专利名称：脉冲噪声纠正的制作方法
技术领域：
本发明涉及脉冲噪声纠正。
背景技术：
OFDM或COFDM是一种多载波调制技术，其中可用传输信道带宽被分为成许多彼此相互交叠并且正交的离散信道或载波。数据以符号的形式传输，所述符号具有预定的持续时间并且包含一些载波频率。在这些OFDM符号载波上传输的数据可以使用传统方案被编码并且进行脉冲和/或相位调制。
在移动环境中，接收到的信号经历信号衰减，其中传输信道经历多种接收的信号的衰落状况，例如快速衰落和慢衰落。快速衰落指由于直接和反射信号(多路径)彼此间的相互干扰带来信号强度的改变，并且慢衰落指由于距离和地形影响带来信号强度的改变。具体而言，快速衰落信号强度的改变是因为相对运动和本地散射物(如建筑物、植物，和短距离快速改变)。慢衰落是当较大距离被覆盖时本地平均信号强度的变化。在高度随机环境中，快速衰落将具有高斯分布而慢衰落将趋向对数正态分布。
当处理在移动环境的许多通信情况下都能遇到的快速衰落状况时，涉及信号载波的半波长量级的变量。换句话说，对于600Mhz的FR信号来说是50cm。这实际上由于发射机和接收机之间建设性的和破坏性的多路径重叠。因此，现有接收机使用自动增益控制(AGC)来抵消快速衰落状况下性能的实质性衰减。AGC系统采用接收机输入端信号增益和能够检测脉冲噪声的简单脉冲噪声检测器，所述接受机的输入端信号增益被认为是稳定的。换句话，AGC系统尽量保持接收机输出的幅度在大部分范围上恒定，并且设置接收机增益使其与输入电平成反比例。
在OFDM数据传输系统技术中众所周知的一个关注点是脉冲噪声技术，其能在传输信道上产生错误脉冲。脉冲噪声或脉冲干扰在意想不到的情况下产生，持续较短的时间(例如，几微秒)，并且损坏所有的单音和频段。
为了纠正脉冲噪声的影响，现有系统采用检测比恒定信号电平高的信号样本的系统。因此，需要AGC环路精确地补偿所有类型的衰落，包括快速衰落。
具体而言，当移动接收机的速度增加或变化时，AGC系统不能单独有效的补偿快速衰落信道状况。实际上，在没有适当用来纠正快速衰落状况下的噪声边界信号的系统的情况下，由于信道状态预估错误和脉冲噪声，信道可能遭受性能的实质性衰减。
因此，期望开发一种新的方法来纠正脉冲噪声分量并改善衰落状况下接收信号的质量。
发明内容
因而，本发明的目的是提供一个脉冲噪声纠正的改进方法和系统。
根据以下和其他目的，本发明以检测移动环境中数据传输信号中的脉冲噪声分量为特色。这一方法，如下所述，包括下列步骤一接收通信信道上的具有在衰落状况下的输入信号电平的解调信号，其中所述输入信号电平在不存在所述脉冲噪声分量的情况下变化；一估计衰落状况下所述输入信号电平与所述脉冲噪声分量无关的变化，以获得所述信号的鲁棒信号电平估计；并且一基于所述鲁棒信号电平估计和所述输入信号电平，检测所述脉冲噪声分量。
本方法也用于降低脉冲噪声分量，其是通过消去所述接收信号中其脉冲噪声分量已检测到的信号分量来实现的，如权利要求2所述。
在上文中，这种方法处理快速衰落状况更有效，并且也可以估计时间间隔(I)上的所述输入信号电平，所述时间间隔(I)的长度用于提供所述信号电平变化的准确估计及所述信号电平的恒定电平。因此，脉冲噪声纠正极大地改善了接收信号的质量。
进一步，如权利要求5所定义的这种方法改善脉冲噪声分量的检测。
另外，本发明涉及一个通信系统，其用来根据上面的方法检测数据传输信号中的脉冲噪声分量，并且所述通信系统的其他特征在从属权利要求中详述。
如权利要求11所述，本发明也涉及包含计算机程序产品的物品，所述程序具有存储在计算机可读介质上的指令序列，所述指令序列在被处理器执行时，使得所述处理器执行下列操作-接收通信信道上的具有在衰落状况下的输入信号电平的解调信号，其中所述输入信号电平在不存在所述脉冲噪声分量的情况下变化；-估计衰落状况下所述输入信号电平与所述脉冲噪声分量无关的变化，以获得所述信号的鲁棒信号电平估计；并且-基于所述鲁棒信号电平估计和所述输入信号电平，检测所述脉冲噪声分量。
本物品的其他特征在从属权利要求中进一步详述。
脉冲噪声检测方法的这些和其他方面从下面的描述、附图和权利要求中将变得清楚。
附图简要说明
图1是根据本发明的接收单元的示意图；图2是图1中接收单元的噪声检测单元的示意图；图3是纠正脉冲噪声分量方法的流程图；图4是图1接收单元中的另一个噪声检测单元的示意图。
详细描述参看图1，通信系统2包括发射机4和接收单元6。发射机4将调制波8发射到与接收单元6相关联的天线10。调制波8通过接收天线10转变为射频(RF)信号，所述射频信号在接受单元6中被处理。接收单元6包括接收机12、噪声检测单元14、噪声降低单元16和信号处理单元18。
