專利名稱：帶寬估計(jì)的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.相關(guān)應(yīng)用本發(fā)明要求美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/296028的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)于2001年6月5日提交。
2.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及無線通信，尤其涉及信號(hào)接收。
3.背景信息即使移動(dòng)單元正在運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)無線通信的系統(tǒng)也可能支持基站和移動(dòng)單元間的通信。例如，即使當(dāng)移動(dòng)單元以高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，譬如在汽車或火車內(nèi)，蜂窩電話系統(tǒng)也可能支持通信。
然而，正在通信的移動(dòng)單元和基站間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可能影響它們之間的傳輸信道的特征。特別是，這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)引起多普勒頻率偏移，它導(dǎo)致在接收器處對(duì)發(fā)射信號(hào)的擴(kuò)展。通過比較發(fā)射器處和接收器處發(fā)射信號(hào)的頻譜曲線，可以用圖解來說明多普勒效應(yīng)。例如，碼分多址(CDMA)系統(tǒng)的導(dǎo)頻信號(hào)(在由基站進(jìn)行偽隨機(jī)噪聲(PN)擴(kuò)展和發(fā)送之前)可能有

圖1所示的沖擊函數(shù)幅度譜。作為多普勒效應(yīng)的結(jié)果，運(yùn)動(dòng)中的移動(dòng)單元接收到(并且在PN解擴(kuò)展之后)的信號(hào)頻譜可以被擴(kuò)展，如圖1B的幅度譜所示。擴(kuò)展的帶寬是載波頻率和相對(duì)速率的函數(shù)，如下列表達(dá)式所述fd=fcvc--(1)]]>其中fd是多普勒頻率，fc是載波頻率，c是光速，v是相對(duì)速率。表達(dá)式(1)闡明了多普勒擴(kuò)展的帶寬取決于(并且隨之增加)相對(duì)速率。在移動(dòng)無線通信系統(tǒng)中，可以預(yù)期觀察到的相對(duì)速率不斷地變化。對(duì)無線通信中多普勒效應(yīng)的附加討論可以在以下書中找到W.C.Jakes于1974年編輯的“微波移動(dòng)通信(Microwave MobileCommunications)”(IEEE出版社于1994年再版，Piscataway，NJ)；以及T.S.Rappaport撰寫的“無線通信(Wireless Communications)”，Prentice-Hall出版社，1996年。
多普勒效應(yīng)所引起的帶寬擴(kuò)展可能在接收信號(hào)內(nèi)引起不準(zhǔn)確性。與信號(hào)的多普勒擴(kuò)展有關(guān)的信息可以應(yīng)用在接收器內(nèi)，以改進(jìn)擴(kuò)展信號(hào)(還可能是同一路徑上接收的其它信號(hào))的接收。不幸的是，帶寬估計(jì)的現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于實(shí)踐應(yīng)用效率都太低。需要一種方法和裝置來有效地獲得帶寬估計(jì)。
概述按照本發(fā)明一實(shí)施例的方法包括從生成值中生成濾波器系數(shù)；獲得接收信號(hào)相對(duì)于所選頻率的功率測(cè)量；以及根據(jù)功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬。在獲得功率測(cè)量時(shí)，方法包括把接收信號(hào)的采樣與濾波器系數(shù)相乘。在有關(guān)實(shí)施例中，產(chǎn)生濾波器系數(shù)包括使濾波器系數(shù)旋轉(zhuǎn)該生成值。按照本發(fā)明另一實(shí)施例的方法包括獲得接收信號(hào)的功率測(cè)量，各對(duì)應(yīng)于一所選頻率，以及根據(jù)功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬。
按照本發(fā)明另一實(shí)施例的方法包括不均勻地采樣接收信號(hào)的頻譜；以采樣頻率確定接收信號(hào)的功率測(cè)量；以及根據(jù)功率測(cè)量獲得信號(hào)帶寬的估計(jì)。在有關(guān)實(shí)施例中，不均勻地采樣頻譜包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波，其中濾波器以所選采樣頻率為中心。
按照本發(fā)明一實(shí)施例的濾波器包括查找表，用于存儲(chǔ)生成值；第一乘法器，用于接收生成值和當(dāng)前濾波器系數(shù)并且用于輸出隨后的濾波器系數(shù)；累加器，用于存儲(chǔ)隨后的濾波器系數(shù)；第二乘法器，用于把當(dāng)前濾波器系數(shù)與接收信號(hào)的采樣相乘并且用于輸出當(dāng)前經(jīng)濾波的值；以及加法器，用于接收當(dāng)前及過去經(jīng)濾波的值并且用于輸出一累加信號(hào)。在有關(guān)實(shí)施例中，濾波器包括一功率計(jì)算器，用于根據(jù)累加信號(hào)的值來輸出一功率測(cè)量。
