CN109425856B - 信号处理系统 - Google Patents

Abstract

一种信号处理系统，包含一传送模块及一接收模块。该传送模块根据一数据信号以及一第一向量，产生与传送一发射射频信号。该传送模块包括一扩频单元、一数字模拟转换单元、以及一混合器。该扩频单元根据该数据信号及该第一向量产生一扩频信号。该数字模拟转换单元根据该扩频信号，产生一模拟信号。该混合器混合该模拟信号及一载波信号，从而产生该发射射频信号。该接收模块接收一接收射频信号以及一第二向量，以产生一解扩信号，且以据以产生一侦测数据。该接收射频信号是由该发射射频信号受到一受测物体反射而产生。

Description

信号处理系统

技术领域

本发明涉及一种信号处理系统，尤其涉及一种可使用扩频后信号侦测受测物体或传输数据的信号处理系统。

背景技术

使用微波传感器发射电磁波，再根据受测物体反射的电磁波侦测受测物体，是目前可用的侦测方式。举例而言，使用微波雷达发射非扩频的窄频电磁波，是常见的现有技术。然而，根据实务经验，现有技术对于抑止无线电频道上的干扰，其功效并不理想，故本领域仍须更佳的解决方案，以改善抑止干扰的功效。

发明内容

本发明实施例提供一种信号处理系统，包含一传送模块，一接收模块以及一处理器。该传送模块，用以根据一数据信号以及一第一向量，产生与传送一发射射频信号。该传送模块包括一扩频单元、一数字模拟转换单元、以及一第一混合器。该扩频单元用以根据该数据信号及该第一向量产生一扩频信号。该数字模拟转换单元耦接于该扩频单元，用以根据该扩频信号，产生一第一模拟信号。该第一混合器，耦接于该数字模拟转换单元，用以混合该第一模拟信号及一第一载波信号，从而产生该发射射频信号。该接收模块用以接收一接收射频信号以及一第二向量，产生一解扩信号，其中该接收射频信号是由该发射射频信号受到一受测物体反射而产生。该接收模块包括一第二混合器、一模拟数字转换单元、一解扩单元。该第二混合器耦接于一接收单元，用以混合该接收射频信号及一第二载波信号，从而产生一第二模拟信号。该模拟数字转换单元耦接于该第二混合器，用以根据该第二模拟信号，产生一数字信号。该解扩单元耦接于该模拟数字转换单元，用以根据该数字信号及该第二向量，产生该解扩信号。该处理器用以根据该解扩信号产生一侦测数据，其中该侦测数据是对应于该受测物体的一空间信息。

本发明另一实施例提供一种信号处理系统。该信号处理系统包含一接收模块以及一处理器。该接收模块包含一接收端、一第二混合器、一模拟数字转换单元及一解扩单元。该接收端用以接收一射频信号，其中该射频信号包含一传输数据。该第二混合器耦接于该接收端，用以混合该射频信号及一第二载波信号，从而产生一第二模拟信号。该模拟数字转换单元耦接于该第二混合器，用以根据该第二模拟信号，产生一数字信号。该解扩单元耦接于该模拟数字转换单元，用以根据该数字信号及一第二向量产生一解扩信号。该处理器用以根据该数字信号更新该第二向量，以及根据该解扩信号产生该传输数据。

本发明实施例提供一种信号处理方法，用以控制一信号处理系统，从而侦测一受测物体的一空间信息。该信号处理系统包含一传送模块、一接收模块及一处理器，该传送模块包含一扩频单元、一数字模拟转换单元及一第一混合器，该接收模块包含一第二混合器，一模拟数字转换单元及一解扩单元。该方法包含该扩频单元根据一数据信号及一第一向量，产生一扩频信号；该数字模拟转换单元接收该扩频信号，根据该扩频信号产生一第一模拟信号；该第一混合器混合该第一模拟信号及一第一载波信号，从而产生一发射射频信号；该传送模块发射该发射射频信号，该发射射频信号被该受测物体干扰后产生一接收射频信号；该第二混合器混合该接收射频信号及一第二载波信号，从而产生一第二模拟信号；该模拟数字转换单元接收该第二模拟信号，根据该第二模拟信号，产生一数字信号；该解扩单元，根据该数字信号及一第二向量，产生一解扩信号；及该处理器根据该解扩信号，产生一侦测数据，其中该侦测数据是对应于该受测物体的该空间信息。

与现有技术相比，本发明所提供的信号处理系统，可有效改善本领域待解的工程缺失，对于防抑干扰噪声、及提高侦测的精确度，皆有帮助。

附图说明

图1是实施例的信号处理系统的功能模块示意图。

图2是实施例的第一载波信号及第二载波信号的频率之变化波形图。

图3是实施例中，信号处理系统的功能模块示意图。

图4、5是相异实施例的调制数据信号的示意图。

图6是另一实施例之信号处理系统的功能模块示意图。

图7-9是实施例中，信号处理系统的信号频谱示意图。

图10是另一实施例中，具有复数个传送模块及接收模块的信号处理系统的功能模块示意图。

图11是另一实施例中，具有复数个传送模块及接收模块的信号处理系统的功能模块示意图。

图12是另一实施例的信号处理系统的处理器之操作示意图。

图13是另一实施例的处理器的操作示意图。

图14是另一实施例的信号处理系统的功能模块示意图。

图15是另一实施例的信号处理系统的功能模块示意图。

图16是另一实施例的信号处理系统的功能模块示意图。

图17是实施例的信号处理方法的流程图。

【符号说明】

100、300、600、1400、1500                       信号处理系统

Tm1至Tm_L                                    传送模块

Rm1至Rm_L                                    接收模块

dsp1至dspL、dsp6、dsp101至dsp10L、dsp111       处理器        至dsp11L、dsp121至dsp12L、dsp161

