FI93068C

FI93068C - Kytkentä häiriöiden haittavaikutusten pienentämiseksi sovitettua suodatinta käyttävissä vastaanottimissa

Info

Publication number: FI93068C
Application number: FI923388A
Authority: FI
Inventors: Pentti Leppaenen; Jari Iinatti
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1995-02-10
Also published as: DE69324863T2; FI923388A; EP0584912B1; DE69324863D1; EP0584912A1; US5426670A; JPH06188766A; FI93068B; FI923388A0

Description

93068

Kytkentä häiriöiden haittavaikutusten pienentämiseksi sovitettua suodatinta käyttävissä vastaanottimissa - Koppling för minskning av skadeverkningar av störningar i mottagare som utnyttjar anpassat filter 5

Keksinnön kohteena on kytkentä häiriöiden haittavaikutusten pienentämiseksi sellaisissa vastaanottimissa, joissa käytetään sovitettua suodatinta ja joissa suodatuksen jälkeen 10 suoritetaan signaalin vertailu kynnystasoon.

Sovitettua suodatinta käytetään signaalin ilmaisuun mm. tietoliikennetekniikassa. Realisoituvan sovitetun suodattimen impulssivaste on signaali skaalattuna, viivästettynä ja 15 aikakäännettynä. Signaaliin sovitetun suodattimen lähdöstä saadaan maksimitaso, kun signaali on kokonaan vastaanotettu.

Suodattimen lähtöaaltomuoto on verrannollinen signaalin itsensä autokorrelaatiofunktioon. AWGN-kanavassa sovitettu 20 suodatin maksimoi hetkellisen signaali-kohinasuhteen ja minimoi digitaalisessa siirtojärjestelmässä virhetodennäköi-syyden. Jos signaaliin summautuu siirtokanavassa kohinan lisäksi häiriöitä, ei vastaanotin toimi enää optimaalisesti, vaan suorituskyky huononee.

25

Sovitettua suodatinta käytetään myös hajaspektritietoliiken-nejärjestelmissä. Tällöin sitä voidaan käyttää datasignaalin ilmaisemisen lisäksi mm. vastaanottimen koodisynkronoinnin etsintävaiheessa siten, että suodattimen impulssivaste on 30 käytetyn hajotuskoodin tai sen osan aikakäännetty, skaalattu ja viivästetty versio.

• *

Tunnettua tekniikkaa selostetaan seuraavassa viitaten oheisiin kuviin 1-3, joista: 35 kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista esimerkkiä, joksi on valittu koodisynkronointijärjestelmä, kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaisen sovitetun suodat-• timen antamaa lähtösignaalia esimerkkitapauksessa, ja kuva 3 esittää kynnysvertailulohkon antamaa signaalia.

93068 2

Kuvassa 1 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen koodi-synkronointi järjestelmä . Koodisynkronointi järjestelmä käsittää hajotuskoodiin sovitetun suodattimen 1, kynnys-vertailun 2 ja seurannan aktivoinnin 3.

5 Tällöin suodattimen 1 lähdöstä saadaan maksimiarvo, kun koko hajotuskoodi tai sen osa on vastaanotettu, ja sillä voidaan tahdistaa vastaanottimen koodigeneraattori kynnysvertailun jälkeen.

10

Kuvassa 2 on esitetty tunnetun tekniikan mukaisen sovitetun suodattimen antama lähtösignaali esimerkkitapauksessa. Esimerkkitapaus on ideaalinen ja koodissa L on chippiä ja chip-piaikaväli on T sekuntia. Lähtösignaali 4 on nyt ideaalinen 15 autokorrelaatiofunktio, jossa on impulsseja, joiden korkeus on L kertaa vastaanotetun signaalin taso ja toistoväli on koodin pituus L x T sekuntia.

Kuvassa 3 on esitetty kynnysvertailulohkon antama signaali. 20 Kynnysvertailulohkon 2 antama signaali 5 antaa arvoksi "1" silloin, kun sovitetun suodattimen lähtösignaali 4 ylittää kynnystason.

Esimerkiksi deterministinen häiriö voi olla kohtalokas, kos-25 ka suodattimen 1 lähdössä saattaa näkyä häiriöstä jäänteitä. Tällöin synkronointikyky heikkenee, varsinkin jos koodin autokorrelaatiofunktion muoto ei ole ideaalinen ja siinä on sivukeiloja, jotka yhdessä häiriövasteen kanssa voivat aiheuttaa kynnystason ylittämisen. Sovitettu suodatin 1 tosin 30 vaimentaa häiriöitä, mutta esimerkiksi jatkuvan, suodattimen keskitaajuisen häiriön vaimennus pienenee hajotuskoodin balanssin kasvaessa eli binäärisessä tapauksessa ykkösten ja nollien lukumäärän eron kasvaessa.