按照本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)包括用于存儲(chǔ)生成值的查找表；用于輸出功率測(cè)量的濾波器，以及用于輸出接收信號(hào)的帶寬估計(jì)的帶寬估計(jì)器。在有關(guān)實(shí)施例中，帶寬估計(jì)器比較兩個(gè)或多個(gè)功率測(cè)量與預(yù)定閾值間的關(guān)系并且/或者基于與接收信號(hào)預(yù)期帶寬外的一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的一個(gè)功率測(cè)量來修改一個(gè)或多個(gè)功率測(cè)量。
附圖簡(jiǎn)述圖1示出發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的幅度譜。
圖2示出接收信號(hào)的幅度譜以及八點(diǎn)離散傅立葉變換的頻率采樣點(diǎn)。
圖3示出按照本發(fā)明一實(shí)施例的方法應(yīng)用。
圖4是按照本發(fā)明一實(shí)施例的濾波器100的框圖。
圖5是適用于濾波器100的累加器130和/或160的結(jié)構(gòu)框圖。
圖6是按照本發(fā)明一實(shí)施例的濾波器100的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)300的框圖。
圖7是按照本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)400的框圖。
圖8是按照本發(fā)明一實(shí)施例的方法流程圖。
圖9是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的方法流程圖。
圖10A和10B是按照本發(fā)明另一實(shí)施例中的方法流程圖。
圖11是按照本發(fā)明一實(shí)施例的濾波器100的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)200的框圖。
圖12示出按照本發(fā)明一實(shí)施例的方法應(yīng)用。
詳細(xì)描述在可能發(fā)生多普勒擴(kuò)展的情況下，如果接收器被配置成考慮到發(fā)射器和接收器間的相對(duì)速率，則接收器可能達(dá)到更好的性能。例如，接收機(jī)可能按照其最佳值可能根據(jù)相對(duì)速率而變化的參數(shù)來進(jìn)行濾波器和/或其它操作。即使在考慮到多普勒擴(kuò)展的情況下，為這些參數(shù)指定的值可能基于對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)固定速率的統(tǒng)計(jì)模型。雖然該方法可以在實(shí)際相對(duì)速度接近于模型的速度時(shí)得到良好的結(jié)果，然而當(dāng)相對(duì)速度遠(yuǎn)離模型的速度時(shí)它可能不能得到可接受的結(jié)果。
上面的表達(dá)式(1)描述了多普勒擴(kuò)展帶寬和相對(duì)速度間的關(guān)系。如這里所描述的，可以應(yīng)用按照本發(fā)明某些實(shí)施例的帶寬估計(jì)的方法和裝置，在可能發(fā)生多普勒擴(kuò)展的情況下支持更好的接收器性能。一旦獲得了帶寬估計(jì)，例如，就可以通過把濾波器系數(shù)這樣的參數(shù)調(diào)諧到相應(yīng)的速度，從而在移動(dòng)無線通信系統(tǒng)(譬如蜂窩電話系統(tǒng))內(nèi)改進(jìn)解調(diào)器的性能。在特定示例中，通過把導(dǎo)頻濾波器的系數(shù)調(diào)諧到對(duì)應(yīng)于當(dāng)前相對(duì)速度的導(dǎo)頻濾波器，可以改進(jìn)CDMA系統(tǒng)內(nèi)的解調(diào)器性能。由按照本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置所執(zhí)行的其它帶寬估計(jì)應(yīng)用也是可行的例如，修改濾波器的通帶以包括更多信號(hào)能量并且/或者排除更多噪聲能量。
可能通過獲得接收信號(hào)的頻譜并確定信號(hào)功率跌落到預(yù)定閾值以下的頻率，從而估計(jì)信號(hào)帶寬。通過對(duì)一串N個(gè)連續(xù)采樣應(yīng)用N點(diǎn)離散傅立葉變換(DFT)可以獲得所采樣的接收信號(hào)的頻譜
Xk=Σn=0N-1pne-j2πkn/N,k∈{0,1,2,K,N}---(2)]]>其中pn表示接收信號(hào)的采樣，Xk表示離散頻率k處的信號(hào)功率。
