TWI521925B - 使用預失真之傳輸設備及方法 - Google Patents

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TWI521925B TW100143562A TW100143562A TWI521925B TW I521925 B TWI521925 B TW I521925B TW 100143562 A TW100143562 A TW 100143562A TW 100143562 A TW100143562 A TW 100143562A TW I521925 B TWI521925 B TW I521925B
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納比爾 洛格希
洛士亞 史塔多麥爾
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Description

使用預失真之傳輸設備及方法
本發明有關於在多載波傳輸系統內傳送資料的傳輸設備及相應的傳輸方法，該多載波傳輸系統包含組態成傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備。此外，本發明有關於在這種多載波傳輸系統中接收資料的相應接收設備及接收方法，及有關於這種多載波傳輸系統。最後，本發明有關於實現該些方法的電腦程式及儲存這種電腦程式的電腦可讀取非暫時性媒體。
數位陸地廣播系統通常在單一頻率網路(SFN)中傳送正交頻分多工(OFDM)信號。然而，在某些情況中，從若干(至少兩個)傳輸設備而來的信號破壞性干擾並且(在幾乎所有副載波上)抵消完整信號。甚至在不同現場試驗中測量到此表現，其中在地景中有永久處於深衰落(deep fade)中的一些點。當不同的傳輸設備具有些許不同頻率時，則這些點隨時間移動，在不同地方產生不良接收狀況。
多輸入多輸出(MIMO)的應用亦為目前開發的數位視頻廣播一下一代手持(DVB-NGH)標準中增加酬載位元率及穩健性的一項選擇。然而，在廣播環境中MIMO的應用具有某些缺點。首先，皆知若沒有從接收器到傳送器之回饋(這對DVB-NGH來說最有可能如此)，MIMO不 提供低信號對雜訊比(SNR)之高增益。其次，相較於單輸入單輸出(SISO)或單輸入多輸出(SIMO)(亦即，等同於已經佈署的接收多樣性)，MIMO之應用針對通道估計需要額外的引導。尤其對於較大的網路，其通常在相應的脈衝響應中產生回音，甚至SISO傳輸需要高引導負擔來估計高頻率選擇性之通道。若引導密度必須變成雙倍，此引導負擔可能消耗MIMO所提供的全部增益。此外，估計額外通道的需求導致已估計的通道係數中之額外的雜訊。
例如，DVB-T2(其亦使用MIMO引導)之多輸入單輸出(MISO)的效率已經顯現出通道估計所致之顯著的額外惡化，相較於SISO情況其能夠高達0.5dB額外惡化。因此，非常希望多載波傳輸系統獲得MIMO在額外多樣性上的增益，但無MIMO通道估計之缺點。
本發明之一目的在於提供一種傳輸設備及相應的傳輸方法，若由相同覆蓋區域中所配置的兩或更多個傳輸設備傳送相同的資料，其提供增加的穩健性並避免信號喪失。本發明之另一目的在於提供相應的接收器設備及接收方法，還有相應的傳輸系統。最後，一目的在於提供實現該些方法的電腦程式及電腦可讀取非暫時性媒體。
根據本發明之一態樣，提供一種用於在多載波傳輸系統內傳送資料的傳輸設備，該多載波傳輸系統包含組態成 傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備，該傳輸設備包含：-信號輸入，組態成接收載送待傳送之資料的多載波信號，-失真單元，組態成藉由使用失真函數來使該些多載波信號失真，該失真函數包括不同地調變該些多載波信號之相位的相位參數，其中該失真函數，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與該本傳輸設備的覆蓋區域重疊，及-傳輸單元，組態成傳送該已失真多載波信號作為傳輸信號。