專利名稱：用于異步輸入的改進(jìn)濾波的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及數(shù)據(jù)信號(hào)處理。本發(fā)明的具體應(yīng)用涉及數(shù)據(jù)信號(hào)處理，這數(shù)據(jù)信號(hào)處理包括異步接收的數(shù)據(jù)樣本的濾波。比如，本發(fā)明可作為無線電接收器的一部分，這種接收器用數(shù)字信號(hào)處理電路來過濾數(shù)據(jù)樣本，這些數(shù)據(jù)樣本相當(dāng)于由不規(guī)則定時(shí)估測的信號(hào)強(qiáng)度估算值，這兒的不規(guī)則定時(shí)估測與異步接收的數(shù)據(jù)相應(yīng)。
背景技術(shù)：
大規(guī)模無線電通信系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了覆蓋世界范圍的復(fù)雜的因特網(wǎng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括，比如蜂窩無線電通信系統(tǒng)和其它的無線系統(tǒng)如無線局域網(wǎng)。蜂窩無線電通信系統(tǒng)包括多個(gè)通信小區(qū)(cell)，這些小區(qū)相互靠近從而覆蓋一片更大的區(qū)域。每個(gè)小區(qū)的通道數(shù)量限制了可能同時(shí)進(jìn)行的通信數(shù)量。小區(qū)的大小由基站中的接收器和發(fā)送器(也稱為收發(fā)器)萊決定，基站提供了移動(dòng)無線電通信的通信通道。在蜂窩系統(tǒng)中，移動(dòng)無線電首先通過許多鄰近的基站來通信然后選擇最好的或最近的基站來建立無線電通信鏈路。
為了給移動(dòng)無線電和選定的基站之間提供一個(gè)干凈的通道，那么禁止與其它的無線電通信鏈路接口就是一個(gè)重要的問題。通常可以用精確確定最近基站的方法來解決這個(gè)問題，還可以通過控制用來維持通信的發(fā)射功率電平來解決。如果最近的基站選擇有誤或者沒有及時(shí)更新改變，那么這通信就會(huì)交疊或與系統(tǒng)中其它的通信相干擾。同樣的，如果用來維持與給定小區(qū)形成無線電鏈路的發(fā)射功率沒有嚴(yán)格控制在相對(duì)低的電平上，那么額外的發(fā)射就會(huì)引起不可容忍的干擾級(jí)別。無線電設(shè)計(jì)者已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種特別的無線電設(shè)備來避免以上的問題，這種無線電設(shè)備的接收器提供了高精度選擇濾波器，從而對(duì)系統(tǒng)中的處于移動(dòng)無線電和周邊基站之間的通信數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾。
包括蜂窩系統(tǒng)和GPS的許多通信系統(tǒng)包括高度依賴于濾波器的接收器以對(duì)來自干擾信號(hào)的異步接收數(shù)據(jù)進(jìn)行精確解密，該干擾信號(hào)包括來自在同一系統(tǒng)的其他通信鏈路中的信號(hào)。這點(diǎn)在具體系統(tǒng)的范圍中會(huì)被解釋的最好。例如，在蜂窩通信系統(tǒng)中，移動(dòng)站通過監(jiān)控從每個(gè)基站發(fā)射的一個(gè)控制信道的信號(hào)強(qiáng)度來選擇最近的基站，并且響應(yīng)于為最好的信號(hào)質(zhì)量比較這些信號(hào)接收電平而選擇最近的基站。通過在基站處和/或移動(dòng)無線電設(shè)備中利用算法，還有，在一些系統(tǒng)中，也可以通過在通信過程中在基站和移動(dòng)無線電之間傳輸控制信息而將發(fā)射功率控制在最小等級(jí)。許多這種系統(tǒng)采用直接序列，擴(kuò)展頻譜(DSSS)碼分多址(CDMA)通信。在這種類型的系統(tǒng)中，同一頻率通常，通過打斷分割通信和用不同的編碼發(fā)送，而被多數(shù)用戶所共用的。在任何給定的頻率上，其它用戶的信號(hào)干擾了發(fā)射基站的信號(hào)質(zhì)量的測量。為了計(jì)算出這種干擾，測量方法通過計(jì)算信號(hào)接收電平和干擾電平的比，也稱為“SIR”或者信噪比來確定信號(hào)的質(zhì)量，如由T.Dohi等人描述的“存在不平衡業(yè)務(wù)分配的情況下基于功率控制的SIR性能”，1995年第四期關(guān)于環(huán)球個(gè)人通信的IEEE國際會(huì)議紀(jì)錄，334-338頁，1995年11月。除了SIR之外，信號(hào)品質(zhì)確定同樣依賴于信號(hào)接收電平的估算值，而這又依賴于這些估算值被傳達(dá)的精確度，正如人們所知的“多路瑞利衰落”問題。
多路瑞利衰落(“衰落”)由通過無線通信介質(zhì)傳播從基站接收到的信號(hào)的反射引起。被測射頻(RF)信號(hào)強(qiáng)度的傳輸同樣也受到這樣的衰落影響。對(duì)于蜂窩CDMA通信系統(tǒng)而言，移動(dòng)站對(duì)于最近基站的選擇常常包括了對(duì)最佳CDMA導(dǎo)頻強(qiáng)度的搜索。這種CDMA導(dǎo)頻強(qiáng)度的搜索不僅受到衰落的影響還受到無線電信號(hào)干擾的影響，因此，特別容易出錯(cuò)。
