TWI403988B - 訊號處理裝置及其方法 - Google Patents

Description

訊號處理裝置及其方法

本發明關於一種訊號處理裝置及其方法，特別是有關於一種用以判斷一接收訊號是否為一目標訊號之訊號處理裝置及其方法。

第一圖為習知訊號處理系統10之功能方塊圖，包括：取樣裝置120、匹配濾波器140、絕對值計算裝置160及判斷裝置180。匹配濾波器140包括：延遲單元142、乘法單元144、共軛單元146及累加單元148。

取樣裝置120接收訊號並對其取樣以產生取樣值r(n)。複數個延遲單元142延遲取樣值r(n)以產生r(n)、r(n+1)、…及r(n+N-1)。複數個共軛單元146將參考值R(n)共軛化以產生複數個共軛參考值R*(n)、R*(n+1)、…及R*(n+N-1)。複數個乘法單元144將取樣值與共軛參考值一對一相乘以產生r(n)R*(n)、r(n+1)R*(n+1)、…及r(n+N-1)R*(n+N-1)。累加單元148累加r(n)R*(n)、r(n+1)R*(n+1)、…及r(n+N-1)R*(n+N-1)以產生。絕對值計算裝置160將取絕對值以產生數值x(k)。判斷裝置180將數值x(k)與一臨界值(threshold)比較以產生一判斷結果，用以判斷接收訊號是否為一目標訊號。

第二A圖與第二B圖為習知判斷接收訊號是否為目標訊號之示意圖。通常判別接收訊號是否為一目標訊號時，會將接收訊號經過匹配濾波運算的結果與一臨界值做比較，當接收訊號經過匹配濾波運算的結果大於臨界值，即判斷接收的訊號為目標訊號，反之則否。假設訊號的取樣值r(n)具有週期16，即r(n)=r(n+16)，則設計上述N為16。當接收到的訊號為目標訊號，則在一個週期內，必會產生一個較大的匹配濾波結果，如第二A圖所示，但若訊號的能量太低，例如因為訊號處理系統10接收到的訊號受到雜訊干擾或是訊號處理系統10與傳送端的距離太遠，則匹配濾波結果的最大值仍無法大於臨界值，使得無法正確判斷接收訊號是否為目標訊號；相對的，當訊號能量過大時，例如訊號處理系統10與傳送端的距離太近或是有建設性干擾時，即使非目標訊號與參考值R(n)的匹配濾波結果沒有產生特別大的值，仍會有匹配濾波結果超過臨界值(如第二B圖所示)，如此亦導致無法正確判斷接收訊號是否為目標訊號。

一個好的訊號處理裝置，不論接收訊號的強度大或小，皆要有能力判斷接收訊號是否為目標訊號。然而，習知技術用一固定臨界值判斷不同的訊號缺乏彈性且容易造成誤差。因此，十分殷切需要發展出一種可以更正確判斷一接收訊號是否為一目標訊號之訊號處理裝置及其方法。

本發明的目的之一在於提供一種可以更正確判斷一接收訊號是否為一目標訊號之訊號處理裝置及其方法。

本發明提出一種訊號處理裝置，用以判斷一接收訊號是否為一目標訊號，包括：一取樣裝置，用以取樣該接收訊號以產生複數個取樣值；一第一計算裝置，耦接於該取樣裝置，用以根據該些取樣值及複數個參考值來產生複數個第一數值；一第二計算裝置，耦接於該第一計算裝置，用以根據該些第一數值以得到複數個數值群組，並個別計算該些數值群組以產生複數個第二數值，並計算該些第二數值以得到一判斷值；以及一判斷裝置，耦接於該第二計算裝置，用以將該判斷值與一臨界值比較，以判斷該接收訊號是否為該目標訊號。