圖2說明了通過對(duì)信號(hào)(以采樣頻率fs被采樣)應(yīng)用8點(diǎn)DFT(即，N＝8)而獲得的接收信號(hào)的頻譜。這種情況下，頻譜給出為復(fù)數(shù)接收信號(hào)S10的兩個(gè)分量(I和Q)的每一個(gè)的幅度譜。注意到這種說明的譜僅僅從8個(gè)采樣導(dǎo)出，產(chǎn)生的頻譜分辨率僅為fs/8。為了獲得對(duì)實(shí)踐應(yīng)用有意義的結(jié)果，可能要求更大的采樣集和/或更窄的分辨率，相應(yīng)地有更大的計(jì)算要求。對(duì)于4800采樣/秒的采樣率而言，會(huì)要求300點(diǎn)DFT來達(dá)到16赫茲的分辨率(例如，對(duì)應(yīng)于在1GHz的載波頻率處大于每小時(shí)5英里)。盡管可以使用快速傅立葉變換(FFT)來有效地計(jì)算2x點(diǎn)DFT(對(duì)于正整數(shù)x)，然后這個(gè)計(jì)算密集型任務(wù)仍會(huì)對(duì)可變大小的值2x要求大量處理容量。這種方法對(duì)于實(shí)時(shí)便攜式應(yīng)用而言是不實(shí)際的，譬如對(duì)于移動(dòng)無線通信而言。
相比DFT或FFT產(chǎn)生的以頻率均勻采樣的譜而言，可能希望獲得以頻率不均勻采樣的接收信號(hào)的譜線。例如，接收信號(hào)的帶寬在某種程度上已知(如，從最近觀察中得知)，并且可能僅需考慮頻率在相對(duì)窄的窗口內(nèi)的接收信號(hào)功率。使搜索范圍變窄(如，通過應(yīng)用這種信息)可能大大減少時(shí)間帶寬估計(jì)所需的計(jì)算量。
在按照本發(fā)明一實(shí)施例的方法中，僅為頻率k的m個(gè)所選值執(zhí)行上面表達(dá)式(2)的計(jì)算，其中m大大小于N。換言之，用m個(gè)濾波器對(duì)接收信號(hào)濾波，每個(gè)濾波器都以頻率k為中心，且輸出Hk定義如下Hk=Σn=0N-1pne-j2πkn/N,k∈{0,1,2,K,N}--(3)]]>在示例性應(yīng)用中，其中fs＝4800赫茲，N＝4800，m＝4的值可能提供良好的結(jié)果，盡管本發(fā)明的范圍包括fs與N的任何比率以及m的任何值，它們比用FFT技術(shù)計(jì)算整個(gè)N點(diǎn)DFT提供了計(jì)算優(yōu)越性。m個(gè)所選頻率可能是連續(xù)的(如圖3所述，m＝3，N＝8)以及/或者彼此分開。例如，可能希望選擇至少一個(gè)頻率在信號(hào)預(yù)期帶寬外(如，在頻率π處)，以便提供對(duì)背景噪聲功率的估計(jì)。可能希望僅在頻譜一側(cè)選擇m個(gè)頻率(如圖3所示)，或者在兩側(cè)選擇(如，為了估計(jì)不對(duì)稱帶寬的兩個(gè)邊界)。
在某些情況下，僅來自一個(gè)多徑信號(hào)的帶寬估計(jì)可能足以確定可應(yīng)用于多個(gè)編碼信道和/或應(yīng)用于在不同路徑上到達(dá)的信號(hào)的一個(gè)多普勒頻率。在按照本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例的方法中，通過組合從不同路徑和/或載波頻率上到達(dá)的信號(hào)來的帶寬估計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的性能。
雖然可以使用FFT技術(shù)來有效地計(jì)算整個(gè)N點(diǎn)頻譜，然而它們一般不用于計(jì)算上述m個(gè)濾波器輸出Hk。由于這些最佳條件不可用，因此這些濾波器輸出的計(jì)算可能計(jì)算代價(jià)很高。在按照本發(fā)明另一實(shí)現(xiàn)的方法中，濾波器的計(jì)算復(fù)雜性減少。把表達(dá)式(3)重新寫為Hk=Σn=0N-1pne-jΔkn--(4)]]>其中常數(shù)項(xiàng)Δk表示2πk/N。這個(gè)有限沖擊響應(yīng)濾波器的每個(gè)系數(shù)都是具有單位幅度的相位向量，其相位角為-(2πk/N)。注意到我們可以把表達(dá)式(4)如下展開Hk=p0+p1e-jΔk+p2e-j2Δk+p3e-j3Δk+p4e-j4Δk+Λ]]>或Hk=p0+p1e-jΔk+p2(e-jΔk)e-jΔk+p3(e-j2Δk)e-jΔk+p4(e-j3Δk)e-jΔk+Λ]]>這些展開式說明每個(gè)連續(xù)系數(shù)都是前面系數(shù)和生成值e-jΔ的乘積。我們以迭代形式把表達(dá)式(4)重新寫為Hk=p0+Σn=1N-1pne-jΔke-jΔk(n-1)--(5)]]>我們把累加值e-jΔ(n-1)定義為列矩陣cos(Δ(n-1))-sin(Δ(n-1))]]>并且把生成值e-jΔ定義為2×2旋轉(zhuǎn)矩陣cos(Δ)sin(Δ)-sin(Δ)cos(Δ)]]>可以不計(jì)算任何指數(shù)函數(shù)而執(zhí)行所產(chǎn)生的矩陣運(yùn)算。通過為每個(gè)所選值k預(yù)先計(jì)算并僅存儲(chǔ)值sin(Δk)和cos(Δk)，通過僅執(zhí)行5次復(fù)數(shù)乘(四次用于旋轉(zhuǎn)，一次用于采樣因子pn)和兩次復(fù)數(shù)加，我們可以在運(yùn)行時(shí)間從前面的項(xiàng)中獲得表達(dá)式(4)的每個(gè)隨后項(xiàng)。由于可能因此而消去指數(shù)函數(shù)的運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，因此可以大大降低計(jì)算濾波器輸出Hk的復(fù)雜度。
圖4示出按照本發(fā)明一實(shí)施例的濾波器100的框圖。根據(jù)初始化信號(hào)S20所指定的值或轉(zhuǎn)變，初始化累加器130以存儲(chǔ)值1，并且初始化累加器160以存儲(chǔ)值0。根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)S30所指定的值或轉(zhuǎn)變，累加器130和160鎖存它們輸入信號(hào)的當(dāng)前值。圖5示出適用于累加器130和/或160的一個(gè)結(jié)構(gòu)的框圖，包括乘法器210、鎖存元件220、以及初值230，初值可由外部進(jìn)程或設(shè)備硬線連接或提供。累加器130和160的許多其它適當(dāng)結(jié)構(gòu)也是可行的。