當(dāng)快速衰落時(shí)，這個(gè)問題將進(jìn)一步惡化。甚至通過搜索過程經(jīng)過相干和不相干積分的努力后，在信號(hào)搜索結(jié)果中，快速衰落的延遲影響還是可能發(fā)生，并且，低的移動(dòng)速度比高的移動(dòng)速度要加重這種影響，當(dāng)這應(yīng)用于信號(hào)搜索過程中時(shí)，這與慢衰落信號(hào)速度影響相反。
運(yùn)用下面三種方法中的一種或多種，快衰落的不利影響可以被克服是確定了的事情(1)增加駐留時(shí)間來逼近快衰落的相關(guān)時(shí)限；(2)用IIR濾波器來平均由衰落引起的殘余方差影響；(3)更頻繁地搜索來增加找到導(dǎo)頻強(qiáng)度信號(hào)的可能性。選擇這些方法中的第一種，在這些方法中濾波響應(yīng)失真的程度直接與駐留時(shí)間相關(guān)?？焖ヂ涞南嚓P(guān)時(shí)間是個(gè)典型的半波長。對(duì)于一個(gè)100Hz的二重駐留情況，典型的相干和不相干積分時(shí)間是N＝128，L＝16，對(duì)于第一個(gè)停留來說。不同例子情況下停留時(shí)間和相關(guān)時(shí)間的比較如下所示
從比較中可以看出單是第一種方法，增加駐留時(shí)間來逼近快衰落的相關(guān)時(shí)限，從而消除快衰落的影響是不夠的。
第二，三種方法的成功依賴于將要提到的特殊應(yīng)用的濾波器的效力。將蜂窩通信系統(tǒng)作為目標(biāo)應(yīng)用，一個(gè)小區(qū)到另一個(gè)小區(qū)空載越區(qū)切換的目的是為了準(zhǔn)備基于像漸變那樣大范圍影響的更強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)的解調(diào)，同時(shí)像快衰落那樣消除小范圍的影響。為了達(dá)到這個(gè)目的，多路搜索結(jié)果，在漸變相關(guān)時(shí)間(shadowing correlation time)里的，將需要被平均一下，而被大于漸變相關(guān)時(shí)間分割開的結(jié)果需要被保持相對(duì)無關(guān)。與本發(fā)明有關(guān)的兩種方法被認(rèn)為是為了得到想要的結(jié)果而進(jìn)行的時(shí)序上連續(xù)搜索導(dǎo)致的操作。第一種可能不是執(zhí)行常規(guī)的濾波功能。如果搜索駐留時(shí)間明顯的高于快衰落的相關(guān)時(shí)間，那么，為了得到想要的快衰落平均值，進(jìn)一步的濾波將不再需要。然而，正如上表中所能看到的，8kmph的快衰落情況下駐留時(shí)間小于相關(guān)時(shí)間，對(duì)于30kmph的情形是駐留時(shí)間等于相關(guān)時(shí)間，對(duì)于100kmph的情況下是駐留時(shí)間大于相關(guān)時(shí)間。因此，由衰落引起的差異在所有的衰落狀況下在這特定的駐留時(shí)間值上是不會(huì)被消除掉的。
第二種可能是去執(zhí)行常規(guī)的IIR濾波。這種方法通常用在業(yè)務(wù)頻道搜索結(jié)果的蜂窩系統(tǒng)中。這種操作利用搜索結(jié)果的連續(xù)平均值，期間具有特定的忽略因素，這種忽略因素等價(jià)于一個(gè)具有近似時(shí)間常數(shù)的單極點(diǎn)IIR濾波器，這常數(shù)值介于慢快衰落相關(guān)時(shí)間值之間。在實(shí)現(xiàn)這種濾波器時(shí)一個(gè)潛在的問題是在空載模式下，這種狀況下的信號(hào)值通常不能被用于常規(guī)的時(shí)間間隔中，那就是說，信號(hào)頻率將基于幾種因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，包括的因素有要被執(zhí)行的搜索總量，搜索優(yōu)先級(jí)，和搜索窗口大小。而且，常規(guī)的IIR濾波器對(duì)待早到達(dá)的信號(hào)和晚到達(dá)的信號(hào)是一樣的，即使早到達(dá)的信號(hào)應(yīng)有更多的當(dāng)前信息。由于同樣對(duì)待時(shí)間不同的信號(hào)，濾波器所用的有效時(shí)間常數(shù)變得失真，從而使得濾波器的響應(yīng)失真。
因此，在這樣的通信系統(tǒng)中，就需要一個(gè)對(duì)異步信號(hào)過程的改進(jìn)方法?？傊鶕?jù)本發(fā)明的各種情況，其中的實(shí)施例以方法和裝置的形式做范例解釋，這種方法和裝置包括濾波設(shè)備，用來代管在對(duì)同一信號(hào)連續(xù)搜索之間的時(shí)差。那樣的設(shè)備修改了濾波器的因數(shù)，這種因數(shù)依賴于連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異。
根據(jù)本發(fā)明，這樣的一種設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例是單極點(diǎn)濾波器。因?yàn)榭蛰d的單極點(diǎn)濾波器的脈沖響應(yīng)呈指數(shù)規(guī)律衰減，這種設(shè)備在以指數(shù)規(guī)律衰落的模式中，關(guān)于連續(xù)搜索之間的時(shí)間差異而改變忽略因子。
另外一種應(yīng)用實(shí)例是一種用來過濾一串異步(也就是在不同的時(shí)間間隔)到達(dá)的數(shù)據(jù)信號(hào)的方法。為了與本發(fā)明一致，在確定數(shù)據(jù)信號(hào)流里的數(shù)據(jù)采樣集的相關(guān)到達(dá)時(shí)間之后，這種方法利用數(shù)值分配過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)，這種數(shù)據(jù)采樣集的加權(quán)不只對(duì)來遲的數(shù)據(jù)采樣集而言。
