用于信号滤波的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于信号滤波的方法和装置。描述了用于信号滤波的系统和技术。定义了带通滤波器以便提供减小的滚降区域以避免干扰相邻载波。带通滤波器的定义提供补偿在滚降区域中的信号分量的损失的频率响应。带通滤波器的定义可以至少部分地基于由从其可以接收信号或信号可以被发射到的设备使用的指定遗留滤波器的特性。
【专利说明】用于信号滤波的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电信学。更具体地说，本发明涉及用于控制信号滤波的系统和技术。
【背景技术】
[0002]现代蜂窝通信网络典型支持多种用户设备，这些设备都竞争有限的通信资源。通信服务供应商面临对他们的许多消费者提供他们可用的基础设施和通信频谱的不断挑战，其活动中的许多消耗大量的资源。为了满足日益增长的需求而增加基础设施花费巨大。另夕卜，假如根据用户的需求所需的频谱大于满足这些需求可用的频谱，那么增加基础设施将不满足那些需求。
[0003]为了避免增加基础设施的花费，并且帮助确保可用的频谱将满足置于其上的需求，服务供应商寻求尽可能有效地使用他们的可用资源。
[0004]通信资源的管理涉及使信号适应通信信道的容量，其中通信信道典型地由政府或通信运营商联盟来定义。定义了用于通信信道的带宽，并且通过在发射设备和接收设备滤波来实现确保信号保留在信道的容量内。图1图示了示出可以使用定义的信道容量实现信号传输的信号生成和处理元件的概观的图100。广义上讲，所述元件是内插元件102、发射滤波器104、通信信道106、接收滤波器108和抽取元件(decimation element) 110。发射滤波器104将发射的信号限制在由通信信道106提供的有限带宽，并且接收滤波器108从来自信道106外部的干扰分离信道发射。为了补偿当信号经过发射滤波器-通信信道-接收滤波器链时可能预期的信号损失，内插元件102增加冗余信息至发射的信号，并且抽取元件HO从接收的信号提取原始数据。
[0005]在传统的通信系统中，在发射和接收设备处的滤波器被匹配以获得最大可能的效率，其中发射滤波器通过与接收滤波器相同的频率。然而，不同的动机可能会干扰通过匹配滤波获得期望的效率的能力。感兴趣的一个区域是多个载波的管理。一种用于在地理区域中发射较高信息密度的技术是在相同频带中使用多个载波。为了防止载波之间的干扰，载波在频率上被分离。每个载波周围的滚降区域(rolloff region)用于提供载波之间的过渡。每个滚降区域包括可用的信号信息。为了确保每次发射都保持在自己的信道内，诸如第三代合作伙伴计划(3GPP)和美国联邦通信委员会(FCC)的管理机构以及类似的政府和工业组织定义了频谱屏蔽要求。
[0006]图2示出了使用在载波之间提供无重叠或最小重叠的屏蔽定义的相邻载波的示例性组。所述载波在图200中示出，其示出作为用于第一载波202和第二载波204的频率的函数的功率。第一载波经受利用从中心频率210的规定距离开始并且随着从中心频率210的距离增加以指定方式表现的滚降区域206和208的滤波。当前讨论是针对第一载波和第二载波(诸如第一载波202和第二载波204)的配置，以及第一载波的滚降区域的修改，诸如滚降区域206和208，因此为了简化这里将第二载波204和其他示例性第二载波的滚降行为的讨论省略。[0007]测试通信系统的效率的一个途径是通过脉冲信号的发射。假如发射是有效的，脉冲信号的发射将导致抽取之后单个的峰值，如图3所示，其示出表明单个峰值302的图300。一组诸如图2所示的那些的载波的发射容易有效地管理，因为第一载波202不被降低以适应第二载波204，因此使用产生诸如图2的那些的一组载波的滤波的网络运营商可能会期望用户设备使用类似的滤波。然而，假如运营商想要降低由载波占用的带宽，那么实现有效信号变得更加困难。
[0008]政府管理机构典型地定义分配给运营商的最大频率范围，但是该定义的最大频率范围通常允许运营商使用比上述更小的载波间的频率区间。因此，为了增加效率，运营商可以在位于第一载波的滚降区域内的频率处使用第二载波。图4图示了示出具有滚降区域206和208以及中心频率210的第一载波202、但是第二载波404在与滚降区域208重叠的频率处的图400。在这里示出的实例中，滚降区域208和载波404之间的重叠对载波202和载波404产生干扰，因此需要将滚降区域变窄来防止这样的干扰。
【发明内容】
[0009]在本发明的一个实施例中，一种方法包括配置带通滤波以通过增加通带区域中的信号分量的增益来补偿在至少一个滚降区域中的信号分量的损失，以及使用配置的带通滤波处理信号。