本發明更提出一種訊號處理方法，用以判斷一接收訊號是否為一目標訊號，該訊號處理方法包括：取樣該接收訊號以得到複數個取樣值；根據該些取樣值及複數個參考值以得到複數個第一數值；根據該些第一數值以得到複數個數值群組，並個別計算該些數值群組以得到複數個第二數值；計算該些第二數值以得到一判斷值；以及將該判斷值與一臨界值比較，以判斷該接收訊號是否為該目標訊號。

本發明提出將接收訊號在同一個取樣週期內的取樣值根據複數個數值群組加以計算，則訊號傳輸過程的雜訊干擾或因接收端與傳送端的距離遠近不同而造成的訊號強度大小不一的問題，可以透過將取樣值根據數值群組計算並相除後而獲得解決，因此計算出的判斷值可以將判斷時的誤差降低，不會有習知技術中因訊號強度過大而將原本非為目標訊號的接收訊號誤判為目標訊號，或是因訊號強度過小而沒有判斷出原本為目標訊號的接收訊號等問題。

為了使　鈞局能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

第三圖為根據本發明之第一實施例所繪示之訊號處理裝置30之功能方塊圖，包括：取樣裝置320、第一計算裝置340、第二計算裝置360及判斷裝置380。第一計算裝置340包括：延遲單元341、共軛單元343、乘法單元345、累加單元347及絕對值計算單元349。

取樣裝置320取樣一訊號以產生取樣值r(n)，複數個延遲單元341延遲取樣值r(n)以產生複數個延遲取樣值r(n)、r(n+1)、…及r(n+N-1)；該訊號可包括同相訊號及正交訊號，而取樣值及延遲取樣值可為複數值。複數個共軛單元343將參考值R(n)共軛化以產生複數個共軛參考值R*(n)、R*(n+1)、…及R*(n+N-1)。其中該參考值及共軛參考值可為複數值。複數個乘法單元345將取樣值與共軛參考值一對一相乘以產生複數個數值r(n)R*(n)、r(n+1)R*(n+1)、…及r(n+N-1)R*(n+N-1)。累加單元347累加數值r(n)R*(n)、r(n+1)R*(n+1)、…及r(n+N-1)R*(n+N-1)以產生數值。絕對值計算單元349將數值取絕對值以產生數值x(k)。

第二計算裝置360將數值x(k)分成複數個數值群組個別計算，以產生複數個數值y(k)，並計算數值y(k)以得到一判斷值。判斷裝置380將判斷值與一臨界值比較，以產生一判斷結果用以指示接收訊號是否為一目標訊號。

第四圖為上述實施例之第二計算裝置360之功能方塊圖，包括：延遲單元361、加法單元365與367及計算單元369。複數個延遲單元361延遲數值x(k)以產生複數個延遲之數值x(k)、x(k+1)、…及x(k+N-1)。

舉例而言，N=16，將延遲之數值x(k)分成兩個數值群組。加法單元365累加第一個數值群組x(k+4)、x(k+5)、…及x(k+11)以產生數值。加法單元367累加第二個數值群組x(k)、x(k+1)、x(k+2)、x(k+3)、x(k+12)、x(k+13)、x(k+14)及x(k+15)以產生數值。

計算單元369計算數值A及B，例如將A除以B以得到判斷值A/B；反之，亦可以將B除以A以得到判斷值B/A。因此，此實施例之複數個數值可以由多種方法產生，非用以限定本發明，而判斷值及臨界值均可小於、等於或大於一，視計算方法而定。

雖然訊號在傳輸過程中受到雜訊干擾或因接收端與傳送端的距離遠近不同會造成接收訊號強度大小不一，然而，本實施例將接收訊號在同一個取樣週期內的取樣值根據複數個數值群組加以計算，由於取樣值會同時變大或變小，也就是說，本發明是採用相對大小的概念，只要在一個週期內有相對的極大值超過臨界值，則可判定接收訊號為目標訊號。因此，上述問題可以透過將取樣值根據數值群組計算並相除而獲得解決。

