CN1663131A - 用于小波降噪的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种数字接收器装置及相关方法，其中数字接收器装置包括调谐器/解调器电路、模数转换装置，还包括用于存储脉冲小波表示的装置、用于确定在所接收信号中是否存在干扰脉冲的装置及用于将所存储的脉冲小波表示引入检测到的接收脉冲以便抵消其在所接收信号中的影响的装置。

Description

用于小波降噪的方法和设备
本发明涉及数字接收器及接收数字信号的相关方法。
如编码正交频分多路复用(COFDM)的数字广播系统在数字音频广播(DAB)和数字地面电视(DVB-T)中具有特殊用途。
在这种广播系统中，每个数字样本的位都在多个载波上以多个不同的时间间隔分布。每个载波都处于发射频道内平均隔开的不同频率。每个时间间隔内的波形通常是由那个时间间隔内的载波所需的幅度与相位值的反向快速傅立叶变换(IFFT)创建的。
每个IFFT的输出创建一个所谓的符号，具有一个符号周期的持续时间。多个这样的符号组合在一起构成一个COFDM帧。然后COFDM帧被发送，数据位在频率和时间上的分布提供了一种有利地阻止错误并且还能处理高度多频道失真的系统。
在接收器的解调器中，快速傅立叶变换(FFT)是对每个符号中的波形执行的，以确定其所包括载波的幅值和相位。从这些幅度和相位值，得出由该符号携带的数据。
COFDM是称为正交频分多路复用(OFDM)的通信系统的一种版本。其特征在欧洲标准EN 300 744，V1.1.2(1997-8)，数字视频广播(DVB)；由欧洲电信标准委员会(ETSI)于1997年8月在Valbonne，France发布的帧结构，频道编码及对数字地面电视的调制中更详细地描述。
但是，由于顺序发送的符号受到短期噪声事件的严重影响，因此出现了不足，其中短期噪声事件会使每个独立的符号失真。例如，如上面所讨论过的那些基于COFDM的系统会由于来自内部环境中引起的流量相关切换事件和高电流切换事件的强干扰而被中断。
因此，试着限制数字信号发送系统中如脉冲干扰事件的噪声的影响是有利的。
EP-A-1043874公开了一种寻求限制脉冲干扰事件影响的COFDM接收器装置，其中所接收信号的幅值与阀值进行比较，以识别脉冲干扰的存在。如果超过了阀值，则超过阀值的那部分信号被零值代替，以限制干扰的影响。
但是，由于其操作仅依赖于幅值与阀值的比较，因此系统被不利地限制了，所以这种不精确的脉冲干扰存在确定能证明是常见的。而且，仅仅将可能的干扰脉冲用零值代替并不一定能导致没有干扰脉冲的原始信号的完全精确再现。
因此，本发明寻求提供一种比已知的这种装置和方法具有优点的数字接收器装置和相关方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种数字接收器装置，包括调谐器/解调器电路和模数转换装置，还包括用于存储脉冲小波表示的装置，确定在所接收信号中是否出现干扰脉冲的装置及将存储的脉冲小波表示引入所检测的接收脉冲从而抵消所接收信号中其影响的装置。
在提供精确地寻求从进入的数字信号除去干扰脉冲的装置和以对信号的剩余部分具有有限影响方面，本发明是有利的。
权利要求2的特征代表用于确定所接收信号中脉冲干扰事件到达的特别精确和有效的装置，而权利要求3和4的特征包括这种装置的有利实施方式。
权利要求5的特征在提供用于从所接收信号中除去脉冲干扰事件的特别简单、有效的装置方面是有利的。
权利要求6的特征证明在当与所接收信号中进入的脉冲干扰事件比较时产生能提供高精度的所存储脉冲侵入事件表示方面是特别有利的。
权利要求10和11的特征证明在提高有效地从所接收的进入数字信号中除去脉冲干扰事件的精度方面是特别有利的。