本發(fā)明的一個(gè)更加特別的方面是特殊的CDMA蜂窩應(yīng)用。在這種應(yīng)用中，通信系統(tǒng)包括與許多基站通信的移動(dòng)站。導(dǎo)頻搜索結(jié)果在移動(dòng)站接收器里進(jìn)行處理，是為了提供搜索結(jié)果的異步信號(hào)，為了得到每個(gè)PN碼。這些異步信號(hào)通過濾波過程在各自的濾波器里進(jìn)行處理，這個(gè)濾波過程提供了數(shù)據(jù)信號(hào)流中數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，并且利用按指數(shù)規(guī)律加權(quán)過的數(shù)值分配來過濾數(shù)據(jù)采樣集。不僅僅是來遲的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。被過濾過的搜索結(jié)果然后就可以在兩個(gè)基站之間越區(qū)切換的情況下進(jìn)行常規(guī)處理。在一個(gè)更加特殊的裝置里，接收器的設(shè)計(jì)包括一個(gè)可編程和可配置來過濾數(shù)據(jù)采樣集的數(shù)字信號(hào)處理器。
上面的總結(jié)并不是想提供一個(gè)有關(guān)本發(fā)明所有方面的概述。本發(fā)明的其它方面也會(huì)舉例解釋并且有詳細(xì)的描述。
附圖簡述本發(fā)明的不同方面和優(yōu)點(diǎn)在讀了下面各種具體化配備的詳細(xì)描述和附圖之后，會(huì)表現(xiàn)的很明顯。


圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和具體的示例性應(yīng)用的擴(kuò)展頻譜通信設(shè)備的邏輯方框圖。
當(dāng)這個(gè)發(fā)明能夠修改為各種改進(jìn)和替換形式時(shí)，其中具體內(nèi)容已經(jīng)由圖中的例子表現(xiàn)了出來并且下面有詳細(xì)的描述。然而必須知道這發(fā)明不僅僅局限于已描述的各種特定的具體化配備。相反，此發(fā)明意圖包含所有的改進(jìn)形式，等價(jià)形式，和替換形式，這些形式遵從本發(fā)明的精神和適用范圍，正如附加的權(quán)利要求所定義的那樣。
本發(fā)明在異步數(shù)據(jù)接收方面有許多應(yīng)用，并且，當(dāng)用在對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)譯碼敏感的無線通信接收器方面時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有特別的優(yōu)勢(shì)，這種錯(cuò)誤數(shù)據(jù)譯碼由于在不規(guī)則時(shí)間間隔時(shí)采樣數(shù)據(jù)而引起的。受益于本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)例應(yīng)用包括在蜂窩通信系統(tǒng)中的導(dǎo)頻強(qiáng)度搜索。而本發(fā)明沒必要局限于上述應(yīng)用，通過本文執(zhí)行的實(shí)施例討論，可以深入理解本發(fā)明的各個(gè)方面。
根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明針對(duì)無線接收器，包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用來處理異步到達(dá)的數(shù)據(jù)流。與本發(fā)明一致，在確定數(shù)據(jù)信號(hào)流里數(shù)據(jù)采樣集的相關(guān)到達(dá)時(shí)間之后，數(shù)據(jù)處理設(shè)備過濾數(shù)據(jù)采樣集，在上述過程中利用了數(shù)值分配，這些數(shù)值分配是按指數(shù)規(guī)律加權(quán)的，對(duì)數(shù)據(jù)采樣集而言，這些加權(quán)的數(shù)據(jù)采樣集不只是來遲的數(shù)據(jù)采樣集。這種數(shù)值分配會(huì)被完全理解，當(dāng)把它應(yīng)用于單極濾波器時(shí)，這種單極點(diǎn)濾波器具有按指數(shù)規(guī)律衰減的脈沖響應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，這種實(shí)施例以指數(shù)規(guī)律衰落的模式改變忽略因子，同時(shí)考慮到連續(xù)搜索之間的時(shí)間差異，這種連續(xù)搜索是為了數(shù)據(jù)采樣集中的已選擇的信號(hào)。