第五A圖與第五B圖為上述實施例數值A及B之多種區間的示意圖。舉例而言，第五A圖為第四圖所示之數值群組選擇方式之示意圖；另外，第五B圖提供不同的數值群組選擇方式：，或是數值A、B選取的範圍可以對調，即，；此外，構成數值A與B之數值群組可以分別包含至少一個相同的數值，例如：，如第十圖所示，或捨棄某些數值以節省硬體成本(例如節省加法單元之位元數)，例如：，如第十一圖所示。由於任何時刻均可能收到接收訊號，因此，加法單元365及367可以在一個週期N之中視狀況各自任意選取該些延遲之數值x(k)，以形成兩個數值群組並各自累加，也就是說，加法單元365及367可以任意選取該些延遲單元361來耦接。

第六圖為根據本發明之第二實施例所繪示之訊號處理裝置60之功能方塊圖，包括：取樣裝置320、第一計算裝置640、第二計算裝置360及判斷裝置380。第一計算裝置640包括：延遲單元641、共軛單元643、乘法單元645、累加單元647及絕對值計算單元649。其中僅第一計算裝置640與前述不同，詳述如下。其餘取樣裝置320、第二計算裝置360及判斷裝置380與前述類似，於此不再贅述。

複數個延遲單元(如延遲單元641)用以延遲取樣值r(n)以產生r(n)、r(n+1)、…及r(n+N-1)。複數個共軛單元(如共軛單元643)用以將延遲取樣值r(n)、r(n+1)、…及r(n+N-1)共軛化以產生複數個共軛延遲取樣值r*(n)、r*(n+1)、…及r*(n+N-1)。

複數個乘法單元(如乘法單元645)用以將共軛延遲取樣值與參考值一對一相乘以產生複數個數值r*(n)R(n)、r*(n+1)R(n+1)、…及r*(n+N-1)R(n+N-1)。累加單元647累加數值r*(n)R(n)、r*(n+1)R(n+1)、…及r*(n+N-1)R(n+N-1)以產生數值。絕對值計算單元649將數值取絕對值以產生數值x(k)。

第七圖為根據本發明之第三實施例所繪示之訊號處理裝置70之功能方塊圖，包括：取樣裝置320、第一計算裝置740、第二計算裝置360及判斷裝置380。第一計算裝置740包括：延遲單元341、共軛單元343、乘法單元345、累加單元347、延遲器748及乘法單元749。其中僅第一計算裝置740之延遲器748及乘法單元749與前述不同，詳述如下。其餘取樣裝置320、第一計算裝置740之延遲單元341、共軛單元343、乘法單元345、累加單元347、第二計算裝置360及判斷裝置380與前述類似，於此不再贅述。

延遲器748延遲數值以產生延遲之數值。乘法單元749將乘以以產生數值

第八圖為根據本發明之第四實施例所繪示之訊號處理裝置80之功能方塊圖，包括：取樣裝置320、第一計算裝置840、第二計算裝置360及判斷裝置380。第一計算裝置840包括：延遲單元641、共軛單元643、乘法單元645、累加單元647、延遲器848及乘法單元849。其中僅第一計算裝置840之延遲器848及乘法單元849與前述不同，詳述如下。其餘取樣裝置320、第一計算裝置840之延遲單元641、共軛單元643、乘法單元645、累加單元647、第二計算裝置360及判斷裝置380與前述類似，於此不再贅述。

