用於對帶噪聲的估計進行濾波來減小估計誤差的方法和裝置的製作方法
2023-05-14 20:38:21 2
專利名稱：用於對帶噪聲的估計進行濾波來減小估計誤差的方法和裝置的製作方法
技術領域：
002本發明涉及通信。具體而言，本發明涉及濾波技術。
背景技術：
在無線通信系統中，發射機通常都要處理(例如編碼和調製)業務 數據來產生數據碼元。對於相干系統，發射機將導頻碼元和數據碼元進行 多路復用，對已復用數據和導頻碼元進行處理，產生射頻(RF)信號，並 通過無線信道發射射頻信號。無線信道因為信道響應特性而使發射的射頻 信號發生失真，並且因為噪聲和幹擾而使信號進一步變差。
004接收機接收發射的射頻信號，並且處理收到的射頻信號來獲得樣 本。對於相干數據檢測，接收機基於收到的導頻估計無線信道的響應，導 出信道估計。然後，接收機利用信道估計對樣本進行數據檢測(例如均衡)， 來獲得碼元估計，這些碼元估計是發射機發送的數據碼元的估計。然後， 接收機處理(例如解調和解碼)碼元估計來獲得已解碼數據。
005] 信道估計的質量對數據檢測性能會有很大影響，並且會影響碼元估 計的質量和己解碼數據的可靠性。因此，在這個領域需要技術來導出無線 通信系統中高質量的信道估計。
發明內容
圖5畫出了對於三種不同速度情形，吞吐量隨阿爾法的變化曲線。 曲線510示出了 120km/hr的高速情況下吞吐量隨阿爾法的變化情況，曲線 512示出了 30 km/hr的中速情況下吞吐量隨阿爾法的變化情況，曲線514 示出了 3 km/hr的低速情況下吞吐量隨阿爾法的變化情況。這三條曲線表明， 對於高速情形，阿爾法在0.8至1.0之間時吞吐量最大，對於中速情形，阿 爾法在0.5至0.7之間時吞吐量最大，對於低速情形，阿爾法在0.2至0.3 之間時吞吐量最大。這裡描述的濾波技術能夠減小估計誤差，為各種工作情形提供良好 的性能。這些技術包括基於預測的技術以及歸一化偏差技術。基於預測的
技術可以用自適應濾波器或者一組預測濾波器來實現。公式(6)更新阿爾法，使預測誤差的模的平方最小，以獲得最小 均方誤差(MMSE)。偏導項3||§ ||2/3 表示誤差的*度。根據預測誤差模 的平方的梯度，按照它的相反方向，來更新阿爾法。自適應速度取決於系 數》可以對它加以選擇來提供良好性能。可以將係數7設置成0.01或者某 個其它值。可以按照如下方式為每個預測濾波器m估計預測MSE:
M對)=;/. 11 e，) (,) 12 + (1 -;;).層=) (15)說明書第13/20頁
其中MS《W是時間間隔 中預測濾波器W的估計出來的預測MSE;
//是決定預測MSE平均量的係數。 係數7/可以被設置成0.05或者某個其它值。檢測器720從所有M個MSE估計器718a 718m接收估計出來的預 測MSE，找出估計出來的預測MSE最小的最佳預測濾波器，提供最佳預測 濾波器的阿爾法作為下一時間間隔的阿爾法" +1。選擇器730提供來自最佳 預測濾波器的己濾波CIRE作為已濾波CIRE L 。
圖10示出利用自適應濾波器更新HR濾波器至少一個係數的過程 920a的一個實施例。可以將過程920a用於圖9中的塊920。基於輸入值序 列導出預測值序列(塊1012)。經過適當延遲，預測值序列可以等於輸出值 序列。確定預測值序列和輸入值序列之間的預測誤差(塊1014)。對預測誤 差進行濾波(例如利用HR濾波器的係數)來獲得已濾波預測誤差(塊1016)。 基於預測誤差和已濾波預測誤差更新IIR濾波器的係數(塊1018)。還可以 用其它方式確定預測誤差的誤差梯度，基於誤差梯度更新IIR濾波器的系 數。圖11示出利用一組預測濾波器導出IIR濾波器至少一個係數的過程 920b的一個實施例。過程920b還可以用於圖9中的塊920。利用多個預測 濾波器對輸入值序列進行濾波，獲得多個預測值序列(塊1U2)。每個預測 濾波器具有不同的一組至少一個係數。找出多個預測濾波器中具有最小預 測誤差的預測濾波器。這可以通過按照如下方式實現計算每個預測濾波 器的輸入值序列和預測值序列之間的誤差(塊1114)，基於預測濾波器的誤 差確定每個預測濾波器的均方誤差(塊1U6)，找出具有最小均方誤差的預 測濾波器(塊1U8)。選擇找出的預測濾波器的那組至少一個係數，用於對 輸入值序列進行濾波(塊1120)。