查找表110存儲(chǔ)值sin(Δk)和cos(Δk)，并且把與所選k相對(duì)應(yīng)的一對(duì)值(如，由處理器(未示出)所引導(dǎo)的)輸出到乘法器120。時(shí)鐘信號(hào)S30與時(shí)序信號(hào)S10上每個(gè)采樣值的到達(dá)同步。在第一時(shí)鐘周期中，乘法器140和加法器150無變化的傳遞采樣值p0，累加器130和160分別存儲(chǔ)值e-jΔk和p0。在下一時(shí)鐘周期中，乘法器140接收值pt和e-jΔk并輸出它們的乘積，加法器150把該乘積與值p0相加，累加器130存儲(chǔ)值e-j2Δk，而累加器160存儲(chǔ)值(p0+p1e-jΔk)。
當(dāng)計(jì)算并累加了(N-1)個(gè)和時(shí)，累加信號(hào)S40帶有濾波器輸出值Hk，并且激活初始化信號(hào)S20來初始化累加器。圖67示出濾波器200，它包括一鎖存存儲(chǔ)元件180，該鎖存存儲(chǔ)元件180響應(yīng)于初始化信號(hào)S20的激活而鎖存濾波器輸出值Hk。可以理解，盡管用觸發(fā)器來說明存儲(chǔ)元件180，然而可以使用任何其它鎖存存儲(chǔ)元件或這些元件的組合，且存儲(chǔ)元件180所存儲(chǔ)的值會(huì)有任意比特?cái)?shù)。
通過計(jì)算復(fù)數(shù)值Hk的幅度，可能計(jì)算m個(gè)所選頻率的每一個(gè)處的信號(hào)功率。下列表達(dá)式(6)示出通過對(duì)濾波器響應(yīng)的絕對(duì)值平方而從濾波器響應(yīng)中計(jì)算接收信號(hào)功率的一種方法Pk＝|Hk|2(6)圖7示出系統(tǒng)400，它包括一功率計(jì)算器490，所述功率計(jì)算器490執(zhí)行表達(dá)式(6)的計(jì)算以輸出值為Pk的功率測(cè)量S60。為了產(chǎn)生這m個(gè)輸出值，可以使用k的不同值來串聯(lián)運(yùn)行這里所描述的裝置以及/或者可能并行地運(yùn)行這些裝置的多個(gè)實(shí)現(xiàn)。
可以使用各種技術(shù)從信號(hào)功率值Pk獲得帶寬估計(jì)。在一絕對(duì)技術(shù)中，功率值與一個(gè)或多個(gè)預(yù)定閾值相比較。一種這樣的操作是要識(shí)別功率跌落到預(yù)定閾值以下的頻率k或頻率間隔k-(k+1)。然而，接收信號(hào)從頻率0到頻率π的頻譜可能不是單調(diào)降函數(shù)，在擴(kuò)展頻譜內(nèi)發(fā)生零或衰落的情況下，這種方法可能得到錯(cuò)誤的結(jié)果。另一種這樣的操作是識(shí)別功率超出預(yù)定閾值的最大頻率k。
在相對(duì)技術(shù)中，兩個(gè)或多個(gè)功率值之間的關(guān)系與一個(gè)或多個(gè)預(yù)定閾值相比較。在一種這樣的操作中，定義了閾值T1和T2，并且確定多普勒擴(kuò)展頻率fd為下列表達(dá)式成立處的頻率kPk/Pk+1>T1ANDPk+1/Pk+2>T2--(7)]]>從功率值確定接收信號(hào)的多普勒頻率的許多其它技術(shù)也是可行的。
一旦估計(jì)了多普勒頻率fd，就可以通過應(yīng)用上述表達(dá)式(1)來估計(jì)相對(duì)速度。如這里所述，為了提高接收器的性能，接收器可能對(duì)取決于速度的參數(shù)作出適當(dāng)?shù)男薷?。?duì)于僅使用一個(gè)或一些載波頻率fc的情況而言，可能把fd到相對(duì)速度v的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)在查找表內(nèi)是方便的。
圖8示出按照本發(fā)明一實(shí)施例的方法流程圖。任務(wù)P110以所選頻率不均勻地采樣接收信號(hào)的頻譜。任務(wù)P120確定接收信號(hào)相對(duì)于所選頻率的功率測(cè)量。任務(wù)P130根據(jù)功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬。
圖9示出按照本發(fā)明另一實(shí)施例的方法流程圖。任務(wù)P210接收一生成值。任務(wù)P220從生成值產(chǎn)生濾波器系數(shù)。任務(wù)P230獲得接收信號(hào)相對(duì)于所選頻率(該頻率可能由生成值所建立)的功率測(cè)量。任務(wù)P130根據(jù)功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬。
圖10A和10B示出按照本發(fā)明另一實(shí)施例的方法流程圖。任務(wù)P232獲得接收信號(hào)的功率測(cè)量，每個(gè)功率測(cè)量都對(duì)應(yīng)于一所選頻率。任務(wù)P132根據(jù)功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬。如圖10B所示，任務(wù)P232可能包括任意數(shù)量的子任務(wù)P240i，各包括接收一生成值的任務(wù)P210i、從生成值產(chǎn)生濾波器系數(shù)的任務(wù)P220i、以及把每個(gè)濾波器系數(shù)與接收信號(hào)的相應(yīng)采樣相乘的任務(wù)P260i。