[0010]在本发明的另一个实施例中，一种装置包括至少一个处理器和存储指令程序的存储器。存储了指令程序的存储器配置为使用至少一个处理器来使得该装置至少配置带通滤波以通过增加通带区域中的信号分量的增益来补偿在至少一个滚降区域中的信号分量的损失，以及使用配置的带通滤波处理信号。
[0011]在本发明的另一个实施例中，一种存储指令程序的计算机可读介质。由处理器的指令程序的执行使得装置至少配置带通滤波以通过增加通带区域中的信号分量的增益来补偿在至少一个滚降区域中的信号分量的损失，以及使用配置的带通滤波处理信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1示出了用于发射和接收信号的一系列元件；
[0013]图2示出了使用现有技术滤波机构处理的信号；
[0014]图3示出了有效发射的信号的图；
[0015]图4示出了使用替代的现有技术滤波机构的信号；
[0016]图5和6示出了根据本发明的一个或多个实施例的展示可以使用滤波来解决的低效率的相邻信号；
[0017]图7示出了低效发射的信号的图；
[0018]图8示出了根据本发明的实施例的滤波的过程；
[0019]图9示出了在执行诸如图8的过程的过程时考虑的信号元件；以及
[0020]图10示出了可以用来执行根据本发明的一个或多个实施例的机构。
【具体实施方式】
[0021]本发明的实施例认识到两个载波之间的重叠需要减少一个或两个载波的滚降区域，通常会导致更复杂的滤波器设计。本发明的实施例进一步认识到对无线网络的改变通常以增加的方式完成，并且在传输协议方面的改变应当典型地以这样的方式实现以便与没有改变的现有设备兼容。特别地，本发明的实施例认识到在对发射设备和接收设备的滤波之间的不匹配可能引起为了避免低效率而需要解决的困难。本发明的实施例进一步认识到典型地通过对典型地在发射设备处的滤波的改变来实现载波间距的减小，但是由诸如接收设备的其他设备使用的滤波可以保持不变。
[0022]本发明的实施例提出实现在与使用提供更大滚降区域的滤波的设备的通信中使用的减少的滚降区域。由该设备提供的滤波补偿了由滚降区域的减少引起的可用载波带宽的减少。
[0023]在本发明的示例性实施例中，在通信中涉及两个设备，其中一个使用固定滤波机构，且另一个使用将适合于固定滤波机构的滤波机构。定义了适合的滤波机构，并且然后基于在设备中使用的固定滤波机构执行合适的操作。所述操作可以涉及通过固定滤波机构的频率响应的划分，适当地产生具有补偿区域的角形滤波器。
[0024]图5示出了图500，其示出可以被发射到使用由包络503所示的遗留滤波的接收机的第一载波502和第二载波404。遗留滤波与图2所示以及在上面结合其讨论的载波组合兼容。第一载波502由发射设备滤波以防止干扰第二载波404,并且当第一载波502和第二载波404由使用匹配的滤波的设备来接收时，不存在第一载波502对第二载波404、或第二载波404对第一载波502的干扰。
[0025]然而，遗留滤波器从较低频504到较高频506来传送信号，即使第一载波502仅从较低载波频率508到较高载波频率510延伸。该滤波在较低频504和较低载波频率508之间留下间隙512以及在较高载波频率510和较高频率506之间留下间隙514。在当前实例中，由于滚降减少，第二载波404不遭受来自第一载波502的干扰。然而，假如接收到第一载波502，那么遗留滤波包络503将传送第一载波502、在间隙512和514中的外来信号和第二载波404。第二载波404将干扰第一载波502。另外，由于因与遗留滤波器经过的频率范围相比减少了第一载波502的滚降区域的滤波导致信息将丢失，第一载波的发射将是低效的。
[0026]假如使用遗留滤波由发射机作出的发射由使用适合于减少的滚降区域的滤波的接收机接收，那么发射效率也被折衷。图6示出了图600，其示出如由使用定义了滤波器包络610的滤波的接收机接收的载波602，其适合于使用具有减小的区间的多个载波的环境。在当前实例中，载波602包括位于滤波器包络610之外的区域612和614中的信息。在这些区域中的信号信息丢失，因为其被滤除了。由遗留设备发射的带宽比由减少的滚降设备使用的带宽更宽，因为滤波器包络610截去了信息的一部分。如此截去的信息不可用于减少的滚降设备，因此发射是低效的。
[0027]低效的发射产生不是单个的峰值，而是一组峰值，例如图7中所示的组，其示出表明中央峰值702和一组较小峰值704A-704Z的图700。这里所示的低效率源自由诸如图5所示的发射机滤波的发射机滤波与使用具有更宽滚降区域的遗留滤波的接收机之间的不匹配，或者由使用具有更宽滚降区域的遗留滤波的发射机与使用诸如图6所示的滤波的滤波的接收机之间的不匹配造成的信息丢失。