0097圖12示出基於歸一化偏差技術更新IIR濾波器的至少一個係數的過 程920c的一個實施例。過程920c也可以用於圖9中的塊920。輸入樣本序 列是實際值序列的帶噪聲估計。基於輸入值序列估計實際樣本序列的偏差。 這可以通過如下方式實現估計輸入值序列的能量(塊1212)，估計輸入值 序列中的噪聲(塊1214)，並且估計輸入樣本序列的偏差(塊1216)。然後
基於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
計實際樣本序列的偏差(塊1218)。然後基於估計出來的實際樣本序列的偏 差確定IIR濾波器的至少一個係數，例如利用查閱表或者通過直接計算(塊 1220)。
[0098這裡描述的濾波技術可以用各種方式實現。例如，這些技術可以用 硬體、固件、軟體或其組合實現。對於硬體實現，用於濾波和更新的處理 單元可以在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)、 數位訊號處理設備(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程門陣列 (FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子設備，設計成實 現這裡描述的功能的其它電子單元，或者上述單元的組合中實現。
0099對於固件和/或軟體實現，這種技術可以用實現這裡描述的功能的模 塊(例如程序、函數等)實現。固件和/或軟體代碼可以儲存在存儲器中(例 如圖2所示存儲器292)並由處理器執行(例如處理器290)。存儲器可以
在處理器中或存儲器外。
[00100給出本發明以上描述的目的是讓本領域技術人員能夠製造或使用 本發明。各種改進都是顯而易見的，可以將這裡的一般原理用於其它實施 例而不會偏離本發明的實質和範圍。因此，本發明不限於這些實施例的範 圍，而是與這裡公開的原理和新穎特徵的最大範圍一致。
權利要求
1.一種裝置，包括至少一個處理器，用於利用具有至少一個係數的無限衝擊響應(IIR)濾波器對輸入值序列進行濾波，獲得輸出值序列，並且基於所述輸入值序列更新所述至少一個係數；以及存儲器，耦合到所述至少一個處理器。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中所述輸入值序列對應於初始信道衝 擊響應估計(CIRE)，所述輸出值序列對應於已濾波的CIRE。
3. 如權利要求l所述的裝置，其中所述IIR濾波器具有單個係數。
4. 如權利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於基於所述 輸入值序列導出預測值序列，確定所述預測值序列和所述輸入值序列之間 的預測誤差，並且基於所述預測誤差更新所述至少一個係數。
5. 如權利要求4所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於將所述輸 出值序列用作所述預測值序列。
6. 如權利要求4所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於對所述預 測誤差進行濾波來獲得已濾波預測誤差，並且基於^f述預測誤差和所述已 濾波預測誤差更新所述至少一個係數。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於利用所述 IIR濾波器的所述至少一個係數對所述預測誤差進行濾波，以獲得所述已濾 波預測誤差。
