專利名稱：一種去除窄帶干擾的方法和自適應(yīng)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種去除窄帶干擾的方法和自適應(yīng)濾波器。
背景技術(shù)：
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，也是一種頻率復(fù)用技術(shù)。相比較其他調(diào)制技術(shù)和復(fù)用技術(shù)， OFDM技術(shù)具有高效的頻譜利用效率和良好的抗多徑干擾能力，因此已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于廣 播式的音頻和視頻領(lǐng)域，以及軍用和民用通信系統(tǒng)中。OFDM技術(shù)主要的應(yīng)用包括高比特 率數(shù)字用戶線系統(tǒng)(High-speed DigitalSubscriber Line，HDSL)，非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán) 路(Asymmetric Digital SubscriberLine, ADSL)、ETSI(European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻廣播(Digital Audio Broadcasting, DAB)、數(shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcasting, DVB)、高清晰度電視 (High DefinitioniTelevision, HDTV)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)，等等。特 別是在無線城域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)領(lǐng)域，以O(shè)FDM技術(shù)作為主要物理層技術(shù)的802. 16系列和 802. 11系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)得到了大量應(yīng)用。OFDM技術(shù)是以大量正交子載波來承載需要傳輸?shù)男畔?。因此，OFDM系統(tǒng)極易受到 窄帶干擾的不利影響。此處的窄帶干擾即包括通常意義上的窄帶干擾，而且還包括單頻干 擾。因?yàn)榻?jīng)過OFDM系統(tǒng)中的FFT (快速傅立葉變換)變換后，單頻信號(hào)的頻譜不再是線譜 而是占有一定帶寬的窄帶譜。當(dāng)窄帶干擾持續(xù)存在時(shí)，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成長時(shí)間的干擾，嚴(yán)重 影響OFDM系統(tǒng)的性能。而當(dāng)窄帶干擾在頻譜上與用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻子載波重疊時(shí)，這種 不利影響將會(huì)通過信道估計(jì)誤差得到擴(kuò)散，使得整個(gè)系統(tǒng)的性能惡化程度更加嚴(yán)重。目前用于干擾抵消的方法是通過構(gòu)造一個(gè)復(fù)數(shù)系數(shù)的固定系數(shù)濾波器來抵消窄 帶干擾。但是在構(gòu)造濾波器系數(shù)時(shí)，要求已知窄帶干擾的中心頻率或者其較高精度的估計(jì) 值，否則不能得到滿意的干擾抵消效果。固定系數(shù)的濾波器主要的缺點(diǎn)是系數(shù)不能根據(jù)環(huán) 境變化實(shí)時(shí)調(diào)整，因此其性能不能滿足時(shí)變的環(huán)境要求；并且在構(gòu)造某些固定系數(shù)的濾波 器的系數(shù)時(shí)，需要關(guān)于信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性的先驗(yàn)知識(shí)，這些先驗(yàn)知識(shí)往往是無法預(yù)知的，或者是 需要實(shí)時(shí)估計(jì)的，特別是干擾的中心頻率，不可能得到其真實(shí)值或者很高精度的估計(jì)值。因 此，通過固定系數(shù)濾波器除去干擾會(huì)引入處理時(shí)延，實(shí)時(shí)性比較差。綜上所述，目前通過固定系數(shù)濾波器除去干擾會(huì)引入處理時(shí)延，實(shí)時(shí)性比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種去除窄帶干擾的方法和自適應(yīng)濾波器，用以解決現(xiàn)有技術(shù) 中存在的通過固定系數(shù)濾波器除去干擾會(huì)引入處理時(shí)延，實(shí)時(shí)性比較差的問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種去除窄帶干擾的方法，該方法包括自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中所述參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻 采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自適應(yīng)濾波器，該自適應(yīng)濾波器包括權(quán)值確定模塊，用于確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；信號(hào)確定模塊，用于根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng) 前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中所述參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的；濾波模塊，用于根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采 樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例自適應(yīng)濾波器根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采 樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，以及根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。由于本發(fā)明實(shí)施例通過自適應(yīng)濾波器除去窄帶干擾，從而減少了處理時(shí)延，提高 了實(shí)時(shí)性，并且采用自適應(yīng)濾波器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整權(quán)值，滿足時(shí)變的環(huán)境要求改善干擾抵消 效果。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)簡單，復(fù)雜度低，反應(yīng)速度快，更加適合正交頻分 復(fù)用系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例去除窄帶干擾的方法流程示意圖；圖3A為本發(fā)明實(shí)施例利用Notch (凹口)濾波器進(jìn)行濾波原理示意圖中；圖;3B為本發(fā)明實(shí)施例Notch濾波器的處理原理示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例自適應(yīng)濾波器根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采 樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，以及根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。 