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於在多載波傳輸系統內接收資料的接收器設備，該多載波傳輸系統包含組態成傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備，該接收器設備包含：-接收輸入，組態成接收一接收信號，該接收信號實質上相應於由在該接收器設備的接收區域內之傳輸設備所傳送的一或更多個傳輸信號，其中傳輸信號相應於已失真的多載波信號，該些多載波信號係藉由使用失真函數而失真，該失真函數包括不同地調變該些多載波信號之相位的相位參數，其中由一傳輸設備所使用的該失真函數，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與該本傳輸設備的覆蓋區域重疊，其中 該相位參數係藉由使用針對該接收器設備的該接收區域內的所有傳輸設備為相同之相位函數及針對該接收器設備的該接收區域內的每一傳輸設備為獨特的傳送器識別序列來判定，-信號評估單元，組態成評估該接收信號並擷取該些多載波信號，及-識別單元，組態成藉由從包括在該接收信號中之該一或更多個傳輸信號的該些不同相位失真識別該傳送器識別序列來識別已傳送包括在該接收信號中之該一或更多個傳輸信號的一或更多個傳輸設備。
根據本發明之又一態樣，提供一種多載波傳輸系統，包含兩或更多這種傳輸系統及至少一個接收器設備，尤其係如上所解釋的接收器設備。
根據本發明之再一態樣，提供一種包含程式機構的電腦程式，當在電腦上進行該電腦程式時，該程式機構令電腦履行根據本發明之傳輸方法的失真步驟及/或接收方法之評估及識別的步驟，還有一種具有指令儲存於其上之電腦可讀取非暫時性媒體，當在電腦上進行該些指令時，令該電腦履行傳輸方法的失真步驟及/或接收方法的評估及識別的步驟。
本發明之較佳實施例係界定在附屬權利項中。應了解到各種主張權利之實體，亦即，設備、方法、傳輸系統、電腦程式、及電腦可讀取媒體，具有和所主張權利的傳輸設備類似及/或相同較佳實施例並界定在附屬權利項中。
欲克服其中若干傳輸設備傳送相同資料的傳輸系統中之破壞性干擾的上述影響，亦即，以一種方式接收信號而使得它們互相抵消(大部分由副載波之相位決定)，本發明提出已傳送信號之預失真。傳輸設備，其之覆蓋區域重疊，亦即，從其一個特定接收器設備接收信號，以不同且較佳隨機或幾乎像隨機的方式使信號預失真。從傳輸設備的觀點來看，這可相應於多輸入單輸出(MISO)情景。然而，接收器設備看待重疊的信號為SISO信號。藉由這些預失真信號，減少完全信號喪失的可能性。
在較佳實施例中，特別小心使得預失真，其接收器解釋成為傳送通道的一部分，不會引進長期的通道脈衝響應。最後，在一個實施例中，提出可如何使用所提出之方法來允許不同傳輸設備之識別的措施，這對於例如現場測量可能很重要，但對於移動手持接收器中之交接機制或對於多個傳送器之有效率監測也可能很重要。
因此，根據本發明，提出一種方案，其能夠獲得額外的多樣性增益，但無額外的引導負擔。接收器將解釋已檢測信號成如同係僅從一個傳輸設備所傳送(SISO或SIMO)。此外，本發明適合混合MIMO及SISO信號之傳輸，容後說明。這會有問題，因為若SISO操作僅要求單一傳輸設備的話，無法輕易夠快速地開啟及關閉傳輸設備。相反地，由兩或更多個傳輸設備傳送相同的信號會導致很強的額外頻率選擇性，且如模擬已顯示，將大幅減少SISO傳輸之性能。
應注意到本發明有關於，例如，利用正交頻分多工(OFDM)的數位視頻廣播(DVB)之領域。此外，本發明可通用於其他廣播系統中，比如數位音頻廣播(DAB)、全球數位無線電(DRM)、MediaFlo、ISDB系統、或未來ATSC系統，但還可用於其他多載波傳輸系統中，比如通訊系統(例如LTE系統)，其中在交接期間將現有通訊交接給行動站之諸基地站(諸傳送器)同時傳送相同資料一段時間。也應注意到本發明不限於OFDM的使用，但可通用於傳送多載波信號的所有多載波傳輸系統及其構件中。
應進一步注意到「相同資料」的傳輸應理解成意指傳送相同內容資料，已用相同方式編碼及/或調變該內容資料且應使用相同的傳輸參數(例如相同頻寬)來加以大致傳送，除了避免上述問題的本文所提出之失真外。
第1圖示意性描繪根據本發明之多載波傳輸系統100的一實施例。傳輸系統100包含三個傳輸設備(Tx)10、12、及14及數個接收設備(Rx)20、22、24、26、及28。每一個傳輸設備10、12、及14具有特定覆蓋區域11、13、及15(由點或虛線表示)，在其中接收器設備可從個別的傳輸設備接收信號。例如，存在於覆蓋區域13中的接收設備22僅可接收來自傳輸設備12之信號。各個傳輸設備10、12、及14的覆蓋區域11、13、及15在特定 重疊區域16、17、18、及19中重疊，所以存在於比如重疊區域17及19中的接收設備26及28接收來自兩或更多個傳輸設備10、12、及14的信號，例如，存在於重疊區域17中的接收設備26接收來自傳輸設備10及14的信號。
這可能導致前述的破壞性干擾問題，造成不良接收品質或甚至信號喪失，尤其若如第1圖中所示般覆蓋區域重疊的傳輸設備傳輸相同資料(尤其以相同方式編碼/調變的相同內容並藉由使用相同傳輸參數)，例如在廣播系統中或在交接期間的通訊系統中。根據本發明將特別避免這個問題。
