專(zhuān)利名稱(chēng)：利用信號(hào)譜特性的信號(hào)處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及利用高斯最小頻移鍵控(GMSK)或其它最小頻移鍵控(MSK)信號(hào)來(lái)減小無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的干擾，及更具體地涉及一種方法和設(shè)備，用于(ⅰ)抑制在通信接收機(jī)處收到的并占據(jù)與一個(gè)或多個(gè)所需信號(hào)相同或相鄰頻帶的干擾信號(hào)，(ⅱ)如果需要，將通信接收機(jī)處接收的多個(gè)所需通信信號(hào)加以分離，及(ⅲ)將影響通信接收機(jī)處接收的一個(gè)或多個(gè)所需通信信號(hào)的失真加以校正，例如由多徑射頻(RF)傳播頻道所造成的失真。
本發(fā)明背景分為兩大類(lèi)(ⅰ)有關(guān)用于完成干擾抑制、信號(hào)分離和失真校正的濾波結(jié)構(gòu)的工作，及(ⅱ)有關(guān)適應(yīng)性算法的工作，該算法調(diào)整這些濾波結(jié)構(gòu)中的系數(shù)以允許它們?cè)谝苿?dòng)、可攜和個(gè)人無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)所特有的信號(hào)環(huán)境中運(yùn)行。然而此工作基本上與本發(fā)明不同。
A．濾波結(jié)構(gòu)除單傳感器FRESH濾波器和聯(lián)合最大似然序列估計(jì)器以外，所有其它在用于在相同頻帶和時(shí)序間隔中接收多個(gè)GMSK或MSK信號(hào)的系統(tǒng)所能應(yīng)用的干擾抑制和信號(hào)分離的現(xiàn)有工作都要求使用多個(gè)傳感器(天線(xiàn))。這項(xiàng)工作的另一要求是多個(gè)傳感器收到的任何兩個(gè)信號(hào)的空間特性必須足夠地不同；如此要求得不到滿(mǎn)足(或勉強(qiáng)地滿(mǎn)足)，則濾波結(jié)構(gòu)將無(wú)法抑制干擾和分離所需信號(hào)(或以差的質(zhì)量做到這點(diǎn))。這項(xiàng)工作包括所有屬于線(xiàn)性時(shí)不變(LTI)時(shí)空濾波器類(lèi)的濾波結(jié)構(gòu)；此類(lèi)濾波器由下列事實(shí)決定即它們的輸出可用多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)的幅值標(biāo)定，相移和時(shí)移形式的和來(lái)數(shù)學(xué)地求模。顯然，此類(lèi)濾波器事實(shí)上表征所有以前開(kāi)發(fā)過(guò)的用于處理由本發(fā)明解決的問(wèn)題(及類(lèi)似于它的問(wèn)題)的濾波結(jié)構(gòu)。
至于單傳感器FRESH濾波器，現(xiàn)有工作中沒(méi)有一項(xiàng)(ⅰ)討論或描述將FRESH濾波應(yīng)用于GMSK或其它MSK信號(hào)類(lèi)，(ⅱ)討論或描述對(duì)GSM或DECT標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，(ⅲ)建議使用頻移，該頻移等于加或減信號(hào)比特率的一半，或等于兩倍載頻加或減比特率的一半，(ⅳ)顯示一個(gè)與具有相同載頻和比特率和不包含非共軛頻移路徑的多個(gè)GMSK信號(hào)(對(duì)于具有零載波偏移的復(fù)雜包絡(luò)線(xiàn))相關(guān)的3路經(jīng)LCL-FRESH結(jié)構(gòu)，(ⅴ)顯示與鄰頻道GMSK干擾相關(guān)的2路徑、2輸入LCL-FRESH結(jié)構(gòu)，(ⅵ)顯示與鄰頻道GMSK干擾相關(guān)的3路徑3輸入LCL-FRESH結(jié)構(gòu)，(ⅶ)顯示包括其所有3路徑LCL-FRESH濾波器輸出量求和的每個(gè)傳感器輸出端的2路徑或3路徑LCL-FRESH結(jié)構(gòu)的每個(gè)相同形式在內(nèi)的一個(gè)多傳感器3路徑LCL-FRESH結(jié)構(gòu)，(ⅷ)描述用于適配任何濾波器以分離GMSK或MSK信號(hào)的任何部分盲暗方法，(ⅸ)描述用于適配任何類(lèi)信號(hào)的訓(xùn)練輔助常模數(shù)算法(CMA)方法，(ⅹ)使用任何FRESH濾波方法展示任何GMSK或MSK信號(hào)的可分離性，(ⅹⅰ)描述使用FRESH濾波提供信號(hào)可分離性的GMSK的理論譜冗余性質(zhì)，或(ⅹⅱ)顯示GMSK信號(hào)的測(cè)量的譜冗余性質(zhì)。此外，單傳感器FRESH濾波器具有一個(gè)可由本發(fā)明超越的很大的限制與本發(fā)明不同，它怎么也容納不了多個(gè)傳感器，因而也就不能抑制和/或分離多于2個(gè)同頻道和2個(gè)鄰頻道的GMSK或MSK信號(hào)。
雖然理論上用單個(gè)傳感器操作的聯(lián)合最大似然序列估計(jì)器(JMLSE)可能有能力抑制和/或分離多于2個(gè)GMSK或MSK信號(hào)，但當(dāng)信號(hào)數(shù)量超過(guò)2時(shí)，所分離信號(hào)的質(zhì)量事實(shí)上一定降低。此外，JMLSE的計(jì)算復(fù)雜性非常大，因此不用昂貴的硬件，不使用大量電力而要實(shí)時(shí)地加以實(shí)施是不現(xiàn)實(shí)的。當(dāng)容納的傳感器數(shù)量增加超過(guò)1以及需聯(lián)合地分離的信號(hào)數(shù)量增加時(shí)，這些缺點(diǎn)變得更為嚴(yán)重(以指數(shù)率上升)。
本發(fā)明的濾波結(jié)構(gòu)不具備JMLSE的嚴(yán)重的實(shí)施缺點(diǎn)；它們有利地容納單個(gè)或多個(gè)傳感器；即使當(dāng)無(wú)法用LTI時(shí)空濾波器抑制和/或分離一對(duì)或多對(duì)信號(hào)時(shí)，它們也能抑制和/或分離這些信號(hào)。更為特殊地，本發(fā)明的濾波結(jié)構(gòu)提供能力，用于抑制干擾信號(hào)和分離所需信號(hào)和校正它們的失真，而任何現(xiàn)有濾波結(jié)構(gòu)是無(wú)法提供這些能力的。
B．適應(yīng)性方法本發(fā)明中及用于干擾抑制、信號(hào)分離和失真校正的其它裝置和設(shè)備所用濾波結(jié)構(gòu)通過(guò)選擇濾波器參量或系數(shù)值而被控制。在這些濾波結(jié)構(gòu)的有些實(shí)施例中，這些系數(shù)可包括用于在求和前為不同信號(hào)加權(quán)的增益和相位。在普通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，這些系數(shù)的值必須適當(dāng)改變，因收到的信號(hào)的時(shí)空特性隨時(shí)間變化。也即，這些濾波結(jié)構(gòu)的系數(shù)值必須適應(yīng)性地選擇。
除本發(fā)明外，有兩類(lèi)方法用于適應(yīng)性地選擇這些系數(shù)值(ⅰ)常規(guī)方法，它唯一地依賴(lài)于所需信號(hào)中所含訓(xùn)練序列的知識(shí)，此知識(shí)通常用于根據(jù)最小方差準(zhǔn)則選擇系數(shù)值的初始設(shè)定；及(ⅱ)盲暗方法，它不使用所含的訓(xùn)練序列，相反卻利用干擾或所需信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)特性。
使用已知訓(xùn)練信號(hào)的常規(guī)方法對(duì)于熟悉信號(hào)處理技術(shù)的人講來(lái)是眾所周知的，并在有關(guān)適應(yīng)性信號(hào)處理和適應(yīng)性濾波的公開(kāi)資料中有描述。然而，常規(guī)方法在它們的應(yīng)用上是局限的，因它們可成功地適配的系數(shù)值數(shù)量必須小于(為得到好性能就必須大大小于)所含訓(xùn)練序列內(nèi)已知樣值的數(shù)量。這個(gè)已知樣值數(shù)量是由無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)所規(guī)定的(例如，對(duì)于傳送聲音話(huà)務(wù)的GSM中的所有信號(hào)，在例如離散時(shí)間實(shí)施中，此數(shù)量等于26乘以連續(xù)時(shí)間接收信號(hào)的數(shù)字化中所用每位有效獨(dú)立樣值數(shù)(通常為2))。關(guān)于本發(fā)明所涉及問(wèn)題，其中濾波結(jié)構(gòu)可能潛在地具有大量可調(diào)整系數(shù)，所含訓(xùn)練序列內(nèi)的已知樣值數(shù)量可能不夠而無(wú)法提供有用的初始設(shè)定。以此方式初始化的濾波結(jié)構(gòu)將無(wú)法提供在通信系統(tǒng)中有用的所需信號(hào)的足夠高質(zhì)量估計(jì)。
相反，盲暗方法能使用近似地不變的時(shí)空特性下的接收信號(hào)的全部記錄(即多信號(hào)和載波的多傳播路徑的入射角，相對(duì)延遲，和相對(duì)相位及發(fā)射信號(hào)的位相)。這克服了常規(guī)方法在可適配的濾波器系數(shù)值上的限制。然而，不同盲暗方法具有其它嚴(yán)重缺點(diǎn)，因而在很多場(chǎng)合下無(wú)法成功地運(yùn)行，這些缺點(diǎn)包括本發(fā)明指出的一條。尤其，常模數(shù)算法(CMA)這一類(lèi)方法和有關(guān)方法要求比可以做到的還要長(zhǎng)得多的數(shù)據(jù)記錄以便收斂為高質(zhì)量解法。此外，它們是否能收斂為解法沒(méi)有保證，這導(dǎo)致在干擾信號(hào)(應(yīng)予以抑制)和所需信號(hào)(應(yīng)自干擾中分離并相互分離)之間產(chǎn)生混淆。另一類(lèi)盲暗方法依賴(lài)于對(duì)接收信號(hào)入射方向的估計(jì)；然后使用這些估計(jì)在一個(gè)查詢(xún)表(通過(guò)數(shù)組簇，它是多傳感器接收機(jī)的標(biāo)定數(shù)據(jù)表)中找出LTI時(shí)空濾波器的系數(shù)。然而，當(dāng)存在大量多徑，未知的信號(hào)數(shù)量及未知的干擾和噪音域這三種在本發(fā)明感興趣的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中特有的破壞因素時(shí)，這些所謂方向搜尋方法的使用結(jié)果很差。此外，方向搜尋法并不提供為適配本發(fā)明濾波結(jié)構(gòu)而需要的參量估計(jì)類(lèi)型。
本發(fā)明的適應(yīng)性方法以新穎方式同時(shí)使用所含訓(xùn)練序列和所需信號(hào)的常模數(shù)特性這兩者，并通過(guò)這樣做來(lái)克服常規(guī)方法和盲暗方法的不好方面。也即，本發(fā)明的適應(yīng)性方法選擇濾波結(jié)構(gòu)中系數(shù)值，例如本發(fā)明的諸值，從而提供現(xiàn)有適應(yīng)性方法所無(wú)法提供的能力。
本發(fā)明提供了一種用于抑制不好的干擾并將在例如無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中出現(xiàn)的高斯最小頻移鍵控(GMSK)或其它最小頻移鍵控(MSK)類(lèi)型的所需信號(hào)分離和糾正失真的方法和設(shè)備，它或根據(jù)歐洲數(shù)字無(wú)繩電信(DECT)標(biāo)準(zhǔn)或根據(jù)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)標(biāo)準(zhǔn)工作，其結(jié)果是改善使用GMSK或其它MSK信號(hào)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)所提供服務(wù)的質(zhì)量和數(shù)量。
