TWI581579B - 通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法 - Google Patents

通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI581579B
TWI581579B TW104144349A TW104144349A TWI581579B TW I581579 B TWI581579 B TW I581579B TW 104144349 A TW104144349 A TW 104144349A TW 104144349 A TW104144349 A TW 104144349A TW I581579 B TWI581579 B TW I581579B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sequences
signal
sequence
data
perfect gaussian
Prior art date
Application number
TW104144349A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201724765A (zh
Inventor
張赫烜
林士強
Original Assignee
義守大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 義守大學 filed Critical 義守大學
Priority to TW104144349A priority Critical patent/TWI581579B/zh
Priority to US15/202,558 priority patent/US10097302B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI581579B publication Critical patent/TWI581579B/zh
Publication of TW201724765A publication Critical patent/TW201724765A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/0007—Code type
    • H04J13/0022—PN, e.g. Kronecker
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/0007—Code type
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/16—Code allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2614—Peak power aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0014—Three-dimensional division
    • H04L5/0016—Time-frequency-code
    • H04L5/0021—Time-frequency-code in which codes are applied as a frequency-domain sequences, e.g. MC-CDMA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/0007—Code type
    • H04J2013/0037—Multilevel codes

Description

通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法
本發明是有關於一種基於分碼多重存取（Code Division Multiple Access；CDMA）技術的訊號處理方法，且特別是有關於一種通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法。
現今的電子設備（例如，手機，數位多功能影音光碟（Digital Versatile Disc；DVD），光纖通訊，數位電視機上盒）大都是數位架構，其能夠在一秒鐘內傳送高達數百萬個0與1的位元碼。而對於如此快速且龐大資料量的通訊傳輸，卻很少發生錯誤，其原因在於編碼技術的功效。關於通訊的編碼技術，以下將舉個例子來輔助說明。假設陳家有三個兄弟，他們的姓名分別為陳成、陳戊、陳戍。因為這些姓名的最後一個字很類似，所以在書寫過程很容易因人為疏忽而把人名搞錯。然而，透過增加字數（例如，陳甲成、陳乙戊、陳丙戍）。如此以來，就算將真正姓名中的最後一個字搞錯，收到訊息的人也可透過事先插入的通道碼（甲、乙、丙）之辨識來自動把錯誤進行校正。因此，編碼的精神就是透過在原始碼當中增加一些辨識碼，以擴大所傳送資料之間的差異，並讓錯誤的發生機率降到最低，這種技術稱為通道編碼理論。