據此，根據本發明提出示意性顯示在第2圖中之用於第1圖中所示傳輸系統中的傳輸設備。這種傳輸設備10(其他傳輸設備12及14具有相應組態)包含接收載送待傳送之資料的多載波信號S(k)(例如，OFDM信號，於下說明中將作此假設)的信號輸入30。將接收到的OFDM信號S(k)提供到失真單元32，其藉由使用失真函數P(k)來使該些OFDM信號S(k)失真，該失真函數包括不同地調變該些OFDM信號S(k)之相位的相位參數。失真函數P(k)，藉由使用與其他傳輸設備12及14所使用的相位參數不同之相位參數，而與其他傳輸設備12及14所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備12及14的覆蓋區域13及15與本傳輸設備10的覆蓋區域11重疊。將已失真的OFDM信號S’(k)提供到傳輸單元34(包括傳輸天線) 以傳送已失真的OFDM信號S’(k)作為傳輸信號Tx(k)。
本發明後面的一個概念為避免具有如第1圖中所示的重疊覆蓋區域之兩或更多個傳輸設備(於下簡稱為「傳送器」)的所得衰落之任何規律結構，尤其當使用SISO模式(或在MIMO或MISO模式中，其中相同問題會出現，但具有較小負面影響)時，其中所有傳送器發送相同的信號(相較於SFN系統)。由於在振幅及相位上需相加兩個傳送器的信號，在網路的特定部分中信號會互相抵消。因在存在於一個覆蓋區域中的接收器的兩或更多個傳送器之信號的高關聯性之緣故，信號甚至可能在整個信號頻寬上互相抵消。然而，可避免不同傳輸路徑完全互相抵消的影響，如果在副載波上修改至少全部除了一個傳送器(例如，在具有重疊覆蓋區域的兩個傳送器之情況中一個傳送器)。於是，不會發生所有資料都喪失的情況。
本發明在一實施例中於兩或更多個傳送器之間引進相位之隨機或類似隨機結構。因此，這兩或更多傳送器仍傳送相同資料，但相異地(例如以隨機或類似隨機的方式)修改資料的相位。這不會移除網路內的破壞性干擾，但會均等分散此干擾到整個信號頻寬及整個接收區域上。然而，不想要兩或更多個傳送器之間的相位之簡單類似隨機結構，因為使用正常(例如SISO)通道估計仍有可能。將於下說明此。
假設S(k)為在其之頻域表示中的原始OFDM信號(一般而言，多載波信號)，其中k為OFDM副載波索引。 現在，藉由失真函數P(k)使原始信號S(k)線性失真，其最終導致被傳送信號Tx(k)：Tx(k)=S(k)．P(k,tx). (1)
失真函數P(k,tx)亦取決於OFDM副載波k。此外，在網路內具有重疊覆蓋區域之兩或更多個傳送器的每一個(由索引tx表示；於下說明中亦取代性使用符號Ptx(k)或簡單地P(k))之信號P(k,tx)應該不同(較佳獨特)以確保其之間的最高去關聯性。另外，已失真的OFDM副載波之振幅較佳應維持恆定，而相位應被改變已確保去關聯性。因此，可藉由複數相位旋轉來表達失真函數，亦即 其中相位Φ取決於OFDM副載波k及傳送器。
較佳，對接收器設備(亦於下簡稱為「接收器」)來說，失真函數P(k)的線性預失真之施加應盡可能為隱形。假設具有一個傳送器的系統，在理想的OFDM系統之情況中，可藉由在相應OFDM副載波k上的被傳送信號Tx(k)與複數通道傳遞函數H(k)的複數乘法來模型化頻域內由通道所導致之線性失真。這導致R(k)=H(k)．Tx(k)=H(k)．(S(k)．P(k)), (3)其中R(k)為OFDM副載波k的被接收值。藉由逆傅立葉變換，可在時域內表達等式(3)成為r(t)=h(t)*(s(t)*p(t))=[h(t)*p(t)]*s(t)=h eq (t)*s(t)。 (4)小寫字母為相應頻域表示之時域表示，而*代表卷積。正 如已經提到的，預失真應對接收器來說完全透明。因此，接收器看到等效的通道脈衝響應h eq (t)及其頻域表示H eq (k)，其為h eq (t)的傅立葉變換。在h eq (t)內，h(t)為真實的脈衝響應且p(t)為線性預失真所導致的人工脈衝響應。由於較長的脈衝響應h eq (t)需要較多引導信號以供取樣，且因此，通道的等化，項p(t)應盡可能地短。因此，較佳選擇等式(2)中的相位項，使得此項之傅立葉變換的寬度盡可能維持窄的，因為這正是接收器所看到的等效通道脈衝響應h eq (t)之人工加寬。寬的人工脈衝響應p(t)需要較高引導密度以供所得之通道傳遞函數的取樣。然而，較佳避免此並保持此人工脈衝響應盡可能地窄。
等式(2)也可被視為在頻域中之原始OFDM資料的頻率調變。此經頻率調變信號的「頻譜」就是接收器所看到的所得人工脈衝響應p(t)。此問題(亦即避免較高引導密度並具有過寬的人工脈衝響應之問題)的一個簡單解決方式為循環延遲分集的施加。延遲多個傳送器之一的信號。在等式(1)及(2)中這導致Tx(k)=S(k)．P(k)其中P(k)==e -j2π△k , (5)其中△為信號的(標稱化)延遲。在時域表示內，針對第一傳送器的信號這會導致Tx(t)=s(t)*p(t)=s(t-△) (6)