本發(fā)明同樣特別的適用于CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)與移動(dòng)接收器的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度搜索有關(guān)。在確定了數(shù)據(jù)信號(hào)流里數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間之后，然后移動(dòng)站接收器過濾一串在不同時(shí)間間隔到達(dá)的導(dǎo)頻信號(hào)數(shù)據(jù)樣本，提供了搜索之間數(shù)據(jù)信號(hào)流中的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，響應(yīng)于確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，利用數(shù)值分配過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)。不僅僅是來遲的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。在許多實(shí)施中，雖然沒有必要，但是這些移動(dòng)站接收器的邏輯方框圖以可編程的數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備的形式實(shí)現(xiàn)，至少包括一個(gè)專門用來濾波的數(shù)字信號(hào)處理器。
與具體的應(yīng)用實(shí)例聯(lián)系起來，這些實(shí)施例將會(huì)更好理解，比如在附圖1中說明的CDMA通信系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包括了許多基站，如圖所示的接收器部分，100與CDMA通信設(shè)備101通信。這個(gè)CDMA通信設(shè)備101適合執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作，正如上文所描述的那樣，對(duì)DSSS CDMA蜂窩系統(tǒng)而言。在這種實(shí)例應(yīng)用中，一個(gè)要被傳送到CDMA通信設(shè)備101中的碼元是由偽噪聲(PN)參考序列所擴(kuò)展的，這些序列是以碼片速率(chip rate)傳送的，這碼片速率是明顯大于信號(hào)的碼元速率的，從而形成一個(gè)擴(kuò)展頻譜信號(hào)。這樣一個(gè)擴(kuò)展頻譜信號(hào)被調(diào)制到一個(gè)傳送載波上，如在TIA/EIA暫定標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA/IS-95-A中所描述的。
CDMA通信設(shè)備101接收調(diào)制的擴(kuò)展頻譜信號(hào)s(t)。在通信設(shè)備101中，接收到的已傳送已調(diào)制的擴(kuò)展頻譜信號(hào)s(t)的多路分量，在子碼片分辨時(shí)被分解出來。通信設(shè)備101包括與天線103耦連的前端接收器102，該接收器用來接收被調(diào)制的擴(kuò)展頻譜信號(hào)s(t)。前端102過濾并放大了接收到的信號(hào)s(t)，按常規(guī)從載波中解調(diào)出接收到的信號(hào)s(t)。通信設(shè)備101可以是僅僅接收信號(hào)s(t)的單向設(shè)備，或者如在大多數(shù)應(yīng)用中的那樣，是一個(gè)包括在發(fā)射器支路107里其它模塊中的功率放大器108的雙向通信設(shè)備。發(fā)射器支路107適合用來產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜信號(hào)，正如在上文中提到的TIA/EIA暫定標(biāo)準(zhǔn)文件里所描述的那樣。
前端102接收器提供了被解調(diào)的擴(kuò)展頻譜信號(hào)，以正交基頻采樣sI(nTs)和sQ(nTs)形式表達(dá)，而這sI(nTs)和sQ(nTs)是由內(nèi)部產(chǎn)生的正交基頻信號(hào)sI(t)和sQ(t)得到，t表示時(shí)間，n表示整數(shù)，“1/Ts”表示采樣速率，這個(gè)采樣速率超越了接收到的信號(hào)s(t)的碼片速率。設(shè)備101重新得到它所想要的碼元或比特位，通過利用本地產(chǎn)生的偽噪聲(“PN”)序列，使得采樣相關(guān)，這兒的偽噪聲(“PN”)序列與PN標(biāo)準(zhǔn)是一樣的，通過它碼元可以被傳送。因此，對(duì)每個(gè)PN序列，通信設(shè)備101執(zhí)行解碼功能，包括PN去擴(kuò)展，相干和不相干的信號(hào)，正如通常通過110n模塊的110a，110b模塊說明的那樣，更具體的是，那樣的每個(gè)模塊都與子模塊相應(yīng)(比如，模塊112a和114a對(duì)模塊110a而言)。
為了實(shí)施導(dǎo)頻信號(hào)搜索，通信設(shè)備101要包括一個(gè)搜索調(diào)度程序120，120適合用來選擇性的確定搜索時(shí)間，這個(gè)搜索是對(duì)每個(gè)PN序列導(dǎo)頻信號(hào)的采樣搜索。這種時(shí)序安排，可用通過110n的解碼模塊110a的“開/關(guān)(on/off)”輸入端來邏輯描述，在不均勻基礎(chǔ)上完成，用來適應(yīng)搜索要求的動(dòng)態(tài)類型，這兒的搜索要求是指被接收和搜索到的導(dǎo)頻搜索要求。在具體應(yīng)用里，導(dǎo)頻在序列里被搜索到，這個(gè)序列確定了在不同的搜索時(shí)間間隔對(duì)同一導(dǎo)頻的連續(xù)搜索的時(shí)間。發(fā)生上述情況由于以下原因搜索集里的一些導(dǎo)頻可以有足夠的強(qiáng)度成為搜索實(shí)例里的雙重靜態(tài)搜索(也就是同一導(dǎo)頻被搜索兩次)的代表。在這樣一個(gè)例子中，對(duì)其它導(dǎo)頻的搜索時(shí)間間隔同樣的變化。比如，對(duì)導(dǎo)頻A，B，C，讓搜索序列成為ABCABB’CABC。這兒的B在第二個(gè)搜索實(shí)例中經(jīng)歷了雙重靜態(tài)搜索(BB’)。如果每個(gè)搜索之間的時(shí)間間隔是τ，在A和C的第一次和第二次搜索之間的時(shí)間分別是3τ和4τ，而同樣導(dǎo)頻A和C的第二次和第三次搜索之間的時(shí)間分別是4τ和3τ，因此，A和C的搜索輸出被有效地異步采樣。
