在时域内的自适应频带加权的制作方法

各种信号处理系统可受益于基于所选择的参数的适当控制。例如，基于前馈的信号或噪声消除系统可受益于时域内的自适应频带加权。

背景技术：

数字控制自适应的基于前馈的信号或噪声消除系统在许多应用领域中被广泛地用于优化系统执行。前馈噪声或信号消除算法经常可以使用​​时域信号波形来控制自适应过程。在电信系统内，例如，时域信号往往是宽带，并且与在窄带系统中的信号或噪声消除相比，该信号或噪声消除可能要困难得多。

第五代（5G）和随后的技术可能会越来越依赖于宽带系统。而且，目前的无线电系统内的载波聚合拓宽了信号带宽。信号带宽的加宽可能使现有的自适应算法和前馈系统无效。

图1图示了用于基于前馈的信号消除使用的示例应用领域。图1尤其图示了（a）处的自干扰消除半双工架构和（b）处的自干扰消除全双工架构。如果所需的信号消除带宽较窄，则幅度和相位移位器或I&Q向量调制器可能是足够的。然而，当消除带宽较宽时，非理想性可以在宽带上整形不需要的信号延迟和频率响应，以这样的方式使得难以利用模拟域信号消除器来消除它。因此，可能需要更先进的模拟信号消除电路。

而且，自适应时域算法执行针对宽带信号开始受到限制。这种限制在需要自适应控制复AFIR或AIIR模拟消除器的情况下可能尤为严重。

时域自适应算法倾向于把执行优化成具有最高发生概率的频率。作为示例，简单的LMS算法信号消除仿真被用来示出这种倾向。

图2图示示例前馈信号消除架构。如在图2中所示，可以存在输入信号vi，该输入信号经过未知系统信道。信号vi可以被复制并作为针对复增益元件FIR的自适应控制的输入。自适应控制的另一控制信号可以是由信道和FIR的减法输出所形成的反馈信号。因此，如果信号消除器FIR可以产生与信道输出信号幅度和延迟相等但相位相反的输出信号，则在主输出处将出现零，因此ve将是零，其中ve是误差信号。在该示例中vi可以是极宽宽带OFDM信号。该信道可以具有轻微的频率响应偏差。

图3图示关于时间对信号瞬时频率的宽带上的最佳消除的频率位置。因此，图3示出了关于时间的vi的所计算的瞬时频率和最佳消除的频率位置。如从图3可以看到的，最佳消除跟随瞬时频率。这是因为输入信号vi和误差信号ve用作自适应控制信号。因此，消除执行跟随信号瞬时频率，因为其控制执行消除的方式。

在长时间期间的对应频谱在图4中示出。更具体地，图4图示在自适应冻结的情况下在一个时刻的信号消除宽带执行的频谱。

仿真是极端示例，但图示了时域算法跟随控制信号瞬时频率。在实践中，在RF信号消除的情况下，该算法不能跟随RF波形。因此，该自适应使用历史信息（但仍是时域数据，可能降频转换的ve和/或vi信号）完成。这意味着存在显著的持续时间，在该持续时间中模拟消除器的控制不是最佳。因此，该信号频率相比之下可能不同于最佳消除所处的位置。更进一步，在一些系统中，存在预定义频带，在该频带处需要最佳消除。如果vi或ve信号也包含关于其他频率的信号频率，则这些频率内容可能会把最佳消除执行移位到不需要的频带中。

传统上，对于需要最佳消除的频带的控制利用非常敏锐的滤波器加以控制。因此，不需要的频率在自适应过程之前被过滤掉。这样，自适应可以被优化到需要的频带中。

技术实现要素：

根据某些实施例，一种方法可以包括：接收要在信道上传送的输入信号。该方法还可以包括：计算输入信号的瞬时频率。该方法还可以包括：把瞬时频率作为自适应参数应用在相对于所述输入信号执行的自适应中。该方法还可以包括：基于所述自适应提供输出信号。

在某些实施例中，一种设备可以包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码可以被配置为：利用所述至少一个处理器，使得所述设备至少接收要在信道上传送的输入信号。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还可以被配置为：利用所述至少一个处理器，使得所述设备至少计算输入信号的瞬时频率。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还可以被配置为：利用所述至少一个处理器，使得所述设备至少把瞬时频率作为自适应参数应用在相对于所述输入信号执行的自适应中。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还可以被配置为：利用所述至少一个处理器，使得所述设备至少基于所述自适应提供输出信号。