在按照本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例的方法中，應(yīng)用了一個(gè)或多個(gè)窗函數(shù)來修改m個(gè)濾波器的一個(gè)或多個(gè)。在特定示例中，對(duì)m個(gè)濾波器的每一個(gè)應(yīng)用寬度L＜N的矩形窗，導(dǎo)致濾波器的輸出值Gk由下列表達(dá)式來描述Gk=p0+Σn=1L-1pne-jΔke-jΔk(n-1),Δ=2πk/N,k∈{0,1,2,K,N}--(8)]]>這個(gè)特定窗函數(shù)導(dǎo)致在求和指數(shù)內(nèi)用L來代替N，進(jìn)一步減少了濾波器的計(jì)算復(fù)雜度，還把獲得每個(gè)濾波器輸出值所需的采樣集的尺寸從N減小到L。對(duì)于其中N＝4800的示例性實(shí)現(xiàn)而言，L的值可能在鄰域N/2或N/4內(nèi)。通過選擇L為2的整數(shù)冪，可以在特定應(yīng)用中獲得計(jì)算優(yōu)越性。
表達(dá)式(8)內(nèi)替換的另一效果是改變?yōu)V波器頻響主瓣的寬度W，因?yàn)閃與L成反比W=2fs/L--(9)]]>這個(gè)表達(dá)式說明了隨著L減少，濾波器頻響主瓣的寬度增加?？赡芟Ｍ趍個(gè)濾波器間使用不止一個(gè)值L，盡管應(yīng)該注意到濾波器頻響內(nèi)所產(chǎn)生的差異也許使它們的輸出不能嚴(yán)格可比(盡管可能在比較可行前補(bǔ)償)。
在按照本發(fā)明一實(shí)施例的另一方法中，在不止一級(jí)內(nèi)執(zhí)行帶寬估計(jì)，每一級(jí)為濾波器使用不同的值L、k和/或m。在一兩級(jí)示例中，在第二級(jí)使用較大的L值、較小的m值、以及更密間隔的k值，在由第一級(jí)濾波器輸出指示的感興趣的窄窗內(nèi)選擇k值。
表達(dá)式(5)和(8)內(nèi)描述的濾波器的各個(gè)系數(shù)都具有單位幅度?？梢詰?yīng)用去除該特性的其它窗函數(shù)(如，三角、漢寧、漢明)。圖8示出濾波器100的實(shí)現(xiàn)200的框圖，包括一查找表240，用于存儲(chǔ)窗函數(shù)的系數(shù)，還包括一乘法器250，用于相應(yīng)地縮放濾波器系數(shù)。
可能希望選擇一窗函數(shù)，其系數(shù)是2的正冪或負(fù)冪，使得乘法器250可被實(shí)現(xiàn)為移位器用于更快速的計(jì)算。例如，通過把端頭(即，第一和最后一個(gè))和/或近端頭的系數(shù)乘以1/2、1/4等，可以修改濾波器的頻響。
隨著表達(dá)式(8)內(nèi)值L的增加，更多量化誤差可能累加到結(jié)果中。對(duì)于特定應(yīng)用而言，即使附加的計(jì)算容量可用，這個(gè)效應(yīng)也可能限制L的最大值。如上所述并且如圖9所示，也可能期望使用一個(gè)或多個(gè)頻帶外濾波器(如，頻率π處圖9中的濾波器6)來確定通信系統(tǒng)內(nèi)的噪聲數(shù)量。可以從來自其它濾波器的功率值中減去來自噪聲濾波器的功率值，并且/或者用來自噪聲濾波器的功率值來修改估計(jì)fd前的閾值。
在CDMA及其它系統(tǒng)中，可以用導(dǎo)頻信號(hào)來支持相干解調(diào)(如，相移鍵控已調(diào)信號(hào)的解調(diào))。在按照本發(fā)明實(shí)施例的方法或裝置的示例性應(yīng)用中，按照導(dǎo)頻信號(hào)的估計(jì)帶寬來修改導(dǎo)頻濾波器的帶寬。這種操作會(huì)改進(jìn)所產(chǎn)生相位基準(zhǔn)的質(zhì)量，并且改進(jìn)解調(diào)器性能。
在按照本發(fā)明實(shí)施例的方法的特定應(yīng)用中，可能在帶寬估計(jì)前對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理操作。一例中，接收器包括自動(dòng)增益控制(AGC)單元。應(yīng)用AGC操作可能減少隨后操作所需的動(dòng)態(tài)范圍，譬如模數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，一旦接收信號(hào)通過AGC電路，它的包絡(luò)就變得相對(duì)恒定，并且可能丟失大多數(shù)由衰落信道產(chǎn)生的衰減信息。然而，由于信號(hào)帶寬保持不變(尤其對(duì)于至少在指定時(shí)間間隔上以恒定功率和相位發(fā)送的信號(hào)來說，譬如CDMA系統(tǒng)的導(dǎo)頻信號(hào))，可能在按照本發(fā)明實(shí)施例的方法或裝置的上游執(zhí)行預(yù)處理操作。