Sdata1至Sdata(L-1)                          数据信号

Usf1                                        扩频单元

Udac1                                       数字模拟转换单元

Umx11、Umx12、Umx161、Umx162、                  混合器        Umx163

Upa                                         功率放大器

Ut1、Ut2、Uti、Ut_L                             发射单元

Ur1、Ur2、Uri、Ur_L                            接收单元

Stx1、Stx2、Stxi、Stx_L                        发射射频信号

Srx1、Srx2、Srxi、Srx_L                        接收射频信号

Od                                         受测物体

Ulna                                       低噪声放大器

Ucw                                        载波提供器

Sc11                                       第一载波信号

Sc12                                       第二载波信号

Sc12’                                      载波信号

fcw                                        频率

Uadc1、Uadc2                                模拟数字转换单元

Udf1、Udf6、Udf15、Udf16                      解扩单元

Ssf1、Ssf16                                 扩频信号

Sa11、Sa12、Sa12i、Sa12q                      模拟信号

Sd1、Sd2、Sd1i、Sd1q、Sd2i、Sd2q、Sd1_Lq、         数字信号        Sd1_Li

Sd1_L                                       低频部分

Sdf1、Sdfi、Sdf1i、Sdf1q、                     解扩信号

Sdfd1至Sdfd(L-1)Sdf2、SdfL、Sdf16            解扩数据信号

dd1至ddL                                   侦测数据

Sdd1至Sdd(L-1)                             侦测数据信号

v11                                        第一向量

v12                                        第二向量

v21、vi1、v_L1、v22、vi2、v_L2                      向量

vd1至vd(L-1)                               数据发射向量

vr1至vrL                                   数据接收向量

Uv1                                        向量单元

Uus1                                       上采样单元

Ucr、Ucri、Ucrq                              相关器

Uss、Uss15                                  同步采样器

Sm1                                        调制信号

Ups                                        相位调整器

710、720、730                                区域

Stdd1至Stdd(L-1)                           数据射频信号

Sa11’、Sa12’                                低频部分

U_LF1、U_LF2、U_LF3                                低通滤波器

Udec1、Udec2、Udec11、Udec21、Udec161、         抽取滤波器        Udec162、Udec163、Udec164、Udec165

Scw161、Scw162                              内部载波

U_DDFS                                        数字频率合成器

1700                                       信号处理方法

1710至1745                                 步骤

具体实施方式

图1是实施例的信号处理系统100的功能模块示意图。信号处理系统100可包括传送模块Tm1，接收模块Rm1及处理器dsp1。传送模块Tm1用以根据数据信号Sdata1以及第一向量v11，产生与传送发射射频信号Stx1。传送模块Tm1包括扩频(spread spectrum)单元Usf1、数字模拟转换单元Udac1、以及混合器Umx11。扩频单元Usf1用以根据数据信号Sdata1及第一向量v11产生扩频信号Ssf1。数字模拟转换单元Udac1耦接于扩频单元Usf1，用以根据扩频信号Ssf1，产生模拟信号Sa11。混合器Umx11耦接于数字模拟转换单元Udac1，用以混合模拟信号Sa11及第一载波信号Sc11，从而产生发射射频信号Stx1。发射射频信号Stx1可透过发射单元Ut1予以发射。图1的功率放大器Upa可用以放大发射射频信号Stx1。本文所述的处理器可为执行数字信号处理(digital signal processing)的处理器，例如运算处理器(computing processor)、信号处理电路(signal processing circuit)或数字信号处理器(digital signal processor)。

接收模块Rm1可用以接收接收射频信号Srx1以及第二向量v12，并对接收接收射频信号Srx1进行解扩(spectrum)，以产生解扩(spectrum despread)信号Sdf1。接收射频信号Srx1可由发射射频信号Stx1受到受测物体Od反射而产生，且透过接收单元Ur1接收，接收后可用低噪声放大器Ulna放大。根据实施例，发射单元Ut1及接收单元Ur1可例如包含天线。第一向量v11以及第二向量v12例如可为扩频向量(spread vector)。

接收模块Rm1可包括混合器Umx12、模拟数字转换单元Uadc1及解扩单元Udf1。混合器Umx12可耦接于接收单元Ur1，用以混合接收射频信号Srx1及第二载波信号Sc12，从而产生模拟信号Sa12。模拟数字转换单元Uadc1可耦接于混合器Umx12，用以根据模拟信号Sa12，产生数字信号Sd1。解扩单元Udf1可耦接于模拟数字转换单元Uadc1，用以根据数字信号Sd1及第二向量v12，产生解扩信号Sdf1。处理器dsp1可用以根据解扩信号Sdf1产生侦测数据dd1。处理器dsp1还可用以根据解扩信号Sdf1，进行数字滤波、频域分析及估测，以产生侦测数据dd1。侦测数据dd1可对应于受测物体Od的空间信息。

接收射频信号Srx1可由受测物体Od反射发射射频信号Stx1而产生，受测物体Od的空间信息可包含受测物体Od的位移、移动速度、及/或受测物体Od与信号处理系统100的距离。此侦测可根据多普勒(Doppler)效应。举例而言，若受测物体Od是车辆，则可侦测其移动速度。若受测物体Od是人体，还可侦测呼吸起伏造成的身体位移，从而判断生命迹象。

根据实施例，信号处理系统100可还包括载波提供器Ucw，载波提供器Ucw可耦接于混合器Umx11及混合器Umx12，用以提供第一载波信号Sc11及第二载波信号Sc12。第一载波信号Sc11及第二载波信号Sc12的频率fcw可为相同且固定，例如实质上固定为频率fc。第一载波信号Sc11及第二载波信号Sc12的频率fcw亦可为彼此相同但可变，以图2为例，图2实施例的第一载波信号Sc11及第二载波信号Sc12的频率fcw的变化波形图。若频率fcw是可变，则可随时间(t)于最大值fcmax及最小值fcmin之间变化，其波型可为锯齿波、三角波、弦波等。