第二傳送器的信號(在具有重疊覆蓋區域的僅兩個傳送器之情況中)未被修改。此解決方法適用於來自兩個 MIMO天線之SISO信號之同一地點的傳輸，其中互相非常接近地設置傳送器(更準確來說，傳輸天線)。並且，人工脈衝響應的所得長度僅為延遲△。然而，網路中仍有一些區域遭受完全頻寬上的衰落。這對於單頻網路(SFN)特別如此。一個傳送器的延遲僅在網路區域內移動衰落的位置，但不完全避免它。
因此，亦可以相位之不同調變來使用等式(1)及(2)。雖然等式(5)為一種調變，其造成人工脈衝響應的有限長度，但大部分的其他解決方法會導致所得脈衝響應的無限長度，如果可以接受振幅P(k)的輕微變化，則可達成有限長度。為此，可使用不同的方式，將於下使用不同例子來加以說明。
為了限制脈衝響應的加寬，在一實施例中使用升餘弦函數(亦稱為cos滾降函數)來產生失真函數(亦稱為預編碼信號)P(k)。這種cos滾降函數仍然有脈衝響應的無限加寬，但若選擇頗高的滾降因子，則斜坡相當急劇下降。因此，此過濾器事實上導致人工脈衝響應p(t)的有限長度，其為過濾器之頻域表示的逆傅立葉變換，亦即 其中WRC(k)亦在此稱為窗函數，T為(可設計的)時間常數，且α為介於0與1的範圍中之設計常數(所謂的滾降因子)。如果選擇α=1，則時域的斜坡最急劇下降(在此 函數集中)，而針對α=0，斜坡最不急劇下降。然而，該窗函數WRC(k)針對α=0為理想矩形過濾器，但針對α=1，會有將影響多載波信號的邊緣之WRC(k)的斜坡(在頻域中)。實務上，較佳在介於0與1的中間範圍中選擇α。
在頻域中多個正確對準的cos滾降函數之總和於是會給出扁平的頻譜。然而，原則上，可分別調變每一個cos滾降函數，同時由cos滾降函數之時域描述給出脈衝響應的最大加寬。因此，失真函數P(k)可在頻域中被描述成 其中WRC(k)為cos滾降函數之頻域描述，N為OFDM副載波的總數(具有索引k)，且L為頻譜被分割成之cos滾降函數的數量(一般而言，窗函數的數量)(由1給出索引)。並且，相位項Ψ(l)(亦稱為相位參數)針對cos滾降函數的每一者為恆定，但在不同cos滾降函數之間會變化(在等式(8)中由Ψ(l)表示，其中此相位針對在WRC(k-1*N/L)的窗範圍中的所有副載波k為恆定)。然而，像OFDM系統的多載波系統通常不利用可得副載波的最大數量N，而保留在頻譜的邊緣之一些載波不被調變以避免對相鄰通道的干擾。因此，較佳將信號分成L段，但僅使用L-1段。
人工脈衝響應的真實長度僅取決於項WRC(k)，其係由等式(8)中的總和之線性度所導致。由於每一個總和之相位項為恆定，且延遲項(1*N/L)不對脈衝響應的絕 對值造成任何改變，人工脈衝響應(亦即總和)的最大長度不可大於每一個被加數的最大長度。
在有關於DVB-T2 8K OFDM模式的一個範例中，變數N及L設定成N=8192及L=16。此外，可設定時序常數T，使得不同的cos滾降函數被良好對準並加至1，亦即T=L/N=16/8192, (9)
根據所得人工脈衝響應之最大可被允許的長度，可自由選擇因子α。第3圖顯示15個所得的cos滾降函數及其總和，其在被實際調變的OFDM副載波之範圍內等於1。
為了獲得希望的特性之窗函數的另一個範例為指數函數。它可藉由下列來取代等式(8)中的項WRC 其中時間常數T與等式(9)類似。第4圖描繪結果。
原則上，在下列失真函數P的定義中，可使用具有在時間及頻率中良好局部化的每一個函數(亦即，具有短脈衝響應及在頻域中之陡坡的取捨之函數)作為窗函數W 其他例子為眾所週知的海明(Hamming)窗、翰(Hann)窗、或sinc2函數等等。在其他實施例中，奈奎斯特(Nyquist)脈衝的頻譜用為該窗函數，較佳其之時域表示盡可能快地降到零的這種Nyquist脈衝的頻譜。
因此，在一較佳實施例中，失真單元32使用包含兩或更多個窗函數W的總和之失真函數P(k)，尤其相同的窗函數，每一個窗函數在頻域中涵蓋一組複數副載波。該些組互相重疊或相鄰，尤其使得所有窗函數之總和在由頻域中之副載波所涵蓋的整個頻寬上為實質上恆定。該總和的每一個窗函數W乘以包括該相位參數Ψ(l)的相位函數ej2π Ψ(l)，其中該相位參數在相位函數內較佳為恆定(一般而言，相位參數在頻率上線性增加或減少)。該相位參數Ψ(l)較佳在不同相位函數內不同。
為了確保不同傳送器之間的去關聯性，等式(8)中的每一個被加數之相位參數Ψ(l)較佳針對網路內的每一個傳送器獨特加以調變。這確保無關聯的衰落，且另外可用來識別網路內的每一個傳送器。因此，在一實施例中藉由傳送器識別序列c如下般調變相位：