提供了本發(fā)明的上述實(shí)施例，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制造、使用或應(yīng)用帶寬估計(jì)的方法或裝置。對(duì)于所述實(shí)施例的各種修改是可行的，這里所給出的原理也可以應(yīng)用于其它實(shí)施例。例如，按照本發(fā)明實(shí)施例的方法或裝置也可以擴(kuò)展為通過非相干地積分從不止一個(gè)相干采樣集獲得的頻率測(cè)量，從而執(zhí)行帶寬估計(jì)。按照本發(fā)明實(shí)施例的方法或裝置也可以部分地或全部地用以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)硬線電路、制造在集成電路內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)、或者加載到非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)的固件程序、或者從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介加載的軟件程序、或載入其中的機(jī)器可讀碼，譬如作為可被邏輯元件陣列執(zhí)行指令的代碼，邏輯元件如微處理器或其它數(shù)字信號(hào)處理單元。
按照本發(fā)明實(shí)施例的方法或裝置可以用在移動(dòng)接收器和/或靜態(tài)接收器內(nèi)。這種方法或裝置可應(yīng)用于導(dǎo)頻信號(hào)以獲得較好的相位基準(zhǔn)信號(hào)用于解調(diào)以及/或者可應(yīng)用于一數(shù)據(jù)信號(hào)用于減少干擾。各種其它噪聲表征技術(shù)也可以結(jié)合在這種方法或裝置內(nèi)以補(bǔ)償帶寬估計(jì)期間的頻帶外噪聲。盡管量化噪聲對(duì)于上述很大的L值可以累加，然而也可能希望在執(zhí)行某些特定操作時(shí)，這些特定操作在按照本發(fā)明實(shí)施例的方法或裝置的實(shí)現(xiàn)內(nèi)，使用比特寬度減少的存儲(chǔ)或計(jì)算。同樣在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，除了離散傅立葉變換，應(yīng)用這里提出的對(duì)于變換的原理，譬如離散余弦變換。這樣，本發(fā)明并不意圖限制上面所示的實(shí)施例，而是符合以任何方式提出的原理和新穎特征的最寬泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶寬估計(jì)方法，包括接收定義濾波器生成值的信息；從生成值中產(chǎn)生濾波器的多個(gè)系數(shù)；獲得接收信號(hào)相對(duì)于所選頻率的功率測(cè)量，所述獲得包括把濾波器的多個(gè)系數(shù)的每一個(gè)與接收信號(hào)的相應(yīng)采樣相乘；以及根據(jù)功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬。
2.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，產(chǎn)生多個(gè)系數(shù)的至少一個(gè)子集的每一個(gè)包括使另一組系數(shù)旋轉(zhuǎn)所述生成值。
3.如權(quán)利要求2所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，多個(gè)系數(shù)的至少一個(gè)子集的每一個(gè)是從前面產(chǎn)生的系數(shù)中產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，多個(gè)系數(shù)的至少一個(gè)子集的每一個(gè)是從前面產(chǎn)生的系數(shù)中產(chǎn)生的。
5.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述生成值包括單位幅度的相位向量。
6.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述生成值包括相位幅角為(2πk/N)弧度的向量，其中k是所選頻率，且其中濾波器系數(shù)的數(shù)目L最多等于N/2。
7.如權(quán)利要求6所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，N大于1000，而且其中所選頻率的數(shù)目最多等于128。
8.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述產(chǎn)生多個(gè)系數(shù)是在運(yùn)行時(shí)間執(zhí)行的。
9.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述獲得功率測(cè)量包括獲得濾波器輸出的幅度。
10.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述獲得功率測(cè)量包括對(duì)濾波器輸出的絕對(duì)值平方。
11.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于還包括，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制。
12.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬包括把功率測(cè)量與預(yù)定閾值相比較。
13.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于還包括，基于所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬的結(jié)果而估計(jì)發(fā)射器和接收器間的相對(duì)速度。