延遲器848延遲數值以產生延遲之數值。乘法單元849將乘以以產生數值

第九圖為根據本發明之一實施例所繪示之訊號處理方法的流程圖。步驟910中，取樣裝置320取樣接收訊號以產生取樣值，延遲單元341延遲該些取樣值以得到延遲之取樣值r(n)、r(n+1)、…及r(n+N-1)；步驟930中，共軛單元343共軛化該些參考值R(n)，以得到複數個共軛參考值R*(n)、R*(n+1)、…及R*(n+N-1)；接著乘法單元345將該些取樣值r(n)、r(n+1)、…及r(n+N-1)與該些共軛參考值R*(n)、R*(n+1)、...及R*(n+N-1)一對一相乘，以得到複數個數值r(n)R*(n)、r(n+1)R*(n+1)、…及r(n+N-1)R*(n+N-1)；步驟940，累加單元347並累加該些數值以得到數值；最後透過絕對值計算單元349，或是利用延遲器748與乘法單元749的組合將該些數值運算後以得到該些數值x(k)。其中，對某一時間而言，數值及x(k)只有一個數值，然而經過一段時間累積，則數值及x(k)均會形成複數個。

在步驟950中，第二計算裝置360根據該些數值x(k)得到複數個數值群組，並個別計算數值群組以得到複數個數值A及B或更多。舉例而言，第二計算裝置360延遲該些數值x(k)，以得到複數個延遲之數值，例如為或，接著將該些延遲之數值分成複數個數值群組，例如兩個數值群組。再分別累加各數值群組內之所有延遲之數值，以得到數值，例如為：及、及、及、及或及。在步驟970中，第二計算裝置360計算該些數值A及B或更多以得到一判斷值，例如為A/B。在步驟990中，判斷裝置380將該判斷值與一臨界值比較，以判斷該接收訊號是否為該目標訊號。

綜上所述，本發明提出一種可以更正確判斷一接收訊號是否為一目標訊號之訊號處理裝置及其方法。訊號傳輸過程的雜訊干擾或因接收端與傳送端的距離遠近不同而造成的訊號強度大小不一的問題，可以透過將延遲之數值x(k)分為複數個數值群組計算並相除後而獲得解決，因此計算出的判斷值可以將判斷時的誤差降低，不會有習知技術中因訊號強度過大而將原本非為目標訊號的接收訊號誤判為目標訊號，或是因訊號強度過小而沒有判斷出原本為目標訊號的接收訊號等問題。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

10．．．訊號處理系統

120．．．取樣裝置

140．．．匹配濾波器

142．．．延遲單元

144．．．乘法單元

146．．．共軛單元

148．．．累加單元

160．．．絕對值計算裝置

180．．．判斷裝置

30、60、70、80．．．訊號處理裝置

320．．．取樣裝置

340、640、740、840．．．第一計算裝置

341、361、641．．．延遲單元

343、643．．．共軛單元

345、645、749、849．．．乘法單元

347、647．．．累加單元

349、649‧‧‧絕對值計算單元

360‧‧‧第二計算裝置

365、367‧‧‧加法單元

369‧‧‧計算單元

380‧‧‧判斷裝置

748、848‧‧‧延遲器

本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：

第一圖為習知訊號處理系統之功能方塊圖。

第二A圖與第二B圖為習知判斷接收訊號是否為目標訊號之示意圖。

第三圖為根據本發明之第一實施例所繪示之訊號處理裝置功能方塊圖。

第四圖為上述實施例之第二計算裝置之功能方塊圖。

第五A圖與第五B圖為上述實施例數值A及B之多種區間的示意圖。

第六圖為根據本發明之第二實施例所繪示之訊號處理裝置功能方塊圖。

第七圖為根據本發明之第三實施例所繪示之訊號處理裝置功能方塊圖。

第八圖為根據本發明之第四實施例所繪示之訊號處理裝置功能方塊圖。

第九圖為根據本發明之一實施例所繪示之訊號處理方法的流程圖。

第十圖為上述實施例之第二計算裝置之功能方塊圖。

第十一圖為上述實施例之第二計算裝置之功能方塊圖。

Claims (27)