根据某些实施例的一种设备可以包括：用于接收要在信道上传送的输入信号的装置。该设备还可以包括：用于计算输入信号的瞬时频率的装置。该设备还可以包括：用于把瞬时频率作为自适应参数应用在相对于所述输入信号执行的自适应中的装置。该设备还可以包括：用于基于所述自适应提供输出信号的装置。

根据某些实施例的一种计算机程序产品可以被编码有用于执行过程的指令。该过程可以包括接收要在信道上传送的输入信号。该过程还可以包括：计算输入信号的瞬时频率。该过程还可以包括：把瞬时频率作为自适应参数应用在相对于所述输入信号执行的自适应中。该过程还可以包括：基于所述自适应提供输出信号。

在某些实施例中，一种非临时性计算机可读介质可以被编码有指令，当所述指令在硬件中执行时执行过程。该过程可以包括接收要在信道上传送的输入信号。该过程还可以包括：计算输入信号的瞬时频率。该过程还可以包括：把瞬时频率作为自适应参数应用在相对于所述输入信号执行的自适应中。该过程还可以包括：基于所述自适应提供输出信号。

附图说明

为了适当理解本发明，应当参考附图，其中：

图1图示了基于前馈的信号消除使用的示例应用领域。

图2图示示例前馈信号消除架构。

图3图示关于时间对信号瞬时频率的宽带上的最佳消除的频率位置。

图4图示在一个时刻的信号消除宽带执行的频谱。

图5图示根据某些实施例的频带加权时域前馈信号消除。

图6图示根据某些实施例的频带加权时域前馈信号消除。

图7图示根据某些实施例的具有基于DSP FIR的回路1控制的前馈RF放大器。

图8图示根据某些实施例的具有基于模拟FIR的回路1控制的前馈RF放大器。

图9图示根据某些实施例的全双工前馈RF信号消除配置。

图10图示根据某些实施例的一种方法。

图11图示根据某些实施例的一种系统。

具体实施方式

在针对信号消除的时域方法内，通常不存在有关信号频率的信息。某些实施例提供了时域自适应前馈控制。描述了一种方法，该方法可以允许使用时域方法，其中频率信息用作附加控制参数。更宽的宽带消除控制作为结果可能是可能的。

更具体而言，某些实施例在时域算法中使用瞬时频率。因此，输入信号vi的瞬时频率也可以被计算，以使得该系统可以使用该量来影响信号消除特性。更具体而言，如上所述，某些实施例可以使用输入信号vi的信号瞬时频率作为时域自适应方法中的附加参数，以提供附加消除频带控制。因此，根据某些实施例的系统可以控制消除频带并且频带选择滤波器可能可以被省略。

某些实施例可以适用于许多时域逐样本算法。更具体地说，某些实施例使用输入信号的瞬时频率作为时域自适应内的附加自适应控制参数。

基于最小均方（LMS）算法的前馈信号消除示例被用作应用示例。图2示出在DSP教科书中被广泛使​​用的示例前馈信号消除测试连接。

针对某些实施例的两个示例应用情况在下面示出和讨论，但是应当理解的是，可以类似地构造其他实施例。如上所述，输入信号vi可以经过未知信道，该未知信道可以把vi信号整形成Vo。FIR可以用于自适应地创建信号vc，该信号vc消除信号vo。自适应功函数示出于等式（1）中：

（1）。

这里，W表示FIR的系数。信号的标记与图2中相同。系数myy（其可以是常数）可以用来控制自适应。该信号可以是实数或复数。误差信号可以是从图2看到的总和信号。系数更新功能可以是任何希望的时域算法。

然而，系数更新功函数（1）在它计算FIR系数时不具有有关信号频率的任何信息。这使得FIR跟随控制信号的瞬时频率，并且部分时间执行可能处于错误频率，尤其当目标信号带宽较宽时。该信号消除在目前最佳消除频率之外可能较差。

图5图示根据某些实施例的频带加权时域前馈信号消除。如图5中所示，自适应方法可以被修改，以使得下一FIR系数W（n+1）如上面那样被计算，但FIR系数不在FIR内使用。