接收射频信号Srx1可能混杂有位于第一频域的干扰噪声，且解扩信号Sdf1中，干扰噪声可实质上从第一频域被扩频至第二频域，第二频域的带宽(bandwidth)可大于第一频域的带宽。此时，由于受测物体Od的移动所造成的多普勒偏移(Doppler shift)，载有多普勒效应的信息(signal carrying information of the Doppler effect)可实质上被扩频至第三频域，第三频域的带宽可小于第二频域的带宽。借由将解扩信号Sdf1中，滤除带宽较宽大的干扰噪声并保留带宽较窄小的载波信号承载信息(signal carryinginformation)，可达到降低干扰噪声的功效，其述于后文。

图3可为实施例中，信号处理系统300的功能模块示意图。信号处理系统300可为图1的信号处理系统100的实施例之一。图3可见，扩频单元Usf1可包含上采样单元Uus1及向量单元Uv1。上采样单元Uus1可用以对数据信号Sdata1执行上采样(up sample)，以产生采样率为码片速率(chip rate)f_chip的调制信号Sm1。向量单元Uv1可用以接收调制信号Sm1及第一向量v11，且据以产生扩频信号Ssf1。

图4、5是相异实施例的调制数据信号Sm1的示意图。根据实施例，数据信号Sdata1例如为数据流(data stream)，其可包含重复相同符号(repeated identical symbol)，此例中，调制信号Sm1可如图4所示，每个脉冲是相等，且脉冲的间距可为参数N。

另一实施例中，数据信号Sdata1可包含数字脉冲振幅调制符号(numeral pulseamplitude modulation symbols,numeral PAM symbols)，或二进制相移键控调制符号(binary phase shift keying symbols,BPSK symbols)。

另一实施例中，信号处理系统300可支持码分多址(code division multipleaccess，CDMA)的传输。图5所示，此实施例中，数据信号Sdata1可调制(modulate)于调制信号Sm1之中，且扩频信号Ssf1可包含直序扩频(direct-sequence spread spectrum，DSSS)信号。图5中，脉冲可随调制的数据而改变，且脉冲的间距可表示为参数N。

图3支持直序扩频(DSSS)编码为例。图3的上采样单元Uus1可提高参数N以执行上采样，第一向量v11可表示为数字向量(numeral vector)g＝[g₀g₁…g_N-1]，第二向量v12可表示为数字向量h＝[h₀h₁…h_N-1]，扩频单元Usf1可操作于码片速率(chip rate)f_chip，向量单元Uv1可以函数G表示为{g_n:0≤n<N}，以使扩频信号Ssf1的波形可表示为以间距N重复的波形{g_n}。

图3所示，解扩单元Udf1可包含相关器Ucr及同步采样器Uss。相关器Ucr可用以根据数字信号Sd1及第二向量v12执行相关(correlation)计算，以产生数字信号Sd2。同步采样器Uss可用以对数字信号Sd2执行同步采样，以产生解扩信号Sdf1。

根据图3实施例，数据信号Sdata1、扩频信号Ssf1、数字信号Sd1、数字信号Sd2、解扩信号Sdf1可对应时间变量(time index)n，故可分别表示为数据信号Sdata1(n)、扩频信号Ssf1(n)、数字信号Sd1(n)、数字信号Sd2(n)、解扩信号Sdf1(n)。模拟信号Sa11、发射射频信号Stx1、接收射频信号Srx1、模拟信号Sa12可对应于时域t，故可分别表示为模拟信号Sa11(t)、发射射频信号Stx1(t)、接收射频信号Srx1(t)、模拟信号Sa12(t)。

根据实施例，本发明可支持I路信号及Q路信号的处理。图6是另一实施例的信号处理系统600的功能模块示意图。信号处理系统600可相似于信号处理系统300，然而信号处理系统600中，接收射频信号Srx1、模拟信号Sa12、数字信号Sd1与解扩信号Sdf1可包含对应的I路信号与Q路信号，并将I路信号及Q路信号经过对应运算处理。如图6所示，模拟信号Sa12i、数字信号Sd1i与解扩信号Sdf1i可为I路信号，模拟信号Sa12q、数字信号Sd1q与解扩信号Sdf1q可为Q路信号。信号处理系统600还可包含相位调整器Ups、混合器Umx13及模拟数字转换单元Uadc2。相位调整器Ups可用以调整第二载波信号Sc12的相位(例如移动90度)，产生载波信号Sc12’，混合器Umx13可混合载波信号Sc12’及被低噪声放大器Ulna放大的接收射频信号Srx1，以产生Q路的模拟信号Sa12q。模拟数字转换单元Uadc2可将模拟信号Sa12q转为数字信号Sd1q。信号处理系统600的解扩单元Udf6可包含相关器Ucri及相关器Ucrq，分别用以处理数字信号Sd1i及数字信号Sd1q，以分别产生数字信号Sd2i及Sd2q。解扩单元Udf6可包含同步采样器Uss6，用以对数字信号Sd2i及Sd2q执行同步采样，以产生解扩信号Sdf1i及Sdf1q。

以图6为例，相关器Ucri及相关器Ucrq可被操作于码片速率f_chip，其系数(coefficients)可用数字序码(numeral sequence)表示为{h_n:0≤n<N}，数字信号Sd2i及Sd2q可为以参数N次采样(sub-sampling)后取得的波形，且次采样的间距(interval)可以表示为N。

根据实施例，当处于实质上无干扰噪声、或无法得知干扰噪声的特性的情境时，上述的第一向量v11可实质上相同于第二向量v12。举例而言，第一向量v11及第二向量v12可为最大长度序列(M-sequence)向量。根据另一实施例，当处于有干扰噪声、或可得知干扰噪声的特性的情境时，处理器dsp1可还用以根据数字信号Sd1，产生/更新第二向量v12或更新/产生第一向量v11，从而可达到抗御干扰噪声影响的功效。在另一实施例中，当信号处理系统处于干扰观察模式(interference observation mode)时，可配置附加的信号路径，耦接于模拟数字转换单元Uadc1的输出端及处理器dsp1之间，以使处理器dsp1可根据数字信号sd1，产生/更新第二向量v12，及根据第二向量v12，更新/产生第一向量v11。另一实施例中，处理器dsp1可根据数字信号Sd1更新/产生第一向量v11，及根据第一向量v11更新第二向量v12。

