TWI446735B - 合作式通訊系統及其時間延遲補償方法 - Google Patents

Description

合作式通訊系統及其時間延遲補償方法

本發明是有關於一種合作式通訊系統，且特別是有關於一種可改善時間延遲影響的合作式通訊系統及其時間延遲補償方法。

隨著多媒體通信技術的發展，人們對資訊量和資訊類型的需求不斷增加。因此，可透過聯合不同的終端、機制、技術或系統來產生其各自獨立運行的「合作」機制已在無線電通訊環境中逐漸被重視和使用，例如合作式通訊系統。

合作式通訊系統常被用來改善訊號的傳輸，以達到更好的通訊品質。在目前的合作式通訊研究中，大多假設通訊系統的中繼端(Relay node)為完美同步。因此，由中繼端傳送到目的端(Destination node)的傳送訊號皆是同時間傳送與接收。

然而，實際之無線通訊系統的中繼點是分散設置，其寬頻信號在不同的延遲時間被接收端所接收，因而容易造成訊號失真。傳輸同步錯誤而產生的失真會造成符際間干擾(ISI)，而損害了空時編碼的正交特性，導致效能嚴重下降。

故，有必要提供一種合作式通訊系統及其時間延遲補償方法，以解決習知技術所存在的問題。

因此本發明之一方面係在於提供一種合作式通訊系統及其時間延遲補償方法，藉以補償時間延遲所帶來的影響。

根據本發明之實施例，本發明之種合作式通訊系統包含：至少一傳送端，用以傳送訊號；至少一接收器，用以接收該訊號；複數個中繼端，設置於該傳送端與該接收器之間，用以接收該傳送端所傳送的該訊號，並傳送該訊號至該接收器，其中該些中繼端之其中至少一者所接受的該訊號具有一時間延遲；一估測器，用於將該接收器所接收的該訊號進行富立業轉換(Fourier Transform)，並對轉換後的該訊號進行一最小平方(Least Square，LS)估測，以得到一通道資訊及一時間延遲參數；一時間延遲消除器，用以依據該通道資訊及該時間延遲參數來補償該訊號；以及一解調器，用以對補償後的該訊號進行解調。

又，根據本發明之實施例，本發明之合作式通訊系統的時間延遲補償方法，其中該合作式通訊系統包含至少一傳送端、至少一接收器及複數個中繼端，該些中繼端設置於該傳送端與該接收器之間，用以接收該傳送端所傳送的該訊號，並傳送該訊號至該接收器，其中該些中繼端之其中至少一者所接受的該訊號具有一時間延遲，該方法包含如下步驟：利用一估測器將該接收器所接收的該訊號進行富立業轉換，並對轉換後的該訊號進行一最小平方估測，以得到一通道資訊及一時間延遲參數；依據該通道資訊及該時間延遲參數，利用一時間延遲消除器來補償該訊號；以及利用一解調器來對補償後的該訊號進行解調。

在本發明之一實施例中，該解調器為一阿藍牟逖(Alamouti)解調器。

在本發明之一實施例中，該該估測器、該時間延遲消除器及該解調器是設置或內建於一處理器中，該處理器是電性連接於該接收器。

在本發明之一實施例中，以該接收器所接收到該些中繼點之其中一者的該訊號為一參考基準點，而所接收之該些中繼點之其中另一者的該訊號有該時間延遲。

因此，本發明的合作式通訊系統及其時間延遲補償方法可估測時間延遲與通道資訊並加以補償，使得空時區塊編碼能夠在接收端維持正交性，因而所接收的訊號可越接近理想同步，進而可補償時間延遲所帶來的影響。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，本說明書將特舉出一系列實施例來加以說明。但值得注意的是，此些實施例只係用以說明本發明之實施方式，而非用以限定本發明。

請參照圖1和圖2，圖1顯示依照本發明之一實施例之合作式通訊系統的系統方塊圖，圖2顯示依照本發明之一實施例之合作式通訊系統的系統架構圖。本實施例的合作式通訊系統100包含至少一傳送端110、至少一接收器120、複數個中繼端130、估測器140、時間延遲消除器150及解調器160。傳送端110可例如為無線電基地台，用以傳送訊號。接收器120係用以接收傳送端110所傳送的訊號，接收器120可設有複數個接收天線121，以接收由多個中繼端130所傳來的訊號。中繼端130例如為收發器，其設置於傳送端110與接收器120之間，用以接收傳送端110所傳送的訊號，並傳送此訊號至接收器120，其中中繼端130之其中至少一者所接受的訊號具有時間延遲。估測器140係電性連接於接收器120，用以對接收器120所接收的訊號進行估測，以估測訊號的時間延遲與通道資訊。估測器140可將接收器120所接收的訊號進行富立業轉換(Fourier Transform)，並對轉換後的訊號進行一最小平方(Least Square，LS)估測，以得到通道資訊及時間延遲參數。時間延遲消除器150是電性連接於估測器140，用以消除或減少訊號中的時間延遲影響，時間延遲消除器150可依據估測器140所估測的通道資訊及時間延遲參數來補償接收器120所接收的訊號，以消除或減少時間延遲所造成的影響。解調器160是電性連接於時間延遲消除器150，用於對時間延遲消除器150所補償後的訊號進行解調。

本實施例的接收器120、估測器140、時間延遲消除器150及解調器160可設置或組裝於一接收端中(未顯示)，此接收端例如為可使用無線通訊的電子裝置，例如桌上型電腦、筆記型電腦、掌上型電腦、行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、隨身導航地圖裝置或多媒體播放器。

本實施例的估測器140、時間延遲消除器150及解調器160可設置或內建於一處理器(未繪示)中，此處理器可例如為中央處理器(CPU)、可程式控制器(PLC)、單晶片微處理機(MCU)或其他處理單元，其電性連接於接收器120。