希望改善提供給它們系統(tǒng)的用戶(hù)們的通信質(zhì)量的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備制造商和無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)提供者及/或希望增加它們系統(tǒng)的用戶(hù)數(shù)量(例如在商業(yè)運(yùn)行系統(tǒng)中增加收入)的人們會(huì)理解，但不是唯一地，本發(fā)明的應(yīng)用。
當(dāng)基站通過(guò)例如減小頻率重復(fù)使用距離，擴(kuò)展范圍，可能在移動(dòng)站內(nèi)重復(fù)使用的頻率及更經(jīng)常地將用戶(hù)賦予鄰頻道，從而支持固定頻率分配的更多用戶(hù)時(shí)，服務(wù)數(shù)量得以提高。例如當(dāng)用戶(hù)向協(xié)調(diào)中心(今后稱(chēng)為基站)提出啟動(dòng)呼叫的請(qǐng)求較少地被拒絕(即減小阻塞概率)時(shí)，當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)的正進(jìn)行的呼叫不是非正常結(jié)束(即減小呼叫下線(xiàn)概率)時(shí)，及當(dāng)呼叫中聲音消息可懂度更好(即呼叫雙方聽(tīng)到較少噪音，干擾，非正常無(wú)聲等)時(shí)，服務(wù)質(zhì)量得到改善。
本發(fā)明依靠完成下列功能的方法和設(shè)備來(lái)解決這些一般問(wèn)題(1)抑制通信接收機(jī)收到的并占據(jù)與一個(gè)或多個(gè)所需信號(hào)相同(或相鄰)頻帶的干擾信號(hào)，(2)(如果必要，)將通信接收機(jī)收到的多個(gè)所需通信信號(hào)加以分離，及(3)校正影響通信接收機(jī)收到的一個(gè)或多個(gè)所需通信信號(hào)的失真(例如由多徑射頻(RF)傳播頻道造成的失真)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)的一個(gè)陣列，這些天線(xiàn)的輸出量由常規(guī)RF前端處理，然后由一個(gè)抑制干擾，分離一個(gè)或多個(gè)所需信號(hào)及校正夫真的濾波結(jié)構(gòu)來(lái)處理以獲取所需信號(hào)的高質(zhì)量估計(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一類(lèi)濾波結(jié)構(gòu)，它們能抑制干擾信號(hào)，分離一個(gè)或多個(gè)所需信號(hào)及校正這些所需信號(hào)中的失真。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一類(lèi)濾波結(jié)構(gòu)，它們能在由常規(guī)RF前端將任何數(shù)量的天線(xiàn)的輸出量下變頻后對(duì)這些輸出量操作，其中包括只有一個(gè)天線(xiàn)的特殊情況。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一個(gè)線(xiàn)性-共軛-線(xiàn)性(LCL)頻移(FRESH)濾波器，它使用頻移和共軛的特定模式以便利用作為GMSK和其它MSK信號(hào)特性的循環(huán)平穩(wěn)特性，從而提供所需干擾抑制，信號(hào)分離和失真校正能力。
本發(fā)明的另一方面是提供線(xiàn)性-共軛-線(xiàn)性多周期時(shí)不變(LCL-PTV)濾波器，它使用共軛和時(shí)不變?yōu)V波器系數(shù)的特定模式以便利用作為GMSK和其它MSK信號(hào)特性的循環(huán)平穩(wěn)特性，從面提供所需干擾抑制，信號(hào)分離和失真校正能力。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一個(gè)LCL-FRESH分?jǐn)?shù)間距均衡器(LCL-FRESH-FSE)，它對(duì)高于比特率采樣的數(shù)據(jù)操作以提供比特率采樣輸出量并使用頻移和共軛的特定模式以應(yīng)用作為GMSK和其它MSK信號(hào)特性的循環(huán)平穩(wěn)特性，從而提供所需干擾抑制，信號(hào)分離和失真校正能力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)LCL-FSE濾波器，它對(duì)高于比特率采樣的和頻移的(按四分之一比特率)數(shù)據(jù)操作并使用FSE處理的數(shù)據(jù)和共軛數(shù)據(jù)之和以應(yīng)用作為GMSK和其它MSK信號(hào)特性的循環(huán)平穩(wěn)特性，從而提供所需干擾抑制，信號(hào)分離和失真校正能力。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)實(shí)-虛(RI-FSE)濾波器，它提供一個(gè)計(jì)算上有效的LCL-FSE濾波器的迭代實(shí)施例。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)LCL濾波器，它對(duì)比特率采樣的和頻移的(按四分之一比特率)數(shù)據(jù)操作并使用線(xiàn)性濾波數(shù)據(jù)和共軛數(shù)據(jù)之和以便應(yīng)用作為GMSK和其它MSK信號(hào)特性的循環(huán)平穩(wěn)特性，從而提供所需干擾抑制，信號(hào)分離和失真校正能力。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)實(shí)-虛(RI)濾波器，它提供一個(gè)計(jì)算上有效的LCL濾波器的迭代實(shí)施例。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供用于在本發(fā)明的任何濾波結(jié)構(gòu)中適配可調(diào)整系數(shù)的一類(lèi)方法以使該濾波器能適當(dāng)?shù)赝瓿梢种聘蓴_，分離一個(gè)或多個(gè)所需信號(hào)和校正失真的功能。
本發(fā)明的又一方面是提供一種裝置，它使用含于所需信號(hào)中的已知訓(xùn)練序列和所需信號(hào)具有常模數(shù)這一知識(shí)兩者來(lái)適配可調(diào)整系數(shù)，從而提供訓(xùn)練增廣的常模數(shù)(TACM)適配。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一個(gè)裝置，它使用含于所需信號(hào)中的已知訓(xùn)練序列以適配可調(diào)整系數(shù)，以便約束使用所需信號(hào)具有常模數(shù)這一知識(shí)的適配從而提供訓(xùn)練約束的常模數(shù)(TCCM)適配。
這些一般方面和它們的細(xì)節(jié)使本發(fā)明在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中有很大能力提供廣泛應(yīng)用。本發(fā)明所提供的能力可用于改善由此類(lèi)系統(tǒng)提供的通信服務(wù)的質(zhì)量和數(shù)量。使用本發(fā)明抑制特定頻帶和時(shí)間片(聯(lián)合地稱(chēng)為頻道)中和空間單元中由相同或相鄰頻道中其他用戶(hù)造成的和相同或相鄰空間單元中其它用戶(hù)造成的干擾并校正信號(hào)失真，可改善服務(wù)質(zhì)量，以及將頻道重新分配以有意使每個(gè)頻道和單元的干擾信號(hào)加大但可由本發(fā)明分離，從而可容納更多用戶(hù)，可增加服務(wù)數(shù)量。
由于本發(fā)明只使用一個(gè)傳感器，能分離一定類(lèi)型的多個(gè)譜交疊信號(hào)及能校正甚至嚴(yán)重的頻率選擇性衰落和其它失真，以及由于可用多個(gè)傳感器使可由本發(fā)明分離的這類(lèi)信號(hào)的數(shù)量與傳感器數(shù)量成比例地增加，就可能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的改善。在使用基站的烽窩通信系統(tǒng)中，可如此分配頻道(但不是必要)以使引入的干擾只在上行頻道(自移動(dòng)設(shè)備至基站)中出現(xiàn)，因而只需在基站接收機(jī)中而不必在移動(dòng)接收機(jī)中實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明也可用于只使用單個(gè)接收天線(xiàn)或使用多個(gè)天線(xiàn)的基站(或用于移動(dòng)設(shè)備，或用于兩者)。
參照GMSK和其它MSK信號(hào)的具體例子，單個(gè)頻道中的2個(gè)和4個(gè)之間的GMSK和其它MSK信號(hào)可用一個(gè)天線(xiàn)容納，取決于同一頻道中用戶(hù)發(fā)出多少信號(hào)和自相鄰頻道中發(fā)出多少信號(hào)。更一般地講，用M數(shù)量的天線(xiàn)可容納2M和4M之間的信號(hào)。
說(shuō)明書(shū)的下面部分將介紹本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中詳細(xì)描述的目的是全部公開(kāi)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而不對(duì)它施加限制。
參照下述只用于闡釋目的的附圖，可更全面地了解本發(fā)明，附圖中

圖1是顯示一個(gè)樣值GMSK信號(hào)與其共軛和頻移形式的交叉相干功能的圖。
圖2A是顯示GMSK(0.3)信號(hào)x(t)的譜內(nèi)容的圖。
圖2B是顯示圖2A中所示信號(hào)的共軛和頻移形式y(tǒng)1(t)=x*(t)e-πfdt]]>的譜內(nèi)容的圖。
圖2C是顯示圖2A中所示x與圖2B中所示y1求相關(guān)值的譜密度的圖。
圖3A是顯示GMSK(0.3)信號(hào)x(t)的譜內(nèi)容的圖。
圖3B是顯示圖3A中所示信號(hào)的共軛和頻移形式y(tǒng)2(t)=x*(t)ejπfbt]]>的譜內(nèi)容的圖。
圖3C是顯示圖3A中所示x與圖3B中所示y2求相關(guān)值的譜密度的圖。
圖4是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的3路徑LCL-FRESH濾波器的功能框圖。
圖5是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的LCL-PTV濾波器的功能框圖。
圖6是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的“類(lèi)型1”LCL-FRESH-FSE濾波器的功能框圖。
圖7是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的“類(lèi)型2”LCL-FRESH-FSE濾波器的功能框圖。
圖8是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的“類(lèi)型1”LCL-FSE濾波器的功能框圖。
圖9是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的“類(lèi)型2”LCL-FSE濾波器的功能框圖。
圖10是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的“類(lèi)型1”RI-FSE濾波器的功能框圖。
圖11是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的“類(lèi)型2”RI-FSE濾波器的功能框圖。