关于第一向量v11、第二向量v12的计算方式可如下述。以图3为例，根据一实施例，当信号处理系统处于干扰观察模式(interference observation mode)时，处理器dsp1可将数字信号Sd1经由附加的信号路径接收与数字信号采样(digital signal samples)后转换为矩阵U’，表示为U’＝[u’₀u’₁u’₂…u’_N-1]，其中，u’_m＝[u(m)u(m+1)…u(m+M-1)]^T，u(n)为数字信号sd1序列，并求得矩阵U’的转置矩阵U’^T、及矩阵U’的乘积(U’^T.U’)的最小特征值(eigenvalue)的特征向量(eigenvector)。以此特征向量产生第二向量v12，根据第二向量v12循环位移0至N-1个位置，产生一组循环向量h’_<0>至h’_<N-1>，再以该组循环向量h’_<0>至h’_<N-1>求得循环矩阵H’，算式为H’＝[h’_<0>h’_<1>…h’_<N-1>]^T。根据循环矩阵H’，更新第一向量v11。处理器dsp1找出第一单位向量v11(以向量符号g’表示)，此向量将使循环矩阵[h’_<0>h’_<1>…h’_<N-1>]的第一行向量h’₀及待解向量g’的内积的大小尽量最大化(即最大化|h’₀ ^T.g’|)，并且此单位向量g’，在||g’||＝1的条件下，与循环矩阵[h’_<0>h’_<1>…h’_<N-1>]中的除第一行向量h’_<0>以外的行向量(即h’_<k>，k是1至N-1，且k≠0)的内积大小需尽量被最小化(亦即将|h’_<k> ^T˙g’|最小化，其中k≠0)，从而解出待解向量g，组成第一向量v11。相关算式可参考下述，若欲求用于接收端的向量，即第二向量v12，可将数字信号Sd1表示为u(n)，列出下列算式，在干扰观察模式下，N个大小(size)为M的数据向量(data vectors)可如下列形成：

u'₀＝[u(0)u(1)…u(M-1)]^T

u'₁＝[u(1)u(2)…u(M)]^T

…

u'_N-1＝[u(N-1)u(N)…u(N+M-2)]^T

第二向量v12可表示为h’＝[h₀h₁…h_N-1]，其中，向量h’可被选为单位向量(unitvector)，且可用以最小化||U’.h’||²，U’＝[u’₀u’₁u’₂…u’_N-1]。解出的向量h’是矩形矩阵(U’^T.U’)的最小特征值(eigenvalue)的特征向量(eigenvector)，借此可求得第二向量v12。

接续地，可求用于发射端的扩频用的向量，即第一向量v11。将第一向量v11表示为待解向量g’，可先形成循环移位(circular shift)矩阵如下算式：

H’_<k>＝[h_(N-k)mod N h_{(N-k+1)mod N}…h_{(N-k-1)mod N}]^T

其中，k＝0,1…N-1，且“mod”代表模数运算(modulo operation)。

列出循环矩阵H’为H’＝[h’_<0>h’_<1>…h’_<N-1>]

其中，h’_<0>＝h’，h’是矩阵H’的第一行向量。

待解向量g’是最佳向量用以在||g’||＝1的条件下，最小化下列成本函数:

E(g’)＝Σ_{k＝1,2,…N-1}|h’_<k> ^T·g’|-β·|h’_<0> ^T·g’|，其中β为一权重参数(weightparameter)。

矩阵G为循环矩阵，具有第一行为向量g’，上述优化方法可以另陈述，寻找一向量g与一尽量大标量(scalar)α，使得

H’^T·G≈α·I，其中I为单位矩阵。

依上述方式，进而可求得第一向量v11。第一向量v11及第二向量v12的格式可包含数字脉冲振幅调制符号，或二进制相移键控调制符号(BPSKsymbol)。

图7-9是实施例中，信号处理系统的信号频谱示意图。图7至9可绘于频域(frequency domain)。图7、8、9可分别对应于图3的数字信号Sd1、数字信号Sd2、解扩信号Sdf1的信号频谱。如上述，其可分别表示为Sd1(n)、Sd2(n)、Sdf1(n)。以图3的应用为例，图7的区域710可为与扩频信号Ssf1相关的载有多普勒效应的信息(signal carryinginformation of the Doppler effect)经受测物体Od的移动所造成的多普勒偏移后的频域分布，区域720可为背景噪声，区域730可为落于一频率区段内的有限带宽(band-limited)干扰噪声。由图8及图3可见，经相关器Ucr处理后，载有多普勒效应的信息的区域710可分散为多个频谱成分(spectral components)，区域730可被分散。由图9可见，在同步次采样(synchronous sub-sampling后，区域710可被集聚至低频处，故可例如以滤波方式撷取区域710的信息，从而得知待测物体Od被侦测的信息。图7中，区域710的功率可表示为P_u，区域720的功率可表示为σ_w ²，干扰噪声(区域730)的功率可表示为σ_v ²，左右边界可表示为Nyquist频率±f_chip/2＝(N/2).f_{s_doppler}，其中f_chip可为上述的码片速率，N可例如为图4或图5的参数N。图7的区域720的高度可为σ_w ²/(N.f_{s_doppler})，且区域710的高度(单位例如为power/Hz)可为区域720的高度可为P_u ²/(N.f_{s_doppler})。图8中，载有多普勒效应的信息的区域710可于频域被分散为多个频谱成分，其中低频部分的频谱成分可落于f_chip/N，脉冲的高度可为P_u/N。图8可见，区域730的高度降为σ_v ²/(N.f_{s_doppler})。图9中，区域710被集聚后，其高度可为P_u/N。由于区域730如图9所示，已被分散，且其大部分将可被滤除。也就是说，在解扩信号中，干扰噪声是实质上从较窄带宽(第一频域)被扩频至较大带宽(第二频域)，例如是全频域，且载有多普勒效应的信息(signal carrying information of the Dopplereffect)可实质上从较大带宽(第二频域)被扩频至较窄带宽(第三频域)。因此干扰噪声位于第一频域的频谱功率密度(power spectrum density)可被大幅降低。故经图7至图9的流程可知，本发明实施例可有效地抗御特定频段内的干扰噪声。