[0028]为了避免信号丢失，本发明的一个或多个实施例定义了为发射和接收设备之间的滤波的不匹配提供补偿的滤波。本发明的一个或多个实施例在信号的奈奎斯特区域内提供额外增益以补偿奈奎斯特区域之外的信号损失。奈奎斯特区域定义了与最小所需采样率等效的频率范围以完全代表具有复杂取值采样的信号信息。
[0029]图8示出了根据本发明的实施例的用于滤波配置的过程800。过程800适合用于建立获得期望的特性的滤波，但是其必须与使用不能被调整的滤波的设备通信。过程800包括根据指定的条件(包括带宽限制)定义滤波器函数。一旦定义了滤波器函数，基于不能被修改的已知的滤波器(例如遗留滤波器)的特性对其进行操作。该操作产生目标滤波器频率响应，并且应用展示该目标滤波器频率响应的滤波。
[0030]因此，在步骤802，设计了滤波器函数以实现目标结果。这样的目标结果的一个实例是目标滚降，诸如减少的滚降以允许多个载波操作。在一个或多个实施例中，滤波器函数可以是整个发射-接收滤波器函数。在一个实例中，定义了该函数以满足在抽取通过滤波器函数处理的信号的奈奎斯特率之后，所有信号分量以它们的期望的幅度可用的条件。对于许多这样处理的信号，期望的结果是相等的谱增益分布。在实例中，该函数还可以被定义为实现指定的信号特性。例如，该函数可以被定义为使得滚降区域和通带的带宽足够小以干扰相邻的载波。在本发明的一个或多个实施例中，滤波器函数包括具有被定义为满足指定条件的滚降因子的上升余弦函数。
[0031]滤波器函数可以在频率响应方面被定义。然后，在步骤804，执行操作以适应滤波器函数以实现与使用不具有与当前示例性的滤波器的那些特性匹配的特性的滤波器的设备的有效通信。在步骤804，由已知的滤波器的频率响应来划分该频率响应。已知的滤波器可以是如上所述的遗留滤波器，允许更大的滚降区域。在频域方面执行划分，并且该划分产生目标滤波器频率响应，该目标滤波器频率响应产生对在由遗留滤波器滤波的信号中所允许的信号分量的损失的补偿，但是没有由在步骤802定义的减少的滚降区域滤波器函数所滤波的信号。
[0032]在步骤806，配置信号的滤波，以便实现在步骤804定义的目标滤波器频率响应。例如，可以设计滤波器以实现目标滤波器频率响应，并且可以处理用于发射的信号或可以处理接收的信号。
[0033]图9图示了示出使用根据本发明的一个或多个实施例的滤波的载波902的配置，其适于产生具有期望的特性的信号，而允许与使用不同滤波(在这里由滤波器包络904示出)的设备的兼容性。载波902配置为使用被设计用来实现指定目标结果906的滤波。在当前实例中，目标结果906包括减少的滚降频率范围，以便目标结果906从较低载波频率908延伸到较高载波频率910。载波902的配置适于提供与由包络904所示的滤波的兼容性，其从较低包络频率912延伸至较高包络频率914。滤波范围之间的不匹配导致包络904和目标结果906之间的间隙916和918。
[0034]通过增加增益至通带区域或者奈奎斯特区域920内的分量，根据本发明的一个或多个实施例的滤波机构补偿滤波不匹配，在当前的示例性情况中是补偿区域916和918中的分量的损失。滤波机构使用混叠来补偿丢失的信号分量。这里描述的机构可以用于发射和接收滤波器两者。为了实现补偿，基于产生包络904的滤波器的特性来操作目标结果。产生由包络922所示的目标频率响应，其包括用来补偿间隙916和926以补偿间隙918的补偿区域924。[0035]滤波基本上产生角状滤波器的效果，增加增益至奈奎斯特区域920内的谱边缘。在滤波后的信号对奈奎斯特率的抽取之后，信号分量将落入提供与滤波前信号提供的信息相同的信息的谱位置。因此，由于通过发射和接收滤波器滤波造成滚降区域减少导致丢失的信息被加回一直由滤波器通过的区域内，不管该滤波器是减少滚降滤波器还是遗留滤波器。
[0036]图10示出了根据本发明的一个或多个实施例的基站1000和用户设备1002。基站1000包括发射机1004、接收机1006、无线电控制器1008和天线1010。基站1000还可以包括处理器1012、存储器1014和存储装置1016，其在总线1018上相互通信并与无线电控制器1008进行通信。基站1000还可以包括数据1022和软件1024，其适当地驻留在存储装置1016上，并且根据需要被发射至存储器1014以供处理器1012使用。
[0037]发射机1004和接收机1006可以分别包括滤波器1026和1028，其中滤波器1026和1028配置为或可配置为执行根据本发明的一个或多个实施例的滤波。例如，滤波器1026和1028可以执行滤波以实现诸如图9所示的那些的结果，并且可以使用诸如过程800的机构进行配置。