由于本發(fā)明實(shí)施例通過自適應(yīng)濾波器除去窄帶干擾，從而減少了處理時(shí)延，提高了實(shí)時(shí)性， 并且采用自適應(yīng)濾波器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整權(quán)值，滿足時(shí)變的環(huán)境要求改善干擾抵消效果。其中，參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的。具體的，對(duì)有無窄帶干擾進(jìn)行檢測和判定，在有窄帶干擾時(shí)對(duì)窄帶干擾的中心頻 率進(jìn)行估計(jì)，得到窄帶干擾中心頻率估計(jì)值f；，此頻率將會(huì)作為自適應(yīng)濾波器參考信號(hào)的 中心頻率。在具體實(shí)施過程中，可以通過窄帶干擾檢測器對(duì)有無窄帶干擾進(jìn)行檢測和判定， 并且對(duì)窄帶干擾的中心頻率進(jìn)行估計(jì)，得到窄帶干擾中心頻率估計(jì)值。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例并不局限于窄帶干擾檢測器，其他能夠?qū)τ袩o窄帶 干擾進(jìn)行檢測和判定，以及對(duì)窄帶干擾的中心頻率進(jìn)行估計(jì)得到窄帶干擾中心頻率估計(jì)值 的方式都適用本發(fā)明實(shí)施例。
其中，根據(jù)窄帶干擾的中心頻率就可以生成參考信號(hào)。比如需要兩個(gè)參考信號(hào)，則可以根據(jù)公式一和公式二生成兩路正交單頻參考信號(hào) rs和r。，二者分別為以f；為中心頻率的正弦參考信號(hào)和余弦參考信號(hào)rs (k) = Csin (2 π frk)..............公式一；rc (k) = Ccos (2 π frk).............公式二。其中，rs(k)表示第k個(gè)采樣時(shí)刻采樣的正弦參考信號(hào)；r。(k)表示第k個(gè)采樣時(shí) 刻采樣的余弦參考信號(hào)；C是參考信號(hào)的幅值，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。由于參考信號(hào)為單頻信號(hào)，因此可以只存儲(chǔ)一個(gè)周期內(nèi)的采樣值，在濾波時(shí)循環(huán) 調(diào)用，以節(jié)省存儲(chǔ)器資源；如果窄帶干擾中心頻率為緩慢時(shí)變的，可以通過查表計(jì)算參考信 號(hào)采樣值。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例并不局限于上述采用公式一和公式二生成參考信號(hào) 的方式，其他能夠根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成參考信號(hào)的方式都適用本發(fā)明實(shí)施例。在具體實(shí)施過程中，可以通過設(shè)置自適應(yīng)濾波器參數(shù)得到一個(gè)合理的自適應(yīng)濾波 器的濾波帶寬，而且自適應(yīng)濾波器可以自動(dòng)調(diào)整自身的濾波頻帶中心頻率，即可以跟蹤窄 帶干擾的中心頻率，因此不需要已知窄帶干擾中心頻率的精確值，只需要一個(gè)有一定精度 的大概值。其中，本發(fā)明實(shí)施例可以應(yīng)用于OFDM系統(tǒng)，還可以應(yīng)用于以大量正交子載波來承 載需要傳輸?shù)男畔⒌南到y(tǒng)。下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例自適應(yīng)濾波器包括權(quán)值確定模塊10、信號(hào)確定模塊20 和濾波模塊30。權(quán)值確定模塊10，用于確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。信號(hào)確定模塊20，用于根據(jù)權(quán)值確定模塊10確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣 的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻 率生成的。濾波模塊30，用于根據(jù)信號(hào)確定模塊20確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì) 在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。其中，權(quán)值確定模塊10根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄 帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。具體的權(quán)值確定模塊10可以采用自行應(yīng)算法確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。自 適應(yīng)算法有很多種，比如最小均方誤差(Least Mean Square, LMS)算法、遞歸最小二乘 (Recursive Least Squares, RLS)算法，歸一化 LMS 算法，變步長 LMS 算法等。下面以最小均方誤差算法為例進(jìn)行說明，其他算法與最小均方誤差算法類似，只 是算法不同，在此不再贅述。權(quán)值確定模塊10如果采用最小均方誤差算法可以根據(jù)公式三確定當(dāng)前采樣時(shí)刻 對(duì)應(yīng)的權(quán)值w(k) = w(k -1) + μ[γ{Κ -1)+n(k - l)]r(k -1)...........公式三。其中，w(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；w(k-l)是上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；μ是自適應(yīng)算法的迭代計(jì)算步長；是上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào) 中的有用信號(hào)，— 1)是上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)中除有用信號(hào)外的 其他信號(hào)(比如噪聲干擾等)，i<A:_l)和^^一1)構(gòu)成了上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后 的基帶信號(hào)；r(k-l)是在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)。如果當(dāng)前采樣時(shí)刻是第一個(gè)采樣時(shí)刻，則上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值就是預(yù)先設(shè) 定的權(quán)值，上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信 號(hào)都是0。其中，不同的自適應(yīng)濾波器需要的權(quán)值數(shù)量也不相同，以Notch濾波器為例，需要 兩個(gè)權(quán)值，則權(quán)值包括第一權(quán)值和第二權(quán)值；相應(yīng)的，參考信號(hào)包括第一參考信號(hào)和第二參 考信號(hào)。權(quán)值確定模塊10需要根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除 去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì) 應(yīng)的第一權(quán)值，以及根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾 后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第二參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán) 值。以最小均方誤差算法為例，則根據(jù)公式三可以衍生出公式四和公式五，權(quán)值確定 模塊10根據(jù)公式四確定第一權(quán)值，根據(jù)公式五確定第二權(quán)值 (眾)=義(眾 一 1)+μ γ^-1)+n{k — \)]rs (Α — 1)...........公式