14.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于還包括，根據(jù)所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬的結(jié)果而估計(jì)移動(dòng)接收器的速度。
15.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于還包括，根據(jù)所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬的結(jié)果而修改第二濾波器的通帶。
16.如權(quán)利要求1所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于還包括，對(duì)濾波器系數(shù)的至少一個(gè)子集應(yīng)用窗函數(shù)。
17.一種帶寬估計(jì)方法，包括獲得接收信號(hào)的多個(gè)功率測(cè)量，每個(gè)功率測(cè)量都對(duì)應(yīng)于多個(gè)所選頻率之一；以及基于接收信號(hào)的功率測(cè)量估計(jì)接收信號(hào)的帶寬，其中獲得多個(gè)功率測(cè)量的每一個(gè)包括接收定義濾波器生成值的信息；從生成值產(chǎn)生濾波器的多個(gè)系數(shù)；以及把濾波器的每個(gè)系數(shù)與接收信號(hào)的相應(yīng)采樣相乘。
18.如權(quán)利要求17所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述至少一個(gè)功率測(cè)量對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)預(yù)期帶寬外的一所選頻率。
19.如權(quán)利要求18所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬包括基于與接收信號(hào)預(yù)期帶寬外的一所選頻率對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)功率測(cè)量來修改多個(gè)功率測(cè)量的至少一個(gè)子集。
20.如權(quán)利要求17所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬包括確定最高的所選頻率，對(duì)于該最高所選頻率相應(yīng)的功率估計(jì)大于預(yù)定閾值。
21.如權(quán)利要求17所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬包括把至少兩個(gè)功率估計(jì)間的關(guān)系與預(yù)定閾值比較。
22.如權(quán)利要求21所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述估計(jì)接收信號(hào)的帶寬包括把至少兩個(gè)功率估計(jì)間的第二關(guān)系與預(yù)定的第二閾值比較。
23.如權(quán)利要求17所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多個(gè)功率測(cè)量的每一個(gè)而言，產(chǎn)生濾波器多個(gè)系數(shù)的至少一個(gè)子集的每一個(gè)包括使多個(gè)系數(shù)的另一個(gè)旋轉(zhuǎn)所述生成值。
24.如權(quán)利要求23所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多個(gè)功率測(cè)量的每一個(gè)而言，濾波器系數(shù)的至少一個(gè)子集的每一個(gè)都是從先前產(chǎn)生的系數(shù)中產(chǎn)生的。
25.如權(quán)利要求17所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多個(gè)功率測(cè)量的每一個(gè)而言，濾波器系數(shù)的至少一個(gè)子集的每一個(gè)都是從先前產(chǎn)生的系數(shù)中產(chǎn)生的。
26.如權(quán)利要求17所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多個(gè)功率測(cè)量的每一個(gè)而言，所述生成值定義了一向量，其相位幅角為(2πk/N)弧度，其中k是所選的頻率，而且其中濾波器系數(shù)的數(shù)目最多等于N/2。
27.如權(quán)利要求26所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多個(gè)功率測(cè)量的每一個(gè)而言，N大于1000，而且其中所選頻率的數(shù)目最多等于128。
28.一種帶寬估計(jì)方法，包括在多個(gè)所選頻率處不均勻地采樣接收信號(hào)的頻譜；確定接收信號(hào)的多個(gè)功率測(cè)量，每個(gè)功率測(cè)量都關(guān)于多個(gè)所選頻率之一；以及獲得接收信號(hào)的帶寬估計(jì)，所述估計(jì)至少部分基于接收信號(hào)的功率測(cè)量。
29.如權(quán)利要求28所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述不均勻地采樣一頻譜包括用多個(gè)濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波，每個(gè)濾波器都以多個(gè)所選頻率之一為中心。
