CN101557243B - 一种对导频信道进行自适应滤波的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种对导频信道进行自适应滤波的装置及方法，装置包括自适应一阶无限冲激响应(IIR)滤波器；导频信道测量输出模块；滤波系数计算模块。方法为：滤波系数计算模块根据导频信道测量输出模块的当前输出和一阶IIR滤波器的前次输出计算本次滤波系数；一阶IIR滤波器用上述滤波系数进行滤波。本发明大大降低了常用的自适应滤波器的复杂度，与固定系数的一阶IIR滤波器相比复杂度增加也不大。

Description

一种对导频信道进行自适应滤波的装置及方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其一种无线通讯系统中对导频信道进行自适应滤波的装置及方法。

背景技术

在许多无线通讯系统中，通常存在导频信道帮助终端侧进行信道估计，例如，WCDMA系统中的公共导频信道(CPICH)。为了得到准确及时的测量结果，导频信道的测量结果需要经过一定的滤波。固定系数滤波无法在不同的衰落环境得到最优的结果；自适应滤波算法可以根据对无线信道环境的估测调节合适的滤波系数，但是通常会大大增加算法和系统的复杂度。例如，专利CN02813228.9和CN99127037.1中都采用了需要计算量颇大的复杂的自适应算法，专利CN02813228.9中则需要对备选的每个滤波器进行一次滤波，然后根据它们滤波的质量进行选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无线通讯系统中对导频信道进行自适应滤波的装置，该装置结构简单，实现容易；本发明还在该装置的基础上提供一种无线通讯系统中对导频信道进行自适应滤波的方法，该方法能够在变化的衰落信道环境下得到即时准确的信道估计。

本发明所述的对导频信道进行自适应滤波的装置，包括自适应一阶无限冲激响应(IIR)滤波器，用于对导频信道的测量结果进行滤波并缓存当前输出；还包括：

导频信道测量输出模块：用于得到当前导频信号输出，将所述当前导频信号分别输出给所述滤波系数计算模块和所述滤波器；

滤波系数计算模块：用于根据导频信道测量输出模块的输出和上述滤波器的前次输出计算该滤波器的滤波系数；即滤波系数计算模块比较当前滤波器输入的能量和前次滤波器输出结果的能量，当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波。

本发明所述对导频信道进行自适应滤波的方法，包括以下步骤：

步骤一：滤波系数计算模块根据导频信道测量输出模块的当前输出和一阶IIR滤波器的前次输出计算本次滤波系数；即滤波系数计算模块比较当前滤波器输入的能量和前次滤波器输出结果的能量，当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波；

步骤二：一阶IIR滤波器用上述滤波系数进行滤波。

所述步骤一进一步包括以下步骤：

步骤A：滤波系数计算模块计算并比较滤波器当前输入能量和滤波器前次输出能量，记录比较结果；

步骤B：若滤波器前次输出能量连续大于或者小于其当前输出能量设定次数，则在滤波系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数；否则，在滤波系数取值范围内按步长减小当前输入的滤波系数。

所述步骤一进一步包括：

步骤a：滤波系数计算模块计算并分别统计设定时间内，滤波器当前输入能量大于和小于滤波器前次输出能量的次数，设置一个高阈值和一个低阈值；

步骤b：若所述次数高于高阈值，则在滤波系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数；若所述次数低于低阈值，则在滤波系数取值范围内按步长减小当前输入的滤波系数；否则，保持当前滤波系数不变。

所述步骤一进一步包括：

步骤c：滤波系数计算模块计算并比较滤波器当前输人的相位和滤波器前次输出的相位变化，设置一个高阈值和一个低阈值；

步骤d：若上述相位变化高于高阈值，则在滤波系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数；若相位变化低于低阈值，则在滤波系数取值范围内按步长减小当前输入的滤波系数；否则，保持当前滤波系数不变。

所述滤波系数取值范围为：(4/32，15/32)。

所述步长为1/32。

步骤B所述设定次数大于1。

步骤b所述设定时间为1个时隙到1帧。

本发明所述对导频信道进行自适应滤波的方法，包括以下步骤：

步骤C：一阶IIR滤波器用当前滤波系数进行滤波并缓存当前输出；

步骤D：滤波系数计算模块根据导频信道测量输出模块的当前输出和上述滤波器的输出计算下一次的滤波系数；即滤波系数计算模块比较当前滤波器输入的能量和前次滤波器输出结果的能量，当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波。

本发明大大降低了常用的自适应滤波器的复杂度，与固定系数的一阶IIR滤波器相比复杂度增加也不大。

附图说明

图1是本发明所述装置示意框图；

图2是本发明所述方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，是本发明所述装置示意框图。导频信道测量输出模块A将得到的当前导频信号分别输出给滤波系数计算模块B和自适应一阶IIR滤波器C；模块B将根据模块A的输出与滤波器C中缓存的前次输出计算后输出给滤波器C。其中，模块A可以采用现有的导频信道测量方法取得当前导频信号。以WCDMA系统为例，模块A可以在频偏调整后对CPICH进行解扰解扩，发射分集天线(STTD)分离后得到CPICH的当前符号。模块B可以采用不同的滤波器系数调整算法。例如在系数取值范围(4/32，15/32)内，根据滤波器输入和输出的比较，以步长Δ_α＝1/32作渐进调整，具体的比较方法举例如下：

