專利名稱：濾波器的制作方法
技術領域：
本發明涉及自適應數字濾波器，特別是用在無線電接收機中。
傳統的自適應數字濾波器例如從1993年Addison-Wesley Publishers公司出版的EC Ifeachor和DW Jervis的文章《數字信號處理》中知道了。這些濾波器的缺點是在用在調制所接收的數據樣值中之前所有的濾波系數都被更新和存儲。這個過程需要涉及在濾波之前將這些系數寫入存儲器和從存儲器讀出所有這些系數。這使得自適應濾波器相對地慢，或者要求另外的電路來單獨地更新系數。
本發明在權利要求書中限定，現在應該參閱該權利要求書。
本發明提供一種自適應數字濾波的方法，包括多個第一步，其每一步根據接收的數據樣值各自適應一個濾波系數；和多個第二步，其每一步各自將自適應后的濾波系數加到接收的數據樣值，其中所述第一和第二步被定時，使得自適應后的濾波系數和已調制的數據樣值被交替地確定。因此，每個自適應后的濾波系數可提供在濾波中立即使用而無需保持在存儲器中。
根據先前的一次濾波操作得到的誤差，各系數被自適應以在下一次濾波操作中使用。每次濾波操作是對于相繼在后接收的數據樣值。
本發明還提供一種自適應數字濾波器，包括濾波裝置和自適應裝置，該自適應裝置被操作用來自適應濾波系數而提供一個自適應后的系數，濾波裝置操作用來將自適應濾波系數加到一接收的數據樣值，該濾波裝置和自適應裝置的操作被定時，使得自適應濾波系數和已調制的數據樣值被交替地提供。以這種方式，自適應后的濾波系數在已確定之后一個時鐘周期可被讀入該濾波裝置。自適應后的濾波系數可在預定的時間由濾波裝置讀出并寫入存儲器，以便在稍后使用。
本發明還提供一個接收機，其包括如上所述的一個新型的自適應數字濾波器。該接收機可用于無線電或通信，特別是用于時分多路復用(TDM)和/或時分多址(TDMA)通信。該接收機可以是從用戶單元接收TDMA通信的基站，這些用戶單元可以是在固定地點。
本發明還涉及相應的無線電接收的方法。
本發明最好通過簡單的自適應數字濾波器提供增大了的數據通過量的優點。
現在通過舉例并對照附圖敘述本發明的優選實施例，其中
圖1是說明自適應濾波器的簡單方框圖；和圖2是根據本發明的自適應濾波器的方框圖。
如圖1所示，自適應濾波器1包括與自適應裝置4連接的一個數字濾波器2。數據樣值D被收到并加到數字濾波器2，并提供一個濾波后的輸出信號FIRresult。依賴于作為在接收的和期望的濾波器輸出FIRresult之間的差的誤差E，由濾波器2所施加的先前的濾波系數Cn被校正即更新以便提供自適應的濾波系數Cn′。這些自適應系數Cn′被施加以濾除在數據樣值D中接收的任何系統誤差。濾波器2是多抽頭(例如8抽頭)濾波器，它工作以根據下式提供輸出FIRresultFIRresult=Σn=0n=7Cn′DN+n+2]]>(式1)式中Cn′是更新后的濾波系數和DN+n+2是數據樣值，N表示在組合的自適應和濾波過程中的第一數據樣值。
濾波器響應復數誤差信號E起作用，誤差信號E推導如下E＝K(FIRresult-期望的結果)(式2)式中K是設置來控制自適應速度的正的常數。
誤差E用于根據LMS算法更新自適應裝置4中的濾波系數，具體公式如下Cn′＝Cn-E.D*N+n0≤n≤7(3)式中D*N+n是DN+n的復數共軛。
因此自適應濾波器1的自適應裝置4起著改變濾波系數的作用以使期望的與接收的濾波輸出FIRresult一致。
濾波(式1)和自適應(式2)操作的交錯允許每個系數在被用于當前的濾波操作中之前根據從先前濾波操作導出的誤差進行自適應。
為了自適應和濾波操作，要求初始化，代入式3，自適應操作變為Cn′＝0 對0≤n≤7圖2中更詳細地表示自適應濾波器1的裝置。有一個復數乘法器6，它從數據存儲器8接收數據樣值D，和從具有以X表示的輸出信號的選擇器14中選擇性地接收來自誤差寄存器10的誤差值或來自控制緩沖器15的濾波系數Cn。乘法器6接到運算邏輯單元ALU，它提供信號M給該ALU。運算邏輯單元ALU提供一個輸出信號A，和執行提供濾波數據樣值F及系數Cn′所需要的計算，如下面所敘述的。
已調制的數據樣值F反饋到寄存器16，該寄存器16接到選擇器18。選擇器18的另外的輸入端口接到寄存器20，用于保持濾波系數C。選擇器18的輸出端口接到運算邏輯單元ALU，而運算邏輯單元ALU的輸出經過控制緩沖器15接到系數存儲器12和選擇器14，該ALU傳送更新的濾波系數C′到這二者。選擇器18提供信號Y到運算邏輯單元ALU。