四；其中，Ws(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值;ws(k_l)是上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 第一權(quán)值；μ是自適應(yīng)算法的迭代計(jì)算步長；是上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后 的基帶信號(hào)中的有用信號(hào)，— 是上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)中處有 用信號(hào)外的其他信號(hào)(比如噪聲干擾等)，j)(A-1)和一 1)構(gòu)成了上一個(gè)采樣時(shí)刻除去 窄帶干擾后的基帶信號(hào)；rs(k_l)是在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)。wc(k) = wc(k-l)+一 1) + h(k一l)]rc(k- )...........公式
五；其中，wc(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值；w。(k_l)是上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 第二權(quán)值；μ是自適應(yīng)算法的迭代計(jì)算步長；是上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后 的基帶信號(hào)中的有用信號(hào)，^(眾一 1)是上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)中處有 用信號(hào)外的其他信號(hào)(比如噪聲干擾等)，夕(眾- 1)和祈眾一 1)構(gòu)成了上一個(gè)采樣時(shí)刻除去 窄帶干擾后的基帶信號(hào)；r。(k-l)是在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第二參考信號(hào)。需要說明的是，如果第一權(quán)值是根據(jù)第一參考信號(hào)確定的，則后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的第一權(quán)值都必須根據(jù)第一參考信號(hào)；相應(yīng)的，如果第二權(quán)值是根據(jù)第一參考信號(hào)確定的， 則后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值都必須根據(jù)第二參考信號(hào)。比如第一參考信號(hào)是正弦參考信號(hào)，第二參考信號(hào)是余弦參考信號(hào)。如果第一個(gè) 采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值是根據(jù)正弦參考信號(hào)確定的，第一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值是根據(jù)余弦參考信號(hào)確定的，則后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值必須根據(jù)正弦參考信號(hào)確定， 后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值必須根據(jù)余弦參考信號(hào)確定。對(duì)于信號(hào)確定模塊20可以根據(jù)公式六確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)Pil [k) = w{k)r(k)...............公式六；其中，4 (眾)是抵消信號(hào) ；w(k)是當(dāng)前米樣時(shí)亥丨J對(duì)應(yīng)的權(quán)值；r (k)是在當(dāng)前米樣時(shí) 刻采樣的參考信號(hào)。如果本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)濾波器需要兩個(gè)權(quán)值，則信號(hào)確定模塊20將確定的 當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)相乘，得到當(dāng)前采樣時(shí) 刻對(duì)應(yīng)的第一處理信號(hào)，將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第 二參考信號(hào)相乘，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二處理信號(hào)，將第一處理信號(hào)和第二處理信 號(hào)相加，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。具體的，根據(jù)公式六可以衍生出公式七，信號(hào)確定模塊20可以根據(jù)公式七得到當(dāng) 前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)U1 (k) = Wi (k)rs (k)+wc (k)rc (k).................公式七;其中，/^(A:)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)；Ws(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一
權(quán)值；rs(k)是在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)；ws(k)rs(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第 一處理信號(hào)；w。(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值；r。(k)是在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第二 參考信號(hào)；w。(k)r。(k)是當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二處理信號(hào)。其中，濾波模塊30可以將在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)和確定的當(dāng)前采樣時(shí) 刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)相減，得到的信號(hào)是除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。具體的，濾波模塊30可以根據(jù)公式八得到的信號(hào)是除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)y(k)+h{k) = sikyh^k)............公式八；其中，；<眾)是當(dāng)前采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)中的有用信號(hào)，力(眾；)是當(dāng) 前采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)中除有用信號(hào)外的其他信號(hào)，構(gòu)成了當(dāng) 前采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)；s(k)是在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)辦⑷是