圖12是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的LCL濾波器的功能框圖。
圖13是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和或失真校正的根據(jù)本發(fā)明的RI濾波器的功能框圖。
圖14是一個(gè)用于完成GMSK或其它MSK信號(hào)的干擾抑制和/或同頻道分離和/或失真校正的并改善對(duì)相鄰頻道干擾的抵消的根據(jù)本發(fā)明的5路徑LCL-FRESH濾波器的功能框圖。
圖15是一個(gè)用于抵消相鄰上頻道干擾的根據(jù)本發(fā)明的2輸入2路徑LCL-FRESH濾波器的功能框圖。
圖16是一個(gè)用于抵消相鄰下頻道干擾的根據(jù)本發(fā)明的2輸入2路徑LCL-FRESH濾波器的功能框圖。
圖17是一個(gè)用于都抵消相鄰上和下兩個(gè)頻道干擾的根據(jù)本發(fā)明的3輸入3路徑LCL-FRESH濾波器的功能框圖。
圖18是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)合時(shí)空多傳感器FRESH濾波器的功能框圖。
圖19是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的時(shí)空分解處理器的功能框圖。
圖20是GSM系統(tǒng)中時(shí)間片的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)序圖，顯示每一類(lèi)位的數(shù)量和位置。
圖21是顯示圖20中所示時(shí)間片的時(shí)間周期T0和T1的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)序圖。
圖22是根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)設(shè)備的功能框圖。
圖23是圖22中所示相干M天線(xiàn)收集設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖。
圖24是圖22中所示濾波設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖。
圖25是圖24中所示濾波器的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中濾波器配置為3路徑LCL-FRESH濾波器。
圖26是圖24中所示濾波器的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中濾波器配置為類(lèi)型1LCL-FRESH-FSE濾波器。
圖27是圖26中所示頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備的迭代實(shí)施例，其中濾波器配置為類(lèi)型2LCL-FRESH-FSE濾波器。
圖28是圖24中所示濾波器的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中濾波器配置為類(lèi)型1LCL-FSE濾波器。
圖29是圖28中所示頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備的迭代實(shí)施例，其中濾波器配置為類(lèi)型2LCL-FSE濾波器。
圖30是圖24中所示濾波器的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中濾波器配置為類(lèi)型1RI-FSE濾波器。
圖31是圖24中所示濾波器的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中濾波器配置為L(zhǎng)CL濾波器。
圖32是圖24中所示濾波器的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中濾波器配置為RI濾波器。
圖33是闡釋圖25至圖32中所示頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備的極化開(kāi)關(guān)部分的功能框圖。
圖34是圖25至圖32中所示頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備的抽頭時(shí)延(TDL)設(shè)備塊實(shí)施例的功能框圖，其中輸入和輸出向量可為實(shí)數(shù)的或復(fù)數(shù)的。
圖35是根據(jù)本發(fā)明的TACM適應(yīng)性設(shè)備的功能框圖。
圖36是根據(jù)本發(fā)明的TCCM適應(yīng)性設(shè)備的功能框圖。
更具體地參照附圖，本發(fā)明一般參照?qǐng)D1至圖36的顯示，得到闡釋?zhuān)渲邢嗤膮⒖紨?shù)字標(biāo)示相同部件。應(yīng)理解，在不背離此處所公開(kāi)的基本概念的情況下，該設(shè)備可在配置和部件細(xì)節(jié)上不同及該方法可在步驟和它們的順序上不同。
A．濾波結(jié)構(gòu)和它們的理論基礎(chǔ)本發(fā)明的濾波結(jié)構(gòu)應(yīng)用GMSK和其它MSK信號(hào)所顯示的100％譜冗余。也即，這些濾波結(jié)構(gòu)基于以下事實(shí)在GMSK或其它MSK信號(hào)的一個(gè)次頻帶中傳送的信息也在另一個(gè)次頻帶中傳送。事實(shí)上，對(duì)于任何GMSK或其它MSK信號(hào)，任何兩個(gè)如此相關(guān)的次頻帶中的波形幾乎是完全相關(guān)的。因此，此譜冗余增廣了更為廣泛了解和應(yīng)用的空間冗余，其中給定源所造成并由陣列中兩個(gè)不同天線(xiàn)所收到的波形完全地相關(guān)。
正如一個(gè)沒(méi)有多個(gè)天線(xiàn)的和沒(méi)有用于適當(dāng)?shù)亟M合它們輸出量所需的空間濾波結(jié)構(gòu)的接收機(jī)得不到由于應(yīng)用空間冗余而得到的眾所周知的性能一樣，一個(gè)沒(méi)有本發(fā)明濾波結(jié)構(gòu)的接收機(jī)得不到由于應(yīng)用譜冗余而得到的突出性能。
通過(guò)應(yīng)用空間冗余和頻譜冗余(也稱(chēng)譜相關(guān))兩者，本發(fā)明的濾波結(jié)構(gòu)提供至少兩倍LTI時(shí)空濾波結(jié)構(gòu)的處理增益電平。例如，M天線(xiàn)陣列能使用這些濾波結(jié)構(gòu)分離出多至2M至4M個(gè)GMSK或其它MSK信號(hào)，或者能分離出多至可更傳統(tǒng)地得到的M個(gè)GMSK或其它MSK信號(hào)，但能以比常規(guī)空間濾波器高得多的可靠性和質(zhì)量做到這點(diǎn)。參照GMSK或其它MSK信號(hào)的譜相關(guān)及參照相關(guān)值(不論其起源或類(lèi)型如何)與線(xiàn)性濾波之間的關(guān)系，可解釋這些能力。
B．相關(guān)值與線(xiàn)性濾波之間的關(guān)系雖然相關(guān)值與線(xiàn)性濾波之間的關(guān)系是基本的，但即使熟悉信號(hào)處理技術(shù)的人也不一定了解它。因此，為了描述本發(fā)明的目的，我們使用一個(gè)簡(jiǎn)單但又抽象的類(lèi)比來(lái)解釋此關(guān)系如x(t)=a(t)+b(t)，及y(t)=c(t)+d(t)，其中a(t)和c(t)是高度相關(guān)的，及其中b(t)和d(t)是高度相關(guān)的，則x(t)與y(t)的恰當(dāng)?shù)木€(xiàn)性組合(即聯(lián)合地應(yīng)用x(t)與y(t)的恰當(dāng)?shù)剡x擇的線(xiàn)性濾波結(jié)構(gòu)的輸出量)可提供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)a(t),b(t),c(t)和d(t)的高質(zhì)量估計(jì)。
C．GMSK和其它MSK信號(hào)的譜相關(guān)值為了解如何能使這種性能成為可能，及了解何種濾波結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于GMSK和其它MSK信號(hào)，必須了解GMSK和其它MSK信號(hào)的譜相關(guān)特性。為此目的，這些特性可最好地用交叉相干函數(shù)來(lái)解釋?zhuān)穷l域交叉相關(guān)系數(shù)。具體地說(shuō)，令x(t)表示具有零載頻偏移和比特率fb的GMSK信號(hào)的復(fù)數(shù)包絡(luò)線(xiàn)及令y(t)為x(t)的共軛和頻移形式，其中頻移是fb/2或-fb/2。y1(t)=x*(t)e-j2π(fb/2)t----(1)]]>y2(t)=x*(t)e+j2π(fb/2)t-----(2)]]>其中y(t)=y1(t)或y(t)=y2(t)。我們考慮交叉相干函數(shù)Cxy(f)由下式定義Cxy(f)=Sxy(f)Sxx(f)Syy(f)----(3)]]>其中sxy,(f)表示x(t)與y(t)之間的交叉譜密度，及Sxx(f)和Syy(f)分別表示x(t)和y(t)的功率譜密度。圖1顯示GMSK信號(hào)的幅值｜Cxy(f)｜與頻率f的關(guān)系，其中實(shí)線(xiàn)代表｜Cxy1(f)｜和虛線(xiàn)代表｜Cxy2(f)｜，并且在分配給信號(hào)的整個(gè)頻道(-100kHz至+100kHz)上清楚地很接近1。
對(duì)于｜Cxy(f)｜幾乎等于1的任何f，頻率f處的x(t)和y(t)的窄帶分量差不多完全相關(guān)。對(duì)于我們的x(t)和y(t)的定義，這等效于論述以下f處的x(t)的窄帶分量與或f+fb/2處或f-fb/2處的x*(t)的窄帶分量幾乎完全相關(guān)。參照?qǐng)D2A至圖2c，圖2c中序號(hào)為-6,-5,…,-1,0的窄帶分量的｜Cxy1(f)｜幾乎等于1這一事實(shí)意味著圖2A中自x(t)中取得的每對(duì)序號(hào)相同的窄帶分量與圖2B中的y1(t)=x*(t)e-jπfbt]]>幾乎是完全相關(guān)的。對(duì)于相同f值處的x(t)和y1(t)中窄帶分量對(duì)的連續(xù)區(qū)間，這是對(duì)的。因此，x(t)中這些分量中的一個(gè)與y1(t)中相應(yīng)的一個(gè)分量的合適線(xiàn)性組合能提供相對(duì)于其它信號(hào)、干擾和噪音的處理增益電平的與接收x(t)時(shí)所用天線(xiàn)數(shù)至少兩倍多天線(xiàn)所接收的信號(hào)的合適線(xiàn)性組合相同。類(lèi)似情況應(yīng)用于x(t)與y2(t)=x*(t)ejπfbt]]>的線(xiàn)性組合。因此，一個(gè)使用x(t),y1(t)和y2(t)的線(xiàn)性組合的濾波結(jié)構(gòu)能提供相對(duì)于其它信號(hào)、干擾和噪音的處理增益電平的與接收x(t)時(shí)所用天線(xiàn)數(shù)兩倍多天線(xiàn)所接收的信號(hào)的合適線(xiàn)性組合相同。
根據(jù)有關(guān)GMSK和其它MSK信號(hào)的譜相關(guān)特性的這些事實(shí)，此處引用兩類(lèi)特定干擾方案作為例子，用于闡釋但不限制無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的實(shí)際問(wèn)題中本發(fā)明濾波結(jié)構(gòu)的可應(yīng)用性。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在兩類(lèi)方案中都只用單個(gè)天線(xiàn)；當(dāng)所用天線(xiàn)數(shù)量增加時(shí)，所建議濾波結(jié)構(gòu)的能力成比例地增大。