图10是另一实施例中，具有复数个传送模块及接收模块的信号处理系统1000的功能模块示意图。信号处理系统1000可包含传送模块Tm1及接收模块Rm1、传送模块Tm2及接收模块Rm2…传送模块Tmi及接收模块Rmi，乃至传送模块Tm_L及接收模块Rm_L，共L组传送模块及接收模块。参数L可为大于1的正整数。其中每组传送模块Tmi及接收模块Rmi(1≤i≤L)可视为微波侦测的前端(front end)单元，且耦接于对应的处理器dsp10i，故信号处理系统1000可包含L组前端单元及L个处理器，第i组前端单元可分别耦接于发射单元Uti及接收单元Uri。以传送模块Tm2及接收模块Rm2为例，传送模块Tm2可用以根据数据信号(如图3的数据信号Sdata1)以及向量v21，产生与传送发射射频信号Stx2。接收模块Tm2可接收接收射频信号Srx2。接收射频信号Srx2可对应于发射射频信号Stx2，且向量v21可实质上正交(orthogonal)于第一向量v11。向量v22可用于接收射频信号Srx2的解扩运算，而向量v21与向量v22的关系可参考前述实施例中关于第一向量v11与第二向量v12的关系求得。同理，向量v_L1可用于扩频运算、向量v_L2可用于解扩运算。所述的向量v11、v21...v_L1的格式可包含数字脉冲振幅调制符号，或二进制相移键控调制符号(BPSK symbol)，如{+1,-1}格式。

图11是另一实施例中，具有复数个传送模块及接收模块的信号处理系统1100的功能模块示意图。图11可相似于图10，但图11的处理器dsp111至处理器dsp11L可分别提供数据信号Sdata1至Sdata_L至传送模块Tm1至Tm_L，从而产生发射射频信号Stx1至Stx_L。第i发射向量vi1(i≠1)可与向量v11彼此正交。经处理后，接收模块Rm1至Rm_L可分别输出解扩信号Sdf1至Sdf_L。根据一实施例，处理器dsp11L可根据解扩信号Sdf1至Sdf_L，求得受测物体Od的空间信息。根据另一实施例，处理器dsp111或处理器dsp11i可根据解扩信号Sdf1、及解扩信号Sdf2至Sdf_L求得受测物体Od的空间信息。

在另一实施例中，以图11的架构为例，处理器dsp111至处理器dsp11L中，处理器dsp11L可为主(master)处理器，其他处理器可为从(slave)处理器，处理器dsp111至处理器dsp11(L-1)可分别将侦测数据dd1至侦测数据dd(L-1)传送到处理器dsp11L，以使第L处理器dsp10L可根据侦测数据dd1至ddL及天线Ut1/Ur1至UtL/UrL的物理位置，求得受测物体Od的空间信息。此实施例中，处理器dsp111至处理器dsp11L可透过有线及/或无线方式互相连接。

图12是另一实施例的信号处理系统的处理器的操作示意图。图12可见第1处理器dsp121至第L处理器dsp12L，处理器dsp121至dsp12L可如图10或图11，用以各自搭配一组发射单元及接收单元。处理器dsp121至处理器dsp12(L-1)可分别将侦测数据dd1至该第(L-1)侦测数据载入侦测数据信号Sdd1至Sdd(L-1)。传送模块Tm1至该传送模块Tm(L-1)可用以分别根据侦测数据信号Sdd1至Sdd(L-1)，以及数据发射向量vd1至vd(L-1)，以产生与传送数据射频信号Stdd1至Stdd(L-1)。数据射频信号Stdd1至Stdd(L-1)例如可为直序扩频数据射频信号。接收模块Rm_L可用以接收数据射频信号Stdd1至Stdd(L-1)，并分别根据数据接收向量vr1至vr(L-1)，以产生解扩数据信号Sdfd1至Sdfd(L-1)。处理器dsp12L可根据解扩数据信号Sdfd1至Sdfd(L-1)，分别产生侦测数据dd1至ddL。图12是以第L处理器dsp12L为主处理器为例，但在另一实施例中，亦可用其他处理器作为主处理器，例如，以第1处理器dsp121作为主处理器，使与第1处理器dsp121对应的接收模块Rm1可用以接收数据射频信号Stdd2至Stdd_L，再分别根据数据接收向量vr2至vrL，以产生解扩数据信号Sdfd2至SdfdL，第1处理器dsp121可根据解扩数据信号Sdfd2至SdfdL，分别产生侦测数据dd1至ddL。

图13是另一实施例的处理器的操作示意图，图13可见，处理器dsp1至dsp(L-1)可为从处理器，处理器dspL可为主处理器，处理器dsp1至dsp(L-1)可将计算出的侦测数据dd1至dd(L-1)，例如是受测物体侦测数据，作为欲发射的数据内容，分别载入数据信号Sdata1至Sdata(L-1)，借由前述的直序扩频无线(DSSS wireless)方式传输，送到主处理器dspL，故可推估受测物体Od的位移、距离、速度。举例而言，位移可例如为心跳或生命迹象，距离可为受测物体到信号处理系统之间的距离，速度可为受测物体的移动速度。上述的变数i、L可为正整数，且1≤i≤L。图13是以第L处理器为主处理器为例，但根据实施例，可用处理器dsp1至dspL之一处理器为主处理器，其他为从处理器，例如，亦可将侦测数据dd2至ddL分别加载加载数据信号，传送到第1处理器dsp1，并利用各天线的物理位置以求得受测物体的空间信息。