调制波8被传送到接收单元6，在这里其被接收机12初步处理。接收机12可以包括传统信号处理系统，例如调谐器、放大器及类似电路。调制波8在接收机12中也被A-D转换。接收机12输出定义为x(t)的预处理信号20，其随后在噪声检测单元14中被进一步处理。噪声检测单元14通过获得区别于信号值的有意义的脉冲噪声值来进行脉冲噪声检测。这种方法在图2中进行更详细的描述。在噪声检测单元14中，脉冲噪声被从预处理信号20x(t)中检测出来，其除了输出预处理信号20，还输出噪声降低控制信号22。这些信号进一步被输入噪声降低单元16，所述噪声降低单元从预处理信号20x(t)中降低或消除脉冲噪声分量。其是通过除去接收的信号中脉冲噪声分量已经被检测到的信号分量来完成的，因而输出无噪声信号24。无噪声信号24随后被传送到信号处理单元18进行较高电平信号处理。
参看图2，噪声检测单元14从接收机12接收到预处理信号20x(t)。噪声检测单元14包括信号采样单元30，鲁棒电平估计电路32，和噪声检测电路34。在预处理信号20x(t)被信号采样单元30采样后，采样信号36被输入到鲁棒电平估计电路32。
具体而言，鲁棒电平估计电路32是一种用于经受对偏差的不敏感性的电路，例如偏离假定分布的情况或正常指标之外的模型。因此，鲁棒电平估计电路32例如在小时间间隔(I)内估计称为x(t)的采样信号36的电平变化。在这个例子里，如果我们将采样信号表示为36，P(I)代表采样信号36的电平的均方根，即|x(t)|2。另外，间隔(I)的长度足够大以得到最准确的估计，但是足够小以同时保证|x(t)|2的值在时间间隔(I)上是恒定的。在鲁棒电平估计电路32中，估计计算相对于信号20x(t)的脉冲噪声分量必须具有鲁棒性。这意味着当采样信号x(t)被脉冲噪声分量破坏时，所述估计不可以受到严重影响。不同的技术可以用于使估计鲁棒，例如从估计计算中去掉给定阈值之上的高值或者对脉冲噪声位置做一简单粗略估计并且从采样信号36的计算中除去这些点。
因此，鲁棒电平估计电路32在快速衰落状况下给出与脉冲噪声分量无关的预处理信号20电平的变化的估计。这给出对信号20x(t)的鲁棒信号电平估计，即P(I)。之后，噪声检测电路34基于鲁棒信号电平估计P(I)和信号20x(t)检测脉冲噪声分量，并且输出噪声降低控制信号22(被定义为D(t))，其被传送到噪声降低单元16做进一步处理。另外，如所述，如线条26所示，信号20x(t)也被直接输出到噪声降低单元16，使脉冲噪声分量能被抵消并且无噪声信号24能够被处理。
用于上面图1和2的检测算法的框架包括将检测函数D(t)定义为在时间t信号20x(t)中脉冲噪声分量的概率。检测函数D(t)可以通过比较信号20x(t)和一个阈值来确定，这样，如果信号20x(t)大于或小于给定的阈值A，则检测函数D(t)指示信号20x(t)的信号能量被认为具有脉冲噪声分量存在。换句话说，如果|x(t)|＞A，则D(t)＝1，并且如果是其它情况，D(t)＝0。
再次参考图2，如果现在考虑由鲁棒信号电平估计电路32产生的鲁棒信号电平估计P(I)以确定噪声降低控制信号22，则上述算法被进一步精炼和改进。如果|x(t)|＞A·P(I)，(即所采用的阈值)，则检测函数D(t)＝1，并且如果|x(t)|是其它情况，D(t)＝0。这也可被表示成如果|x(t)/P(I)＞A|，D(t)＝1，否则D(t)＝0。结果，|x(t)|使用P(I)归一化。
现参看图3，其示出了用来纠正脉冲噪声的方法40。在方法40中，在步骤42中，信号时间间隔被用来估计特殊时间间隔内信号的电平。结果，产生信号电平x(t)。下一步，利用产生的信号x(t)作为输入，在步骤44中计算鲁棒信号电平估计。所得的输出是这一信号的鲁棒电平。进而，这在步骤46中被用来检测脉冲噪声分量。这里，检测算法使用定义为信号中脉冲噪声分量随时间出现的概率。最终，检测步骤46的输出产生脉冲噪声检测值。
如果脉冲噪声检测值被检测出来(步骤48)，则脉冲噪声分量在脉冲噪声消除步骤50中被消除。之后，方法40通过输入下一个信号时间间隔来继续估计信号电平(步骤42)。另一方面，如果脉冲噪声检测值没有被检测出来，(步骤52)，则方法40直接进行到步骤42。
许多其它的具体实施例是可能的。例如，参见图4，示出另一个类似图2的噪声检测单元14的噪声检测单元70。在这个噪声检测单元70中，噪声检测电路72基于信号74x(t)和由噪声降低单元78产生的阈值76检测脉冲噪声分量。噪声降低单元78产生无噪声信号80，其定义信号74x(t)中的脉冲噪声分量，即D(t)。换句话，门限值76被用来比较信号74x(t)和由噪声降低单元78产生的无噪声信号值，使脉冲噪声分量检测可以采用这种反馈方法更准确地进行。这样，噪声检测单元70能够进一步对移动环境中信号的脉冲噪声分量的检测进行求精。