同頻道干擾抑制單個(gè)天線(xiàn)接收一個(gè)所需GMSK信號(hào)和一個(gè)具有相同載頻和信號(hào)功率不相上下的同頻道GMSK信號(hào)。沒(méi)有一個(gè)信號(hào)可用線(xiàn)性時(shí)不變?yōu)V波結(jié)構(gòu)來(lái)恢復(fù)。然而，參照?qǐng)D2A至圖2c,x(t)中每個(gè)序號(hào)為-6至0的分量(及自-150kHz至0kHz的連續(xù)區(qū)間內(nèi)的分量)可與其在y1(t)中的相應(yīng)分量線(xiàn)性地組合以產(chǎn)生一個(gè)所需信號(hào)的干凈估計(jì)并抑制同頻道干擾。類(lèi)似地，參照?qǐng)D3A至圖3C,x(t)中每個(gè)序號(hào)為0至6的分量(及自0至150kHz的連續(xù)區(qū)間內(nèi)的分量)可與其在y2(t)中的相應(yīng)分量線(xiàn)性地組合以產(chǎn)生一個(gè)所需信號(hào)的干凈估計(jì)并抑制同頻道干擾。因此，使用y1(t)和y2(t)兩者，可在自-150kHz至+150kHz的整個(gè)頻帶上，也可按照需要只在自-100kHz至+100kHz的分配的GSM頻道上恢復(fù)所需信號(hào)。以此方式，本發(fā)明中的濾波結(jié)構(gòu)甚至在只用一個(gè)天線(xiàn)時(shí)也能抑制GMSK同頻道干擾信號(hào)。
相鄰頻道干擾抑制單個(gè)天線(xiàn)接收一個(gè)所需GMSK信號(hào)和一個(gè)可能具有大得多的信號(hào)功率的相鄰頻道GMSK信號(hào)。具體地說(shuō)，設(shè)相鄰頻道信號(hào)具有的小于所需信號(hào)載頻的載頻為200kHz(通過(guò)GSM載波分配協(xié)議)。由于譜泄漏，相鄰頻道干擾源使所需信號(hào)變壞，使其無(wú)法由線(xiàn)性時(shí)不變?yōu)V波結(jié)構(gòu)恢復(fù)。然而，參照?qǐng)D3A至圖3C，相鄰頻道干擾(現(xiàn)下變頻至零載波偏移)中譜泄漏進(jìn)入所需信號(hào)中的每個(gè)序號(hào)為4至8的分量(及自100kHz至200kHz的連續(xù)區(qū)間內(nèi)的分量)可與其在y1(t)的相應(yīng)分量線(xiàn)性地組合以抵消譜泄漏的影響。類(lèi)似地，其載頻為在所需信號(hào)載頻之上的200kHz的相鄰頻道干擾源可以抵消。以此方式，即使只用一個(gè)天線(xiàn)，本發(fā)明中的濾波結(jié)構(gòu)也能抑制兩個(gè)GMSK相鄰頻道干擾信號(hào)。
信號(hào)失真校正當(dāng)發(fā)射的信號(hào)通過(guò)不理想頻道例如多徑傳播頻道傳播時(shí)，所接收信號(hào)可能是所發(fā)射信號(hào)的嚴(yán)重失真形式，包括例如頻率選擇性衰落(即深陷譜零值)。然而，參照?qǐng)D2A至2C,x(t)中被頻率選擇性衰落所嚴(yán)重地減弱(減弱至如此程度以致將它們放大時(shí)會(huì)極大地增加噪音電平)的序號(hào)為-6,-5,…,-1,0的窄帶分量中的任何一個(gè)(及自-150kHz至0kHz的連續(xù)區(qū)間內(nèi)的分量)都可用y1(t)中相應(yīng)的恰當(dāng)?shù)卣{(diào)相和幅值標(biāo)定的分量替代，從而去除譜零點(diǎn)。類(lèi)似地，參照?qǐng)D3A至圖3C，可將自0kHz至+150kHz的頻帶中的譜零點(diǎn)移去。
D．特定濾波結(jié)構(gòu)現(xiàn)參照?qǐng)D4至圖17描述根據(jù)本發(fā)明的不同濾波結(jié)構(gòu)。在此處闡釋的濾波結(jié)構(gòu)中，所有內(nèi)部只有一個(gè)字母的塊表示標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性時(shí)不變?yōu)V波器(忽略?xún)H由適應(yīng)性引起的時(shí)間變化)，具有一個(gè)字母并后隨(t)的那些塊表示線(xiàn)性地周期性時(shí)變?yōu)V波器，及具有一個(gè)字母和FSE的那些塊表示線(xiàn)性時(shí)不變的分?jǐn)?shù)間距均衡器(濾波器)，所有這些是信號(hào)處理技術(shù)中使用的已知符號(hào)。此外，內(nèi)有符號(hào)()*的塊表示求共軛器，內(nèi)有“Re”的塊表示實(shí)部選擇器(提取器)，以及內(nèi)有“Im”的塊表示虛部選擇器(提取器)，它們之中每個(gè)對(duì)復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行操作，并且在此也稱(chēng)為極化開(kāi)關(guān)。這些元件是熟悉普通信號(hào)處理技術(shù)的人所知道的，或者不然將在此處描述。
LCL-FRESH濾波器前面有關(guān)|Cxy(f)|的觀察和在推動(dòng)線(xiàn)性濾波結(jié)構(gòu)中高度的或幾乎完全的相關(guān)的作用是在根據(jù)本發(fā)明的3路徑時(shí)域線(xiàn)性-共軛-線(xiàn)性(LCL)頻移濾波器(FRESH濾波器)10中得到考慮，該濾波器10用于GMSK和其它MSK信號(hào)的結(jié)構(gòu)以框圖形式在圖4中得到解釋。當(dāng)用于由單個(gè)天線(xiàn)處收到的信號(hào)x(t)上時(shí)，此結(jié)構(gòu)或下面描述的其它濾波結(jié)構(gòu)的兩個(gè)副本可分離兩個(gè)同頻道GMSK或其它MSK信號(hào)和/或校正它們的失真。3路徑LCL-FRESH濾波器適用于以高于比特率的速率采樣的數(shù)據(jù)。因此，3路徑LCL-FRESH濾波器輸出量必須在處理前以比特率采樣，例如由對(duì)比特率采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的GMSK解調(diào)器采樣以恢復(fù)位流。
LCL-PTV濾波器作為對(duì)3路徑LCL-FRESH濾波器的迭代方案，兩個(gè)互補(bǔ)的頻移
和
和相關(guān)連的濾波器g-和g+的作用也可用單個(gè)時(shí)變?yōu)V波器g(t)完成。所得結(jié)構(gòu)此處稱(chēng)為線(xiàn)性-共軛-線(xiàn)性周期時(shí)變(LCL-PTV)濾波器12，它以框圖形式示于圖5中。濾波器g(t)具有根據(jù)所收到信號(hào)的可能循環(huán)平穩(wěn)統(tǒng)計(jì)特性中的可能周期時(shí)變的一個(gè)時(shí)變脈沖響應(yīng)。在有些應(yīng)用中，當(dāng)在LCL-PTV濾波器與3路徑LCL-FRESH濾波器之間存在一對(duì)一映射時(shí)，使時(shí)變?yōu)V波器g(t)系數(shù)隨著頻率fb變化是合適的。在其它應(yīng)用中，例如當(dāng)信號(hào)的時(shí)片邊界并不很好地對(duì)準(zhǔn)時(shí)和時(shí)片長(zhǎng)度是位周期的非整數(shù)倍數(shù)時(shí)(例如在GSM中)，每當(dāng)一個(gè)或多個(gè)所收到信號(hào)遇到時(shí)片邊界，濾波器g(t)系數(shù)就必須改變。對(duì)于以高于位率的速率采樣的數(shù)據(jù)，LCL-PTV濾波器是合適的。因此，LCL-PTV濾波器輸出量必須在由例如一個(gè)對(duì)位率采樣數(shù)據(jù)操作的GMSK解調(diào)器處理前以比特率采樣，以便恢復(fù)位流。
LCL-FSBSH-FSE濾波器在3路徑LCL-FRESH濾波器和LCL-PTV濾波器兩者內(nèi)，當(dāng)濾波器輸出量通常在由解調(diào)器(它提供對(duì)于所需信號(hào)內(nèi)傳送的位流的估計(jì))處理前以位率采樣時(shí)，濾波器輸出量的采樣率超過(guò)位率(通常對(duì)于處理GMSK的線(xiàn)性濾波器，它是位率fb的整數(shù)倍數(shù)，例如2fb)。因此，3路徑LCL-FRESH濾波器的迭代方案是在不改變?yōu)V波器能力的情況下盡可能地將此位率采樣操作經(jīng)過(guò)濾波結(jié)構(gòu)往后移以便消除冗余操作。圖6和圖7中以框圖形式分別解釋所得濾波結(jié)構(gòu)14(類(lèi)型1)和16(類(lèi)型2)的迭代實(shí)施例，此處稱(chēng)它們?yōu)長(zhǎng)CL-FRESH分?jǐn)?shù)間距均衡器(LCL-FRESH-FSE)。此濾波器與LCL時(shí)不變?yōu)V波器的顯著區(qū)別是其共軛信號(hào)路徑的具體使用和對(duì)其頻移的特殊使用，從而適當(dāng)?shù)厥褂肎MSK或其它MSK信號(hào)的循環(huán)平穩(wěn)特性。位率采樣信號(hào)估計(jì)
必須由解調(diào)器處理以恢復(fù)位流。
LCL-FSE和RI-FSE濾波器可在LCL-FRESH-FSE濾波器上實(shí)現(xiàn)直接操縱以獲取一個(gè)其中每個(gè)位率采樣器輸出量按j-k頻移的濾波結(jié)構(gòu)。此頻移信號(hào)然后分為兩路上徑由LTI濾波器處理及下徑由另一LTI濾波器求共軛值和處理。也即，跟隨每個(gè)位率采樣器之后的下徑不再包含(-1)k的頻移。然而，輸出末級(jí)加法器必須按jk頻移。圖8和圖9中分別顯示所得濾波結(jié)構(gòu)18(類(lèi)型1)和20(類(lèi)型2)的迭代實(shí)施例。此濾波結(jié)構(gòu)此處稱(chēng)為L(zhǎng)CL-FSE濾波器而不是LCL-FRESH-FSE，因?yàn)闆](méi)有一條路徑的頻移是與任何其它路徑的頻移不同的。
可以在不降低性能的情況下簡(jiǎn)化LCL-FSE濾波器注意到每個(gè)比特率采樣器輸出端的兩條路徑和j-k頻移器形成一個(gè)LCL濾波器，它可以通過(guò)以下措施來(lái)等效地實(shí)現(xiàn)，改變上徑以便在實(shí)部上操作(而不是在整個(gè)復(fù)數(shù)信號(hào)上操作)，及改變下徑以便在虛部上操作(而不是在共軛復(fù)數(shù)信號(hào)上操作)。由于此結(jié)構(gòu)用兩個(gè)實(shí)-虛(RI)濾波器對(duì)來(lái)代替兩個(gè)LCL濾波器，所以所得結(jié)構(gòu)稱(chēng)為RI-FSE濾波器，并可解釋為L(zhǎng)CL-FSE濾波器的算術(shù)上等效的迭代實(shí)施例。圖10和圖11中分別顯示此濾波結(jié)構(gòu)的迭代實(shí)施例22(類(lèi)型1)和24(類(lèi)型2)。
LCL和RI濾波器LCL和RI濾波器與LCL-FSE和RI-FSE濾波器有關(guān)，但對(duì)位率采樣數(shù)據(jù)操作。這對(duì)GMSK及對(duì)某些其它MSK信號(hào)是可能的，因?yàn)槲宦蚀笥谛盘?hào)所占RF帶寬，因此該位率滿(mǎn)足此信號(hào)的Nyquist采樣準(zhǔn)則。
圖12顯示作為以位率采樣的輸入結(jié)果的LCL-FSE濾波器的簡(jiǎn)化結(jié)果的LCL濾波器26。
LCL濾波器可在不降低性能的情況下等效地簡(jiǎn)化如下改變上徑以便對(duì)實(shí)部操作(而不是對(duì)整個(gè)復(fù)數(shù)信號(hào)操作)及改變下徑以便對(duì)虛部操作(而不是對(duì)共軛復(fù)數(shù)信號(hào)操作)。由于此結(jié)構(gòu)用一個(gè)實(shí)-虛(RI)濾波器對(duì)代替LCL濾波器，圖13中所示所得結(jié)構(gòu)28稱(chēng)為RI濾波器，并可解釋為L(zhǎng)CL濾波器的數(shù)學(xué)上等效的迭代實(shí)施例。