图14是另一实施例的信号处理系统1400的示意图。信号处理系统1400可相似于信号处理系统300，相似部分不另赘述，信号处理系统1400中，可包括低通滤波器U_LF1及U_LF2。低通滤波器U_LF1耦接于数字模拟转换单元Udac1及混合器Umx11之间，用以撷取模拟信号Sa11的低频部分Sa11’。低通滤波器U_LF2耦接于混合器Umx12及模拟数字转换单元Uadc1之间，用以撷取模拟信号Sa12的低频部分Sa12’。

所述的数字模拟转换单元Udac1可具有ΣΔ调制功能，以在欲操作的频带中提高数字转模拟的动态范围。

图15是另一实施例中，信号处理系统1500的示意图。图15的原理可相似于图14、图6的架构，且可支持I路信号及Q路信号的处理。因具有Q路信号的路径，图15可还包括低通滤波器U_LF3。此外，图15的实施例中，信号处理系统1500可具有用以降低采样率的抽取滤波器(decimation filter)Udec1及Udec2，分别耦接于模拟数字转换单元Uadc1及相关器Ucri之间，以及模拟数字转换单元Uadc2及相关器Ucrq之间。经同步采样器Uss15处理后，I路信号及Q路信号可选择性地分别进入抽取滤波器Udec11及Udec21，经处理后才进入后续的处理器。

图16是另一实施例中，信号处理系统1600的示意图。信号处理系统1600中，相似于前述的功能模块不赘述，信号处理系统1600可还包括数字混合器Umx161，耦接于扩频单元Usf16，用以混合扩频信号Ssf16及内部载波Scw161，以使发射射频信号Stx1的频率可被推移(shift)至中介频率(intermediate frequency)f_IF，从而降低闪烁噪声(flicker)的影响，内部载波Scw161可对应于中介频率f_IF，可表示为算式sin(2πnf_IF/f_chip)，其中f_chip可为上述的码片速率。信号处理系统1600可包含数字频率合成器(digital direct frequencysynthesizer)U_DDFS，耦接于数字混合器Umx161，用以提供内部载波Scw161。其中数字模拟转换单元Udac1可具有ΣΔ调制功能。所述的闪烁噪声，可例如为接收单元Ur1的射频前端的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管的低频闪烁噪声。

信号处理系统1600的解扩单元Udf16可包含相关器Ucrq、相关器Ucri及同步采样器Uss16。相关器Ucrq可用以根据第二向量v12、及数字信号Sd1产生数字信号Sd2q，例如图16中，数字信号Sd1经过抽取滤波器Udec161抽取滤波、数字混合器Umx163数字混合、及抽取滤波器Udec163再次抽取滤波产生的数字信号Sd1Lq可输入相关器Ucrq，以使相关器Ucrq根据第二向量v12及数字信号Sd1Lq产生数字信号Sd2q。相关器Ucri可用以根据第二向量v12、及数字信号Sd1产生数字信号Sd2i，例如图16中，数字信号Sd1经过抽取滤波器Udec161抽取滤波、数字混合器Umx161数字混合、及抽取滤波器Udec162再次抽取滤波产生的数字信号Sd1Li可输入相关器Ucri，以使相关器Ucri根据第二向量v12及数字信号Sd1Li产生数字信号Sd2i。同步采样器Uss16可用以对数字信号Sd2q及数字信号Sd2i执行同步采样以产生一组解扩信号Sdf16。信号处理系统1600可还包含数字混合器Umx163，耦接于数字频率合成器U_DDFS、且耦接模拟数字转换单元Uadc1及相关器Ucrq之间，用以混合数字信号Sd1及内部载波Scw161，以将数字信号Sd1中的Q路调制部分输入相关器Ucrq。抽取滤波器Udec161可选择性地耦接于模拟数字转换单元Uadc1及数字混合器Umx163之间，用以将数字信号Sd1的低频部分Sd1_L输入数字混合器Umx163。抽取滤波器Udec163可耦接于数字混合器Umx163及相关器Ucrq之间，用以将数字信号Sd1中的Q路调制部分执行抽取操作后输入相关器Ucrq。

如图16所示，数字频率合成器U_DDFS可还用以提供内部载波Scw162，信号处理系统1600可还包含数字混合器Umx162，耦接于数字频率合成器U_DDFS，且耦接于模拟数字转换单元Uadc1及相关器Ucri之间，用以混合数字信号Sd1及内部载波Scw162，以将数字信号Sd1中的I路调制部分输入相关器Ucri。内部载波Scw162可表示为算式cos(2πnf_IF/f_chip)。根据实施例，当信号处理系统1600包含抽取滤波器Udec161，抽取滤波器Udec161可耦接于模拟数字转换单元Uadc1及数字混合器Umx162之间，用以将数字信号Sd1的低频部分Sd1_L输入数字混合器Umx162。根据实施例，信号处理系统1600可还包含抽取滤波器Udec162，耦接于数字混合器Umx162及相关器Ucri之间，用以将数字信号Sd1中的I路调制部分执行抽取操作，再输入相关器Ucri。

如图16所示，信号处理系统1600可还包含抽取滤波器Udec164及抽取滤波器Udec165。抽取滤波器Udec164可耦接于同步采样器Uss16及处理器dsp161，用以将采样后的解扩信号Sdf16的I路调制部分的低频部分传送至处理器dsp161。抽取滤波器Udec165可耦接于同步采样器Uss16及处理器dsp161，用以将解扩信号Sdf16的Q路调制部分的低频部分传送至处理器dsp161。处理器dsp161可据以求得受测物体的信息。