另外，上述的方法和系统是用特殊的检测算法介绍的，但是其它的检测函数也是可能的。
权利要求
1.一种用于检测移动环境中数据传输信号的脉冲噪声分量的法，其特征在于所述方法包括-接收(42)通信信道上的具有在衰落状况下的输入信号电平的解调信号，所述输入信号电平在不存在所述脉冲噪声分量的情况下变化；-估计(44)衰落状况下所述输入信号电平与所述脉冲噪声分量无关的变化，以获得所述信号的鲁棒信号电平估计；并且-基于所述鲁棒信号电平估计和所述输入信号电平，检测(46)所述脉冲噪声分量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括，通过消去所述接收信号中其脉冲噪声分量已检测到的信号分量来降低(50)所述脉冲噪声分量。
3.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中所述衰落状况包括快速衰落状况。
4.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中估计(44)所述输入信号电平(x(t))的变化包括估计时间间隔(I)上的所述输入信号电平(x(t))，所述时间间隔(I)的长度适于提供所述信号电平变化的准确估计及所述信号电平的恒定电平。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述脉冲噪声分量的检测步骤(46)包括定义一种检测算法，其中所述脉冲噪声分量(D(t))存在的概率通过在所述时间间隔(I)上使用所述鲁棒信号电平估计(P(t))来计算。
6.一种用于检测移动环境中数据传输信号的脉冲噪声分量的通信系统，所述系统包括-接收模块(6)，配置为用于接收通信信道上的具有在移动环境中的衰落状况下的输入信号电平的解调信号，其中所述输入信号电平在不存在所述脉冲噪声分量的的情况下变化，所述模块包括噪声检测单元(14)，所述噪声检测单元包含-鲁棒电平估计电路(32)，配置为用于估计衰落状况下与所述脉冲噪声分量无关的接收到的解调信号的输入信号电平的变化，以获得所述信号的鲁棒信号电平估计；以及-检测单元电路(34)，配置为用于基于所述鲁棒信号电平估计和所述输入信号电平检测所述脉冲噪声分量。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其中所述系统进一步包括-降低单元(16)，配置为用于通过消去所述接收信号中其脉冲噪声分量已检测到的信号分量来降低所述脉冲噪声分量。
8.根据前述权利要求6-7中任意一项所述的系统，其中所述衰落状况是快速衰落状况。
9.根据前述权利要求6-8中任意一项所述的系统，其中所述鲁棒电平估计电路(32)进一步配置用于估计时间间隔(I)上的所述输入信号电平，所述时间间隔(I)的长度适于提供所述信号电平变化的准确估计及所述信号电平的恒定电平。
10.根据权利要求9所述的系统，其中检测单元(34)进一步配置用于定义一种检测算法，其中所述脉冲噪声分量(D(t))存在的概率通过在所述时间间隔(I)上使用所述鲁棒信号电平估计(P(t))来计算。
11.包含计算机程序产品的物品，所述程序产品具有存储在计算机可读介质上的指令序列，所述指令序列在被处理器执行时，使得所述处理器执行以下操作-接收(42)通信信道上的具有衰落状况下的输入信号电平的解调信号，所述输入信号电平在不存在所述脉冲噪声分量的情况下而变化；-估计(44)衰落状况下所述输入信号电平与所述脉冲噪声分量无关的变化，以获得所述信号的鲁棒信号电平估计；并且-基于所述鲁棒信号电平估计和所述输入信号电平，检测(46)所述脉冲噪声分量。
12.根据权利要求11所述的物品，其中所述指令序列进一步使所述处理器执行以下操作-通过消去所述接收信号中其脉冲噪声分量已检测到的信号分量来降低(50)所述脉冲噪声分量。
13.根据前述权利要求11-12中任意一项所述的物品，其中所述衰落状况是快速衰落状况。
全文摘要
一种用于检测移动环境中数据传输信号的脉冲噪声分量的方法，包括接收通信信道上的具有在衰落状况下的输入信号电平的解调信号，其中输入信号电平在不存在脉冲噪声分量的情况下变化；估计衰落状况下与脉冲噪声分量无关的输入信号电平的变化，以获得所述信号的鲁棒信号电平估计；并且基于鲁棒信号电平估计和输入信号电平，检测脉冲噪声分量。这种方法也包括通过消去所述接收信号中其脉冲噪声分量已检测到的信号分量来降低所述脉冲噪声分量。
文档编号H04N5/213GK101019332SQ200580031082
公开日2007年8月15日 申请日期2005年9月14日 优先权日2004年9月16日
发明者埃马纽埃尔·阿曼 申请人:迪康公司