分碼多重存取（CDMA）便是前述通道編碼技術中的一種，其最早源於軍事通訊，且大約在西元2000年前後成為第三代（3G）行動通訊標準中的一種關鍵技術（例如，寬頻分碼多重存取（Wideband Code Division Multiple Access；W-CDMA））。使用CDMA技術對資料進行編碼及解碼，可以大幅提昇無線通道的利用率，更能增強抗干擾能力。前述編碼及解碼通常是利用展頻碼（例如，虛擬隨機序列（Pseudo-noise sequence；PN-Sequence）、沃爾什（Walsh）碼等）對資料序列進行編碼，以實現展頻技術。
本發明提供一種通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法，其基於完美高斯整數序列（Perfect Gaussian Integer Sequence；PGIS）對訊號進行編碼及解碼，從而將完美高斯整數序列實現於CDMA技術中，且增進系統效能。
本發明提出一種通訊接收裝置，其基於一分碼多重存取技術，且包括至少包括（但不僅限於）接收模組及處理電路。接收模組用以接收射頻訊號，且將射頻訊號轉換成基頻訊號。而此射頻訊號包括基於PGIS對原始資料序列進行編碼所得的展頻訊號。此完美高斯整數序列的自相關（autocorrelation）函數具有脈衝特性，且完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜。處理電路耦接接收模組，且包括解調變器及解碼模組。解調變器將基頻訊號解調變成資料串流。而解碼模組耦接解調變器，且基於PGIS將資料串流還原成原始資料序列中的至少一者。
另一觀點而言，本發明提出一種訊號接收方法，其適用於基於CDMA技術的通訊接收裝置。此方法包括下列步驟。接收射頻訊號，且將射頻訊號轉換成基頻訊號。此射頻訊號包括基於PGIS對原始資料序列進行編碼所得的展頻訊號。此完美高斯整數序列的自相關函數具有脈衝特性，且完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜。將基頻訊號解調變成資料串流。基於此PGIS將資料串流還原成原始資料序列中的至少一者。
此外，本發明另提出一種訊號處理方法，其適用於基於分碼多重存取技術的通訊傳送裝置及通訊接收裝置。此方法包括下列步驟。通訊傳送裝置基於PGIS對原始資料序列進行編碼以產生展頻訊號，並傳送包括展頻訊號的射頻訊號。此完美高斯整數序列的自相關函數具有脈衝特性，且完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜。通訊接收裝置取得來自通訊傳送裝置的射頻訊號，並將此射頻訊號轉換成基頻訊號。通訊接收裝置將基頻訊號解調變成資料串流。通訊接收裝置基於PGIS將資料串流還原成原始資料序列中的至少一者。
另一方面，本發明提出一種訊號傳送方法，其適用於基於分碼多重存取技術的通訊傳送裝置。此方法包括下列步驟。將PGIS進行0至N-1個位置的圓形移位（circular shift）以產生展頻序列。原始資料序列包括N個資料值，N為正整數。而此完美高斯整數序列的自相關函數具有脈衝特性，且完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜。將原始資料序列中的N個資料值分別與展頻序列相乘以產生編碼序列。組合及調變這些編碼序列以產生射頻訊號，並傳送此射頻訊號。
基於上述，本發明實施例所提出的通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法，其在傳送端（即，通訊傳送裝置）以PGIS對原始資料序列進行編碼，並透過對應的接收端（即，通訊接收裝置）基於PGIS進行解碼，從而還原原始資料序列。在時域觀點，此完美高斯整數序列的自相關函數具有脈衝特性。而在頻域觀點，完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜。藉此，本發明實施例便能將PGIS實現在現存的CDMA架構，並提昇編碼通道數量、訊噪比（Signal to Noise Ratio；SNR）及通道串音（crosstalk）的抑制能力。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