對(duì)不同導(dǎo)頻搜索的原始時(shí)間表不需要一致。這個(gè)可能由不同的搜索速率要求引起，而這搜索速率要求由分配到每個(gè)搜索上的不同的優(yōu)先級(jí)引起。比如，如果A有高于B的優(yōu)先級(jí)，B的優(yōu)先級(jí)高于C和D，那么典型的搜索序列可是ABADACBADACB(這序列的導(dǎo)出超出了本專利的范圍)。上述例子里，在對(duì)A，B，C，D的連續(xù)搜索之間的時(shí)間間隔將分別是{2τ，2τ，3τ，2τ，2τ}，{5τ，2τ}，{7τ}和{7τ}。所以很清楚，A和B的搜索輸出將被異步采樣。
從通過110n的解碼模塊110a中出來的，對(duì)各個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的搜索結(jié)果，通過濾波器125a，125b被分別處理了，125a，125b通過125n，在某種意義上與上文所描述的濾波實(shí)施例一致。連同模塊122所描述的那樣，搜索調(diào)度程序120產(chǎn)生了采樣間隔，因?yàn)橐荒菢拥臑V波器用來在連續(xù)搜索間的時(shí)間差異里做代理，這兒的連續(xù)搜索是對(duì)導(dǎo)頻強(qiáng)度信號(hào)的搜索。在一個(gè)具體的實(shí)例中，一個(gè)改進(jìn)過的IIR濾波器被使用，該IIR濾波器的系數(shù)的改變依賴于對(duì)每個(gè)PN序列連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異，并且這個(gè)相關(guān)到達(dá)時(shí)間以濾波單元采樣間隔的近似整數(shù)倍確定。
在許多蜂窩應(yīng)用，由被描述的通過125n的濾波器125a的輸出提供的搜索結(jié)果集合被送到耦合通信基站，用來表示一組越區(qū)切換的候選值。相應(yīng)的，基站確定何時(shí)何地越區(qū)切換通信。
根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)例執(zhí)行，上文描述的濾波器125是下文將要描述的常規(guī)IIR濾波器的改進(jìn)，這里要被過濾的時(shí)間序列是x(t)，并在不同的時(shí)間間隔tk被采樣以產(chǎn)生離散時(shí)間序列x(k)，y(k)就是被過濾過的x(k)版本。修正過的濾波函數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)帶有忽略因子“α”的單極點(diǎn)濾波器的等價(jià)物，符合下面的產(chǎn)生時(shí)間序列y(k)連續(xù)采樣的過濾方法yk=(1-αMk)xk+αMkyk-1]]>其中Mk=[Δtkτ]]]>這兒的符號(hào)Δt等于第k個(gè)和第(k-1)個(gè)樣本之間或x(t)的連續(xù)搜索之間的時(shí)間差。
符號(hào)τ是IIR濾波器的時(shí)間常量(單元采樣時(shí)間間隔)。對(duì)一些應(yīng)用而言，對(duì)這個(gè)時(shí)間常量有用的值小于10秒，實(shí)際值是通過模擬對(duì)信號(hào)以經(jīng)驗(yàn)為主優(yōu)化的。如果采樣值到達(dá)時(shí)間小于這時(shí)間常量，那么他們會(huì)被(1-α)加權(quán)。同樣的，這權(quán)值會(huì)根據(jù)τ的整數(shù)倍按指數(shù)規(guī)律改變。
符號(hào)α近似濾波器極點(diǎn)位置，也就是濾波器的“忽略因子”。這個(gè)參數(shù)的優(yōu)化值可按照經(jīng)驗(yàn)定義。在具體實(shí)例里，有效的處理器計(jì)算，包括“乘方到冪(raised to the power)”和乘法器功能能夠通過使得α接近最近的2的倒數(shù)冪，(也就是0.5，0.25等等)，或者通過實(shí)現(xiàn)一個(gè)比特移位的適當(dāng)數(shù)值來與αM相乘而被得到。
上文的表述與單極點(diǎn)IIR濾波器一致，但是同樣的分析和應(yīng)用也適用于多極點(diǎn)IIR濾波器。比如，這兒的p表示極點(diǎn)的數(shù)目，表述時(shí)間間隔的p次(p-order)向量Δt被定義在連續(xù)采樣之間，如下Δt＝|(tk-tk-1)(tk-1-tk-2)....(tk-p+1-tk-p)|.
那么濾波公式改寫如下Yk=(1-Σi=iajmk,j)Xk+Σj=iajmk,jyk-j]]>其中Mk,j=|j,kt;|]]>按照上面的濾波公式所構(gòu)成的濾波器與前面所講的單極點(diǎn)濾波設(shè)備不同，在單極點(diǎn)濾波設(shè)備里，IIR的系數(shù)可能有不同的單元采樣間隔，τ，因此對(duì)于相同的Δt可能被不同的采樣。這種方法易于對(duì)IIR濾波器系數(shù)而言的2的倒數(shù)冪近似的利用。