替代地，FIR系数可以被更新成在图5中看到的频带加权函数。这里，复输入信号瞬时频率可以被计算，例如来自时变相位的时间导数。所计算的FIR系数W（n+1）可以被存储到频带加权函数中，频带加权函数给出新FIR系数W（n+1，Bweight），其中Bweight是频带加权向量。

这样，过去的FIR系数也可以针对许多频带被加权，用户想要将信号频谱划分成所述许多频带。如果需要，某些频带可以容易地从自适应完全除去。

在某些实施例中，取决于频率，一次仅更新一个W（n+1，Bn）。因此，其余的加权系数可以指代过去的，同时存在n+1索引。

例如，可以存在三个感兴趣的频带，这些频带可以被指定为b1、b2和b3（对应地，针对该频带的加权向量是[K1 K2 K3]）。此外，FIR可以具有例如6个系数。对于每个频带可以存在加权系数Kn。在这个示例中，每当瞬时频率值在b1、b2或b3的限制内时下面的系数向量可被更新。

b1 K1 * [h0 h1 h2 h3 h4 h5]

b2 K2 * [h0 h1 h2 h3 h4 h5]

b3 K3 * [h0 h1 h2 h3 h4 h5]

所使用的系数h0 = 1/sum(Kn)*[K1*h0(b1) + K2*h0(b2) + K3*h0(b3)]

所使用的系数h1 = 1/sum(Kn)*[K1*h1(b1) + K2*h1(b2) + K3*h1(b3)]。

其余所使用的系数可与上面类似地被计算。

如从上面的6系数3频带FIR示例可以看到的，当处于b1内的频率时，对应的6-FIR系数可以被进行自适应并且所有系数可以利用K1加权，但是不用于产生FIR输出。而且，当处于b2内的频率时，对应的6-FIR系数可以被进行自适应并且所有系数可以利用K2加权，但是不用于产生FIR输出。而且，当处于b3内的频率时，对应的6-FIR系数可以被进行自适应并且所有系数可以利用K3加权，但是不用于产生FIR输出。

最终的FIR输出可以从FIR形成，其中每个加权的FIR系数hn相加，并除以所使用的权重（在这种情况下为K1、K2、K3）的总和。作为示例，最终的FIR系数h0和h1在上面示出（所使用的系数h0和h1）。由于信号在一个时间可以只具有一个频率，当在一个频带处进行自适应时，其他加权系数表示来自其他频带的记忆（memory），并且因此良好的宽带执行可以被保持，即使时域自适应算法倾向于优化当前信号频率的执行。

自适应可通过如下方式被控制：基于在个体Wn的自适应内已存在什么信号频率来对系数进行加权。当信号具有不需要的频率内容时，可以省略自适应。

图6图示根据某些实施例的频带加权时域前馈信号消除。如图6中所示，可以存在替代的架构。在这个配置中，频率加权可以通过利用当前新的系数更新并行FIR滤波器而发生。可以基于瞬时频率计算来选择要更新的FIR。缩放增益可以用于使总和信号具有正确的增益。

当每个所示的FIR（Bn）被用来表示一个模拟FIR系数时，又另一种方法形成。因此，每当瞬时频率处于针对该系数设置的频率限制之内时，每个模拟FIR系数可以被更新。

图7图示根据某些实施例的具有基于DSP FIR的回路1控制的前馈RF放大器。如在图7中所示的前馈放大器可以是在其中可以使用某些实施例的另一应用领域。

在图7中，框图被简化，以使得仅关于自适应算法的主块被示出。因此，基带信号vi可以升频转换成RF。信号vi可以经过一些未知信道，并创建输出信号vo。数字FIR可以被用于整形升频转换成RF的、相同的输入信号vi。到FIR算法的反馈信号可以是降频转换后的标记为ve的总和信号。

如果该配置的基带信号与上述图2中相同，则FIR可以逐渐产生信号，该信号迫使误差信号ve变为零。某些实施例可以提供比图2中所示的自适应优等的自适应，因为某些实施例可仅在具有vi频率的信号时间段期间进行自适应。例如，该vo信号可以包括失真分量，该分量具有更宽的宽带频率内容。频率加权可以被用于使那些不需要的频率为零，由此阻止它们影响FIR更新值。而且，在vi频率内可以存在进一步的频带加权。