根据本发明的另一方面，提供了一种接收数字信号的方法，包括解调信号、对信号进行模数转换的步骤，还包括存储脉冲小波表示、确定是否在进入的信号中发现脉冲干扰事件及将所述存储的小波表示引入所接收的脉冲干扰事件从而抵消其影响的步骤。
因此，就象将要理解的，本发明提供了通过识别对接收器系统的输入施加快电压步进对所接收数据特征产生的一系列干扰的影响来检测基本脉冲干扰事件存在的装置。特别有利的是，提供该装置用于通过例如当数字接收器第一次被委托时或每次打开时执行的自动学习处理象期望的那样从基本脉冲干扰事件中描述数据干扰。
因此，实现了通过从这种事件中减去所考虑数据干扰序列的一个缩放版本来减小基本脉冲干扰事件影响的装置。
当然，很容易理解为了减小这种干扰的影响，本发明可以很容易地结合到为解调DVB-T信号而提供的集成电路中。
因而本发明提供了对脉冲干扰事件具有提高的抗扰性的接收器，因此尤其在DAB和DVB-T系统中能找到现成的用途。
以下仅作为例子参考附图进一步描述本发明，其中：
图1表示已知数字接收器系统的示意性方框图，从而说明脉冲干扰事件发生的方式；及
图2是根据本发明一种实施方式的接收器装置的示意性方框图。
首先看图1，说明了一种用于接收数字无线信号并包括连接到前端系统14的天线12的典型数字接收器装置方框图，其中前端系统14一般包括调谐和滤波设备。前端系统14又反过来连接到将输出的数字信号传输到解调系统18的剩余部分的模数转换装置16。
解调系统18的该剩余部分又提供了数字数据输出20。
前端系统14用于将期望的频率范围转变成需要的中间频率范围并衰减其它频率。
在图1中还示出了进入的脉冲干扰事件，它会在前端系统14的输出不利地造成一个或多个脉冲爆发。应当理解爆发中的每个脉冲通常都是由在天线12接收的快速干扰电压边缘造成的，这种快速干扰电压边缘22的一个例子也在图1中说明。这种边缘及其后果包括基本脉冲干扰事件。
尽管一个信号边缘或一串边缘可能出现在天线12，但每个都会产生如图1中前端系统14的输出侧说明的波形24。这种波形的幅值和形状是由天线12和前端系统14的时间响应确定的。波形24可以看成是包括脉冲小波。除了接收期望的信号，在天线和模数转换器16的输出还会有这种脉冲小波2 4出现，因此在天线12接收的电压边缘22用于创建如也在图1中说明的那些小波24的一系列数据干扰值26。
在实际中，这种数据干扰值26本质上是复数，因此具有实部和虚部，而且还将依赖于采样处理，但是原理上讲，这附加的脉冲小波在数据中可以是被识别的，而且一旦其被访问，就可以将其从所接收的信号中减去，以提供所接收信号再现的提高的精度。
现在看图2，说明了根据本发明一种实施方式的接收器装置28的示意性方框图。
图2的接收器装置28包括一些在图1中说明的典型特征，因此在合适的地方使用相同的标号。
因此，可以理解实现本发明的接收器装置也包括天线12、前端系统14、模数转换器16及表示用于提供数字数据输出20的解调系统剩余部分的块18。
但重要的是本发明的实施方式还具有以下讨论的其它特征。
包括脉冲小波学习系统30是为了接进模数转换器16的输出，以便形成近似于到达模数转换器16的脉冲小波24的形状估计。这种学习系统30的操作可以包括已知测试信号通过求和设备32的施加，这用于从脉冲小波学习系统30和天线12接收信号，然后将输入传输到前端系统14。已知测试信号可以在装置28设计时、委托时或实际上每次装置28打开时被创建。但是，可选地，小波形状也可以从装置28的已知特征或由一些其它合适的装置预测。但是，不管以什么方式获得脉冲小波的形状估计，一旦创建，该小波估计就存储在存储单元34中。