[0038]类似地，用户设备1002可以包括发射机1054、接收机1056、无线电控制器1058和天线1060。用户设备1002还可以包括处理器1062、存储器1064和存储装置1066，其在总线1068上相互通信并与无线电控制器1058进行通信。用户设备1002还可以包括数据1072和软件1074，其适当地驻留在存储装置1066中，并且根据需要被发射到存储器1064以供处理器1062使用。
[0039]在用户设备1002的情况下，发射机1054和接收机1056可以分别包括滤波器1076和1078，其中滤波器1076和1078配置为或可配置为执行根据本发明的一个或多个实施例的滤波。例如，滤波器1076和1078可执行滤波以实现诸如图9所示的那些的结果，并且可以使用诸如过程800的机构进行配置。
[0040]尽管上面已经描述了各种示例性实施例，但是应当认识到本发明的实施不限于这里所示和描述的示例性实施例。根据之前的描述，对本发明的前述示例性实施例的各种修改和改变可以对于相关领域的技术人员变得明显。
[0041]进一步，以上非限制性实施例的多种特征的一些可以有利地使用，而无需其他描述特征的相应使用。
[0042]因此，前述描述应当被认为仅仅是本发明的原理、教导和示例性实施例的说明，并且不是对其的限制。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 配置带通滤波以通过增加增益至通带区域中的信号分量来补偿在至少一个滚降区域中的信号分量的损失；和 使用配置的带通滤波处理信号。
2.如权利要求1所述方法，其中配置带通滤波包括定义通带和滚降区域的组合频率范围以便防止干扰相邻载波。
3.如权利要求1所述方法，其中配置带通滤波包括定义滤波以便在由带通滤波处理后对信号的奈奎斯特率抽取将按照它们的期望的幅度产生信号的所有分量。
4.如权利要求3所述方法，其中配置带通滤波包括定义具有指定滚降因子的上升余弦函数。
5.如权利要求1所述方法，其中配置带通滤波包括配置提供上部滚降区域和下部滚降区域的频率响应，和基于指定的固定滤波机构对频率响应进行操作。
6.如权利要求5所述方法，其中所述指定的固定滤波机构是由在网络环境中操作的遗留设备所使用的机构。
7.如权利要求5所述方法，其中上部滚降区域和下部滚降区域的每一个比由所述指定的固定滤波 机构所定义的对应的滚降区域窄。
8.如权利要求5所述方法，其中该操作为划分。
9.如权利要求5所述方法，其中该操作在频域中执行。
10.如权利要求1所述方法，其中处理该信号包括处理宽带码分多址信号。
11.如权利要求1所述方法，其中处理该信号包括处理接收的信号。
12.如权利要求1所述方法，其中处理该信号包括处理信号用于发射。
13.一种装置，包括: 至少一个处理器； 存储器，其存储计算机程序代码； 其中存储计算机程序代码的所述存储器配置为使用所述至少一个处理器使得所述装置至少: 配置带通滤波以通过增加增益至通带区域中的信号分量来补偿在至少一个滚降区域中的信号分量的损失；和 使用配置的带通滤波处理信号。
14.如权利要求13所述装置，其中配置带通滤波包括定义通带和滚降区域的组合频率范围以便防止干扰相邻载波。
15.如权利要求13所述方法，其中配置带通滤波包括定义滤波以便在由带通滤波处理后对信号的奈奎斯特率抽取将按照它们的期望的幅度产生信号的所有分量。
16.如权利要求15所述方法，其中配置带通滤波包括定义具有指定滚降因子的上升余弦函数。
17.一种存储指令程序的计算机可读介质，其由处理器的执行配置装置至少: 配置带通滤波以通过增加增益至通带区域中的信号分量来补偿在至少一个滚降区域中的信号分量的损失；和 使用配置的带通滤波处理信号。
18.如权利要求13所述计算机可读介质，其中配置带通滤波包括定义通带和滚降区域的组合频率范围以便防止干扰相邻载波。
19.如权利要求13所述计算机可读介质，其中配置带通滤波包括定义滤波以便在由带通滤波处理后对信号的奈奎斯特率抽取将按照它们的期望的幅度产生信号的所有分量。
20.如权利要求15所述计算机可读介质，其中配置带通滤波包括定义具有指定滚降因子的上升余 弦函数。
【文档编号】H04L25/03GK103716269SQ201310582358
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月5日 优先权日:2012年10月5日
【发明者】G·沃尔夫, R·切茨基尔 申请人:诺基亚西门子通信公司