30.如權(quán)利要求29所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，所述用多個(gè)濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波包括從濾波器的另一系數(shù)中計(jì)算至少一個(gè)濾波器的至少一個(gè)系數(shù)。
31.如權(quán)利要求29所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于多個(gè)濾波器的至少一個(gè)而言，濾波器系數(shù)的至少一個(gè)子集是基于相位幅角為(2πk/N)弧度的向量，其中k是所選頻率，濾波器系數(shù)的數(shù)目最多等于N/2。
32.如權(quán)利要求31所述的帶寬估計(jì)方法，其特征在于，N大于1000，而且所選頻率的數(shù)目最多等于128。
33.一種濾波器，包括查找表，用于存儲(chǔ)多個(gè)生成值；第一乘法器，用于接收所選的生成值之一和當(dāng)前濾波器系數(shù)，并且輸出隨后的濾波器系數(shù)；累加器，用于接收并存儲(chǔ)所述隨后的濾波器系數(shù)；第二乘法器，用于把當(dāng)前濾波器系數(shù)與接收信號(hào)的一系列采樣的相應(yīng)一個(gè)相乘，并且輸出當(dāng)前經(jīng)濾波的值；以及加法器，用于接收當(dāng)前經(jīng)濾波的值和過去經(jīng)濾波的值，并且輸出累加信號(hào)。
34.如權(quán)利要求33所述的濾波器，其特征在于，所述累加器用于存儲(chǔ)初值1。
35.如權(quán)利要求33所述的濾波器，其特征在于還包括一存儲(chǔ)元件，用于對(duì)一鎖存信號(hào)響應(yīng)而存儲(chǔ)累加信號(hào)的值，其中所述鎖存信號(hào)與初始化信號(hào)有預(yù)定的時(shí)間關(guān)系。
36.如權(quán)利要求33所述的濾波器，其特征在于還包括一功率計(jì)算器，用于根據(jù)累加信號(hào)的值而輸出一功率測(cè)量。
37.一種帶寬估計(jì)的系統(tǒng)，包括查找表，用于存儲(chǔ)多個(gè)生成值；多個(gè)濾波器，每個(gè)濾波器均包括第一乘法器，用于接收所選的生成值之一和當(dāng)前濾波器系數(shù)，并且輸出隨后的濾波器系數(shù)，累加器，用于接收并存儲(chǔ)所述隨后的濾波器系數(shù)，第二乘法器，用于把當(dāng)前濾波器系數(shù)與接收信號(hào)的一系列采樣的相應(yīng)一個(gè)相乘，并且輸出當(dāng)前經(jīng)濾波的值，加法器，用于接收當(dāng)前經(jīng)濾波的值和過去經(jīng)濾波的值，并且輸出累加信號(hào)，以及功率計(jì)算器，用于根據(jù)累加信號(hào)的值而輸出一功率測(cè)量；以及帶寬估計(jì)器，用于接收多個(gè)濾波器的功率測(cè)量，并且輸出接收信號(hào)的帶寬估計(jì)。
38.如權(quán)利要求37所述的帶寬估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述帶寬估計(jì)器用于將至少兩個(gè)功率測(cè)量間的關(guān)系與預(yù)定閾值比較。
39.如權(quán)利要求37所述的帶寬估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)功率測(cè)量對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)預(yù)期帶寬外的一頻率，以及其中所述帶寬估計(jì)器用于根據(jù)與接收信號(hào)預(yù)期帶寬外一頻率相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)功率測(cè)量來修改功率測(cè)量的至少一個(gè)子集。
40.如權(quán)利要求37所述的帶寬估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于還包括一相對(duì)速度估計(jì)器，用于根據(jù)接收信號(hào)的帶寬估計(jì)而輸出一相對(duì)速度估計(jì)。
全文摘要
用于估計(jì)接收信號(hào)的帶寬的計(jì)算有效的方法和裝置。在示例性實(shí)現(xiàn)中，僅用相對(duì)少數(shù)量的算術(shù)運(yùn)算來計(jì)算幾個(gè)選定窄頻帶內(nèi)的信號(hào)功率，每個(gè)窄頻帶都以所選頻率為中心。應(yīng)用包括用所估計(jì)的帶寬來估計(jì)發(fā)射器和接收器間的相對(duì)速度，并且根據(jù)這種估計(jì)來修改接收器操作。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1535506SQ02814739
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2002年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月5日
發(fā)明者S·帕特爾, S 帕特爾, T·B·威爾波恩, 威爾波恩 申請(qǐng)人:高通股份有限公司