一個具有理想自相關函數（ideal autocorrelation function）的序列可被稱作完美序列（perfect sequence）。長久以來，完美序列已廣泛應用於現代通訊系統中進行諸如同步、通道估測以及減少序列中峰值對平均功率比值（Peak-to-Average Power Ratio；PAPR）等用途。此外，在第四代（4G）長期演進（Long Term Evolution；LTE）系統中已經導入法蘭克-扎德奧夫-朱（Frank-Zadoff-Chu；FZC）序列，以作同步及隨機存取之用途。一般而言，二元（binary）序列或四相位（quadri-phase）序列在諸多具有理想自相關序列中具有高能量效率及易於實現之優點。然而，根據參考文獻[1]“ H. D. Luke, H. D. Schotten, and H. Hadinejad-Mahram, “Binary and quadriphase sequences with optimal autocorrelation properties: A survey,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 49, no. 12, pp. 3271–3282, Dec. 2003”，長度N ＞ 4之二元序列及長度N ＞ 16之四相位完美高斯整數序列（PGIS）尚未可知。高斯整數序列是指序列中之元素具有a + bj之型態，其中，a及b均為整數。由於高斯整數序列具有在實體化（implementation）之簡易性，因此如何建構高斯整數且兼具完美特性之序列（即，PGIS）已成為一項熱門研究課題。
然而，截至目前為止，探討完美高斯整數序列之建構法仍未完備且其研究成果亦屬有限。相關之建構範例說明如下：偶數長度之PGIS建構法則首次出現於參考文獻[2]“ W.-W. Hu, S.-H. Wang, and C.-P. Li, “Gaussian integer sequences with ideal periodic autocorrelation functions,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 60, no. 11, pp. 6074-6079, Nov. 2012.”，其可藉由四個基底序列（base sequence）及其所屬之圓型移位（circular shift）基底序列而經由線性組合方式來產生一系列之完美高斯整數序列，其中所有基底序列之係數的振幅大小都相同。在此同時，序列之長度為質數之完美高斯整數序列出現於參考文獻[3]“ Y. Yang, X. H. Tang and Z. C. Zhou, “Perfect Gaussian integer sequences of odd prime length,” IEEE Signal Process. Letters, vol.19, no.10, pp.615-618, Oct. 2012.”。而第一篇建構奇數複合數長度之完美高斯整數序列可參考文獻[4]“ Xiuwen Ma, Qiaoyan Wen, Jie Zhang, and Huijuan Zuo, “New perfect Gaussian integer sequences of period pq,” IEICE Trans. Fundamentals, vol.E96-A, no.11, pp. 2290--2293, Nov. 2013.”，其中p及q為任兩個相鄰質數（twin prime）。
而本發明中至少一實施例是基於發明人所提出的文獻[5]“ Ho-Hsuan Chang, Chih-Peng Li, Chong-Dao Lee, Sen-Hung Wang, and Tsung-Cheng Wu, “Perfect Gaussian Integer Sequences of Arbitrary Composite Length,” IEEE Trans. Inf., vol.61, no.7, pp.4107--115, July, 2015.”，以取得PGIS的優點，且同時亦克服昔日PGIS長度會受到限制的問題。在此文獻[5]中，首先探討以質數長度p之PGIS作為開端，接著藉由提昇取樣率m倍之技術，來建構任意複合長度為N = mp之PGIS。基於已建構的數學架構（即，前述文獻[5]），本發明實施例將PGIS應用於現存CDMA系統中，從而增進系統效能。以下提出符合本發明的精神的多個實施例，應用本實施例者可依其需求而對這些實施例進行適度調整，而不僅限於下述描述中的內容。
圖1是依據本發明一實施例說明通訊系統的示意圖。請參照圖1，通訊系統100包括通訊傳送裝置110、（視情況存在的）基地台130及通訊接收裝置150。通訊系統100可應用於諸如CDMA200、WCDMA等基於CDMA技術的系統。需說明的是，通訊系統100可能包括一或多台通訊傳送裝置110及通訊接收裝置150，且不以此為限。
