专利名称：信号处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号处理，具体地说，涉及用于对已经在可变增益条件下产生的数字信号进行滤波的方法和装置。
背景技术：
在可变的增益条件下放大所接收的信号是公知的。例如，所公知的是在接收机中使用自动增益控制来放大所接收的正在衰落的信号。一个问题是对所放大的信号执行的后续信号处理，由于在放大中使用的增益是可变的而复杂。本发明的一个目标是提供这样的信号的更简单的信号处理。
发明内容
按照本发明的一个方面，本发明提供了用于操作已经在可变增益下被放大的信号的信号处理装置，所述装置包括数字滤波器，用于将信号值进行滤波；自适应装置，用于当增益改变时适配至少一个信号值，以便改善由于增益的改变而导致的滤波操作的偏差。
按照本发明的另一个相关的方面，本发明也提供了一种处理已经在可变增益下被放大的信号的方法，包括当增益改变时将信号值进行数字滤波和适配至少一个信号值，以便改善由于增益的改变而导致的滤波操作的偏差。
因此，本发明提供了向数字信号应用所期望的滤波特性的更可靠的方式。
在一个优选的实施例中，在滤波处理中涉及的信号值通过位移而被适配。有益的是，这比通过运算来产生适配的信号更简单。
在一个实施例中，可变增益被分解为两个因子，第一个因子是在增益中存在的2的最高幂，第二个因子使得当乘以所述第一因子时其结果是增益值。然后，信号值可以除以第二因子，以便仅仅在信号值中存在的增益变化是第一因子的幂的变化，如从2m到2m+1改变的第一因子的变化。有益的是，滤波器只需要能够处理这种受限种类的变化。通过随后位移在滤波处理中涉及的信号值，可以使滤波操作不受由于作为2的幂的一个因子而导致的增益变化的影响。优选的是，当位移时，信号值被替代为与第一因子的幂中的数字改变对应的多个二进制位。
在一个优选实施例中，滤波器将通过它的信号值进行平均。优选的是，这个平均处理是加权的平均处理。
在一个优选实施例中，所滤波的信号是表示噪声信号和有用信号之一的信号，其用于估算相对于噪声信号的有用信号，例如，通过计算有用信号中的功率与噪声信号中的功率之比。
现在仅仅通过示例，参照附图描述本发明的实施例，其中图1是无线接收机的方框图；以及图2是图1的幅度自适应滤波器的方框图。
具体实施例方式
图1的无线接收机包括天线11，用于接收所发送的无线信号。由天线11拾取的信号被提供到从天线11接收的信号中恢复信号的射频电路12。所恢复的信号被传送到模拟-数字转换器13，用于转换到数字域。射频(RF)电路12的一个任务是放大所恢复的信号。这个放大是利用自动增益控制而进行的，因此发送到模拟-数字转换器13的所恢复的信号已经在改变的增益下被产生。射频电路12可以应用到所恢复的信号的增益可以采用由自动增益控制处理所针对的多个离散值，这个处理以公知的方式进行。
模拟-数字转换器13的下游，所恢复的信号的数字版本被提供到无线接收机的主处理单元18，在此，包含在所恢复的信号中的信息以它所需要的方式被使用。无线接收机也被安排来计算所恢复的信号的信噪功率比。为此，由模拟-数字转换器输出的所恢复的信号的数字版本被提供到信号功率测量部分14和噪声功率测量部分15中的每一个。信号功率测量部分14计算在所恢复的信号的数字版本的有用分量中存在的功率。噪声功率测量部分15计算所恢复的信号的数字版本的无用分量，即噪声分量中存在的功率。有用的分量被以公知的相关处理分离，并且被从所恢复的信号中减去以得到噪声分量。
指示所测量的噪声功率的信号，来自测量部分15，被提供到将噪声功率信号进行平均的幅度自适应滤波器16。滤波器16具有作为在平均处理中使用的加权因子的多个系数。幅度自适应滤波器16被提供了在射频电路12中使用的功率增益值，以放大所恢复的信号，并且幅度自适应滤波器16，以后面将更详细说明的方式，来使用这些增益值，以保证它执行的平均处理不因为用于放大所恢复的信号的增益的任何改变而发生偏差。