8. 如權利要求4所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於確定所述 預測誤差的誤差梯度，並且基於所述誤差梯度更新所述至少一個係數。
9. 如權利要求1所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於利用多個 預測濾波器對所述輸入值序列進行濾波，來獲得多個預測值序列，其中每 個預測濾波器具有包含至少一個係數的不同的一組係數，用於標識所述多 個預測濾波器中具有最小預測誤差的預測濾波器，並且利用所述被標識預 測濾波器的包含至少一個係數的所述一組係數對所述輸入值序列進行濾 波。
10. 如權利要求9所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於為每個 預測濾波器計算所述輸入值序列和所述預測值序列之間的誤差，基於所述 預測濾波器的所述誤差為每個預測濾波器確定均方誤差，並且標識具有最 小均方誤差的所述預測濾波器。
11. 如權利要求9所述的裝置，其中每個預測濾波器具有單個係數， 並且其中所述多個預測濾波器具有不同的係數。
12. 如權利要求1所述的裝置，其中所述輸入樣本序列是實際值序列 帶噪聲的估計，其中所述至少一個處理器用於基於所述輸入值序列估計所 述實際樣本序列的偏差，並且基於所述實際樣本序列的估計出來的偏差確 定所述至少一個係數。
13. 如權利要求12所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於估計所 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，並且基於所述輸入值序列的估計出來的能量、估計出來的噪 聲以及估計出來的偏差，估計所述實際樣本序列的所述偏差。
14. 如權利要求12所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於基於所 述實際樣本序列的估計出來的偏差並且利用査閱表，來確定所述至少一個 係數。
15. 如權利要求1所述的裝置，其中所述輸入樣本序列是實際值序列 帶噪聲的估計，其中所述至少一個處理器用於基於所述輸入值序列來估計 通信信道的記憶，並且基於所估計出來的信道記憶確定所述至少一個係數。
16. —種方法，包括利用具有至少一個係數的無限衝擊響應(IIR)濾波器對輸入值序列進 行濾波，獲得輸出值序列；並且基於所述輸入值序列更新所述至少一個係數。
17. 如權利要求16所述的方法，其中所述更新所述至少一個係數包括 基於所述輸入值序列導出預測值序列； 確定所述預測值序列和所述輸入值序列之間的預測誤差； 對所述預測誤差進行濾波，獲得己濾波預測誤差；並且 基於所述預測誤差和所述已濾波預測誤差更新所述至少一個係數。
18. 如權利要求16所述的方法，其中所述更新所述至少一個係數包括 利用多個預測濾波器對所述輸入值序列進行濾波，獲得多個預測值序列，每個預測濾波器具有包含至少一個係數的不同的一組係數；標識所述多個預測濾波器中具有最小預測誤差的預測濾波器；並且 選擇所述被標識預測濾波器的包含至少一個係數所述一組係數作為所述至少一個係數。
19. 如權利要求18所述的方法，其中所述標識具有最小預測誤差的預 測濾波器包括為每個預測濾波器計算所述輸入值序列和所述預測值序列之間的誤差；基於所述預測濾波器的所述誤差為每個預測濾波器確定均方誤差；並且標識具有最小均方誤差的所述預測濾波器。
20.如權利要求16所述的方法，其中所述更新所述至少一個係數包括: 基於所述輸入值序列估計實際樣本序列的偏差；並且 基於所述實際樣本序列的估計出來的所述偏差確定所述至少一個系
21. 如權利要求20所述的方法，其中所述估計實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；並且基於所述輸入值序列的估計出來的能量、估計出來的噪聲以及估計出 來的偏差，估計所述實際樣本序列的所述偏差。