如圖1和圖2所示，在本實施例中，中繼端130可使用空時區塊編碼(Space-Time Block Coding，STBC)方式來傳送訊號。其中h _ij (i =1,2、j =1,2)是雷利分佈型態，雜訊為AWGN，其平均值等於零、變異數等於σ² 。本發明是假設以接收器120接收到中繼點130之其中一者的訊號為參考基準點，所接收之中繼點130之其中另一者的訊號則相對會有一小段時間延遲τ(即不完美同步)。此時，接收器120所接收的訊號可表示為：

接著，估測器140可對此接收訊號進行富立業轉換，而可得到：

且接著，估測器140可對富立業轉換後的訊號進行最小平方估測，而得到通道資訊和時間延遲參數e ^{- j 2π f τ} 。其可表示為：

接著，將值代入上式(3)內，則可以得到：

上式整理後可得：

其中，為包含時間延遲的通道資訊，將其重新定義成K _ij (i =1,2j =1,2)，並可例如利用阿藍牟逖(Alamouti)解調器160來解調訊號，而可以得到：

接著，將相對應的值代入上式(6)，並整理後可得到：

請參照圖3，其顯示依照本發明之一實施例之合作式通訊系統之時間延遲補償方法的方法流程圖。當進行本實施例之合作式通訊系統的時間延遲補償方法時，此方法包含：利用估測器140對接收器120所接收的訊號進行富立業轉換，並對轉換後的訊號進行最小平方估測，以得到通道資訊及時間延遲參數(步驟201)；依據通道資訊及時間延遲參數，利用時間延遲消除器150來補償訊號(步驟202)；以及利用解調器160來對補償後的訊號進行解調(步驟203)。

請參照圖4，其顯示依照現有通訊系統與本發明之一實施例之合作式通訊系統的效能比較圖。在多重天線的環境下，如圖4所示，橫軸代表通訊系統的訊雜比(SNR)，縱軸代表系統的位元錯誤率(bit error rate)。由圖4可知，相較於現有系統(如線段101所示)使用本發明之補償方法的系統(如線段102所示)可明顯地具有較佳的效能表現。

如上所述，本發明之合作式通訊系統及其時間延遲補償方法可利用富立業轉換與最小平方估測方法來估測時間延遲與通道資訊並加以補償，使得空時區塊編碼能夠在接收端維持正交性。在一般處理時間延遲的傳統方法中，大多無法維持訊號的正交特性。由於本發明可利用富立葉轉換將時間延遲轉換成通道效應，使得訊號在接收端仍然可以保持STBC的正交特性，因而使得接收訊號越接近理想同步，進而可補償時間延遲所帶來的影響。

綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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。

101、102．．．線段

100．．．合作式通訊系統

110．．．傳送端

120．．．接收器

121．．．接收天線

130．．．中繼端

140．．．估測器

150．．．時間延遲消除器

160．．．解調器

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

圖1顯示依照本發明之一實施例之合作式通訊系統的系統方塊圖。

圖2顯示依照本發明之一實施例之合作式通訊系統的系統架構圖。

圖3顯示依照本發明之一實施例之合作式通訊系統之時間延遲補償方法的方法流程圖。

圖4顯示依照現有通訊系統與本發明之一實施例之合作式通訊系統的效能比較圖

100．．．合作式通訊系統

110．．．傳送端

120．．．接收器

130．．．中繼端

140．．．估測器

150．．．時間延遲消除器

160．．．解調器

Claims (5)

1. 一種合作式通訊系統，包含：至少一傳送端，用以傳送訊號；至少一接收器，用以接收該訊號；複數個中繼端，設置於該傳送端與該接收器之間，用以接收該傳送端所傳送的該訊號，並傳送該訊號至該接收器，其中該些中繼端之其中至少一者所接受的該訊號具有一時間延遲，且該接收器設有複數個接收天線，以接收由多個中繼端所傳來的訊號；一估測器，電性連接於該接收器，用於將該接收器所接收的該訊號進行富立業轉換(Fourier Transform)，並對轉換後的該訊號進行一最小平方(Least Square，LS)估測，以得到一通道資訊及一時間延遲參數；一時間延遲消除器，用以依據該通道資訊及該時間延遲參數來補償該訊號；以及一解調器，電性連接於該時間延遲消除器，用以對該時間延遲消除器補償後的該訊號進行解調。
2. 如申請專利範圍第1項所述之合作式通訊系統，其中該解調器為一阿藍牟逖(Alamouti)解調器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之合作式通訊系統，其中該估測器、該時間延遲消除器及該解調器是設置或內建於一處理器中，該處理器是電性連接於該接收器。
4. 一種合作式通訊系統的時間延遲補償方法，其中該合作式通訊系統包含至少一傳送端、至少一接收器及複數個中繼端，該些中繼端設置於該傳送端與該接收器之間，用以接收該 傳送端所傳送的該訊號，並傳送該訊號至該接收器，其中該些中繼端之其中至少一者所接受的該訊號具有一時間延遲，且該接收器設有複數個接收天線，以接收由多個中繼端所傳來的訊號，該方法包含如下步驟：利用電性連接於該接收器的一估測器對該接收器所接收的該訊號進行富立業轉換，並對轉換後的該訊號進行一最小平方估測，以得到一通道資訊及一時間延遲參數；依據該通道資訊及該時間延遲參數，利用一時間延遲消除器來補償該訊號；以及利用電性連接於該時間延遲消除器的一解調器來對該時間延遲消除器補償後的該訊號進行解調。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中以該接收器所接收到該些中繼點之其中一者的該訊號為一參考基準點，而所接收之該些中繼點之其中另一者的該訊號有該時間延遲。