图17是实施例的信号处理方法1700的流程图。图17的方法可用于控制图1的信号处理系统100，包含以下步骤：

步骤1710：扩频单元Usf1根据数据信号Sdata1及第一向量v11产生扩频信号Ssf1；

步骤1715：数字模拟转换单元Udac1接收扩频信号Ssf1，根据扩频信号Ssf1产生模拟信号Sa11；

步骤1720：混合器Umx11混合模拟信号Sa11及载波信号Sc11，从而产生发射射频信号Stx1；

步骤1725：传送模块Tm1发射发射射频信号Stx1，发射射频信号Stx1被受测物体Od干扰后产生接收射频信号Srx1；

步骤1730：混合器Umx12混合接收射频信号Srx1及载波信号Sc12，从而产生模拟信号Sa12；

步骤1735：模拟数字转换单元Uadc1接收模拟信号Sa12，根据模拟信号Sa12，产生数字信号Sd1；

步骤1740：解扩单元Udf1，根据数字信号Sd1及第二向量v12，产生解扩信号Sdf1；及

步骤1745：处理器dsp1根据解扩信号Sdf1，产生侦测数据dd1，其中侦测数据dd1是对应于受测物体Od的空间信息。

上述各实施例的信号处理系统，可用以侦测受测物体的位移、距离、速度，在其他实施例中，信号处理系统的发射单元可发送信号，以使另一信号处理系统的接收单元可接收信号，以执行无线传输的应用。举例来说，前述的接收模块的接收单元(例如天线)可接收射频信号，射频信号可包含传输数据，接收模块的混合器、模拟数字转换单元、以及解扩单元可将所接收的射频信号经处理而产生解扩信号，以使处理器可据以得到/复原(recover)该传输数据，从而执行无线数据传输。根据实施例，可支持码分多址(CDMA)等方式的数据传输。经使用本发明实施例提供的信号处理系统，可有效改善本领域待解的工程缺失，对于防抑干扰噪声、及提高侦测的精确度，皆有帮助。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统包含：

一第一传送模块，用以根据一第1数据信号以及一第一向量，产生与传送一第一发射射频信号，包括：

一第1扩频单元，用以根据该第1数据信号及该第一向量，产生一扩频信号；

所述第1扩频单元包含：

一第1上采样单元，用以对该第1数据信号执行上采样，以产生一第1调制信号；及

一第1向量单元，用以接收该第1调制信号及该第一向量，且据以产生该扩频信号；

一第一数字模拟转换单元，耦接于该第1扩频单元，用以根据该扩频信号，产生一第一模拟信号；以及

一第一混合器，耦接于该第一数字模拟转换单元，用以混合该第一模拟信号及一第一载波信号，从而产生该第一发射射频信号；

一第一接收模块，用以接收一第一接收射频信号以及一第二向量，产生一解扩信号，其中该第一接收射频信号是由该第一发射射频信号受到一受测物体反射而产生，该第一接收模块包括：

一第二混合器，耦接于一第一接收单元，用以混合该第一接收射频信号及一第二载波信号，从而产生一第二模拟信号；

一第一模拟数字转换单元，耦接于该第二混合器，用以根据该第二模拟信号，产生一第一数字信号；以及

一解扩单元，耦接于该第一模拟数字转换单元，用以根据该第一数字信号及该第二向量，产生该解扩信号；以及

所述该解扩单元包含：

一相关器，用以根据该第一数字信号及该第二向量，产生一第二数字信号；及

一同步采样器，用以对该第二数字信号执行同步采样以产生该解扩信号；

一第1处理器，用以根据该解扩信号，产生一第1侦测数据，其中该第1侦测数据是对应于该受测物体的一空间信息；

其中该第一向量及该第二向量的格式包含数字脉冲振幅调制符号；

其中该第1处理器还用以根据该第一数字信号产生该第二向量，及根据该第二向量更新该第一向量；或者该第1处理器还用以根据该第一数字信号更新该第一向量，及根据该第一向量产生该第二向量。

2.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，其中该第一接收射频信号是由该受测物体反射该第一发射射频信号而产生，且该空间信息还包含该受测物体的一位移、一移动速度和或该受测物体与该信号处理系统的一距离。

3.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一载波提供器，耦接于该第一混合器及该第二混合器，用以提供该第一载波信号及该第二载波信号；

其中该第一载波信号的频率及该第二载波信号的频率是相同且固定，或相同且可变。

4.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，其中该扩频信号包含一直序扩频信号。

5.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，其中该第一向量是相同于该第二向量。

6.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，其中该第1处理器还用以根据该第一数字信号，产生该第二向量或更新该第一向量。

7.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一第二传送模块，用以根据该第1数据信号以及一第三向量，产生与传送一第二发射射频信号；以及

一第二接收模块，用以接收一第二接收射频信号；

其中该第二接收射频信号是对应于该第二发射射频信号，且该第三向量是正交于该第一向量。

8.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一第2传送模块至一第L传送模块，其中一第i传送模块是用以传送一第i发射射频信号，其中该第i发射射频信号对应于一第i发射向量及一第i数据信号，且该第i发射向量及该第一向量是彼此正交，i为正整数且2≤i≤L；以及

一第2接收模块至一第L接收模块，其中一第i接收模块是用以接收一第i接收射频信号，产生一第i解扩信号；

其中，一第L处理器根据该解扩信号、以及一第2解扩信号至一第L解扩信号求得该空间信息。

9.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一第2传送模块至一第L传送模块，其中一第i传送模块是用以传送一第i发射射频信号，其中该第i发射射频信号对应于一第i发射向量及一第i数据信号，且该第i发射向量及该第一向量是彼此正交，i为正整数且2≤i≤L；以及

一第2接收模块至一第L接收模块，其中一第i接收模块是用以接收一第i接收射频信号以及该第二向量，产生一第i解扩信号，其中该第i接收射频信号是由该第i发射射频信号受到该受测物体反射而产生；