猶如RI-FSE優(yōu)于LCL-FSE一樣，RI濾波器也提供優(yōu)于LCL濾波器的相同實(shí)施優(yōu)點(diǎn)由于不同LTI或FSE濾波器所處理的數(shù)據(jù)路徑是實(shí)數(shù)的，這兩種濾波器對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用和濾波器的適配所要求的計(jì)算小于復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)路徑的計(jì)算。尤其是，由于RI濾波器在數(shù)學(xué)上等效于LCL濾波器，輸出端的估計(jì)信號(hào)質(zhì)量并不下降。
LCL-FRESH,LCL-FRESH-FSE,
LCL-FSE,RI-FSE,LCL和RI的時(shí)變形式雖然此處將3路徑LCL-FRESH,LCL-FRESH-FSE,LCL-FSE,RI-FSE,LCL和RI濾波器描述為猶如它們的濾波器系數(shù)在一個(gè)時(shí)間片上是固定的，事實(shí)上當(dāng)例如一個(gè)或多個(gè)信號(hào)遇到時(shí)間片邊界時(shí)，它們可做成時(shí)變的(例如LCL-PTV濾波器那樣)以容納所收到信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性中的改變。然而，當(dāng)系統(tǒng)中對(duì)多個(gè)同頻道信號(hào)的時(shí)間片結(jié)構(gòu)的同步進(jìn)行完全控制時(shí)，迫使多個(gè)信號(hào)的時(shí)間片邊界盡可能地緊靠在一起是有利的。如多個(gè)信號(hào)起源于在無(wú)線(xiàn)蜂窩通信系統(tǒng)中同一單元中操作的移動(dòng)站，則肯定會(huì)出現(xiàn)這種所需同步；類(lèi)似地，如多個(gè)信號(hào)起源于在不同單元中操作的移動(dòng)站，則可通過(guò)這些不同單元中基站的協(xié)作使所需同步出現(xiàn)。
相鄰頻道干擾抑制的不同改善方案前面所說(shuō)濾波結(jié)構(gòu)理想地適合于抑制同頻道干擾和分離同頻道所需信號(hào)和去除信號(hào)失真。然而，這類(lèi)多樣的濾波結(jié)構(gòu)可在同頻道信號(hào)的譜相關(guān)特性之外還使用相鄰頻道干擾的這些特性，從而提供相鄰頻道干擾的抑制。當(dāng)相鄰頻道信號(hào)比所需頻道信號(hào)強(qiáng)得多時(shí)(例如由近-遠(yuǎn)問(wèn)題引起的)，抑制相鄰頻道干擾的能力就特別重要。前面提到的濾波結(jié)構(gòu)可在所需頻道信號(hào)的循環(huán)平穩(wěn)特性之外推廣(或改變)以使用相鄰頻道干擾的這些特性(或者，如果需要，只使用相鄰頻道干擾的特性)。例如，3路徑LCL-FRESH濾波結(jié)構(gòu)可推廣為包括兩條附加路徑，每條可能存在的上和下的相鄰頻道各用一條。這兩條附加路徑中存在的信號(hào)與來(lái)自相應(yīng)的相鄰頻道的使所需信號(hào)變壞的干擾是高度相關(guān)的；因此，正確地將這些附加路徑與其它三條路徑線(xiàn)性地組合，可顯著地減小相鄰頻道干擾。圖14中解釋所得5路徑LCL-FRESH濾波結(jié)構(gòu)30，其中x-(t)和x+(t)分別為來(lái)自下的和上的相鄰頻道的復(fù)數(shù)包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)(即自它們的相應(yīng)RF載波下變頻為復(fù)數(shù)基帶)。
或者，如只需要抑制相鄰頻道干擾，則圖14中所示的5路徑LCL-FRESH濾波結(jié)構(gòu)30可如圖15至圖17中所示的如下地簡(jiǎn)化刪除輸入至濾波器g+和g-的兩條路徑，產(chǎn)生一個(gè)只具有三條路徑的新濾波結(jié)構(gòu)，它的功能限于消除相鄰頻道干擾而不是聯(lián)合地消除相鄰頻道和同頻道干擾，分離信號(hào)和校正失真。分別示于圖15(2I-LCL-FRESH-U)和圖16(2I-LCL-FRESH-L)中的這些雙輸入雙路徑LCL-FRESH濾波結(jié)構(gòu)30a、30b可或者使用輸入x+(t)與頻移2fc-fb/2自上相鄰頻道中或者使用輸入x-(t)與頻移2fc+fb/2自下相鄰頻道中去除干擾。作為迭代方案，可使用圖17中所示(3I-LCL-FRESH-UL)3輸入3路徑LCL-FRESH濾波器30c同時(shí)地自上的和下的相鄰頻道兩者中都去除干擾。
根據(jù)前面提及的自3路徑FRESH濾波器中獲取LCL-PTV、LCL-FRESH-FSE、LCL-FSE、RI-FSE、LCL和RI濾波結(jié)構(gòu)的方式的描述，熟悉信號(hào)處理技術(shù)的人知道能將這些濾波結(jié)構(gòu)推廣以改善它們抑制相鄰頻道干擾的能力。可以改變這些濾波結(jié)構(gòu)以利用相鄰頻道干擾的循環(huán)平穩(wěn)特性，從而完成這類(lèi)推廣。
最后，注意到可以有利地使用不同濾波結(jié)構(gòu)輸出量的組合。例如，3路徑LCL-FRESH濾波器的兩個(gè)副本中的每一個(gè)可用于下的和上的相鄰頻道中的每一個(gè)以提供相鄰頻道信號(hào)的改善估計(jì)；然后可將這些估計(jì)恰當(dāng)?shù)仡l移、適應(yīng)性地濾波，然后自所需頻道的接收信號(hào)中減去，因而減小相鄰頻道干擾。所得信號(hào)就可以由3路徑LCL-FRESH濾波器處理以分離同頻道信號(hào)并校正失真。相鄰頻道干擾消除濾波器或者可與同頻道分離和失真校正濾波器聯(lián)合適配，或者單獨(dú)適配。
濾波器歸納可理解，每個(gè)前述濾波結(jié)構(gòu)包括濾波器(包括時(shí)移器和線(xiàn)性組合器)，頻移器，極化開(kāi)關(guān)(求共軛器，或?qū)嵅炕蛱摬窟x擇器)，及相加器(線(xiàn)性組合器)。因此，所有這些濾波結(jié)構(gòu)的公共核心元件是時(shí)移器，頻移器，極化開(kāi)關(guān)和線(xiàn)性組合器。下面表1將共軛周期頻率和輸入和輸出采樣率映射為決定此處所描述特定濾波結(jié)構(gòu)的頻移值和極化開(kāi)關(guān)功能(例如共軛或?qū)嵅炕蛱摬刻崛?
表1
其中fc+=下相鄰頻道的載頻，fc-=下相鄰頻道的載頻，0=超采樣的，和B=位率采樣的。括號(hào)中所列濾波結(jié)構(gòu)與不在括號(hào)內(nèi)的基本結(jié)構(gòu)在數(shù)學(xué)上等效，前者可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)框圖操縱自后者導(dǎo)出。
尚應(yīng)理解，每個(gè)前述濾波結(jié)構(gòu)是為復(fù)數(shù)基帶信號(hào)設(shè)計(jì)的基帶結(jié)構(gòu)，這些復(fù)數(shù)基帶信號(hào)對(duì)應(yīng)于其中心在零頻處的所需下變頻頻道，以及如果所需頻道的中心在非零頻處，則可將標(biāo)準(zhǔn)基帶至通帶轉(zhuǎn)換應(yīng)用于這些基帶濾波結(jié)構(gòu)以獲得用于處理通帶信號(hào)的它們的相應(yīng)通帶濾波結(jié)構(gòu)。
聯(lián)合時(shí)空濾波和分解濾波如圖18和圖19中所解釋的，上述濾波結(jié)構(gòu)中任何一個(gè)都可用于下列兩種方式中之一(1)用于聯(lián)合時(shí)空濾波結(jié)構(gòu)32中，其中每個(gè)天線(xiàn)輸出量由這些濾波器中的一個(gè)處理，然后再將濾波過(guò)的輸出量相加，或(2)用于時(shí)空分解濾波結(jié)構(gòu)34中，其中將純空間濾波器用于接收的陣列數(shù)據(jù)，然后用這些濾波器中的一個(gè)處理這些空間濾波的數(shù)據(jù)。前一結(jié)構(gòu)具有能力獲得比后者更好的性能，但代價(jià)是更大復(fù)雜性。迭代地，3路徑LCL-FRESH濾波器可或用圖18或圖19中的LCL-PTV濾波器或用5路徑LCL-FRESH濾波器替代，或用圖18或圖19中的LCL-FRESH-FSE,LCL-FSE,RI-FSE,LCL和RI濾波器中任何一個(gè)替代，以產(chǎn)生一個(gè)所需信號(hào)波形的位率采樣估計(jì)
多種方案單個(gè)與多個(gè)傳感器，以及單個(gè)與多個(gè)所需信號(hào)使用循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的譜冗余理論后，我們已在數(shù)學(xué)上證明將FRESH濾波能力與空間濾波(多傳感器線(xiàn)性組合)能力組合的最佳實(shí)現(xiàn)方法是在將多個(gè)數(shù)據(jù)集線(xiàn)性組合之前使數(shù)據(jù)自每個(gè)傳感器通過(guò)其自己的FRESH濾波器，從而復(fù)現(xiàn)最佳單傳感器FRESH濾波器。其結(jié)果是周期時(shí)變線(xiàn)性共軛時(shí)空濾波器的特定形式。例如，使用帶M個(gè)傳感器的單傳感器3路徑LCL-FRESH濾波器能產(chǎn)生3路徑M傳感器LCL-FRESH(3路徑MS-LCL-FRESH)時(shí)空濾波器。因此，可得出結(jié)論，LCL-FRESH,LCL-PTV,LCL-FRESH-FSE,LCL-FSE,RI-FSE,LCL和RI濾波結(jié)構(gòu)不但可用于單傳感器接收機(jī)(其中x(t)是標(biāo)量信號(hào)及每個(gè)信號(hào)路徑中LTI或FSE濾波器是單輸入濾波器)也可用于多傳感器接收機(jī)(其中x(t)是向量信號(hào)及每個(gè)信號(hào)路徑中的LTI或FSE濾波器是多輸入濾波器)。類(lèi)似地，LCL-FRESH,LCL-PTV,LCL-FRESH-FSE,LCL-FSE,RI-FSE,LCL和RI濾波結(jié)構(gòu)可用于估計(jì)單個(gè)所需信號(hào)(其中每個(gè)信號(hào)路徑中LTI或FSE濾波器是單輸出濾波器；在此情況下，如希望估計(jì)多個(gè)信號(hào)，則可并行地實(shí)施濾波結(jié)構(gòu)的多個(gè)副本)也可用于估計(jì)多個(gè)所需信號(hào)(其中每個(gè)信號(hào)路徑中LTI或FSE濾波器是多輸出濾波器)。還應(yīng)理解，濾波器中所用頻移器和求共軛器以及實(shí)部和虛部提取器成為多輸入設(shè)備。這些觀察強(qiáng)調(diào)以下事實(shí)這些濾波結(jié)構(gòu)的新穎和實(shí)用很大程度上不在于結(jié)構(gòu)內(nèi)任何具體信號(hào)路徑中信號(hào)維數(shù)，而在于共軛、實(shí)部和虛部選擇、頻移和采樣操作的模式及接受這些轉(zhuǎn)換的信號(hào)形成線(xiàn)性組合的方式。
LTI和FSE濾波器的實(shí)施熟悉信號(hào)處理技術(shù)的人知道組成本發(fā)明不同濾波結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性時(shí)不變(LTI)濾波器和FSE濾波器可用不同方式實(shí)施。在一個(gè)這類(lèi)實(shí)施中，將LTI濾波器實(shí)施為FIR濾波器，并用周知的使用快速富里埃變換(FFT)的交疊與加或者交疊與存算法用于其輸入端。在另一個(gè)這類(lèi)實(shí)施中，使用一條抽頭延遲線(xiàn)，連至每個(gè)抽頭的乘法器和一個(gè)相加器實(shí)施LTI濾波器。在又一個(gè)實(shí)施中，可用無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器而不是FIR濾波器實(shí)施LTI濾波器；然而，應(yīng)注意，采用這類(lèi)濾波器可能是計(jì)算上昂貴的和/或不可靠的。