在不这样考虑瞬时频率的情况下，该方法甚至可以在vo信号具有vi的信号频带（诸如例如相邻信道IMD信号）之外的频率时更新FIR。在图3中所示的替代配置也可以被用在这个示例中。

图8图示根据某些实施例的具有基于模拟FIR的回路1控制的前馈RF放大器。该配置可以类似于图7中的配置，但在图8中可以提供模拟FIR方案。

回路1可以是前馈放大器信号消除回路并且回路2可以是前馈放大器误差消除回路。在上述示例中，仅回路1逻辑框图被示出。回路2可以类似地操作，但要被消除的目标信号可以是失真信号，而不是目标载波。

图9图示根据某些实施例的全双工前馈RF信号消除配置。如图9中所示，某些实施例可以在全双工无线电内使用。框图图示了逻辑连接。在本示例中，信道现在是TX信号泄漏到接收器路径中的路径。所述RX信号可以将这种泄漏视为噪声，并且该方法可以尝试将TX信号最小化。

上述实现示例相对简单，但是更复杂的实现也是允许的。某些实施例可以被集成到许多时域算法中。仅最小均方（LMS）方法被用作示例。另外，仅控制信号瞬时频率被用作控制参数。

人们可以使用误差信号和输入信号这两者的瞬时频率作为附加控制参数。另外，某些实施例是到时域方法中的扩展。某些实施例可以是频带滤波的替代，因为滤波器可能无法完全消除不需要的频率。

图10图示根据某些实施例的方法。如图10中所示，一种方法可包括：在1010，接收要在信道上传送的输入信号。该方法还可以包括：在1020，计算输入信号的瞬时频率。该方法还可以包括：在1030，把瞬时频率作为自适应参数应用在相对于所述输入信号执行的自适应中。该方法还可以包括：在1040，基于所述自适应提供输出信号。瞬时频率可在时域方法中使用。

该方法还可以包括：在1050，接收与受信道影响的输入信号有关的反馈信号。该方法还可以包括：在1060，计算反馈信号的瞬时频率。该方法还可以包括：在1070，把反馈信号的瞬时频率作为自适应参数与输入信号的瞬时频率一起应用在自适应中。

在1040提供输出信号可以包括：提供噪声消除信号给信道上的输入信号的传送的结果。这方面的示例可以例如在图5-9中被看到。此外，输入信号可以是宽带信号，诸如例如在图4中所图示的。

该方法可以包括：在1022，基于计算的瞬时频率，从一组预先配置的频带选择频带。该方法还可以包括：在1032，更新与所选择的频带对应的加权。

该频带可以是输入信号的带宽的子集。在另一方面，应用可以涉及把自适应应用于整个输入信号。因此，某些实施例不要求简单地将不同的自适应应用于输入信号的不同频带。相反，某些实施例可以基于在特定时间所识别的主频率应用所选择的自适应。

图11图示了根据本发明的某些实施例的系统。应当理解的是，图5-10的图的每个块可以通过如下各种装置或它们的组合来实现：诸如硬件、软件、固件、一个或多个处理器和/或电路。如上所述，模拟电路可以是一些所描述的特征被实现的一种方式，然而其他方面可以由例如图7-9中所示的数字元件来实现。

在图示于图11中的一个实施例中，系统可以包括几个设备，诸如例如网络元件1110和用户装备（UE）或用户设备1120。系统可以包括多于一个的UE 1120和多于一个的网络元件1110，尽管出于说明的目而仅示出每种中的一个。网络元件可以是接入点、基站、eNode B（eNB）或任何其他网络元件。这些设备中的每一个都可以包括至少一个处理器或控制单元或模块，分别指示为1114和1124。至少一个存储器可以在每个设备中被提供，并分别指示为1115和1125。存储器可以包括包含于其中的计算机程序指令或计算机代码，例如用于执行上述实施例。一个或多个收发器1116和1126可以被提供，并且每个设备也可以包括天线，分别图示为1117和1127。虽然各自只有一个天线被示出，但许多天线和多个天线元件可以被提供给每个设备。例如可以提供这些设备的其他配置。例如，除了无线通信之外，网络元件1110和UE 1120可以另外配置用于有线通信，并且在这种情况下，天线1117和1127可以图示任何形式的通信硬件，而不仅限于天线。