雖然上文的一些實(shí)施例討論的是IIR濾波器，當(dāng)用在FIR濾波器時(shí)，本發(fā)明同樣有用。在這種情況下，序列X(k)是x(k)通過FIR濾波的版本，產(chǎn)生了一個(gè)帶有與極點(diǎn)一樣的零點(diǎn)的組合IIR濾波器，從而一般化這些根據(jù)本發(fā)明的濾波器實(shí)例。
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例應(yīng)用了一種方法，其中的濾波包括IIR濾波，這濾波帶有被第一個(gè)加權(quán)因數(shù)加權(quán)過的數(shù)值分配，這第一個(gè)加權(quán)響應(yīng)于確定數(shù)據(jù)樣本不在IIR濾波器的一個(gè)單元采樣間隔之后到達(dá)，或者如另一種方法，其中的濾波也包括IIR濾波，這濾波帶有被第二個(gè)加權(quán)系數(shù)加權(quán)過的數(shù)值分配，不過這第二個(gè)加權(quán)響應(yīng)于確定數(shù)據(jù)樣本在IIR濾波器的一個(gè)單元采樣間隔之后到達(dá)。
在本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例里，用在移動(dòng)-服務(wù)無線電系統(tǒng)中，這個(gè)系統(tǒng)包括許多基站和移動(dòng)站，運(yùn)用了一種過濾處于不規(guī)則間隔的數(shù)據(jù)采樣流的方法，包括在移動(dòng)接收器處，接收包括以CDMA格式載送的數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字編碼，并且估算數(shù)字編碼來提供濾波系數(shù)，同時(shí)搜索所需的信號(hào)，這個(gè)濾波系數(shù)被定義成一個(gè)有關(guān)對(duì)所要信號(hào)的連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異的函數(shù)，應(yīng)用指數(shù)規(guī)律加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)，不僅包括對(duì)來早的數(shù)據(jù)采樣集加權(quán)還包括對(duì)來遲的數(shù)據(jù)采樣集加權(quán)，其中所要選擇的信號(hào)是一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度指示器，或者還包括通過訪問一個(gè)表來提供濾波系數(shù)，或者還包括計(jì)算濾波器系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例里，用在通信系統(tǒng)中的，用來過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)采樣流的方案被提了出來，包括一個(gè)包括數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備的接收器，該數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備被配置和調(diào)整用來提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，并且，響應(yīng)于確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，而利用數(shù)值分配來過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。
而且，還提出了一種通信系統(tǒng)中的配置，用來過濾在不規(guī)則的時(shí)間間隔達(dá)到的數(shù)據(jù)采樣流，包括為了提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間的裝置，這種裝置，響應(yīng)于確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，而利用數(shù)值分配來過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)，其中，每個(gè)數(shù)據(jù)采樣集包括單個(gè)數(shù)據(jù)采樣，或者，其中的濾波包括帶有數(shù)值分配的IIR濾波的修正，這數(shù)值分配被作為一個(gè)或多個(gè)濾波器系數(shù)的函數(shù)而加權(quán)，或者，其中的濾波包括IIR濾波，這濾波帶有被第一個(gè)加權(quán)因數(shù)加權(quán)過的數(shù)值分配，這第一個(gè)加權(quán)因數(shù)響應(yīng)于確定數(shù)據(jù)樣本不在IIR濾波器的一個(gè)單元采樣間隔之后到達(dá)，或者如另一種方法，其中的濾波也包括IIR濾波，這濾波帶有被第二個(gè)加權(quán)因數(shù)加權(quán)過的數(shù)值分配，不過這第二個(gè)加權(quán)因數(shù)響應(yīng)于確定數(shù)據(jù)樣本要在IIR濾波器的一個(gè)單元采樣間隔之后到達(dá)。
