均衡器或瑞克接收機(jī))并提供輸出樣本。CDMA解調(diào)器(Demod) 270按照與CDMA調(diào)制器220的處理互補(bǔ)的方式處理輸出樣本，并提供碼元估計，這些碼元估計是基站110發(fā)送給無線設(shè)備120 的數(shù)據(jù)碼元的估計。瑞克接收機(jī)和CDMA解調(diào)器還可以合并。接收(RX)數(shù)據(jù)處理器280處理(例如碼元去映射、去交織和解碼)碼元估計并提供已解碼數(shù)據(jù)。總之，CDMA解調(diào)器270 和RX數(shù)據(jù)處理器觀0的處理分別與基站110處CDMA調(diào)制器220和TX數(shù)據(jù)處理器210的處理互補(bǔ)?？刂破?處理器240和290分別控制基站110和無線設(shè)備120處各種處理單元的工作過程。存儲器242和292分別為基站110和無線設(shè)備120儲存數(shù)據(jù)和程序代碼。在無線設(shè)備120處，可以將來自接收機(jī)254的輸入樣本表示為
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括至少一個處理器，用于利用具有至少一個系數(shù)的無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器對輸入值序列進(jìn)行濾波，以獲得輸出值序列；基于所述輸入值序列導(dǎo)出預(yù)測值序列；確定所述預(yù)測值序列和所述輸入值序列之間的預(yù)測誤差；對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波；基于所確定的預(yù)測誤差和已濾波的所確定的預(yù)測誤差計算偏導(dǎo)項(xiàng)；以及，基于所述偏導(dǎo)項(xiàng)更新所述至少一個系數(shù)；以及存儲器，耦合到所述至少一個處理器，其中所述輸入樣本序列是實(shí)際值序列的有噪估計，其中所述至少一個處理器用于基于所述輸入值序列估計所述實(shí)際樣本序列的偏差，并且基于所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差確定所述至少一個系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器用于估計所述輸入值序列的能量，估計所述輸入值序列中的噪聲，估計所述輸入樣本序列的偏差，以及，基于所述輸入值序列的所估計的能量、所估計的噪聲以及所估計的偏差來估計所述實(shí)際樣本序列的所述偏差。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述至少一個處理器用于基于所估計的信道記憶、 所述輸入值序列中所估計的噪聲以及所述輸入值序列的所估計的能量來確定所述至少一個系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器用于基于所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差并且利用查閱表，來確定所述至少一個系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器用于利用所述UR的系數(shù)來對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波。
6.一種方法，包括利用具有至少一個系數(shù)的無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器對輸入值序列進(jìn)行濾波，以獲得輸出值序列；基于所述輸入值序列導(dǎo)出預(yù)測值序列；確定所述預(yù)測值序列和所述輸入值序列之間的預(yù)測誤差；對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波；基于所確定的預(yù)測誤差和已濾波的所確定的預(yù)測誤差計算偏導(dǎo)項(xiàng)； 基于所述偏導(dǎo)項(xiàng)更新所述至少一個系數(shù)， 其中，所述更新所述至少一個系數(shù)包括 基于所述輸入值序列估計實(shí)際樣本序列的偏差；以及基于所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差確定所述至少一個系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述估計實(shí)際樣本序列的偏差包括 估計所述輸入值序列的能量；估計所述輸入值序列中的噪聲； 估計所述輸入樣本序列的偏差；以及基于所述輸入值序列的所估計的能量、所估計的噪聲以及所估計的偏差，估計所述實(shí)際樣本序列的所述偏差。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中確定所述至少一個系數(shù)包括使用所估計的信道記憶、所述輸入值序列中的所估計的噪聲以及所述輸入值序列的所估計的能量。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中確定所述至少一個系數(shù)包括使用所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差和查閱表。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所確定的預(yù)測誤差是使用所述IIR的系數(shù)進(jìn)行濾波的。