通訊傳送裝置110可表示各種實施例，其例如可包含（但不限於）移動站、先進移動站（advanced mobile station；AMS）、伺服器、用戶端、桌上型電腦、筆記型電腦、網路電腦、工作站、個人數位助理（personal digital assistant；PDA）、平板個人電腦（personal computer；PC）、掃描器、電話裝置、尋呼機（pager）、相機、存取點、電視、掌上型視頻遊戲裝置、音樂裝置、無線感測器等。
圖2是依據本發明一實施例說明通訊傳送裝置110的方塊圖，通訊傳送裝置110可至少由如圖2所說明的功能元件表示。通訊傳送裝置110可至少包括（但不限於）一或多個天線單元112、傳送模組113、儲存模組115以及處理電路116。傳送模組113用以無線地傳輸下行鏈路（downlink）訊號。傳送模組113亦可執行諸如低雜訊放大、阻抗匹配、混頻、升頻轉換、濾波、放大、數位訊號格式轉換為類比訊號格式及其類似者的操作。傳送模組113可整合成晶片或透過獨立元件、模組組成，亦可用硬體或軟體實施。
儲存模組115可以是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、快閃記憶體（Flash Memory）、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合。
處理電路116的功能可藉由使用諸如微處理器、微控制器、數位訊號處理（Digital Signal Processing；DSP）晶片、場可程式化邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array；FPGA）等可程式化單元來實施。處理電路116的功能亦可用獨立電子裝置或積體電路（Integrated Circuit；IC）實施，且處理電路116亦可用硬體或軟體實施。需說明的是，依據應用本發明實施例者的設計需求，無線傳送裝置110可能具有一個或多個處理電路116，以整合或分別處理數據機（modem）、感測（sensing）、顯示等功能，本發明不以此為限。
處理電路116經組態以處理數位訊號且執行根據本發明一例示性實施例之訊號傳送方法。此外，處理電路116耦接至儲儲存模組115以儲存程式碼、裝置組態、碼本（codebook）、緩衝的或永久的資料，且亦可記錄可由處理電路116執行的多個模組。例如，處理電路116可載入數位訊號處理模組，以進行原始資料序列產生、編碼、序列轉並列、星座（constellation）映射、調變處理、增添引導（pilot）訊號、防護區間（Guard Interval）、摺積（convolution）運算、共軛（conjugate）轉換等訊號處理。或者，處理電路116可載入通訊信令（signalling）處理模組，以進行基於所屬通訊技術（例如，WCDMA等）的信令控制。
需說明的是，前述處理電路116所執行的各項訊號處理亦可分別透過諸如編碼器、調變器（例如，基於四相相移鍵控（Quadrature Phase-Shift Keying；QPSK）、正交振幅調變（Quadrature Amplitude Modulation；QAM）等）、乘法器、加法器、雙工器、多工器、位移器、選擇器或其組合等硬體元件、模組或裝置來操作，本發明實施不限制處理電路116是以硬體或軟體方式來實現本發明一例示性實施例所提出的訊號傳送方法。
基地台130可表示成各種實施例，其例如包括（但不限於）演進型節點B（Evolved Node B；eNB）、家用演進型節點B（HeNB）、進階基地台（advanced base station；ABS）、基地收發器系統（base transceiver system；BTS）、存取點、家用基地台、中繼器（relay）、散射器（scatterer）、轉發器（repeater）、中間節點、中間物（intermediary）及/或基於衛星的通信基地台。基地台130用於轉送通訊傳送裝置110及通訊接收裝置150所傳送及/接收的資料，或對通訊傳送裝置110及通訊接收裝置150以控制信號進行管理。
通訊接收裝置150的實施例態樣可參考通訊傳送裝置110，於此不再贅述。圖3是依據本發明一實施例說明通訊接收裝置150的方塊圖，通訊接收裝置150可至少由如圖3所說明的功能元件表示。通訊接收裝置150可至少包括（但不限於）一或多個天線單元152、接收模組153、儲存模組155以及處理電路156。
接收模組153接收模組用以無線地傳輸上行鏈路（uplink）訊號。接收模組153亦可執行諸如低雜訊放大、阻抗匹配、混頻、降頻轉換、濾波、放大、類比訊號格式轉換為數位訊號格式及其類似者的操作。接收模組153可整合成晶片或透過獨立元件、模組組成，亦可用硬體或軟體實施。