在图2装置28的操作中，所接收数据中由于在天线12接收的脉冲边缘22造成的任何干扰都被脉冲小波检测和评价系统36检测和评价，就象利用脉冲小波学习系统30一样，脉冲小波检测和评价系统36接进模数转换器16的输入。这种检测和评价系统36布置成连续比较接收到的数据与存储在存储器34中的脉冲小波形状。以这种方式，检测和评价系统能采用连续的交叉相关或最优滤波电路。一旦从模数转换器16的信号输出中检测到脉冲小波干扰，检测和评价系统36就评价干扰的幅值与相位，或者，如果是处理复数值就评价其实部和虚部。
然后，这种小波幅值与相位的评估传送到乘法器38，乘法器38还布置成接收存储在存储器34中的估计输出。
乘法器38还布置成缩放所存储的小波形状，从而形成随后在求和设备40中从进入数据减去的标识干扰脉冲的更精确估计，从而产生随后传输到解调系统18剩余部分的较少破坏的数据序列。
因此，如可以理解的，本发明提供了相对简单有效的用于产生数字接收器系统的装置，其中在天线接收到的快速干扰电压边缘，如基本脉冲干扰事件和导致不想要的波形加入到所需信号的干扰电压边缘，允许在脉冲小波等级进行处理，而且该脉冲小波从前端处理和数字化的信号中被除去了，从而有效地除去脉冲干扰事件的影响。
利用小波估计除去脉冲小波提高了由本发明提供的噪声抑制的精度。

Claims (16)

1、一种数字接收器装置(28)，包括调谐器/解调器电路(14)和模数转换装置(16)，还包括用于存储脉冲小波表示的装置(34)，用于确定是否有干扰脉冲(24，26)出现在所接收信号中的装置(36)及将所存储的脉冲小波表示引入检测到的接收脉冲(24，26)从而抵消其在所接收信号中的影响的装置(38，40)。
2、如权利要求1所述的装置，其中用于确定是否出现脉冲的装置(36)包括用于比较所存储的脉冲小波和在接收信号中出现的小波(24，26)的比较装置。
3、如权利要求2所述的装置，其中比较装置(36)包括交叉相关器。
4、如权利要求2所述的装置，其中比较装置(36)包括最优滤波装置。
5、如权利要求1-4中任何一项所述的装置，其中用于将存储的表示引入接收信号的装置包括用于从进入的脉冲小波(24，26)中减去所存储小波表示的减法装置(40)。
6、如权利要求1-5中任何一项所述的装置，还包括用于确定脉冲小波可能形式及用于将这种可能形式引入所述存储脉冲小波表示的装置(30)。
7、如权利要求6所述的装置，其中脉冲小波的形状估计是通过测试信号创建的。
8、如权利要求1-5中任何一项所述的装置，其中用于存储脉冲小波的装置(34)布置成接收预先编程的波长表示。
9、如权利要求1-5中任何一项所述的装置，还包括用于预测存储在所述存储装置中的脉冲小波可能形状的预测装置。
10、如权利要求1-9中任何一项所述的装置，还包括用于关于所接收信号中脉冲小波的特征缩放所存储脉冲小波的装置(38)。
11、如权利要求10所述的装置，其中所述特征包括所接收信号中脉冲小波的幅值和相位中的至少一个。
12、一种用于接收数字信号的方法，包括解调信号并对信号进行模数转换的步骤，还包括存储脉冲小波表示、确定是否在进入的信号中找到脉冲干扰事件并将所述存储的小波表示引入所接收的脉冲干扰事件从而抵消其影响的步骤。
13、如权利要求12所述的方法，其中所述确定步骤包括比较所存储的小波表示与所接收信号中的小波。
14、如权利要求12或13所述的方法，还包括从所接收的脉冲干扰事件中减去所存储的小波表示的步骤。
15、如权利要求12、13或14所述的方法，还包括估计要存储的小波表示的步骤。
16、如权利要求12、13、14或15所述的方法，还包括响应所接收信号的特征缩放所存储小波表示的步骤。
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