滤波器16的输出指示噪声分量的平均功率的信号。测量部分14的输出指示所恢复的信号的有用分量中的功率的信号。来自模块15和滤波器16的信号被提供到减法器17，从有用的功率信号中减去噪声功率信号。这个相减产生一个信噪功率比，因为，在此处，信号功率信号和噪声功率信号的每一个都表示所测量的功率的对数，以便减法器的操作相当于除法。指示有用功率、噪声功率和信噪功率比的信号被提供到无线接收机的其他分量，并且用于公知方式的无线接收机控制中。
幅度自适应滤波器16的结构如图2所示。原始形式的噪声功率信号作为值Pk(其中，k＝1，2，3，......)的流(stream)，从测量部分15被提供到乘法器23的输入端。施加到所恢复的信号的功率增益，以对数的形式从射频电路12提供到格式化单元21。
被提供到格式化单元21的对数信号指示厘贝，即cB(10cB＝1dB)形式的接收机增益。格式化单元21将厘贝增益G转换为两个因子M和30N的和的新的表示形式。因此，G＝M+30N。为了将厘贝增益转换为新的表示形式，厘贝增益G被除以30，其结果的整数部分是值N。一旦已经确定了N，则从方程M＝G-30N确定M。
随着时间的变化，噪声功率信号的值Pk通过幅度自适应滤波器16，Pk-1是噪声功率信号在时间上的前一个值，Pk+1是噪声功率信号在时间上的后一个值。因此，对增益使用相同的术语、并且将对数增益称为Gk是合适的。但是，可以理解，如果实际通过在射频电路12中的自动增益控制处理来改变增益，则Gk将仅仅相对于相邻的增益值，即Gk+1变化。类似地，由格式化单元21产生的增益表示的附加分量被更适合地称为Mk和Nk。很清楚，仅仅当Gk改变时Mk和Nk才改变。仅仅当G÷30的整数部分中有改变的时候Nk才改变。显而易见的是，每次N提高1，线性增益，即 ，而不是对数增益Gk，仅仅改变大约2的因子，即10(30÷100)≈2。相反，将N降1导致线性增益减半。
来自格式化单元21的值Mk被提供到转换器22，将增益的这个分量转换为线性值 转换器22随后计算这个线性值的倒数，即 值 被提供到乘法器23的另一个输入端。因此，乘法器23将Pk除以对应于Mk的线性值，以得到定标的(scaled)功率值Pk′。随着线性增益的改变的噪声功率值的变化仅仅被部分消除，乘法器23输出的功率值中保持的线性增益可能仍然变化2的幂的一个因子。例如，考虑存在一个增益改变，使得Gk不等于Gk+1。如果Nk＝Nk+1，则在乘法器23的输出中剩余的增益不改变。如果另一方面Nk+1Nk，则在Pk+1′中存在的剩余增益是因子2b(b是正或负整数)，不同于在Pk′中存在的剩余增益。总之，可以看出，在乘法器23的输出中还没有消除在增益中的变化，而是在Pk′值中的增益已经被限定为仅仅以 的比来取值。
现在返回格式化单元2l，值Nk被提供到延迟单元24、比较单元25和校正单元28。延迟单元24将值Nk延迟数字信号的一个采样周期，即直到由格式化单元21发出Nk+1，然后将Nk提供到比较单元25的输入。因此，可以看出比较单元总是比较N的连续值，如Nk和Nk-1。如果比较单元检测到在N的连续值中的改变，则它指示已经存在于数字滤波器26中的信号值P′的定标比例。
数字滤波器26对从乘法器23接收的值P′执行平均操作。数字滤波器26响应于输入Pk′而产生输出Pk″。通过对一组P′的连续值执行加权的平均而产生Pk″。在由滤波器26执行的加权平均处理中，滤波系数提供加权因子。
现在考虑增益G改变以便影响N使得Nk+1Nk＝b的情况，其中，b可以取正或负的整数值。
在滤波器接收Pk+1″的时候，已经在滤波器26内的值P′将最初需要乘以因子2b(如果b为负则它是递减的)，以便保证滤波处理不因为在已经存在于滤波器中的值P′和Pk+1′之间的剩余增益上的差别而发生偏差。为实现该乘法，已经存在于滤波器中的P′的每一个值被移位|b|个位数，如果b为正，则在提高位权的方向上移位，或者如果b为负，则在降低位权的方向上移位。因此，P′值的修改不用求助浪费时间的运算而实现。
由滤波器26输出的经过滤波的功率值Pk″，被定标单元27从线性值转换为厘贝量度的对数值。厘贝Pk″值被随后提供到校正器单元28，从Pk″减去Nk，这相当于将对应于Pk″的线性值除以对应于Nk的线性增益因子。校正器单元28的输出是以厘贝表示的经过滤波的噪声功率，它不受在射频电路12中用于放大所恢复的信号的功率增益的改变的影响。