恢復(fù)信號(hào)的解調(diào)最后，必須考慮濾波結(jié)構(gòu)(用于干擾抑制和/或同頻道信號(hào)分離)與解調(diào)器(用于自所需信號(hào)估計(jì)中恢復(fù)位流)之間的交互作用。數(shù)種解調(diào)器當(dāng)今用于GMSK信號(hào)基于Viterbi算法的最大似然序列估計(jì)器(MLSE)，多信號(hào)差動(dòng)檢測(cè)器，及決策反饋均衡器(DFE)。這些解調(diào)器中任何一個(gè)可用于濾波結(jié)構(gòu)之后以將感興趣的估計(jì)信號(hào)解調(diào)。由于DFE本身是濾波結(jié)構(gòu)，因此迭代方案可以合理地將由常規(guī)DFE實(shí)施的解調(diào)功能和由時(shí)空濾波結(jié)構(gòu)實(shí)施的干擾抑制和/或信號(hào)分離功能合并，所得濾波結(jié)構(gòu)將具有相對(duì)于基于MLSE或多信號(hào)差動(dòng)檢測(cè)的接收機(jī)而言非常低的復(fù)雜性的所希望性質(zhì)，并且由于同一存儲(chǔ)器長(zhǎng)度的可調(diào)整系數(shù)的數(shù)量較小，可能能夠得到較高質(zhì)量的恢復(fù)的位流。
因?yàn)榇颂幟枋龅乃械臑V波設(shè)備包括DFE的前饋部分的能力，將濾波設(shè)備與DFE合并的結(jié)果是人們只是簡(jiǎn)單地在濾波設(shè)備(不論它是單傳感器還是多傳感器)之后放DFE的反饋部分。因此，該反饋部分單獨(dú)地用作解調(diào)器。用于適應(yīng)性地調(diào)整此解調(diào)器的算法不在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
類(lèi)似地，MLSE解調(diào)器的復(fù)雜性得以減低，而FRESH濾波結(jié)構(gòu)的失真去除能力的效果能提高其性能。例如，借助于失真去除或甚至只是失真減低，對(duì)作為MLSE解調(diào)器的整體部分的頻道估計(jì)器的要求得以減輕。D．適配方法下面的適配方法在GSM系統(tǒng)的范圍內(nèi)討論，GSM系統(tǒng)是應(yīng)用本發(fā)明的一種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。熟悉通信系統(tǒng)和信號(hào)處理技術(shù)的人知道這些適配方法也可用于使用具有所含訓(xùn)練序列和常模數(shù)的信號(hào)的任何其它通信系統(tǒng)。
在GSM中，每個(gè)時(shí)間片持續(xù)577μs(270.833仟位/秒時(shí)的156.25位周期)，并如圖20中所示地構(gòu)成位。主脈沖串兩端的3個(gè)尾部位都是零，持續(xù)8.25位周期的保護(hù)時(shí)間用于防止相鄰時(shí)間片由于不同成批傳播延遲而相撞。每一片中的116位消息可以或?yàn)閿?shù)字化語(yǔ)音(在語(yǔ)音合成，卷積編碼和間插之后)或?yàn)榭刂菩畔?。含于片中間的26位訓(xùn)練序列用于現(xiàn)有常規(guī)GSM接收機(jī)中以便例如在MLSE解調(diào)前完成頻道估計(jì)。
本發(fā)明中，不但使用此方便的訓(xùn)練序列，而且使用GMSK和其它MSK信號(hào)的非常有用的常包絡(luò)(或常模數(shù))特性以適配濾波器系數(shù)?，F(xiàn)解釋四個(gè)適配算法，其中前兩個(gè)是常規(guī)的及后兩個(gè)是新穎的和本發(fā)明獨(dú)有的1．常規(guī)訓(xùn)練的適應(yīng)性均衡；2．常模數(shù)(CM)盲暗適應(yīng)性均衡；3．訓(xùn)練增廣常模數(shù)(TACM)部分盲暗適應(yīng)性均衡；以及4．訓(xùn)練約束常模數(shù)(TCCM)部分盲暗適應(yīng)性均衡。前兩個(gè)適配算法為后兩個(gè)算法提供結(jié)構(gòu)塊。所有這些四個(gè)算法旨在尋找用于控制線(xiàn)性組合器的矩陣W中的濾波器系數(shù)值(此矩陣的列數(shù)設(shè)為等于待估計(jì)所需信號(hào)數(shù)及行數(shù)設(shè)為等于將被適應(yīng)性地調(diào)整的線(xiàn)性組合器中加權(quán)系數(shù)的數(shù)量)。該線(xiàn)性組合器將這些復(fù)數(shù)加權(quán)系數(shù)用至包含來(lái)自M個(gè)傳感器的所收到數(shù)據(jù)的多個(gè)不同延遲的頻移并可能是共軛的形式(表示為向量x(t))的向量y(t)的元素，以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)估計(jì)S^(t)=WHy(t)]]>的向量，其中上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置。例如，在3路徑LCL-FRESH濾波器中，設(shè)三個(gè)濾波器中的每個(gè)由一條包含L個(gè)抽頭的抽頭延遲線(xiàn)(TDL)和后隨的線(xiàn)性組合器實(shí)施。則信號(hào)估計(jì)
可表達(dá)為
(4)其中y(t)以明顯方式定義。也可為L(zhǎng)CL-FRESH-FSE,LCL-FSE,RI-FSE,LCL，和RI濾波結(jié)構(gòu)以及5路徑LCL-FRESH濾波器還有這些濾波結(jié)構(gòu)的任何擴(kuò)展部分構(gòu)成類(lèi)似的y(t)定義，在這些擴(kuò)展部分中路徑數(shù)，共軛模式或?qū)嵅考疤摬窟x擇器，頻移的選擇和不同路徑輸入信號(hào)的起源都可改變。因此，在下面描述中，由于所有本發(fā)明的濾波結(jié)構(gòu)可用此公共框架代表，因此不再參照y(t)對(duì)x(t)的特定依賴(lài)。此外，為簡(jiǎn)化描述，只考慮具有單列的W的情況；為強(qiáng)調(diào)在此情況下該矩陣退化為一個(gè)向量，用W表示一組濾波器系數(shù)。
常規(guī)訓(xùn)練的適應(yīng)性均衡在常規(guī)訓(xùn)練的適應(yīng)性均衡中，接收機(jī)知道所需用戶(hù)自時(shí)間t01開(kāi)始至?xí)r間t02結(jié)束發(fā)射一個(gè)訓(xùn)練信號(hào)s0(t)。此情況和所收到數(shù)據(jù)用于尋找W。具體地說(shuō)，如此選擇W以使訓(xùn)練期間(即在全部t∈T0期間，其中T0=〔t01,t02〕)的訓(xùn)練信號(hào)s0(t)與估計(jì)
之間的時(shí)間平均方差為最小minw<|s(t)-s0(t)|2^>t∈T0⇔w(Ryy(T0))-1Rys0(T0)---(5)]]>其中
表示t01≤t≤t02期間的時(shí)間平均值，及任何兩個(gè)向量(或標(biāo)量)a(t)與b(t)之間的相關(guān)矩陣由Rab(t0)=<a(t)bH(t)>t∈T0]]>所確定。參照GSM系統(tǒng)和圖21,T0是包含所含訓(xùn)練信號(hào)的時(shí)間間隔。此方法易于實(shí)施，當(dāng)用迭代最小乘方(RLS)算法或不同快速算法中的任何一種時(shí)(例如模數(shù)的多頻道方法或快速仿射投影算法)計(jì)算復(fù)雜性不高，當(dāng)訓(xùn)練序列長(zhǎng)度超過(guò)濾波器系數(shù)數(shù)量(即W的長(zhǎng)度)時(shí)，它可靠地和快速地收斂。然而，當(dāng)存在強(qiáng)烈同頻道干擾和/或當(dāng)W的長(zhǎng)度與訓(xùn)練信號(hào)不相上下或比后者更大時(shí)，此常規(guī)訓(xùn)練適應(yīng)性均衡算法可能不會(huì)提供足夠可靠或高質(zhì)量的信號(hào)估計(jì)。
常模數(shù)(CM)盲暗適應(yīng)性均衡與常規(guī)訓(xùn)練適應(yīng)性均衡器完全相反，常模數(shù)(CM)盲暗適應(yīng)性均衡器完全忽略任何訓(xùn)練信號(hào)信息。代之的是在此應(yīng)用中它使用下列事實(shí)GMSK和其它MSK信號(hào)具有常模數(shù)(常包絡(luò))，這種特性會(huì)被同頻道干擾和頻道失真的存在所弄壞或破壞。CM算法試圖解決以下最小化問(wèn)題minw<|s^(t)-s^(t)|s^(t)||2>t∈T1-----(6)]]>其中在我們的例中T1是具體時(shí)間片中一組全部時(shí)間瞬間。由于這是沒(méi)有封閉形式解法的非線(xiàn)性最小化問(wèn)題，以及最小均方(LMS)隨機(jī)梯度下降算法收斂得實(shí)在太慢，所以使用迭代塊方法(所謂最小乘方CM算法)。在第k次迭代時(shí)，可解下式以找到加權(quán)向量WkminwH<|WkHy(t)-zk-1(t)|2>t∈T1---(7)]]>其中zk-1(t)=wk-1Hy(t)|Wk-1Hy(t)|]]>即，方差中的模數(shù)歸一化項(xiàng)是在前一次迭代期間自濾波器輸出量中獲得的。這允許找到簡(jiǎn)單的線(xiàn)性解法wk=(Ryy(T1))-1Ryzk-1(T1)-----(8)]]>尋找模數(shù)歸一化濾波器輸出量和解此線(xiàn)性方程這兩個(gè)步驟迭代地進(jìn)行，直至收斂。CM算法允許在缺少訓(xùn)練信號(hào)的情況下成功地將均衡器適配，然而已知它在有些情況下表現(xiàn)出不可靠的收斂，以及當(dāng)觀察周期短時(shí)(如對(duì)于GSM時(shí)間片)，它的可靠性可能比所需的低。當(dāng)將CM算法應(yīng)用于包含多個(gè)同頻道信號(hào)的環(huán)境時(shí)，會(huì)出現(xiàn)該算法的另一個(gè)復(fù)雜性。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多目標(biāo)CM算法，用于適配多組濾波器加權(quán)系數(shù)，每個(gè)用于提取一個(gè)不同信號(hào)。接著應(yīng)完成一個(gè)信號(hào)分類(lèi)操作以識(shí)別所提取信號(hào)與用戶(hù)之間的對(duì)應(yīng)；如用戶(hù)被賦予不同訓(xùn)練序列則可容易地得到此對(duì)應(yīng)。然而應(yīng)注意，此訓(xùn)練信號(hào)信息可以更有利地由它們自己適配濾波器加權(quán)系數(shù)而不是簡(jiǎn)單地將盲暗地適配的濾波器的輸出量分類(lèi)。下面將討論使用另兩個(gè)適應(yīng)性算法過(guò)程的情況。
訓(xùn)練增廣CM(TACM)部分盲暗適應(yīng)性均衡常規(guī)訓(xùn)練適應(yīng)性均衡器和CM盲暗適應(yīng)性均衡器中每個(gè)都明顯地忽視另一個(gè)使用的有用信息，但TACM部分盲暗適應(yīng)性均衡器不像它們，對(duì)GSM中可用的訓(xùn)練信號(hào)和常模數(shù)特性?xún)烧叨际褂?。這些方法的動(dòng)力在于下列想法式(5)和式(7)中兩個(gè)價(jià)值函數(shù)的凸線(xiàn)性組合的最小化所產(chǎn)生的性能優(yōu)于任何一個(gè)價(jià)值函數(shù)單獨(dú)最小化的性能，因一般兩個(gè)價(jià)值函數(shù)不可能同時(shí)最小化。所得價(jià)值函數(shù)給出如下γ<|WkHy(t)-zk-1(t)|2>t∈T1+(1-γ)<|WkHy(t)-s0(t)|2>t∈T0--(9)]]>如同GSM系統(tǒng)中所用常規(guī)訓(xùn)練適應(yīng)性均衡器中一樣，T0是由所含訓(xùn)練信號(hào)所占時(shí)間間隔(圖20)。應(yīng)用CM算法的時(shí)間周期T1可以是整個(gè)時(shí)間片，也可以是扣除訓(xùn)練信號(hào)后的時(shí)間片。不論何種方式，封閉形式解法由下式給出wk=[γRyy(T1)+(1-γ)Ryy(T0)]-1[γRyzk-1(T1)+(1-γ)Rys0(T0)]--(10)]]>凸線(xiàn)性組合器加權(quán)系數(shù)γ控制兩個(gè)價(jià)值函數(shù)的影響，也就控制對(duì)它們中使用的兩個(gè)不同類(lèi)型的知識(shí)的側(cè)重。更接近于1的γ值更側(cè)重于CM特性的使用，而更接近于零的值則更側(cè)重于已知訓(xùn)練信號(hào)的使用。