等式(12)為差別調變，其在不同被加數之間改變等式(8)中之相位。較佳，在等式(12)的情況中兩個接續被加數之間的相位旋轉限制在例如π/4。然而，亦可有其他限制值(角度)。第5圖顯示cos滾降函數的原因。兩個cos滾降函數的重疊部分必須在複數域中相加。在相位改變的情況中，所得之絕對振幅小於1。然而，在此範例中的波紋僅0.7 dB深且最有可能不會有任何影響。此外，可將P(k)的平均功率標稱化至1。發生這些波紋係一個普遍的問題。可在循環延遲分集(見等式(5))的情 況中或者如果脈衝響應的加寬為無限(其不允許使用引導來取樣通道傳遞函數)來避免它們。應注意到在此α=1之選擇(見等式(7))會導致第5圖中所示之信號中的較寬信號下降。
接下來，將說明具有兩個傳送器之傳輸系統的一個範例。為了獲得最高去關聯性，提供一個獨特的識別序列c給每一個傳送器。舉例來說，第一傳送器(於下由索引1表示)得到傳送器識別序列c1=(0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)(亦即15個零)。這實際上意指信號為被修改且第一傳送器施加之相位參數為Ψ1=(0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。
提供傳送器識別序列c2=(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1)(亦即15個一)給第二傳送器。因此，相位在不同被加數之間會改變且由第二傳送器所施加的相位參數為Ψ2=(1/8,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4,7/8,1,9/8,5/4,11/8,3/2,13/8,7/4,15/8)，亦即，等式(8)中不同被加數之間的相位旋轉π/4。第6圖顯示第二傳送器之所得的失真函數P(k)之絕對值。由於第5圖中已經有的效應之關係，從不同cos滾降函數之過渡顯示輕微波紋。
來自兩個傳送器之接收到的信號(見第3圖)可寫成R(k)=H 1(k)P 1(k)．S 1(k)+H 2(k)P 2(k)．S 2(k), (13)其中Ptx(k)為線性預失真，且Htx(k)為來自不同傳送器之通道傳遞函數(由索引tx表示)，且其中為了簡單忽略 任何相加噪音。由於這兩個傳送器傳輸相同的信號，亦即S1(k)=S2(k)=S(k)，等式(13)可簡化為R(k)=[H 1(k)P 1(k)+H 2(k)P 2(k)]．S(k)。 (14)
針對S(k)=1且H1(k)=H2(k)=1之所得信號係顯示在第7圖中，其顯示兩個傳送器的結合信號，信號在特定副載波(例如2000及6000附近)衰落，但幾乎不可能在所有副載波上都衰落。信號在特定OFDM副載波(或頻率)衰落。然而，由於線性預失真的緣故，極不可能這兩個信號完全互相抵消，這會需要在所有副載波k上H 1(k)P 1(k)+H 2(k)P 2(k)=0。
傳送器識別序列c的一個重要的方面係識別特定傳送器之可能性，例如，在單頻網路內。接收器可識別等式(8)中的兩個不同被加數間的差別相位改變。若接收器具有關於網路中的不同識別序列c之知識，則接收器可藉由此序列識別出每一個傳送器。這可例如由網路營運者用來監測每一個傳送器的恰當操作。此外，亦可由接收器用來估計其在網路中之目前位置。
將於下參照第8圖說明接收器設備(例如第1圖之接收設備26)的一個可能的實現。接收設備26包含組態成接收一接收信號Rx(k)的接收輸入。該接收信號Rx(k)實質上相應於在接收設備26的接收區域內的傳輸設備10及14所傳送之一或更多傳輸信號Tx(k)。傳輸信號(Tx)相應於，如上述，已失真的多載波信號，該些多載波信號(S(k))係藉由使用失真函數P(k)而失真，該失真函數包括 不同地調變該些多載波信號S(k)之相位的相位參數，其中由一個傳輸設備所使用的該失真函數P(k)，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與該本傳輸設備的覆蓋區域重疊，其中該相位參數係藉由使用針對該接收器設備的該接收區域內的所有傳輸設備為相同之相位函數及針對接收設備26的該接收區域內的每一傳輸設備為獨特的傳送器識別序列(c)而判定。
接收設備26進一步包含信號評估單元42，用於評估該接收信號Rx(k)並擷取多載波信號S(k)。此外，接收設備26進一步包含識別單元44，其組態成藉由從包括在該接收信號Rx(k)中之該一或更多個傳輸信號的該些不同相位失真識別該傳送器識別序列c來識別已傳送包括在該接收信號Rx(k)中之該一或更多個傳輸信號的一或更多個傳輸設備Tr。針對一實施例將更詳細說明此識別。
