從接收到的通信信號(hào)中去除不必要帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)及方法
【專利說明】從接收到的通信信號(hào)中去除不必要帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)及方法
[0001]本申請(qǐng)是在2010年4月2日提交的序列號(hào)為12/753644的美國(guó)申請(qǐng)的部分延續(xù)申請(qǐng)，該美國(guó)申請(qǐng)12/753644要求在2009年12月3日提交的序列號(hào)為61/266312的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益。在此通過弓I用將兩個(gè)在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容包括在本發(fā)明當(dāng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及從接收到的通信信號(hào)中去除不必要帶內(nèi)信號(hào)的新型系統(tǒng)及方法，從而提高接收到的通信的質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0003]通過將信息編碼到載波上并且通過不同種類的有線或無線媒介傳輸所生成的通信信號(hào)，信息可以被跨距離地傳輸。在接收端接收到混合信號(hào)，該混合信號(hào)既包括需要的通信信號(hào)，也包括有意或無意地附加到需要的通信信號(hào)的、且在需要的通信信號(hào)的帶寬內(nèi)的其它信號(hào)。這些其它信號(hào)可以包括噪聲、干擾、或任何其它不期望的信號(hào)，并且因?yàn)檫@些其它信號(hào)共同地和單獨(dú)地造成接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量的惡化，所以它們通常是不必要的。因?yàn)檫@些其它信號(hào)出現(xiàn)在需要的通信信號(hào)的頻率范圍(即，帶寬)內(nèi)，所以它們被稱作是在“帶內(nèi)”。
[0004]接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量，諸如在電視頻道(TV channel)或無線電信道上承載的通信信號(hào)的質(zhì)量，可以被表示為載波功率(C)與噪聲功率(N)的比值，其中C代表需要的接收到的通信信號(hào)的功率，N代表出現(xiàn)在載波的帶寬中的所有不必要信號(hào)的總功率。本發(fā)明用于通過從接收到的通信信號(hào)中去除那些不必要信號(hào)來改進(jìn)接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]描述了一種從接收到的通信信號(hào)中去除一個(gè)或多個(gè)不必要帶內(nèi)信號(hào)的系統(tǒng)及方法。一個(gè)或多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)可包括噪聲、干擾信號(hào)、或任何其他影響基礎(chǔ)通信的質(zhì)量的不必要信號(hào)。接收器接收通信信號(hào)，接收到的通信信號(hào)包括需要的通信信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)。信號(hào)分離器處理接收到的信號(hào)，以形成需要的通信信號(hào)的估計(jì)和帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)。性能改進(jìn)器處理接收到的信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)帶內(nèi)信號(hào)的估計(jì)，以形成需要的通信信號(hào)的改進(jìn)的估計(jì)和帶內(nèi)信號(hào)的改進(jìn)的估計(jì)。
【附圖說明】
[0006]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶內(nèi)信號(hào)去除器的框圖；
[0007]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的接收并處理通信信號(hào)的系統(tǒng)；
[0008]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的接收到的通信信號(hào)的星座圖；
[0009]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的所述信號(hào)在已被處理后的星座圖；
[0010]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的連同不必要信號(hào)一起的接收到的通信信號(hào)的星座圖；
[0011]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖5的所述信號(hào)在已被處理后的星座圖；
[0012]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶內(nèi)信號(hào)分離器；
[0013]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的增強(qiáng)型信號(hào)分離器的框圖；
[0014]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用增強(qiáng)型信號(hào)分離器連同信號(hào)解調(diào)器的系統(tǒng)；
[0015]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用增強(qiáng)型信號(hào)分離器連同兩個(gè)信號(hào)解調(diào)器的系統(tǒng)；