注意到，當(dāng)初始條件為零(即W=0)及γ=1時(shí)，出現(xiàn)TACM的特殊情況。在此情況下，TACM所產(chǎn)生的算法中使用已知訓(xùn)練信號(hào)在迭代k=1和w1=(Ryy(T0))-1Rys0(T0)]]>時(shí)初始化常規(guī)CM算法。
在
是常模數(shù)信號(hào)(例如對(duì)于GMSK,CPFSK和其它MSK信號(hào)的情況)的情況下，
應(yīng)預(yù)先歸一化以便在它用于TACM算法之前具有單位模數(shù)。在
不是常模數(shù)信號(hào)的情況下，必須在上面的TACM價(jià)值函數(shù)中插入適應(yīng)性歸一化常數(shù)以產(chǎn)生歸一化適應(yīng)性TACM(AN-TACM)算法γ<|wkHy(t)-zk-1(t)|2>t∈T1+(1-γ)<|wkHy(t)-c*s0(t)|2>t∈T0]]>式(11)其中C是復(fù)數(shù)標(biāo)量。為解此問(wèn)題，可使相對(duì)于Wk*和C*的復(fù)數(shù)梯度相等以獲得
此方程組由下列解出
其中R11=γRyy(T1)+(1-γ)Ryy(T0),R12=-(1-γ)Rys0(T0),R21=Rs0y(T0),]]>R22=-Rs0s0(T0)]]>訓(xùn)練約束CM(TCCM)部分盲暗適應(yīng)性均衡TCCM與TACM不同之處在于它試圖利用兩類(lèi)知識(shí)。具體講，當(dāng)濾波器系數(shù)的數(shù)量大于或等于訓(xùn)練信號(hào)樣值數(shù)時(shí)，常規(guī)訓(xùn)練適應(yīng)性均衡器所用線(xiàn)性系統(tǒng)(含于式(5)中)是過(guò)低確定的。也即，訓(xùn)練信號(hào)只足以限制Wk于一定子空間內(nèi)但不足以將它完全確定。在此情況下，至今只能說(shuō)，Wk由下式給出wk=(Ryy(T0))+Rys0(T0)+vk=w(T0)+vk,]]>式(15)其中上標(biāo)()*表示Moore-Penrose偽逆矩陣，Vk是
零空間中任何向量，及
是以明顯方式定義的。對(duì)Vk的約束能保證在時(shí)間間隔T0內(nèi)準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)訓(xùn)練信號(hào)。然后使用CM特性以選擇Vk，其中k表示為在CM算法的塊最小方實(shí)施中迭代之前。為獲取量后價(jià)值函數(shù)，只簡(jiǎn)單地將式(15)代入式(7)，并相對(duì)于Vk求最小化而得到以下解法
其中
及V0的列是與
的可忽略特征值相關(guān)連的特征向量。
可以用迭代算法首先根據(jù)式(8)求解CM加權(quán)向量，然后將此向量投射至仿射空間
對(duì)所有Ck)上。最后解為
及因此在時(shí)間間隔T0內(nèi)WkHy(t)準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)訓(xùn)練信號(hào)。如所需信號(hào)
0(t)具有常模數(shù)，如同GMSK，CPFSK和其它MSK信號(hào)的情況一樣，則如對(duì)于TACM一樣，
應(yīng)歸一化以獲得單位模數(shù)。最后，可以依靠在推導(dǎo)AN-TACM算法中使用的適應(yīng)性歸一化技術(shù)將TCCM算法的兩個(gè)形式中的每一個(gè)擴(kuò)展以容納具有非常數(shù)模數(shù)的所需信號(hào)。這些擴(kuò)展可以直截了當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)，因此此處不再詳述。
附加的適應(yīng)性方法在前述TACM和TCCM方法和它們的不同擴(kuò)展和特殊情況外，也能使用其它適應(yīng)性方法來(lái)選擇濾波器中的系數(shù)值。例如，所謂適應(yīng)性決策方向方法中在有些方法(例如前述方法中的任何一個(gè))的控制下執(zhí)行適配的第一階段，以產(chǎn)生一個(gè)中等至高等質(zhì)量的信號(hào)估計(jì)，然后再加以解調(diào)，在適配的第二階段中使用所得的檢測(cè)的位以形成一個(gè)已知訓(xùn)練信號(hào)，后者可與初始完善訓(xùn)練數(shù)據(jù)一起使用(例如通過(guò)常規(guī)最小乘方法)。E．總體接收機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例圖22描述了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的總體接收機(jī)設(shè)備36的優(yōu)選實(shí)施例。M個(gè)天線(xiàn)38輸出端的RF信號(hào)相干地下變頻為復(fù)數(shù)基帶并由相干M天線(xiàn)收集設(shè)備40數(shù)字化，它的輸出量是數(shù)字化離散時(shí)間序列M×1復(fù)數(shù)向量，此處都標(biāo)為x(t)。此接收數(shù)據(jù)的向量即作為濾波設(shè)備42的輸入量，該設(shè)備42的另一個(gè)輸入量是由適應(yīng)性設(shè)備44提供的濾波器系數(shù)(W)，它產(chǎn)生一個(gè)d×1復(fù)數(shù)向量信號(hào)估計(jì)的數(shù)字化離散時(shí)間序列
在適配過(guò)程中，位于濾波設(shè)備42輸出端的開(kāi)關(guān)46將濾波設(shè)備42輸出量送至適應(yīng)性設(shè)備44中；當(dāng)檢測(cè)到適應(yīng)性設(shè)備44的收斂操作后(例如當(dāng)完成預(yù)定次數(shù)的迭代后)，開(kāi)關(guān)46即移動(dòng)而將濾波設(shè)備42輸出量即最后信號(hào)估計(jì)
送至下一個(gè)處理器例如解調(diào)器，后者將執(zhí)行位決策以恢復(fù)由所需信號(hào)所傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。濾波設(shè)備42的一個(gè)中間輸出量(此處標(biāo)為y(t))也用作適應(yīng)性設(shè)備44的輸入量。
圖23顯示相干M天線(xiàn)收集設(shè)備40的優(yōu)選實(shí)施例。此設(shè)備由用戶(hù)提供的RF調(diào)諧頻率值和用于控制本機(jī)振蕩器48的A/D采樣時(shí)鐘頻率值進(jìn)行控制，本機(jī)振蕩器48分別用于將實(shí)數(shù)RF下變頻為復(fù)數(shù)基帶(也稱(chēng)為同相和正交相信號(hào))及用于A/D轉(zhuǎn)換器50。完成下變頻的RF前端52可用熟悉RF設(shè)計(jì)技術(shù)的人所知道的不同方式加以實(shí)施。A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘頻率最好等于位率fb的整倍數(shù)。除去在LCL和RI濾波器中需要fb的采樣率外，2fb代表在由過(guò)采樣提供的時(shí)間分辨率與過(guò)采樣所引起的過(guò)多數(shù)據(jù)和相關(guān)的過(guò)多計(jì)算量之間的很好的折衷。每一對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器輸出端的數(shù)字化離散時(shí)間同相和正交信號(hào)組合起來(lái)以形成并表示為單個(gè)復(fù)數(shù)值數(shù)字化離散時(shí)間信號(hào)。如此形成的與單個(gè)天線(xiàn)相關(guān)連的每個(gè)硬件鏈有一個(gè)信號(hào)，這樣的M個(gè)信號(hào)被組合為所收到數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)字化離散時(shí)間M×1復(fù)數(shù)向量。
圖24中顯示濾波設(shè)備42的優(yōu)選實(shí)施例。濾波設(shè)備42接受所收到數(shù)據(jù)的M×1復(fù)數(shù)向量和來(lái)自適應(yīng)性設(shè)備44的濾波器系數(shù)輸出量作為輸入量。所收到數(shù)據(jù)首先由頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)(即共軛，實(shí)部選擇或虛部選擇)設(shè)備54處理，其目的在于形成向量y(t)。如此變換的數(shù)據(jù)y(t)記錄存于信號(hào)緩存56中以允許y(t)在此處實(shí)施的適應(yīng)性算法的多個(gè)迭代中可供適應(yīng)性設(shè)備44使用，信號(hào)緩存56可用動(dòng)態(tài)RAM芯片或其它高速存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)施。矩陣向量相乘器58將濾波器系數(shù)用于所收到數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生可在適應(yīng)性設(shè)備44完成的下一次迭代(第k+1次)中使用的輸出量
圖25中顯示頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備54的優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備54具有對(duì)應(yīng)于此處先前描述過(guò)的3路徑LCL-FRESH濾波器的具體濾波結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解也可迭代地使用以前描述過(guò)的其它濾波器。該設(shè)備接受所收到數(shù)據(jù)的M×1向量x(t)作為輸入并接照式(4)產(chǎn)生3LM×1向量y(t)作為輸出。抽頭延遲線(xiàn)(TDL)60產(chǎn)生多個(gè)它們相應(yīng)輸入量的L個(gè)時(shí)移形式的組。在此實(shí)施例中是求共軛器的極化開(kāi)關(guān)62和頻移器64使用信號(hào)處理和通信中的標(biāo)準(zhǔn)塊符號(hào)加以解釋。類(lèi)似地，圖26至圖32分別顯示具有不同濾波結(jié)構(gòu)的頻移，時(shí)移和極化開(kāi)關(guān)設(shè)備54的不同實(shí)施例，該設(shè)備54分別具有對(duì)應(yīng)于LCL-FRESH-FSE(2個(gè)迭代實(shí)施例)，LCL-FSE(2個(gè)迭代實(shí)施例)，RI-FSE(可為RI-FSE獲得第二迭代實(shí)施例，類(lèi)似于LCL-FRESH-FSE和LCL-FSE)，LCL和RI濾波器的具體濾波結(jié)構(gòu)，其中輸出端的中間信號(hào)向量是4LM×1或2LM×1。注意到，在將所需信號(hào)中出現(xiàn)的所含訓(xùn)練序列用于LCL-FSE,RI-FSE,LCL和RI濾波器所用適應(yīng)性方法之前，這些序列必須由位率采樣器66進(jìn)行位率采樣并頻移j-k；同樣注意到，如需獲得所需信號(hào)的不頻移估計(jì)，則應(yīng)在濾波器輸出端用共軛頻移jk來(lái)補(bǔ)償此頻移j-k。然而，許多GMSK解調(diào)器要求一定將它們輸出量頻移j-k，及因此共軛頻移jk與隨后的頻移j-k彼此抵消。還注意到，由于RI-FSE和RI濾波器使用實(shí)數(shù)中間信號(hào)向量(及隨后在數(shù)學(xué)上簡(jiǎn)化它們的應(yīng)用和適配)而不使用在LCL-FSE和LCL濾波器中使用的復(fù)數(shù)中間信號(hào)向量，因此它們可以更有效地實(shí)施。