當(dāng)前采樣時(shí)刻確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例去除窄帶干擾的方法包括下列步驟步驟201、自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。步驟202、自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定 當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的。步驟203、自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣 時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。步驟201中，自適應(yīng)濾波器根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除 去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 權(quán)值。具體的自適應(yīng)濾波器可以采用自行應(yīng)算法確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。自適應(yīng)算法有很多種，比如最小均方誤差算法、遞歸最小二乘算法，歸一化LMS算法，變步長LMS算 法等。下面以最小均方誤差算法為例進(jìn)行說明，其他算法與最小均方誤差算法類似，只 是算法不同，在此不再贅述。自適應(yīng)濾波器如果采用最小均方誤差算法可以根據(jù)公式三確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì) 應(yīng)的權(quán)值。如果當(dāng)前采樣時(shí)刻是第一個(gè)采樣時(shí)刻，則上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值就是預(yù)先設(shè) 定的權(quán)值，上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信 號(hào)都是0。其中，不同的自適應(yīng)濾波器需要的權(quán)值數(shù)量也不相同，以Notch濾波器為例，需要 兩個(gè)權(quán)值，則權(quán)值包括第一權(quán)值和第二權(quán)值；相應(yīng)的，參考信號(hào)包括第一參考信號(hào)和第二參 考信號(hào)。步驟201中，自適應(yīng)濾波器需要根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值、上一個(gè)采 樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)，確定當(dāng)前采 樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值，以及根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去 窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第二參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的第二權(quán)值。以最小均方誤差算法為例，則根據(jù)公式三可以衍生出公式四和公式五，自適應(yīng)濾 波器根據(jù)公式四確定第一權(quán)值，根據(jù)公式五確定第二權(quán)值。需要說明的是，如果第一權(quán)值是根據(jù)第一參考信號(hào)確定的，則后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的第一權(quán)值都必須根據(jù)第一參考信號(hào)；相應(yīng)的，如果第二權(quán)值是根據(jù)第一參考信號(hào)確定的， 則后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值都必須根據(jù)第二參考信號(hào)。比如第一參考信號(hào)是正弦參考信號(hào)，第二參考信號(hào)是余弦參考信號(hào)。如果第一個(gè) 采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值是根據(jù)正弦參考信號(hào)確定的，第一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值是 根據(jù)余弦參考信號(hào)確定的，則后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值必須根據(jù)正弦參考信號(hào)確定， 后續(xù)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值必須根據(jù)余弦參考信號(hào)確定。步驟202中，對(duì)于自適應(yīng)濾波器可以根據(jù)公式六確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。如果本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)濾波器需要兩個(gè)權(quán)值，則步驟202中，自適應(yīng)濾波器 將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)相乘，得到當(dāng) 前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一處理信號(hào)，將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻 采樣的第二參考信號(hào)相乘，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二處理信號(hào)，將第一處理信號(hào)和第 二處理信號(hào)相加，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。具體的，根據(jù)公式六可以衍生出公式七，自適應(yīng)濾波器可以根據(jù)公式七得到當(dāng)前 采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。步驟203中，自適應(yīng)濾波器可以將在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)和確定的當(dāng)前 采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)相減，得到的信號(hào)是除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。具體的，自適應(yīng)濾波器可以根據(jù)公式八得到的信號(hào)是除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。