此外，還提出了一種帶有移動(dòng)站的通信系統(tǒng)，這移動(dòng)站包括一個(gè)被配置好用來過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)采樣流的接收器，用來提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，響應(yīng)于確定了相對(duì)到達(dá)時(shí)間，利用數(shù)值分配來過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配是對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)過的，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)；并且，許多基站被配置調(diào)整好用來與運(yùn)用CDMA格式的移動(dòng)站通信，這兒的接收器設(shè)備進(jìn)一步被配置好用來搜索數(shù)據(jù)采樣集從而獲得導(dǎo)頻信號(hào)，并且，隨著搜索進(jìn)行，基于連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異，來過濾數(shù)據(jù)采樣集，或者，這兒的接收器設(shè)備還包括至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，該數(shù)字信號(hào)處理器被編程被調(diào)整來執(zhí)行對(duì)許多不同PN序列的數(shù)據(jù)采樣集的去擴(kuò)張、積分和濾波上文描述的各種實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明，而不是說本發(fā)明的應(yīng)用只局限于這幾個(gè)方面。那些技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的人已經(jīng)會(huì)看出本發(fā)明可以有不同的修改和變化，不需要嚴(yán)格的遵從這兒已說明描述過的實(shí)例應(yīng)用。本發(fā)明的適用范圍在下面的權(quán)利要求的前面部分就有描述。
權(quán)利要求
1.用在通信系統(tǒng)中的，過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)采樣流的一種方法，包括提供數(shù)據(jù)采樣流里數(shù)據(jù)采樣集的相關(guān)到達(dá)時(shí)間；響應(yīng)于確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，利用數(shù)值分配過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)，不僅僅是來遲的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于每個(gè)數(shù)據(jù)采樣集由單個(gè)數(shù)據(jù)采樣組成。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于濾波包括帶有數(shù)值分配的IIR濾波的修正，這數(shù)值分配如同一個(gè)或多個(gè)濾波器系數(shù)的函數(shù)那樣被加權(quán)。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于提供了數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間包括以濾波單元采樣時(shí)間間隔的近似整數(shù)倍來確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，這兒的數(shù)據(jù)采樣集與導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于數(shù)據(jù)采樣集的數(shù)值分配由一個(gè)因數(shù)按指數(shù)規(guī)律加權(quán)，這個(gè)因數(shù)是一個(gè)單元采樣時(shí)間間隔整數(shù)倍的近似數(shù)值的函數(shù)，相應(yīng)于相關(guān)數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間。
6，如權(quán)利要求1的方法，其特征在于過濾數(shù)據(jù)采樣集包括過濾相當(dāng)于由不規(guī)則定時(shí)估算的信號(hào)強(qiáng)度估算值的數(shù)據(jù)樣本，這兒的不規(guī)則定時(shí)估算通過一個(gè)站點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)站點(diǎn)響應(yīng)了從眾多固定位置的無線電基站中出來的被接收到的信號(hào)。
7，如權(quán)利要求1的方法，其特征在于提供數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間的過程中包括確定數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間。