將假設接收器能夠完成解碼接收到的信號。因此，接收器能夠本地重建被傳送信號S(k)。另外，接收器也知道在網路內使用的識別序列c。因此，接收器也能夠本地重建失真信號Px(k)。然而，通道傳遞函數Hx(k)為未知，因為接收器難以分離兩個傳送器之加總信號。
使用一關聯程序來識別傳送器。因此，需要OFDM信號之時域表示(亦即逆傅立葉變換)，其係由小寫加以描述。因此，等式(14)可重新制定為 r(t)=[h 1(t)*p 1(t)+h 2(t)*p 2(t)]*s(t) (15)其中*代表卷積運算。
此外，接收器產生下列信號e x (t)=p x (t)*s(t), (16)其係與被傳送信號S(k)卷積之失真函數Px(k)的時域表示。
還有，應假設已選擇序列c使得傳送器序列的時序表示px(t)幾乎為正交，亦即它們擁有消失的交叉關聯函數。接著，使用關聯程序來結合等式(15)及(16)：
符號表示關聯，若鏡像第一項的時間軸，其等同於卷積運算。等式(17)的額外計算導致corr=r(-t)*e x (t)=(h 1(-t)*p 1(-t)+h 2(-t)*p 2(-t))*s(-t)*p x (t)*s(t)=φ ss (t)*(h 1(-t)*p 1(-t)+h 2(-t)*p 2(-t))*p x (t) ,(18)其中φss(t)表示s(t)的自動關聯。
現在，可在等式(18)中設定x=1來識別第一傳送器：corr=φ ss (t)*(h 1(-t)*p 1(-t)+h 2(-t)*p 2(-t))*p 1(t)=φ ss (t)*(h 1(-t)*p 1(-t)*p 1(t)+h 2(-t)*p 2(-t)*p 1(t))。 (19)
由於可假設px(t)為正交，等式(19)等化成corr=φ ss (t)*(h 1(-t)*p 1(-t)*p 1(t)+h 2(-t)*p 2(-t)*p 1(t))=φ ss (t)*(h 1(-t)*p 1(-t)*p 1(t)) 。(20)
由於正交性的關係，第二傳送器的項幾乎消失。因此，corr的值取決於傳送器1。若corr的絕對值高於某一閾 值，則可在網路中檢測到該傳送器。
在一實施例中，接收設備26進一步包含估計單元46，其組態成藉由使用已識別之傳輸設備來估計接收設備在傳輸系統中的目前位置。
本發明也可用於其他情景中。例如，在使用傳輸裝置的情景中，各具有用於在不同的MIMO模式中傳輸之兩或更多個傳輸設備(其例如可為兩或更多個傳輸天線)。在此，MIMO模式一詞不應解釋成限制在，使用在傳送器中的用於傳輸之至少兩個天線及在接收器中用於接收的至少兩個天線，選擇MIMO(多輸入多輸出)天線組態。相反地，其他模式，且因此，其他天線組態，應可供選擇，且MIMO模式選擇一詞應在此廣泛意義上廣泛加以理解。尤其，MIMO模式應理解成SISO(單輸入單輸出)方案、MISO(多輸入單輸出)方案、SIMO(單輸入多輸出)方案、或MIMO方案之一，MIMO代表最常用的方案，亦即，可供選擇之MIMO在此實施例中可為MIMO、MISO、或SISO方案(也常稱為「模式」或「天線組態」)。
例如，在第9圖中所示之一實施例中，第一傳輸設備(天線)適應成傳輸以任何MIMO模式映射到資料訊框上的資料區塊，且其中其他傳輸設備(天線)適應成傳輸以MISO方案或MIMO方案映射到資料訊框上的資料區塊，其中該一或更多其他的設備(天線)適應成也在第一傳輸設備(天線)正在傳輸以SISO方案映射到資料訊框上的資料區塊的時間中傳輸資料，且其中較佳使用與第一傳輸 設備(天線)相同的傳輸功率來實質上適應該些其他傳輸設備(天線)的每一者。一般而言，所有傳輸設備(天線)分攤總可得傳輸功率。
此實施例可一般性用於任何種類的傳輸系統，包括廣播系統，使用至少兩個傳輸設備(天線)，其中間或交替使用不同的MIMO模式，亦即，需迅速開啟及關閉該一或更多其他傳輸設備(天線)。在本發明的這種實施例中因此避免這種迅速切換操作。
較佳，該一或更多其他的設備(天線)適應成，在第一傳輸設備(天線)正在傳輸以SISO方案映射到資料訊框上的資料區塊的時間中，傳輸與第一設備(天線)相同之資料。這貢獻於避免該一或更多其他的設備(天線)之間的不樂見之功率變異，且避免上述導致本地信號下降或完全信號喪失之破壞性干擾問題。
已在圖示及上述說明中圖解並說明本發明，但這種圖解及說明應予以例示性或示範性而非限制性解釋。本發明不限於所揭露的實施例。熟悉此技藝人士在實行主張專利權的本發明時，在閱讀了圖示、揭露、及所附的申請專利範圍後，可了解並做出揭露的實施例之其他變異。
在申請專利範圍中，「包含」一詞不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一(a或an)」不排除複數。單一元件或其他單元可落實申請專利範圍中所述之若干物件的功能。在相互不同的附屬項中敘述某些措施的單純事實不表示這些措施的組合不能被有利使用。