收发器1116和1126可以各自独立地是发射器、接收器或发射器和接收器二者，或者可以配置为既用于传送也用于接收的单元或设备。发射器和/或接收器（就无线电部分而言）也可以被实现为远程无线电头，其不位于该设备本身中，而是在例如天线杆中。还应该理解的是，根据“液体”或灵活无线电概念，操作和功能可以在不同的实体（诸如节点、主机或服务器）中以灵活的方式被执行。换句话说，分工可能按情况而有变化。一种可能的使用是使网络元件递送本地内容。一个或多个功能也可以被实现为被提供为能够在服务器上运行的软件的虚拟应用。

用户设备或用户装备1120可以是移动站（MS）（诸如移动电话或智能电话或多媒体设备）、被提供有无线通信能力的计算机（诸如平板电脑）、被提供有无线通信能力的个人数据或数字助理（PDA）、便携式媒体播放器、数码相机、小型摄像机、被提供有无线通信能力的导航单元或它们的任意组合。用户设备或用户装备1120可以是传感器或智能仪表或通常可被配置用于单个位置的其他设备。

在示例性实施例中，一种设备（诸如节点或用户设备）可以包括用于执行上述与图5-10有关的实施例的装置。

处理器1114和1124可以由任何计算或数据处理设备（诸如中央处理单元（CPU）、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字增强电路、或可比的设备或它们的组合）来体现。该处理器可以被实现为单个控制器或多个控制器或处理器。此外，该处理器可以被实现为采用本地配置、云配置或其组合的处理器集群。

对于固件或软件，实现方式可包括具有至少一个芯片组的模块或单元（例如，程序、函数等等）。存储器1115和1125可独立地为任何合适的存储设备，诸如非临时性计算机可读介质。硬盘驱动器（HDD）、随机存取存储器（RAM）、闪速存储器或其他合适的存储器可被使用。这些存储器可以被组合在作为处理器的单个集成电路上，或者可以与单个集成电路分离。此外，该计算机程序指令可以被存储在存储器中并且其可被处理器处理，可以是任何合适形式的计算机程序代码，例如，用任何合适的编程语言编写的编译或解释的计算机程序。存储器或数据存储实体通常在内部，但也可以在外部，或这两种情况的组合，诸如在从服务提供者获得额外的存储容量的情况下。存储器可以是固定的或可移除的。

在针对特定设备的处理器的情况下，存储器和所述计算机程序指令可以被配置为使得硬件设备（诸如网络元件1110和/或UE 1120）执行上述任何过程（参见例如图5-10）。因此，在某些实施例中，非临时性计算机可读介质可以被编码有计算机指令或一个或多个计算机程序（诸如添加或更新的软件例程、小程序或宏），当它们在硬件中被执行时，可以执行诸如本文描述的过程之一。计算机程序可以由编程语言编码，编程语言可以是高级编程语言（诸如面向对象的-C、C、C++、C＃、Java等）或低级编程语言（诸如机器语言、或汇编语言）。替代地，本发明的某些实施例可以完全在硬件中执行。

此外，虽然图11图示包括网络元件1110和UE 1120的系统，但本发明的实施例可以适用于其他配置，以及涉及附加元件的配置，如本文中所图示和所讨论的。例如，多个用户装备设备和多个网络元件可以是提供类似功能的现有或其他节点，诸如组合了用户装备和接入点的功能的节点，诸如中继节点。

本领域普通技术人员将容易理解的是，如上所讨论的本发明可以利用不同顺序的步骤来实施，和/或利用采用不同于已公开的那些的配置的硬件元件来实施。因此，虽然本发明已基于这些优选实施例进行了描述，但对于本领域技术人员将显而易见的是，在保持在本发明的精神和范围内的情况下，某些修改、变化和替代构造将是显而易见的。为了确定本发明的边界和范围，因此，应参考所附权利要求。

缩略语表

LMS 最小均方

IMD 互调失真（由两个或两个以上不同频率信号创建的交叉失真产物）

DSP 数字信号处理。