表1中示出由自適應濾波器1進行的操作順序，詳細地說明在整個自適應和濾波操作的每個時間步驟中數據存儲器8、系數存儲器12、乘法器6、ALU和選擇器14及18的各個操作，以及電路內的數據值。
如表1所示的，在時間步驟1，第一數據樣值DN+0和誤差值E提供給乘法器6。因為乘法器三級流水線(pipeline)在3個時間步驟后，在時間步驟4出現，乘法器6工作提供E.D*N+0的輸出信號M。在時間步驟3，C0從系數存儲器12讀入C寄存器20，在時間步驟4通過選擇器18變為對ALU是可用的。在時間步驟4中運算邏輯單元ALU動作提供C0-E.D*N+0的輸出A。這被送給C0′到系數存儲器12并通過選擇器14到乘法器6。這樣完成了第一濾波系數的自適應。
還是在時間步驟4，DN+2從數據存儲器8提供給乘法器6。在3個時間步驟后在時間步驟7，乘法器6工作提供C0′，DN+2的輸出M。ALU不作改變將輸出M傳送到F寄存器16，在濾波中完成第一數據樣值的調制。
上面的操作序列其中對于n＝0情況，Cn′和Cn′.DN+n+2從E，DN，Cn和DN+n+2計算出來，這些操作序列對于n＝1到7(包括7)重復進行，分別是在時間步驟3、5、7、9、11、13和15開始。但是，對于這些序列，在濾波(數據調制)階段(在時間步驟9，11，13，15，17，19和21)期間ALU的工作被改為產生F+Cn′.DN+n+2的結果A，這樣使得這個結果包括所有先前已調制數據的和，如式1所要求的。
這些重復的序列被共同交錯，使得該乘法器和ALU交替地操作更新的系數Cn′和已調制數據樣值，以這樣的方式以保證提供更新的系數供立即使用而無需寫入到和隨后從存儲器讀出。
表權利要求
1.一種自適應數字濾波方法，包括多個第一步驟，其每一個根據接收的數據樣值來自適應濾波系數；和多個第二步驟，其每一個通過施加一個自適應的濾波系數給接收的數據樣值進行濾波，其中所述各第一和第二步驟被定時，以便交替地確定所述自適應濾波系數和已調制的數據樣值。
2.根據權利要求1的自適應數字濾波的方法，其中每個所述第二步驟是對連續地在后接收的數據樣值進行的。
3.根據權利要求1或2的自適應數字濾波的方法，其中提供每個自適應濾波系數來立即在濾波中使用而不保持在存儲器中。
4.根據前面任一個權利要求的自適應數字濾波的方法，其中所述這些系數根據從前一個濾波操作中得到的誤差被自適應以用于下一個濾波操作中。
5.根據前面任一個權利要求的自適應數字濾波的方法，其中濾波滿足下式FIRresult=Σn=0n=7Cn′DN+n+2]]>式中Cn′是更新的濾波系數，而DN+n+2是數據樣值，N表示在組合的自適應與濾波過程中的第一數據樣值。
6.根據從屬于權利要求4的權利要求5的自適應數字濾波的方法，其中誤差E推導如下E＝K·(FIRresult-期望的結果)式中K是設置來控制自適應速度的一個正的常數，而誤差E用于根據下式更新濾波系數Cn′＝Cn-E.D*N+n0≤n≤7式中D*N+n是DN+n的復數共軛。
7.一種自適應數字濾波器，包括濾波裝置和自適應裝置，該自適應裝置操作以適應濾波系數而提供一個自適應系數，該濾波裝置操作提供一個自適應濾波系數給接收的數據樣值，該濾波裝置和自適應裝置的操作被定時，使得交替地提供所述自適應濾波系數和已調制的數據樣值。
8.根據權利要求7的自適應數字濾波器，包括提供每個自適應濾波系數來立即用在濾波中的裝置。
9.根據權利要求8的自適應數字濾波器，其中自適應濾波系數在已確定后一個時鐘周期被讀入該濾波裝置。
10.根據權利要求7至9的任一個權利要求的自適應數字濾波器，其中在一預定的時間自適應濾波系數由所述濾波裝置讀和寫入一存儲器供隨后使用。
11.根據權利要求7至10的任一個權利要求的自適應數字濾波器，其中該自適應裝置操作以便根據從前一濾波操作得到的誤差來自適應所述這些系數以用于下一濾波操作。
12.一種用于無線電或通信的接收機，包括根據權利要求7至11的任一個權利要求的自適應數字濾波器。
13.一種無線電或通信接收的方法，包括根據1至4的任一個權利要求的自適應數字濾波的方法。
全文摘要
在自適應數字濾波中，根據接收的數據樣值自適應濾波系數的各第一步驟和將自適應濾波系數加到接收的數據樣值進行濾波的各第二步驟是交替的，以便交替地確定自適應濾波系數和已調制的數據樣值。因此，每個自適應濾波系數可提供來立即用在濾波中。
文檔編號H03H21/00GK1163023SQ9519610
公開日1997年10月22日 申請日期1995年9月8日 優先權日1995年9月8日
發明者戴維·J·斯普瑞德伯里 申請人:艾奧尼卡國際有限公司