參照?qǐng)D33，以功能框圖形式解釋極化開(kāi)關(guān)62。此處可以看出，極化開(kāi)關(guān)62代表一族濾波器設(shè)計(jì)參量，其中選擇器72根據(jù)表1中所示共軛周期頻率和輸入/輸出采樣率來(lái)選擇或排斥復(fù)數(shù)輸入信號(hào)的實(shí)部68和虛部70。還注意到，如果選擇輸入信號(hào)虛部，則它的符號(hào)或不改變或由開(kāi)關(guān)74倒置。換言之，復(fù)數(shù)輸入信號(hào)或者求共軛值，或者選其實(shí)部，或者選其虛部?？梢袁F(xiàn)解，極化開(kāi)關(guān)62最好實(shí)施為單個(gè)功能的求共軛器或?qū)嵅窟x擇器或虛部選擇器，而不是用于迭代性地選擇所有這些功能的設(shè)備。
參照?qǐng)D34，顯示了抽頭延遲線(xiàn)(TDL)60的優(yōu)選實(shí)施例。這是技術(shù)中周知的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。所產(chǎn)生的LM×1輸出向量b(t)從而簡(jiǎn)單地由任何M×1輸入向量a(t)定義為b(t)=a(t)a(t-1)...a(t-L+1)]]>式(19)因此，經(jīng)過(guò)對(duì)基礎(chǔ)單元采樣延遲設(shè)備和信號(hào)路徑作適當(dāng)修改，可用TDL60或容納實(shí)數(shù)輸入或容納復(fù)數(shù)輸入。
現(xiàn)參照?qǐng)D35和圖36，分別顯示選擇TACM和TCCM作為適應(yīng)性算法的適應(yīng)性設(shè)備44的迭代實(shí)施例，及d×1向量0(t)
中所有d個(gè)所需信號(hào)都具有常數(shù)單位模數(shù)。適應(yīng)性設(shè)備44將濾波設(shè)備42中信號(hào)緩存56所提供的中間信號(hào)數(shù)據(jù)y(t)及由濾波設(shè)備42中矩陣向量相乘器58所計(jì)算的輸出信號(hào)
都用作輸入。它提供濾波系數(shù)的矩陣Wk作為輸出，同時(shí)它還控制圖22中所示輸出開(kāi)關(guān)46。適應(yīng)性設(shè)備44還將開(kāi)關(guān)46自其用于將濾波設(shè)備42輸出量送至適應(yīng)性設(shè)備44的低位移至高位，在此高位上濾波設(shè)備42輸出量是適合于供合適的解調(diào)器隨后使用的所需信號(hào)估計(jì)的d×1向量
熟悉實(shí)施技術(shù)(例如可編程數(shù)字信號(hào)處理芯片技術(shù))的人應(yīng)能理解，可直接自此文件中對(duì)TACM和TCCM不同形式的描述中直接導(dǎo)出適應(yīng)性設(shè)備44的迭代實(shí)施例。
可以看出，本發(fā)明可用于自眾多頻譜交疊通信信號(hào)中提取感興趣的信號(hào)，自同頻道干擾信號(hào)中分離和去除失真及抑制GMSK或MSK類(lèi)型的相鄰頻道干擾信號(hào)。這些信號(hào)在特征上具有實(shí)數(shù)和虛數(shù)分量，表現(xiàn)出頻譜和時(shí)間交疊，顯示出時(shí)間冗余，具有其值等于它們載頻的兩倍加或減它們數(shù)據(jù)位率的一半的共軛周期頻率，及顯示對(duì)具有由它們的共軛周期頻率所分離的頻率的譜分量的共軛譜冗余。本發(fā)明提供復(fù)雜信號(hào)的實(shí)部或虛部的時(shí)移，頻移和共軛或提取，以產(chǎn)生感興趣的信號(hào)估計(jì)。雖然以上描述包含許多特征，但這些不應(yīng)認(rèn)為限制本發(fā)明范圍，而只是提供本發(fā)明一些現(xiàn)有優(yōu)選實(shí)施例的闡釋。因此本發(fā)明范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求書(shū)及它們的合法等效內(nèi)容所決定。
權(quán)利要求
1．一種用于自多個(gè)在頻譜上和時(shí)間上交疊的輸入信號(hào)中提取感興趣的信號(hào)的設(shè)備，所述輸入信號(hào)包含具有位率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述輸入信號(hào)具有載頻，所述輸入信號(hào)具有等于它們載頻的兩倍加和減它們數(shù)據(jù)位率的一半的共軛周期頻率，所述輸入信號(hào)對(duì)于具有由所述共軛周期頻率分離的頻率的譜分量表現(xiàn)出共軛譜冗余，所述輸入信號(hào)表現(xiàn)出時(shí)間冗余，所述設(shè)備包括(a)時(shí)移裝置，用于產(chǎn)生時(shí)移的輸出信號(hào)，其中所述感興趣的信號(hào)是時(shí)移的；(b)頻移裝置，用于產(chǎn)生頻移的輸出信號(hào)，其中所述感興趣的信號(hào)頻移一個(gè)由其周期頻率確定的量；以及(c)線(xiàn)性組合裝置，用于將所述輸出信號(hào)加權(quán)和求和以產(chǎn)生所述感興趣的信號(hào)的估計(jì)。
2．權(quán)利要求1中所述設(shè)備，其中所述輸入信號(hào)具有實(shí)數(shù)和虛數(shù)分量，及所述設(shè)備還包括極化開(kāi)關(guān)裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)極化輸出信號(hào)，其中所述感興趣的信號(hào)的所述實(shí)數(shù)和/或虛數(shù)分量被選或被排斥及其中所述實(shí)數(shù)和虛數(shù)分量具有由所述極化開(kāi)關(guān)裝置改變或保持不變的符號(hào)，其中所述極化輸出信號(hào)是時(shí)移的，及其中所述極化輸出信號(hào)由所述線(xiàn)性組合裝置加權(quán)和求和。
3．權(quán)利要求1中所述設(shè)備，進(jìn)一步包括接收裝置，用于接收所述多個(gè)在頻譜上和時(shí)間上交疊的輸入信號(hào)。
4．權(quán)利要求1中所述設(shè)備，進(jìn)一步包括解調(diào)裝置，用于自所述感興趣的信號(hào)的所述估計(jì)中提取數(shù)據(jù)。
5．一種用于自多個(gè)在頻譜上和時(shí)間上交疊的通信信號(hào)中提取感興趣的信號(hào)的設(shè)備，所述通信信號(hào)具有實(shí)數(shù)和虛數(shù)分量，所述通信信號(hào)具有載頻，所述通信信號(hào)包含具有位率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述通信信號(hào)表現(xiàn)出時(shí)間冗余，所述通信信號(hào)具有等于它們載頻的兩倍加和減它們數(shù)據(jù)位率的一半的共軛周期頻率，所述通信信號(hào)對(duì)于具有由所述共軛周期頻率分離的頻率的譜分量表現(xiàn)出共軛譜冗余，所述設(shè)備包括(a)時(shí)移裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)時(shí)移的輸出信號(hào)，其中感興趣的信號(hào)是時(shí)移的；(b)極化開(kāi)關(guān)裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)極化輸出信號(hào)，其中所述感興趣的信號(hào)的所述實(shí)數(shù)和/或虛數(shù)分量被選或被排斥，及所述實(shí)數(shù)和虛數(shù)分量具有由所述極化開(kāi)關(guān)裝置改變或保持不變符號(hào)；(c)頻移裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)頻移的輸出信號(hào)，其中所述感興趣的信號(hào)頻移一個(gè)由其周期頻率確定的量；以及(d)線(xiàn)性組合裝置，用于將所述輸出信號(hào)加權(quán)和求和以產(chǎn)生所述感興趣的信號(hào)的估計(jì)。
6．如權(quán)利要求5中所述設(shè)備，還包括接收裝置，用于接收所述多個(gè)在頻譜上和時(shí)間上交疊的通信信號(hào)。
7．如權(quán)利要求6中所述設(shè)備，還包括解調(diào)裝置，用于自所述感興趣的信號(hào)的所述估計(jì)中提取數(shù)據(jù)。
8．一種用于自多個(gè)在頻譜上和時(shí)間上交疊的通信信號(hào)中提取感興趣的信號(hào)的設(shè)備，所述通信信號(hào)包含具有位率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述通信信號(hào)具有載頻，所述通信信號(hào)具有等于它們載頻的兩倍加和減它們數(shù)據(jù)位率的一半的共軛周期頻率，所述通信信號(hào)對(duì)于具有由所述共軛周期頻率所分離的頻率的譜分量表現(xiàn)出共軛譜冗余，所述通信信號(hào)表現(xiàn)出時(shí)間冗余，所述設(shè)備包括(a)傳感裝置，用于接收所述通信信號(hào)；(b)濾波裝置，用于將所述通信信號(hào)中所含所述感興趣的信號(hào)頻移，時(shí)移和極化切換，其中所述感興趣的信號(hào)頻移一個(gè)由其周期頻率確定的量；(c)用于將所述濾波裝置適配的裝置；以及(d)用于產(chǎn)生所述感興趣的信號(hào)的估計(jì)的裝置。
9．權(quán)利要求8中所述設(shè)備，其中所述傳感裝置包括一個(gè)天線(xiàn)和一個(gè)射頻接收機(jī)。
10．權(quán)利要求9中所述設(shè)備，進(jìn)一步包括信號(hào)緩存裝置，用于緩存來(lái)自所述濾波裝置的輸出信號(hào)和產(chǎn)生一個(gè)中間信號(hào)，用作對(duì)所述適配裝置的輸入量。
11．權(quán)利要求9中所述設(shè)備，進(jìn)一步包括連至所述信號(hào)緩存裝置和所述適配裝置的向量相乘裝置，用于將來(lái)自所述濾波裝置的信號(hào)加權(quán)和線(xiàn)性組合。
12．權(quán)利要求11中所述設(shè)備，進(jìn)一步包括解調(diào)裝置，用于提取所述感興趣的信號(hào)的所述估計(jì)中所含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
全文摘要
一種利用濾波結(jié)構(gòu)自高斯最小頻移鍵控(GMSK)或其它MSK類(lèi)的同頻道干擾信號(hào)中分離信號(hào)和去除失真及抑制相鄰頻道干擾信號(hào)的方法和設(shè)備,該濾波結(jié)構(gòu)利用所收到GMSK或其它MSK信號(hào)的周期平穩(wěn)特性以便容納比現(xiàn)有濾波器所能容納的更多的(或相等數(shù)量,但質(zhì)量更高)由一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)接收的發(fā)射信號(hào)。這些濾波結(jié)構(gòu)的參量用兩種適配設(shè)備中任何一種適配,該兩種設(shè)備同時(shí)利用大多數(shù)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中發(fā)射的已知訓(xùn)練序列和每個(gè)所發(fā)射GMSK或其它MSK信號(hào)所表現(xiàn)的常模數(shù)特性?xún)烧摺?br> 文檔編號(hào)H04B1/12GK1234926SQ9618046
公開(kāi)日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1996年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月10日
發(fā)明者威廉·A·卡德納, 斯蒂芬·V·沙爾 申請(qǐng)人:統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理公司