方法一：

比较当前滤波器C输入的能量和前次滤波器C输出结果的能量；并记录比较结果。

当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波。

判断需要增大或者减少滤波系数的方法如下：

一：根据历史记录，判断输入输出的能量大小状态是否持续了设定次数n(n＞1)次以上。若是，则按步长增加系数；否则按步长减小系数。

二：在1个时隙到一帧的时间内，分别统计输入能量大于和小于前次输出能量的次数，比较两者出现的次数差异，设置高，低两个阈值，若次数高于高阈值，按步长增加系数；若次数低于低阈值，按步长较少系数；若次数在两个阈值之间，则保持系数不变。

方法二：

计算当前滤波器输入的相位和上次滤波器输出结果相位的变化，设置一个高阈值和一个低阈值；

当相位变化超过高阈值时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当相位变化低于低阈值时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波；当相位变化在两个阈值之间时，保持当前滤波系数。

还可以综合方法一和方法二中对能量和相位的判断渐进的对滤波器系数做自适应调整。

模块C用模块B得到的滤波系数进行一阶IIR滤波并缓存其当前输出。

如图2所示，是本发明所述方法流程图，模块A首先获取当前导频信号，然后，模块B根据来自模块A的输出和滤波器C缓存中的结果利用上述方法技术滤波系数并输出给滤波器C，滤波器C用该滤波系数滤波。

本方法还可以是滤波器利用当前的滤波系数先滤波，并缓存当前输出，然后模块B才根据这个输出以及模块B的输出技术滤波系数，滤波器下次滤波时即使用该滤波系。

本发明通过比较导频信道滤波器的输出和输入，动态调整一阶IIR滤波器的系数，可在不同的信道衰落情况下得到理想的滤波效果，大大简化了自适应滤波器的应用。

Claims (10)

1.一种对导频信道进行自适应滤波的装置，包括自适应一阶无限冲激响应滤波器，用于对导频信道的测量结果进行滤波并缓存当前输出；其特征在于，还包括： 

导频信道测量输出模块：用于得到当前导频信号输出，将所述当前导频信号分别输出给滤波系数计算模块和所述滤波器； 

滤波系数计算模块：用于根据导频信道测量输出模块的输出和上述滤波器的前次输出计算该滤波器的滤波系数；即滤波系数计算模块比较当前滤波器输入的能量和前次滤波器输出结果的能量，当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波。 

2.一种对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤一：滤波系数计算模块根据导频信道测量输出模块的当前输出和一阶无限冲激响应滤波器的前次输出计算本次滤波系数；即滤波系数计算模块比较当前滤波器输入的能量和前次滤波器输出结果的能量，当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波； 

步骤二：一阶无限冲激响应滤波器用上述滤波系数进行滤波。 

3.如权利要求2所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括以下步骤： 

步骤A：滤波系数计算模块计算并比较滤波器当前输入能量和滤波器前次输出能量，记录比较结果； 

步骤B：若滤波器前次输出能量连续大于或者小于其当前输入能量设定次数，则在滤波系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数；否则，在滤波系数取值范围内按步长减小当前输入的滤波系数。 

4.如权利要求2所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于， 所述步骤一进一步包括： 

步骤a：滤波系数计算模块计算并分别统计设定时间内，滤波器当前输入能量大于和小于滤波器前次输出能量的次数，设置一个高阈值和一个低阈值； 

步骤b：若所述次数高于高阈值，则在滤波系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数；若所述次数低于低阈值，则在滤波系数取值范围内按步长减小当前输入的滤波系数；否则，保持当前滤波系数不变。 

5.如权利要求2所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括： 

步骤c：滤波系数计算模块计算并比较滤波器当前输人的相位和滤波器前次输出的相位变化，设置一个高阈值和一个低阈值； 

步骤d：若上述相位变化高于高阈值，则在滤波系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数；若相位变化低于低阈值，则在滤波系数取值范围内按步长减小当前输入的滤波系数；否则，保持当前滤波系数不变。 

6.如权利要求3、4或5所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，所述滤波系数取值范围为：(4/32，15/32)。 

7.如权利要求3、4或5所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，所述步长为1/32。 

8.如权利要求3所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，步骤B所述设定次数大于1。 

9.如权利要求3所述的对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，步骤b所述设定时间为1个时隙到1帧。 

10.一种对导频信道进行自适应滤波的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤C：一阶无限冲激响应滤波器用当前滤波系数进行滤波并缓存当前输出； 

步骤D：滤波系数计算模块根据导频信道测量输出模块的当前输出和上述滤波器的输出计算下一次的滤波系数；即滤波系数计算模块比较当前滤波器输入的 能量和前次滤波器输出结果的能量，当发现滤波器前次输出结果能量持续大于或者小于滤波器输入的能量时，在系数取值范围内按步长增加当前输入的滤波系数，减弱滤波。当两者能量呈明显震荡状态时，在系数取值范围内按步长减少当前输入的滤波系数，增强滤波。 

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