35 Yleensä häiriöitä pyritään poistamaan erilaisilla häiriön-vaimennus- tai korjainalgoritmeilla. Nämä menetelmät ovat usein monimutkaisia ja vaativat laskenta-aikaa, jotta ne voivat estimoida häiriön ominaisuudet tai kanavan tilan.

93068 3

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen kytkentä, jonka avulla edellä esitetyt puutteet ja ongelmat voitaisiin ratkaista. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaati-5 muksessa 1. Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä vaatimuksissa 2-8.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten oheisiin kuviin, joista: 10 kuvat 1-3 esittävät jo selostettua tunnettua tekniikkaa, kuva 4 esittää periaatteena mediaanisuodatettua sovitetun suodattimen lähtösignaalia, kuva 5 esittää keksinnön mukaisen kytkennän lohkokaaviota, kuva 6 esittää keksinnön mukaisen kytkennän vaihtoehtoisen 15 ratkaisun lohkokaaviota, ja kuva 7 esittää keksinnön mukaisen kytkennän toisen vaihtoehtoisen ratkaisun lohkokaaviota.

Mediaanisuodattimella saadaan tunnetusti poistettua signaa-20 lista nopeita muutoksia tai impulsseja, mikä on havainnollistettu kuvassa 4, jossa sovitetun suodattimen lähtösignaa-li on kuvitteellisesti mediaanisuodatettu. Mediaanisuodatuk-sessa signaali tai siitä otetut näytteet käsitellään siten, että lasketaan mediaani (MED) aina 2k+l näytteestä, jossa k 25 on kokonaisluku. Tällöin mediaanisuodattimen lähtösignaali 6 on y(n) = MED x(n-k), x(n-k+l), ..., x(n), ..., x(n+k)l

30 L J

x(n) on tulosignaali, jossa kokonaisluku n kuvaa näytehetkeä näytteenottoaikavälin monikertoina.

35 Keksinnön mukaista ratkaisua kuvataan seuraavassa viitaten kuviin 5-7, jotka esittävät keksinnön mukaisen ratkaisun toteutusta.

93068 4

Keksinnön mukainen ratkaisu esittää toisenlaisen kytkennän häiriön arvioimiseen ja poistamiseen mediaanisuodattimen avulla. Keksinnön mukaisen kytkennän hyöty perustuu sovitetun suodattimen lähtösignaalin impulssiluonteeseen.

5

Kuvassa 5 on esitetty lohkokaavio keksinnön rakenteesta. Keksintö koostuu signaaliin sovitetusta suodattimesta 7, viive-elementistä 8, mediaanisuodattimesta 9 ja summaimesta 10, jota seuraa kynnysvertailu 11. Perinteisessä tapauksessa 10 sovitetun suodattimen 7 lähdöstä otetaan näytteitä ja niitä verrataan kynnystasoon kynnysvertailijassa 11, minkä jälkeen tehdään päätöksiä signaalin läsnäolosta. Erityisesti deterministisen häiriön sattuessa saattaa käydä niin, että näytteiden perustasokin eli impulssihuippujen välinen taso ylit-15 tää kynnyksen, jolloin voidaan tehdä jatkuvasti vääriä päätöksiä .

Keksinnössä sovitetulta suodattimelta 7 saatu signaali tai saadut näytteet mediaanisuodatetaan mediaanisuodattimessa 9 20 siten, että lasketaan 2k+l näytteen mediaani y(n) = MED |^x(n-k), x(n-k+l), ..., x(n), x(n+k)j.

Samaan aikaan sovitetun suodattimen 7 ulostulosta saatuja 25 näytteitä viivästetään k näytettä viive-elimessä 8, minkä jälkeen lasketaan viivästetyn signaalin ja mediaanisuodattimen 9 antaman näytejonon erotus summaelimessä 10. Vasta tämän jälkeen suoritetaan erotussignaalin vertailu kynnys-tasoon vertailuelimessä 11.

30

Etuna on se, että kynnystasoon verrattavasta signaalista on ' saatu poistettua häiriön aiheuttama poikkeama perustasosta ja samalla on saatu informaatiota häiriöstä. Mediaanisuoda-tin 9 on periaatteelliselta luonteeltaan alipäästötyyppinen. 35 Erotussignaalin laskeminen vastaa ylipäästösuodatustyyppistä käsittelyä häiriön poistamiseksi, joka perustuu varsinaisen hyötysignaalin impulssimaiseen luonteeseen.

n 93068 5

Kuvassa 6 on esitetty keksinnön mukaisen kytkennän vaihtoehtoisen ratkaisun lohkokaavio. Vaihtoehtoisessa ratkaisussa sovitetulta suodattime1ta 7 saatu signaali tai saadut näytteet mediaanisuodatetaan mediaanisuodattimessa 9 siten, että 5 lasketaan 2k+l näytteen mediaani. Samaan aikaan sovitetun suodattimen 7 ulostulosta saatuja näytteitä viivästetään k näytettä viive-elimessä 8, minkä jälkeen viivästetty signaali viedään päätöksentekolohkoon 13. Mediaanisuodattimen 9 antaman näyte jonon erotus viedään kynnyksen laskentalohkoon 10 12, joka laskee kynnysarvon ja vie sen edelleen päätöksente kolohkoon 13. Päätöksentekolohkossa 13 määrätään ulostulosignaali lähtötietojen pohjalta.