其中，该第1处理器或一第i处理器根据该解扩信号、以及一第2解扩信号至一第L解扩信号求得该空间信息。

10.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一第2传送模块至一第L传送模块，其中一第i传送模块系用以传送一第i发射射频信号，其中该第i发射射频信号对应于一第i发射向量及一第i数据信号，i为正整数且2≤i≤L；一第2接收模块至一第L接收模块，其中一第i接收模块是用以接收一第i接收射频信号，产生一第i解扩信号；及

一第2处理器至一第L处理器，一第i处理器是耦接于对应的该第i传送模块及该第i接收模块，该第i处理器用以根据该第i解扩信号产生一第i侦测数据，其中该第i发射向量及该第一向量是彼此正交；

其中，该第1处理器至该第L处理器中，该第1处理器是主处理器，其他处理器是从处理器，该第2处理器至该第L处理器分别对应地将一第2侦测数据至一第L侦测数据传送到该第1处理器，以使该第1处理器根据该第1侦测数据至该第L侦测数据求得该空间信息。

11.如权利要求10所述的信号处理系统，其特征在于，其中：

该第2处理器至该第L处理器用以分别对应地将该第2侦测数据至该第L侦测数据加载一第2侦测数据信号至一第L侦测数据信号；

该第2传送模块至该第L传送模块用以分别对应地根据该第2侦测数据信号至该第L侦测数据信号，以及一第2数据发射向量至一第L数据发射向量，以产生与传送一第2数据射频信号至一第L数据射频信号；

该第一接收模块用以接收该第2数据射频信号至该第L数据射频信号，并分别对应地根据一第2数据接收向量至一第L数据接收向量，以产生一第2解扩数据信号至一第L解扩数据信号；以及

该第1处理器根据该第2解扩数据信号至该第L解扩数据信号，分别对应地产生该第1侦测数据至该第L侦测数据。

12.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一第三混合器，耦接于该第1扩频单元，用以混合该扩频信号及一第一内部载波，以使该第一发射射频信号的频率被推移一中介频率，从而降低一闪烁噪声的影响，其中该第一内部载波是对应于该中介频率；及

一数字频率合成器，耦接于该第三混合器，用以提供该第一内部载波；

其中该第一数字模拟转换单元是具有ΣΔ调制功能。

13.如权利要求12所述的信号处理系统，其特征在于，其中：

该解扩单元还包含一第一相关器、一第二相关器及一同步采样器，该第一相关器用以根据该第二向量及该第一数字信号产生一第二数字信号，该第二相关器用以根据该第二向量及该第一数字信号产生一第三数字信号，该同步采样器用以对该第二数字信号及该第三数字信号执行同步采样以产生该解扩信号；

该数字频率合成器还用以提供一第二内部载波；及

该信号处理系统还包含：

一第一抽取滤波器，耦接于该第一模拟数字转换单元，用以产生该第一数字信号的一低频部分；

一第四混合器，耦接于该数字频率合成器及该第一抽取滤波器，用以混合该第一数字信号的该低频部分及该第一内部载波，以输出该低频部分的一Q路调制部分；

一第五混合器，耦接于该数字频率合成器及该第一抽取滤波器，用以混合该第一数字信号的该低频部分及该第二内部载波，以输出该低频部分的一I路调制部分；

一第二抽取滤波器，耦接于该第四混合器及该第一相关器之间，用以将该低频部分的该Q路调制部分的一低频部分输入该第一相关器；及

一第三抽取滤波器，耦接于该第五混合器及该第二相关器之间，用以将该低频部分的该I路调制部分的一低频部分输入该第二相关器。

14.如权利要求13所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

一第四抽取滤波器，耦接于该同步采样器及该第1处理器，用以将该解扩信号的一Q路调制部分的一低频部分传送至该第1处理器；及

一第五抽取滤波器，耦接于该同步采样器及该第1处理器，用以将该解扩信号的一I路调制部分的一低频部分传送至该第1处理器。

15.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，其中该一第1处理器用以根据该第二向量，产生一第一向量，其中该第一向量用以提供至一传送模块。

16.如权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，该信号处理系统还包含：

该传送模块，包括：

一第一发射端，耦接于该第一混合器，用以发射该射频信号。

17.一种信号处理方法，其特征在于，该信号处理方法用以控制一信号处理系统，从而侦测一受测物体的一空间信息，该信号处理系统包含一传送模块、一接收模块及一处理器，该传送模块包含一扩频单元、一数字模拟转换单元及一第一混合器，该接收模块包含一第二混合器，一模拟数字转换单元及一解扩单元，该方法包含：

该扩频单元根据一数据信号及一第一向量，产生一扩频信号；

其中该扩频信号的产生包含：

通过所述扩频单元中的第1上采样单元，对第1数据信号执行上采样，以产生一第1调制信号；及

通过所述扩频单元中的第1向量单元，接收该第1调制信号及该第一向量，且据以产生该扩频信号；

该数字模拟转换单元接收该扩频信号，根据该扩频信号产生一第一模拟信号；

该第一混合器混合该第一模拟信号及一第一载波信号，从而产生一发射射频信号；

该传送模块发射该发射射频信号，该发射射频信号被该受测物体反射后产生一接收射频信号；

该第二混合器混合该接收射频信号及一第二载波信号，从而产生一第二模拟信号；

该模拟数字转换单元接收该第二模拟信号，根据该第二模拟信号，产生一数字信号；

该解扩单元，根据第一数字信号及一第二向量，产生一解扩信号；及

其中解扩信号的产生包括：

通过解扩单元的相关器，根据该第一数字信号及该第二向量，产生一第二数字信号；及

通过解扩单元的同步采样器，对该第二数字信号执行同步采样以产生该解扩信号；

通过第1处理器根据第一数字信号产生该第二向量，及并根据第二向量更新第一向量；或者通过第1处理器根据该第一数字信号更新该第一向量，及根据该第一向量产生该第二向量；

该处理器根据该解扩信号，产生一侦测数据，其中该侦测数据是对应于该受测物体的该空间信息；

其中该第一向量及该第二向量的格式包含数字脉冲振幅调制符号。

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