本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)濾波器可以是Notch濾波器，比如凹口濾波器、陷波器等， 也可以是其他自適應(yīng)濾波器。下面以本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)濾波器是Notch濾波器為例進(jìn) 行說明。如圖3A所示，本發(fā)明實(shí)施例利用Notch濾波器進(jìn)行濾波原理示意圖中首先，窄帶干擾檢測器對(duì)有無窄帶干擾進(jìn)行檢測和判定，在有窄帶干擾時(shí)對(duì)窄帶 干擾的中心頻率進(jìn)行估計(jì)，得到窄帶干擾中心頻率估計(jì)值仁。然后，根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成正弦參考信號(hào)rs和余弦參考信號(hào)r。。最后，Notch濾波器根據(jù)正弦參考信號(hào)rs和余弦參考信號(hào)r。，對(duì)輸入的基帶信號(hào)
(s = y+n+ni)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)j) + /}和抵消信號(hào)。如圖:3B所示，本發(fā)明實(shí)施例Notch濾波器的處理原理示意圖中，有三路信號(hào)，其中 一路是基帶信號(hào)s，包括有用信號(hào)y，窄帶干擾信號(hào)Ii1和其他干擾信號(hào)η ；另一路是正弦參考 信號(hào)rs ；最后一路是余弦參考信號(hào)r。。其中，正弦參考信號(hào)rs和余弦參考信號(hào)r。存儲(chǔ)到Notch濾波器中，比如存儲(chǔ)一個(gè) 周期內(nèi)的采樣值，則Notch濾波器會(huì)接收到一路信號(hào)，即基帶信號(hào)S ；也可以與基帶信號(hào)s 類似將正弦參考信號(hào)rs和余弦參考信號(hào)r。發(fā)送給Notch濾波器，則Notch濾波器會(huì)接收到 三路信號(hào)，即基帶信號(hào)S、正弦參考信號(hào)rs和余弦參考信號(hào)r。。Notch濾波器根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的正弦參考信號(hào)rs(k)和當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的第一權(quán)值Ws (k)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一處理信號(hào)；Notch濾波器根據(jù)根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的余弦參考信號(hào)r。(k)和當(dāng)前采樣時(shí)刻 對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值《。(k)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二處理信號(hào)^c(A)
ONotch濾波器根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一處理信號(hào)/^(眾)和當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的第二處理信號(hào)％0)，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信。Notch濾波器根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)》/0)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采 樣的基帶信號(hào)s(k)進(jìn)行濾波，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的除去窄帶干擾后的基帶信號(hào) y(k)+h{k)
O在經(jīng)過一段收斂過程后，Notch濾波器的兩個(gè)權(quán)值就會(huì)收斂接近于最小均方誤差 準(zhǔn)則下的最優(yōu)線性濾波權(quán)值(假設(shè)采用最小均方誤差算法)，這時(shí)得到的就是抵消窄帶干
擾后的輸出信號(hào)j) +A以及窄帶干擾信號(hào)的估計(jì)波形A。在自適應(yīng)收斂過程結(jié)束后，j> + 將是y+n最小均方誤差估計(jì)，而爲(wèi)將是Ii1最小均方 誤差估計(jì)。Jp + A可以直接用下一步處理，例如信道估計(jì)、解調(diào)、譯碼等等、可以用于對(duì)原始 信號(hào)的校準(zhǔn)和修正等。本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)濾波可以采用多種硬件器件實(shí)現(xiàn)，不僅可以采用通用的處 理器、單片機(jī)以及專用的數(shù)字信號(hào)處理器，還可以采用可編程邏輯器件等。從上述實(shí)施例可以看出本發(fā)明實(shí)施例自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán) 值；自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻 對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的；自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除 去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例充分利用了循環(huán)前綴時(shí)間作為自適應(yīng)濾波器的收斂時(shí)間。由于本發(fā)明實(shí)施例通過自適應(yīng)濾波器除去窄帶干擾，從而減少了處理時(shí)延，提高 了實(shí)時(shí)性，并且采用自適應(yīng)濾波器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整權(quán)值，滿足時(shí)變的環(huán)境要求改善干擾抵消 效果。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)簡單，復(fù)雜度低，反應(yīng)速度快，更加適合正交頻分 復(fù)用系統(tǒng)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種去除窄帶干擾的方法，其特征在于，該方法包括自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣 時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中所述參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣 的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 權(quán)值包括所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后 的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述權(quán)值包括第一權(quán)值和第二權(quán)值，所述參 考信號(hào)包括第一參考信號(hào)和第二參考信號(hào)；所述自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的權(quán)值包括所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干 擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一 權(quán)值；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干 擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第二參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二 權(quán)值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的抵消信號(hào)包括所述自適應(yīng)濾波器將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第 一參考信號(hào)相乘，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一處理信號(hào)；所述自適應(yīng)濾波器將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第 二參考信號(hào)相乘，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二處理信號(hào)；所述自適應(yīng)濾波器將所述第一處理信號(hào)和所述第二處理信號(hào)相加，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻 對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1 4任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波器對(duì)在當(dāng) 前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波包括所述自適應(yīng)濾波器將在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)和確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 抵消信號(hào)相減，得到的信號(hào)是除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。
6.一種自適應(yīng)濾波器，其特征在于，該自適應(yīng)濾波器包括權(quán)值確定模塊，用于確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；信號(hào)確定模塊，用于根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采 樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中所述參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的；濾波模塊，用于根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的 基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)濾波器，其特征在于，所述權(quán)值確定模塊用于根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值。
8.如權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)濾波器，其特征在于，所述權(quán)值確定模塊用于在所述權(quán)值包括第一權(quán)值和第二權(quán)值，所述參考信號(hào)包括第一參考信號(hào)和第二參考信 號(hào)時(shí)，根據(jù)上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào) 和在上一個(gè)采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值，以及根據(jù) 上一個(gè)采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值、上一個(gè)采樣時(shí)刻除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)和在上一個(gè) 采樣時(shí)刻采樣的第二參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值。
9.如權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)濾波器，其特征在于，所述信號(hào)確定模塊用于將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一權(quán)值和當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的第一參考信號(hào)相乘，得 到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第一處理信號(hào)，將確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二權(quán)值和當(dāng)前采樣 時(shí)刻采樣的第二參考信號(hào)相乘，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的第二處理信號(hào)，將所述第一處理 信號(hào)和所述第二處理信號(hào)相加，得到當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)。
10.如權(quán)利要求6 9任一權(quán)利要求所述的自適應(yīng)濾波器，其特征在于，所述濾波模塊 用于將在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)和確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)相減，得到 的信號(hào)是除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種去除窄帶干擾的方法和自適應(yīng)濾波器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的通過固定系數(shù)濾波器除去干擾會(huì)引入處理時(shí)延，實(shí)時(shí)性比較差的問題。本發(fā)明實(shí)施例的方法包括自適應(yīng)濾波器確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的權(quán)值；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的權(quán)值和在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的參考信號(hào)，確定當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，其中所述參考信號(hào)是根據(jù)窄帶干擾的中心頻率生成的；所述自適應(yīng)濾波器根據(jù)確定的當(dāng)前采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的抵消信號(hào)，對(duì)在當(dāng)前采樣時(shí)刻采樣的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波，得到除去窄帶干擾后的基帶信號(hào)。采用本發(fā)明實(shí)施例能夠減少處理時(shí)延，提高實(shí)時(shí)性，改善干擾抵消效果。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102098258SQ200910225449
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
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