Kuvassa 7 on esitetty keksinnön mukaisen kytkennän toisen 15 vaihtoehtoisen ratkaisun lohkokaavio. Toisessa vaihtoehtoisessa ratkaisussa sovitetulta suodattimelta 7 saatu signaali tai saadut näytteet mediaanisuodatetaan mediaanisuodattimessa 9 siten, että lasketaan 2k+l näytteen mediaani. Saatu signaali viedään laskentalohkoon 14, joka laskee ulostulo-20 signaalin.

Claims

93068

1. Kytkentä häiriöiden haittavaikutusten pienentämiseksi vastaanottimissa, joissa käytetään sovitettua suodatinta ja joissa suodatuksen jälkeen suoritetaan signaalin vertailu 5 kynnystasoon, tunnettu yhdistelmästä, että sovitetun suodattimen (7) jälkeen on kytketty rinnakkain toisaalta me-diaanisuodatin (9), joka toimii häiriön poistamiseksi sovitetun suodattimen (7) lähtösignaalista ja toisaalta viive-elin (8) sovitetun suodattimen lähtösignaalin viivästämisek-10 si, jolloin mediaanisuodattimen (9) ja viive-elimen (8) jälkeinen päätöksenteko-osa on sovitettu ottamaan huomioon sekä mediaanisuodatettu tieto että viivästetty, mediaanisuodatta-maton tieto.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnet - t u siitä, että ennen päätöksenteko-osan kynnysvertailijaa (11) on summain (10), jonka positiiviseen tuloon on viety sovitetun suodattimen (7) lähtö viive-elimen (8) kautta ja negatiiviseen tuloon sovitetun suodattimen (7) lähtö medi-20 aanisuodattimen (9) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kytkentä, tunnet -t u siitä, että sovitetulta suodattimelta (7) saatu signaali tai saadut näytteet on sovitettu suodatettavaksi mediaa- 25 nisuodattimessa (9) siten, että lasketaan 2k+l näytteen me- : diaani y(n) = MED x(n-k), x(n-k+l), ..., x(n), ..., x(n+k)

30 L -I ja että samaan aikaan sovitetun suodattimen (7) ulostulosta saatuja näytteitä viivästetään k näytettä viive-elimessä (8) . 35

4. Patenttivaatimuksen l mukainen kytkentä, tunnet -t u siitä, että mediaanisuodattimen (9) jälkeen on kynnyk-sen laskentalohko (12), jonka lähtö on kytketty päätöksente-kolohkon (13) toiseen tuloon, jolloin sovitetun suodattimen II ?όϋ68 lähtö on viive-elimen (8) kautta kytketty päätöksentekoloh-kon (13) toiseen tuloon.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kytkentä, tunnet -5 t u siitä, että sovitetulta suodattimelta (7) saatu signaali tai saadut näytteet on suodatettu mediaanisuodattimessa (9) siten, että lasketaan 2k+l näytteen mediaani ja että samaan aikaan sovitetun suodattimen (7) ulostulosta saatuja näytteitä viivästetään k näytettä viive-elimessä (8). 10

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnet -t u siitä, että viivästetty signaali on sovitettu vietäväksi päätöksentekolohkoon (13), mediaanisuodattimen (9) antama näytejono on sovitettu vietäväksi kynnyksen laskentalohkoon 15 (12), joka laskee kynnysarvon ja vie sen edelleen päätöksen tekolohkoon (13), jossa määrätään ulostulosignaali lähtötietojen pohjalta.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kytkentä, tunnet -20 t u siitä, että se käsittää peräkkäin kytkettyinä sovitetun suodattimen (7), mediaanisuodattimen (9) sekä laskentalohkon (14), jolloin laskentalohkoon (14) on tuotu sekä mediaani-suodatettu että viivästetty mediaanisuodattamaton tieto.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että sovitetulta suodattimelta (7) saatu signaali tai saadut näytteet on suodatettu mediaanisuodattimessa (9) siten, että lasketaan 2k+l näytteen mediaani, ja että saatu signaali viedään laskentalohkoon (14), joka laskee 30 ulostulosignaalin. 93068