8.包括眾多基站和移動(dòng)站的移動(dòng)-服務(wù)無線電系統(tǒng)，過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)采樣流的一種方法，包括在移動(dòng)接收器處，接收模擬信號(hào)，這模擬信號(hào)包括以CDMA模式傳載的數(shù)據(jù)，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字編碼，并且估算數(shù)字編碼來提供濾波系數(shù)，同時(shí)搜索所需的信號(hào)，這個(gè)濾波系數(shù)被定義成一個(gè)有關(guān)對(duì)所要信號(hào)的連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異的函數(shù)，應(yīng)用指數(shù)規(guī)律加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)，不僅包括對(duì)來早的數(shù)據(jù)采樣集加權(quán)還包括對(duì)來遲的數(shù)據(jù)采樣集加權(quán)。
9.用在通信系統(tǒng)中，用來過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)采樣流的一種配置，包括用于提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間的裝置；相應(yīng)確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間的裝置，可利用數(shù)值分配來過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。
10.通信系統(tǒng)包括一個(gè)移動(dòng)站，該移動(dòng)站包括一個(gè)被配置好用來過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)采樣流的接收器，用來提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，響應(yīng)于確定了相對(duì)到達(dá)時(shí)間，利用數(shù)值分配來過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配是對(duì)數(shù)據(jù)采樣集接指數(shù)規(guī)律加權(quán)過的，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)；和多個(gè)基站，這些基站被配置和被調(diào)整用來與使用CDMA的移動(dòng)站通信。
11.在包括眾多基站的通信系統(tǒng)里，這些基站被配置和被調(diào)整用來與使用CDMA的移動(dòng)站通信，移動(dòng)站包括前端接收器；一種響應(yīng)接收器前端末端的接收器裝置，被配置好用來過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)信號(hào)流，提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，并且相應(yīng)確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，從而利用數(shù)值分配過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配是對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)過的，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。
全文摘要
數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中，濾波器實(shí)現(xiàn)代管對(duì)同一信號(hào)連續(xù)搜索之間的時(shí)差，并且改進(jìn)依賴于連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異的濾波器。與本發(fā)明特別適應(yīng)的一種應(yīng)用實(shí)例是用在蜂窩無線電話通信系統(tǒng)中的移動(dòng)接收器里。依照本發(fā)明，在確定了數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間之后，這個(gè)移動(dòng)站包括接收器設(shè)備，這種接收器設(shè)備被配置好用來過濾在不規(guī)則時(shí)間間隔到達(dá)的數(shù)據(jù)信號(hào)流，提供在數(shù)據(jù)采樣流里的數(shù)據(jù)采樣集的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，并且響應(yīng)于確定相對(duì)到達(dá)時(shí)間，從而利用數(shù)值分配過濾數(shù)據(jù)采樣集，這種數(shù)值分配是對(duì)數(shù)據(jù)采樣集按指數(shù)規(guī)律加權(quán)過的，不僅僅是來早的數(shù)據(jù)采樣集被加權(quán)。在更加具體的實(shí)施例里，接收器設(shè)備搜索數(shù)據(jù)采樣集從而獲得導(dǎo)頻信號(hào)，并且基于連續(xù)搜索導(dǎo)致的時(shí)間到達(dá)差異，來過濾數(shù)據(jù)采樣集。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1404660SQ01803182
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月16日
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