[0016]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的性能改進(jìn)器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明描述用于從接收到的通信信號(hào)中去除不必要帶內(nèi)信號(hào)的新系統(tǒng)及方法，從而提高該通信信號(hào)的質(zhì)量。在本文中使用的術(shù)語(yǔ)“接收到的通信信號(hào)”指的是包括承載信息的通信信號(hào)(也稱為“需要的”通信信號(hào))，以及同時(shí)占據(jù)相同帶寬的、意料之外或不期望的其他信號(hào)(也稱為“不必要”信號(hào))這兩者的混合信號(hào)。這些不必要信號(hào)包括噪聲、干擾、和任何其它并非需要的通信信號(hào)的帶內(nèi)信號(hào)。這些信號(hào)是“不必要”的，因?yàn)樗鼈児餐睾蛦为?dú)地造成接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量的惡化。雖然不需要的帶外信號(hào)可以容易地被頻率選擇濾波器過濾掉，但這些帶內(nèi)不必要信號(hào)通常不能被過濾掉。因此，帶內(nèi)信號(hào)更難被去除，特別是在帶內(nèi)信號(hào)的特征的先驗(yàn)知識(shí)不可得的情況下。
[0018]本方法既不需要對(duì)不必要帶內(nèi)信號(hào)的特征的先驗(yàn)知識(shí)，也不需要從與混合信號(hào)本身不同的任意源處得到任意不必要帶內(nèi)信號(hào)的副本。由此，全部過程是單獨(dú)地實(shí)施自其中具有需要的通信信號(hào)和不必要信號(hào)這兩者的混合的接收到的信號(hào)。因此，除了去除諸如干擾的其他帶內(nèi)信號(hào)之外，還可去除隨機(jī)噪聲。
[0019]為了幫助說明本發(fā)明，考慮以下接收到的通信信號(hào):
[0020]S = C+I1+I2+…+In+NoB(公式 I)
[0021]其中，
[0022]S代表包括需要的通信信號(hào)和不必要帶內(nèi)信號(hào)這兩者的混合的接收到的信號(hào)；
[0023]C代表需要的通{目{目號(hào)；
[0024]Il代表第一不必要信號(hào)；
[0025]In代表第η不必要信號(hào)；以及
[0026]NoB代表接收到的隨機(jī)信號(hào)。
[0027]如此，可將該信號(hào)的接收到的載波噪聲比(carrier-to-noise)性能描述為:
[0028]載波噪聲比=C/(Il+I2+*"+In+NoB)(公式 2)
[0029]使用本發(fā)明，可以從接收到的信號(hào)S中估計(jì)不必要信號(hào)成分11、12...In和NoB。如下是對(duì)這些估計(jì)的描述:
[0030]Il*-第一不必要信號(hào)成分的估計(jì)；
[0031]12*-第二不必要信號(hào)成分的估計(jì)；
[0032]In*-第η不必要信號(hào)成分的估計(jì)；
[0033]NoB*-接收到的隨機(jī)噪聲的估計(jì)。
[0034]如果使用這些估計(jì)來抵消不必要信號(hào)成分，則提出以下公式:
[0035]ε = Il - Ι1*+Ι2_Ι2*+…+In - Ιη*+ΝοΒ - NoB* (公式 3)
[0036]其中，ε代表抵消后的殘余誤差。使用該方法，如果不期望成分的估計(jì)足夠接近實(shí)際成分其本身，則該通信信號(hào)的接收到的載波噪聲比的性能可被表達(dá)為C/ε，其中ε〈〈(Il+12+...+In+NoB)。
[0037]此項(xiàng)新技術(shù)可以以幾種不同的方式使用，來改進(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)明的一種構(gòu)思中，當(dāng)通信信號(hào)與諸如靜電干擾的不必要隨機(jī)噪聲一起被接收時(shí)，其可用于改進(jìn)實(shí)際的接收到的載波噪聲比。通過估計(jì)噪聲并且隨后將噪聲去除到誤差ε的范圍內(nèi)，可以改進(jìn)接收到的載波噪聲比。本發(fā)明的此方面通過允許通信信號(hào)以更低的功率被傳輸并仍以相同的質(zhì)量被接收到，將節(jié)約功率，并因此節(jié)約能量消耗。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該技術(shù)可被用于去除一個(gè)或多個(gè)在需要的通信信號(hào)的帶寬內(nèi)接收到的不必要干擾信號(hào)。通過估計(jì)干擾信號(hào)并隨后將干擾信號(hào)去除到誤差ε的范圍內(nèi)，可以改進(jìn)接收到的通信信號(hào)的質(zhì)量。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，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)被傳輸，其可用于提高信道的通信容量。在本發(fā)明的該構(gòu)思中，需要的載波(C)以及帶內(nèi)干擾信號(hào)這兩者均為通信信號(hào)。但是，從需要的載波(C)的觀點(diǎn)上看，帶內(nèi)信號(hào)是不必要干擾。然而，從帶內(nèi)信號(hào)(其本身是需要的通信信號(hào))的觀點(diǎn)上看，載波(C)是不必要干擾。本發(fā)明可被用于將這些各種通信信號(hào)彼此分離，有效地允許多個(gè)載波同時(shí)共享相同的通信信道，并因此引起通信信道的容量上的凈增益。對(duì)于給定的調(diào)制方案，使用該技術(shù)可獲得的容量增長(zhǎng)可被描述為如下的公式4:
[0040]Ci = (Μ-1) *100%(公式 4)
[0041]其中，Ci是信道容量的改進(jìn)量，M是重疊的通信信號(hào)的數(shù)量。例如，以此方式傳輸?shù)膬蓚€(gè)通信信號(hào)(Μ = 2)將導(dǎo)致容量的100%的增長(zhǎng)(即，(2-1) *100% )。
[0042]該方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，為了去除不必要信號(hào)并獲得需要的信號(hào)，其不需要給定的不必要信號(hào)的副本。
[0043]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)去除器100的系統(tǒng)框圖。如圖1所示，輸入信號(hào)SI表示需要的通信信號(hào)，S2表示在相同信道中同時(shí)被接收到的不必要信號(hào)。SI與S2可以是完全獨(dú)立的，這意味著S2不必與SI以任意方式相關(guān)，例如，當(dāng)S2是SI的修改后的版本時(shí)。
[0044]信號(hào)SI與S2可以在被信號(hào)去除器100處理前被預(yù)先處理。其可包括，但不限于，同時(shí)接收組合信號(hào)S1+S2，并且數(shù)字化、濾波、及重新采樣該信號(hào)。