虽然已经针对作为功率值序列的信号说明了本发明，技术人员可以理解，信号值可以等同地表示，例如信号的幅度或电平。
权利要求
1.信号处理装置，用于操作已经在可变增益下被放大的信号，所述装置包括数字滤波器，用于将信号值进行滤波；自适应装置，用于当增益改变时适配至少一个信号值，以便改善由于增益的改变而导致的滤波操作的偏差。
2.按照权利要求1的装置，其中，所述自适应装置被安排来将所述至少一个信号值进行位移，以适配所述至少一个信号值。
3.按照权利要求1或权利要求2的装置，还包括用于将所述增益分解为两个因子的装置，第一个因子是在所述增益中存在的2的最高幂，第二个因子使得当乘以所述第一因子时其结果是所述增益值。
4.按照权利要求3的装置，其中，所述自适应装置被安排来在检测到所述第一因子的改变时改变所述至少一个信号值。
5.按照权利要求4的装置，其中，所述自适应装置被安排来将所述至少一个信号值位移与所述第一因子的指数的数字变化对应的位数。
6.按照权利要求3到权利要求5中的任何一个的装置，还包括第一定标装置，用于在所述信号值到达所述滤波器之前将它们以第二因子定标。
7.按照权利要求3到权利要求6中的任何一个的装置，还包括第二定标装置，用于在所述信号值已经通过所述滤波器之后将它们以第一因子定标。
8.按照在前的任何权利要求的装置，其中，所述增益值是对数。
9.按照在前的任何权利要求的装置，其中，所述滤波器被安排来将通过它的信号值进行平均。
10.按照在前的任何权利要求的装置，其中，所述信号是噪声信号或噪声分量。
11.按照在前的任何权利要求的装置，还包括用于估算相对于噪声信号的有用信号的装置，其中，所滤波的信号值提供有用信号和噪声信号之一。
12.一种处理已经在可变增益下被放大的信号的方法，包括当增益改变时将信号值进行数字滤波和适配至少一个信号值，以便改善由于增益的改变而导致的滤波操作的偏差。
13.按照权利要求12的方法，其中，适配所述至少一个信号值包括将所述至少一个信号值进行位移。
14.按照权利要求12或权利要求13的方法，还包括将所述增益分解为两个因子，第一个因子是在所述增益中存在的2的最高幂，第二个因子使得当乘以所述第一因子时其结果是所述增益值。
15.按照权利要求14的方法，其中，在检测到所述第一因子的改变时改变所述至少一个信号值。
16.按照权利要求15的方法，其中，通过将所述至少一个信号值位移与所述第一因子的指数的数字变化对应的位数，而实现所述至少一个信号值的改变。
17.按照权利要求14到权利要求16中的任何一个的方法，还包括在所述信号值被滤波之前将它们以第二因子定标。
18.按照权利要求14到权利要求17中的任何一个的方法，还包括在所述信号值已经被滤波之后将它们以第一因子定标。
19.按照权利要求12到权利要求18中的任何一个的方法，其中，所述增益是对数。
20.按照权利要求12到权利要求19中的任何一个的方法，其中，所述滤波操作将功率值进行平均。
21.按照权利要求12到权利要求20中的任何一个的方法，其中，所述信号是噪声信号或噪声分量。
22.按照权利要求12到权利要求21中的任何一个的方法，包括估算相对于噪声信号的有用信号，其中，所滤波的信号值提供有用信号和噪声信号之一。
23.一种程序，当在数据处理装置上被执行时执行权利要求12到权利要求22中的任何一个的方法。
24.信号处理装置，与以上参照图1和图2所述的实质相同。
25.一种处理信号的方法，与以上参照图1和图2所述的实质相同。
全文摘要
滤波器(26)用于将增益变化的信号的功率值进行平均。所述增益被分解成两个因子，第一个因子是在所述增益中存在的2的最高幂，第二个因子是可以乘以所述第一因子而产生所述增益值的一个因子。功率值在到达滤波器(26)之前除以第二因子，并且在通过滤波器(26)之后除以第一因子。当在第一因子中的指数改变时，已经存在于滤波器(26)的信号值位移，以便滤波器不受增益的改变的影响。
文档编号H03H17/02GK1484890SQ0182008
公开日2004年3月24日 申请日期2001年12月3日 优先权日2000年12月7日
发明者安德鲁·瑟斯顿, 安德鲁 瑟斯顿 申请人:尤比尼蒂克斯有限公司