11.一種裝置，包括用于利用具有至少一個系數(shù)的無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器對輸入值序列進(jìn)行濾波以獲得輸出值序列的模塊；用于基于所述輸入值序列導(dǎo)出預(yù)測值序列的模塊；用于確定所述預(yù)測值序列和所述輸入值序列之間的預(yù)測誤差的模塊；用于對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波的模塊；用于基于所確定的預(yù)測誤差和已濾波的所確定的預(yù)測誤差計算偏導(dǎo)項(xiàng)的模塊； 用于基于所述偏導(dǎo)項(xiàng)更新所述至少一個系數(shù)的模塊， 其中，所述用于更新所述至少一個系數(shù)的模塊包括 用于基于所述輸入值序列估計實(shí)際樣本序列的偏差的模塊；以及用于基于所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差確定所述至少一個系數(shù)的模塊。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述用于估計實(shí)際樣本序列的偏差的模塊包括 用于估計所述輸入值序列的能量的模塊；用于估計所述輸入值序列中的噪聲的模塊； 用于估計所述輸入樣本序列的偏差的模塊；以及用于基于所述輸入值序列的所估計的能量、所估計的噪聲以及所估計的偏差來估計所述實(shí)際樣本序列的所述偏差的模塊。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述用于確定所述至少一個系數(shù)的模塊用于使用所估計的信道記憶、所述輸入值序列中的所估計的噪聲以及所述輸入值序列的所估計的能量來確定所述至少一個系數(shù)。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述用于確定所述至少一個系數(shù)的模塊用于使用所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差和查閱表來確定所述至少一個系數(shù)。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述用于對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波的模塊用于使用所述IIR的系數(shù)來對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波。
16.一種位于處理器可讀的介質(zhì)上的計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于使處理器執(zhí)行以下操作的處理器可讀指令利用具有至少一個系數(shù)的無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器對輸入值序列進(jìn)行濾波，以獲得輸出值序列；基于所述輸入值序列導(dǎo)出預(yù)測值序列； 確定所述預(yù)測值序列和所述輸入值序列之間的預(yù)測誤差； 對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波；基于所確定的預(yù)測誤差和已濾波的所確定的預(yù)測誤差計算偏導(dǎo)項(xiàng)； 基于所述偏導(dǎo)項(xiàng)更新所述至少一個系數(shù)，其中，所述更新所述至少一個系數(shù)包括基于所述輸入值序列估計實(shí)際樣本序列的偏差；以及基于所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差確定所述至少一個系數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述用于使處理器估計實(shí)際樣本序列的偏差的指令用于使所述處理器執(zhí)行以下操作估計所述輸入值序列的能量；估計所述輸入值序列中的噪聲；估計所述輸入樣本序列的偏差；以及基于所述輸入值序列的所估計的能量、所估計的噪聲以及所估計的偏差來估計所述實(shí)際樣本序列的所述偏差。
18.如權(quán)利要求17所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述用于使處理器確定所述至少一個系數(shù)的指令用于使所述處理器執(zhí)行以下操作使用所估計的信道記憶、所述輸入值序列中的所估計的噪聲以及所述輸入值序列的所估計的能量。
19.如權(quán)利要求16所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述用于使處理器確定所述至少一個系數(shù)的指令用于使所述處理器執(zhí)行以下操作使用所述實(shí)際樣本序列的所估計的偏差和查閱表。
20.如權(quán)利要求16所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述用于使處理器對所確定的預(yù)測誤差進(jìn)行濾波的指令用于使所述處理器執(zhí)行以下操作使用所述IIR的系數(shù)。
全文摘要
描述了對帶噪聲的估計進(jìn)行濾波來減小估計誤差的技術(shù)。利用具有至少一個系數(shù)的無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器對初始信道沖擊響應(yīng)估計(CIRE)的輸入值序列進(jìn)行濾波，獲得(例如已濾波CIRE的)輸出值序列。利用自適應(yīng)濾波器、一組預(yù)測濾波器或者歸一化偏差技術(shù)，基于所述輸入值序列更新所述系數(shù)。為了利用自適應(yīng)濾波器更新系數(shù)，基于輸入值序列導(dǎo)出預(yù)測值序列。確定預(yù)測值序列和輸入值序列之間的預(yù)測誤差，并對其濾波，獲得已濾波預(yù)測誤差。然后基于預(yù)測誤差和已濾波預(yù)測誤差更新IIR濾波器的系數(shù)。
文檔編號H04B17/00GK102255830SQ201110086069
公開日2011年11月23日 申請日期2006年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
發(fā)明者G·默爾根, N·卡斯圖里, P·蘇布拉馬尼亞, V·阿利拉格哈達(dá)-坎塔拉杰 申請人:高通股份有限公司