22. —種裝置，包括利用具有至少一個係數的無限衝擊響應(HR)濾波器對輸入值序列進 行濾波，獲得輸出值序列的模塊；以及基於所述輸入值序列更新所述至少一個係數的模塊。
23. 如權利要求22所述的裝置，其中所述更新所述至少一個係數的模 塊包括-基於所述輸入值序列導出預測值序列的模塊； 確定所述預測值序列和所述輸入值序列之間的預測誤差的模塊； 對所述預測誤差進行濾波，獲得已濾波預測誤差的模塊；以及 基於所述預測誤差和所述已濾波預測誤差更新所述至少一個係數的模
24.如權利要求22所述的裝置，其中所述更新所述至少一個係數的模 塊包括利用多個預測濾波器對所述輸入值序列進行濾波，以獲得多個預測值 序列的模塊，其中每個預測濾波器具有包含至少一個係數的不同的一組系 數；標識所述多個預測濾波器中具有最小預測誤差的預測濾波器的模塊；並且選擇所述被標識預測濾波器的包含至少一個係數所述一組係數作為所 述至少一個係數的模塊。
25. 如權利要求24所述的裝置，其中所述標識具有最小預測誤差的預 測濾波器的模塊包括為每個預測濾波器計算所述輸入值序列和所述預測值序列之間的誤差 的模塊；基於所述預測濾波器的所述誤差為每個預測濾波器確定均方誤差的模 塊；以及標識具有最小均方誤差的所述預測濾波器的模塊。
26. 如權利要求22所述的裝置，其中所述更新所述至少一個係數的模 塊包括基於所述輸入值序列估計實際樣本序列的偏差的模塊；以及 基於所述實際樣本序列的估計出來的所述偏差確定所述至少一個係數 的模塊。
27. 如權利要求26所述的裝置，其中所述估計實際樣本序列的偏差的 模塊包括估計所述輸入值序列的能量的模塊； 估計所述輸入值序列中的噪聲的模塊； 估計所述輸入樣本序列的偏差的模塊；以及基於所述輸入值序列的估計出來的能量、估計出來的噪聲以及估計出 來的偏差，估計所述實際樣本序列的所述偏差的模塊。
28. —種處理器可讀的介質，用於儲存在無線設備中執行以下步驟的 指令利用具有至少一個係數的無限衝擊響應(IIR)濾波器對輸入值序列進 行濾波，獲得輸出值序列；並且基於所述輸入值序列更新所述至少一個係數。
29. —種裝置，包括至少一個處理器，用於利用具有係數的無限衝擊響應(ino濾波器對初始信道衝擊響應估計(CIRE)進行濾波，獲得己濾波CIRE,基於所述初 始CIRE導出預測CIRE，確定所述初始CIRE和所述預測CIRE之間的誤差， 對所述誤差進行濾波，獲得已濾波誤差，並基於所述誤差和所述己濾波誤 差更新所述係數；以及存儲器，耦合到所述至少一個處理器。
30. 如權利要求29所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於將所述 己濾波CIRE用作所述預測CIRE，並且利用所述IIR濾波器的所述係數對 所述誤差進行濾波，獲得所述已濾波誤差。
31. 如權利要求29所述的裝置，其中所述至少一個處理器用於在不同 時間偏移處通過利用偽隨機數(PN)序列對輸入樣本進行解擴來導出所述 始CIRE。
全文摘要
描述了對帶噪聲的估計進行濾波來減小估計誤差的技術。利用具有至少一個係數的無限衝擊響應(IIR)濾波器對初始信道衝擊響應估計(CIRE)的輸入值序列進行濾波，獲得(例如已濾波CIRE的)輸出值序列。利用自適應濾波器、一組預測濾波器或者歸一化偏差技術，基於所述輸入值序列更新所述係數。為了利用自適應濾波器更新係數，基於輸入值序列導出預測值序列。確定預測值序列和輸入值序列之間的預測誤差，並對其濾波，獲得已濾波預測誤差。然後基於預測誤差和已濾波預測誤差更新IIR濾波器的係數。
文檔編號H04L25/03GK101361334SQ200680051011
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月15日 優先權日2005年11月15日
發明者G·默爾根, N·卡斯圖裡, P·蘇布拉馬尼亞, V·阿利拉格哈達-坎塔拉傑 申請人:高通股份有限公司