1. 一種訊號處理裝置，用以判斷一接收訊號是否為一目標訊號，包括：一取樣裝置，用以取樣該接收訊號以產生複數個取樣值；一第一計算裝置，耦接於該取樣裝置，用以根據該些取樣值及複數個參考值來產生複數個第一數值；一第二計算裝置，耦接於該第一計算裝置，用以根據該些第一數值以得到複數個數值群組，並個別計算該些數值群組以產生複數個第二數值，並計算該些第二數值以得到一判斷值；以及一判斷裝置，耦接於該第二計算裝置，用以將該判斷值與一臨界值比較，以判斷該接收訊號是否為該目標訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該第二計算裝置包括：複數個延遲單元，耦接於該第一計算裝置，用以延遲該些第一數值，以產生複數個延遲之第一數值；複數個加法單元，耦接於該些延遲單元，分別用以累加該些延遲之第一數值之一部分，以產生該些第二數值，每一該些加法單元所累加之該些延遲之第一數值係構成該些數值群組之一；以及一計算單元，耦接於該些加法單元，用以計算該些第二數值以產生該判斷值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之訊號處理裝置，其中該些 數值群組中至少有兩數值群組包含同一個該延遲之第一數值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該第二計算裝置包括：複數個延遲單元，耦接於該第一計算裝置，用以延遲該些第一數值，以產生複數個延遲之第一數值；兩個加法單元，耦接於該些延遲單元，分別用以累加該些延遲之第一數值之一部分，以產生該些第二數值中之兩個，其中，係有兩個數值群組被產生，且每一該些加法單元所累加之該些延遲之第一數值係構成該兩個數值群組之一；以及一除法單元，耦接於該兩個加法單元，用以將該兩個第二數值相除以產生該判斷值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之訊號處理裝置，其中該兩個數值群組係包含至少一個相同之該延遲之第一數值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該第一計算裝置包括：複數個延遲單元，耦接於該取樣裝置，用以延遲該些取樣值；複數個共軛單元，用以共軛化該些參考值，以產生複數個共軛參考值；複數個乘法單元，耦接於該些延遲單元及該些共軛單元，用以將該些取樣值與該些共軛參考值一對一相乘，以產生複數個第三數值；一累加單元，耦接於該些乘法單元，用以累加該些第 三數值以產生複數個第四數值；以及一絕對值計算單元，耦接於該累加單元及該第二計算裝置，用以將該些第四數值取絕對值以產生該些第一數值。
7. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該第一計算裝置包括：複數個延遲單元，耦接於該取樣裝置，用以延遲該些取樣值；複數個共軛單元，用以共軛化該些取樣值，以產生複數個共軛取樣值；複數個乘法單元，耦接於該些共軛單元，用以將該些共軛取樣值與該些參考值一對一相乘，以產生複數個第三數值；一累加單元，耦接於該些乘法單元，用以累加該些第三數值以產生複數個第四數值；以及一絕對值計算單元，耦接於該累加單元及該第二計算裝置，用以將該些第四數值取絕對值以產生該些第一數值。
8. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該第一計算裝置包括：複數個延遲單元，耦接於該取樣裝置，用以延遲該些取樣值；複數個共軛單元，用以共軛化該些參考值，以產生複數個共軛參考值；複數個第一乘法單元，耦接於該些延遲單元及該些共軛單元，用以將該些取樣值與該些共軛參考值一對一相乘，以產生複數個第三數值； 一累加單元，耦接於該些第一乘法單元，用以累加該些第三數值以產生複數個第四數值；一延遲器，耦接於該累加單元，用以延遲該些第四數值以產生複數個延遲之第四數值；以及一第二乘法單元，耦接於該累加單元、該延遲器及該第二計算裝置，用以將該些第四數值乘以該些延遲之第四數值，以產生該些第一數值。
9. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該第一計算裝置包括：複數個延遲單元，耦接於該取樣裝置，用以延遲該些取樣值；複數個共軛單元，用以共軛化該些取樣值，以產生複數個共軛取樣值；複數個第一乘法單元，耦接於該些共軛單元，用以將該些共軛取樣值與該些參考值一對一相乘，以產生複數個第三數值；一累加單元，耦接於該些第一乘法單元，用以累加該些第三數值以產生複數個第四數值；一延遲器，耦接於該累加單元，用以延遲該些第四數值以產生複數個延遲之第四數值；以及一第二乘法單元，耦接於該累加單元、該延遲器及該第二計算裝置，用以將該些第四數值乘以該些延遲之第四數值，以產生該些第一數值。
10. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該臨界值係小於或等於一。
11. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該接收訊號係包括一同相訊號及一正交訊號。
12. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該些參考值係為複數值。
13. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理裝置，其中該些取樣值係為複數值。
14. 一種訊號處理方法，用以判斷一接收訊號是否為一目標訊號，該訊號處理方法包括：取樣該接收訊號以得到複數個取樣值；根據該些取樣值及複數個參考值以得到複數個第一數值；根據該些第一數值以得到複數個數值群組，並個別計算該些數值群組以得到複數個第二數值；計算該些第二數值以得到一判斷值；以及將該判斷值與一臨界值比較，以判斷該接收訊號是否為該目標訊號。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中根據該些第一數值以得到該些數值群組，並個別計算該些數值群組，以得到該些第二數值之步驟包括：延遲該些第一數值，以得到複數個延遲之第一數值；以及累加該些延遲之第一數值之一部分，以得到該些第二數值；其中，累加之該些延遲之第一數值係構成該些數值群組之一。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該些數值群組中至少有兩數值群組包含同一個該延遲之第一數值。
17. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中根據該些第一數值以得到該些數值群組，並個別計算該些數值群組，以得到該些第二數值之步驟包括：延遲該些第一數值，以得到複數個延遲之第一數值；以及累加該些延遲之第一數值之一部分，以得到該些第二數值中之兩個；其中，係有兩個數值群組被產生，且累加之該些延遲之第一數值係構成該兩個數值群組之一。
18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該得到該判斷值之步驟包括將該兩個第二數值相除以得到該判斷值。
19. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該兩個數值群組係包含至少一個相同之該延遲之第一數值。
20. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中根據該些取樣值及複數個參考值以得到複數個第一數值之步驟包括：延遲該些取樣值；共軛化該些參考值，以得到複數個共軛參考值；將該些取樣值與該些共軛參考值一對一相乘，以得到複數個第三數值；累加該些第三數值以得到複數個第四數值；以及將該些第四數值取絕對值以得到該些第一數值。
21. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中根據該些取樣值及複數個參考值以得到複數個第一數值之步驟包括： 延遲該些取樣值；共軛化該些取樣值，以得到複數個共軛取樣值；將該些共軛取樣值與該些參考值一對一相乘，以得到複數個第三數值；累加該些第三數值以得到複數個第四數值；以及將該些第四數值取絕對值，以得到該些第一數值。
22. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中根據該些取樣值及複數個參考值以得到複數個第一數值之步驟包括：延遲該些取樣值；共軛化該些參考值，以得到複數個共軛參考值；將該些取樣值與該些共軛參考值一對一相乘，以得到複數個第三數值；累加該些第三數值以得到複數個第四數值；延遲該些第四數值以得到複數個延遲之第四數值；以及將該些第四數值乘以該些延遲之第四數值，以得到該些第一數值。
23. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中根據該些取樣值及複數個參考值以得到複數個第一數值之步驟包括：延遲該些取樣值；共軛化該些取樣值，以得到複數個共軛取樣值；將該些共軛取樣值與該些參考值一對一相乘，以得到複數個第三數值；累加該些第三數值以得到複數個第四數值；延遲該些第四數值以得到複數個延遲之第四數值；以 及將該些第四數值乘以該些延遲之第四數值，以得到該些第一數值。
24. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該臨界值係小於或等於一。
25. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該接收訊號係包括一同相訊號及一正交訊號。
26. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該些參考值係為複數值。
27. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該些取樣值係為複數值。