可儲存/散佈電腦程式於適當的非暫時性媒體上，比如光儲存媒體或固態媒體，連同其他硬體一起供應或作為其他硬體之一部分，但亦可以其他形式分散，比如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。
申請專利範圍中之任何參考符號不應理解成限制範疇。
10‧‧‧傳輸設備
11‧‧‧覆蓋區域
12‧‧‧傳輸設備
13‧‧‧覆蓋區域
14‧‧‧傳輸設備
15‧‧‧覆蓋區域
16‧‧‧重疊區域
17‧‧‧重疊區域
18‧‧‧重疊區域
19‧‧‧重疊區域
20‧‧‧接收設備
22‧‧‧接收設備
24‧‧‧接收設備
26‧‧‧接收設備
28‧‧‧接收設備
30‧‧‧信號輸入
32‧‧‧失真單元
34‧‧‧傳輸單元
42‧‧‧信號評估單元
44‧‧‧識別單元
100‧‧‧多載波傳輸系統
本發明的這些及其他態樣已藉由參照前述實施例之詳細說明變得清楚並加以說明。在圖中：第1圖顯示根據本發明之傳輸系統的示意佈局，第2圖顯示根據本發明之傳輸設備的區塊圖，第3圖顯示用於失真函數中的15個cos滾降函數之一個範例，第4圖顯示用於失真函數中的15個指數函數之一個範例，第5圖顯示在一個完整的OFDM信號上之絕對平方值及所得的波紋，第6圖顯示用於傳送器識別函數之失真函數的絕對值之一範例，第7圖顯示兩個傳送器的結合信號，第8圖顯示根據本發明之接收器設備的區塊圖，及第9圖顯示描繪交替使用MIMO方案及SISO方案來傳送資料的一個實施例之圖。
10‧‧‧傳輸設備
30‧‧‧信號輸入
32‧‧‧失真單元
34‧‧‧傳輸單元

Claims (15)

  1. 一種用於在多載波傳輸系統內傳送資料的傳輸設備，該多載波傳輸系統包含組態成傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備，該相同資料係以相同方式編碼及/或調變且係藉由使用相同的傳輸參數來傳送，該傳輸設備包含：電路，組態成接收載送待傳送之資料的多載波信號，藉由使用失真函數來使該些多載波信號失真，該失真函數包括用以調變該些多載波信號之相位的相位參數及兩或更多窗函數之總和，其中該失真函數，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與該傳輸設備的覆蓋區域重疊，及其中該些兩或更多窗函數係組態成限制其由該失真函數所造成的額外人工脈衝響應且其中各窗函數覆蓋頻域中複數副載波的一組，該些複數副載波之多組係互相重疊或相鄰，及傳送該已失真多載波信號作為傳輸信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸設備，其中該電路組態成使用包含兩或更多相同的窗函數的總和之該失真函數，其中該些複數副載波之該些組係互相重疊或相鄰，使得所有窗函數之總和在頻域中由該些複數副載波所覆蓋的完整頻寬上為實質上恆定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸設備，其中該電路組態成使用sinc2函數或cos滾降函數， 其中cos滾降函數具有下列形式 ，及其中k為副載波索引、T為時間常數、α為具有介於從0至1的範圍中之值的cos滾降函數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之傳輸設備，其中該電路組態成設定參數T為T=L/N，其中L為窗函數的數量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸設備，其中該電路組態成將該些兩或更多窗函數之該總和之每一窗函數乘以包括該相位參數的相位函數，其中該相位參數在該相位函數內為恆定。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之傳輸設備，其中該電路組態成使用該些不同相位函數內之不同相位參數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸設備，其中該電路組態成使用包括該相位參數之相位函數，該相位函數針對所有傳輸設備及傳送器識別序列為相同的，該些所有傳輸設備的覆蓋區域與該傳輸設備的該覆蓋區域重疊，而該傳送器識別序列針對該些傳輸設備的每一者為獨特的。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸設備， 其中該電路組態成使用具有下列形式之該相位參數Ψ(0)=c(l) Ψ(l)=Ψ(l-1)+c(l)/8其中c {-1,0,1}其中c為該傳送器識別序列且l為窗函數索引。
  9. 一種用於在多載波傳輸系統內傳送資料的傳輸方法，該多載波傳輸系統包含組態成傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備，該相同資料係以相同方式編碼及/或調變且係藉由使用相同的傳輸參數來傳送，該方法包含下列步驟：接收載送待傳送之資料的多載波信號，藉由使用失真函數來使該些多載波信號失真，該失真函數包括用以調變該些多載波信號之相位的相位參數及兩或更多窗函數之總和，其中該失真函數，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與一執行該傳輸方法之傳輸設備的覆蓋區域重疊，及其中該些兩或更多窗函數係組態成限制其由該失真函數所造成的額外人工脈衝響應且其中各窗函數覆蓋頻域中複數副載波的一組，該些複數副載波之多組係互相重疊或相鄰，及傳送該已失真多載波信號作為傳輸信號。
  10. 一種用於在多載波傳輸系統內接收資料的接收器設備，該多載波傳輸系統包含組態成傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備，該相同資料係以相同方式編碼及/或調變且係藉由使用相同的傳輸參數來傳送，該接收器設備包 含：電路，組態成接收接收信號，該接收信號實質上相應於由在該接收器設備的接收區域內之傳輸設備所傳送的一或更多個傳輸信號，其中傳輸信號相應於已失真的多載波信號，該些多載波信號係藉由使用失真函數而失真，該失真函數包括用以調變該些多載波信號之相位的相位參數及兩或更多窗函數之總和，其中由一傳輸設備所使用的該失真函數，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與該傳輸設備的覆蓋區域重疊，其中該些兩或更多窗函數係組態成限制其由該失真函數所造成的額外人工脈衝響應且其中各窗函數覆蓋頻域中複數副載波的一組，該些複數副載波之多組係互相重疊或相鄰，及其中該失真函數使用包括該相位參數之相位函數，該相位函數針對該接收器設備的該接收區域內的所有傳輸設備及針對該接收器設備的該接收區域內的每一傳輸設備為獨特的傳送器識別序列為相同的，及評估該接收信號並擷取該些多載波信號，及藉由從包括在該接收信號中之該一或更多個傳輸信號的不同相位失真識別該傳送器識別序列來識別已傳送包括 在該接收信號中之該一或更多個傳輸信號的一或更多個傳輸設備。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之接收器設備，其中該電路組態成藉由使用該些已識別的一或更多個傳輸設備來估計在該多載波傳輸系統中之該接收器設備的當前位置。
  12. 一種用於在多載波傳輸系統內接收資料的接收方法，該多載波傳輸系統包含組態成傳送相同資料的兩或更多個傳輸設備，該相同資料係以相同方式編碼及/或調變且係藉由使用相同的傳輸參數來傳送，該接收方法包含下列步驟：接收接收信號，該接收信號實質上相應於由在該接收器設備的接收區域內之該些傳輸設備所傳送的一或更多個傳輸信號，其中傳輸信號相應於已失真的多載波信號，該些多載波信號係藉由使用失真函數而失真，該失真函數包括用以調變該些多載波信號之相位的相位參數及兩或更多窗函數之總和，其中由一傳輸設備所使用的該失真函數，藉由使用與其他傳輸設備所使用的相位參數不同之相位參數，而與該些其他傳輸設備所使用的失真函數不同，該些其他傳輸設備的覆蓋區域與該傳輸設備的覆蓋區域重疊，其中該些兩或更多窗函數係組態成限制其由該失真函數所造成的額外人工脈衝響應且其中各窗函數覆蓋頻 域中複數副載波的一組，該些複數副載波之多組係互相重疊或相鄰，及其中該失真函數使用包括該相位參數之相位函數，該相位函數針對執行該接收方法之該接收器設備的該接收區域內的所有傳輸設備及針對該接收器設備的該接收區域內的每一傳輸設備為獨特的傳送器識別序列為相同的，評估該接收信號並擷取該些多載波信號，及藉由從包括在該接收信號中之該一或更多個傳輸信號的不同相位失真識別該傳送器識別序列來識別已傳送包括在該接收信號中之該一或更多個傳輸信號的一或更多個傳輸設備。
  13. 一種多載波傳輸系統，包含：用於傳送相同資料的如申請專利範圍第1項所述之至少兩個傳輸設備，及用於接收資料之至少一個接收器設備。
  14. 一種非暫態電腦可讀式媒體，包括當在電腦上執行時用以令電腦履行如申請專利範圍第9項所述之方法的可執行指令。
  15. 一種非暫態電腦可讀式媒體，當在電腦上執行時用以履行如申請專利範圍第12項所述之方法的儲存於其上之電腦可執行指令。
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