儲存模組155可實施例態樣可參考圖2中儲存模組115的實施態樣，且處理電路156的實施態樣可參考圖2中處理電路116，於此不再贅述。
處理電路156經組態以處理數位訊號且執行根據本發明的例示性實施例之訊號接收方法。此外，處理電路156耦接至儲儲存模組155以儲存程式碼、裝置組態、碼本、緩衝的或永久的資料，且亦可記錄可由處理電路156執行的多個模組。例如，處理電路156可載入數位訊號處理模組，以進行資料串流產生、編碼、序列轉並列及/或並列轉序列、星座映射、解調變處理、通道估測、等化處理、同步、符碼（symbol）偵測、摺積運算、共軛轉換等訊號處理。或者，處理電路156可載入通訊信令處理模組，以進行基於所屬通訊技術的信令控制。
需說明的是，前述處理電路156所執行的各項訊號處理亦可分別透過諸如解碼器、解調變器、乘法器、加法器、雙工器、多工器、位移器、選擇器或其組合等硬體元件、模組或裝置來操作，本發明實施不限制處理電路156是以硬體或軟體方式來實現本發明一例示性實施例所提出的訊號接收方法。
為了方便理解本發明實施例的操作流程，以下將舉諸多實施例詳細說明本發明實施例的訊號處理方法及、訊號傳送方法及訊號接收方法。圖4是依據本發明一實施例說明一種圖1中通訊系統100的訊號處理方法之流程圖。請參照圖4，本實施例的方法適用於通訊系統100、通訊傳送裝置110及通訊接收裝置150。下文中，將搭配通訊傳送裝置110及通訊接收裝置150中的各項元件說明本發明實施例所述之控制方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。
在步驟S410中，通訊傳送裝置110基於PGIS對原始資料序列進行編碼以產生展頻訊號，並傳送包括展頻訊號的射頻訊號。具體而言，以下將舉一實施例詳細說明步驟S410。圖5是依據本發明一實施例說明通訊傳送裝置110中處理電路116的部份傳送架構圖。以硬體觀點而言，處理電路116至少具有可進行乘法運算510的編碼模組（未繪示）（其硬體實施態樣可能是數位處裡單元、控制單元、多工器、位移器、乘法器及加法器其中一者或其組合）、可進行組合及調變處理530的加法器及調變器（未繪示）。此外，圖6是依據本發明一實施例說明通訊傳送裝置110的訊號傳送方法的流程圖。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。
請同時參照圖5及圖6，在步驟S610中，處理電路116可將PGIS進行0至N-1個位置的圓形移位（circular shift）以產生展頻序列 、 、…、 （或稱編碼通道，其分別對應於一個通道（例如，廣播通道（Broadcast Channel；BCH）、尋呼通道（Paging Channel；PCH）、專用通道（Dedicated Channel；DCH）等））。具體而言，完美高斯整數序列 是符合文獻[5]所提出任意長度的PGIS（例如，3-階度、4-階度、6-及8-階度長度14、高階度、兩倍非質數長度等PGIS），其具有理想的自相關特性，粗體字 代表向量。儲存模組115中可事先儲存文獻[5]所提出PGIS或由基地台130或通訊接收裝置150提供。
假設原始資料序列包括N個資料值 、 、…、 ，N為正整數。由於需要對N個資料值分別進行編碼，因此處理電路116需要提供N個對應的展頻序列 、 、…、 。而 中的上標表示對PGIS 進行1個位置（負值（-）代表向右移位）的圓形移位。而 中的上標表示對PGIS 進行N-1個位置（負值（-）代表向右移位）的圓形移位，其餘依此類推。換句而言，處理電路116將PGIS 分別進行0至N-1個位置的圓形移位，便能分別產生展頻序列 、 、…、 。
在步驟S630中，處理電路116可將原始資料序列中的N個資料值 、 、…、 分別與展頻序列 、 、…、 相乘（即，乘法運算510）以產生編碼序列（即， 、 、…、 ）。處理電路116可藉由乘法器或以軟體方式進行乘法運算，本發明實施例不加以限制。
在步驟S650中，處理電路116可組合及調變（即，組合及調變處理530）這些編碼序列（即， 、 、…、 ）以產生射頻訊號，並傳送此射頻訊號。具體而言，處理電路116可藉由加法器及（例如，QPSK、QAM等）調變器或以軟體方式進行組合及調變，本發明實施例不加以限制，以產生展頻訊號S spread。傳送模組113將展頻訊號S spread轉換成（例如，經過放大、升頻轉換等處理）射頻訊號，並透過天線單元112發送射頻訊號。
請返回參照圖4，在步驟S430中，通訊接收裝置150的處理電路156透過接收模組153及天線單元152取得來自通訊傳送裝置110的射頻訊號，並將此射頻訊號轉換成基頻訊號。接收模組153的詳細處理操作可參照圖3中針對接收模組153的說明（例如，降頻轉換、過濾、放大等處理），於此不再贅述。
在步驟S450中，通訊接收裝置150的處理電路156（例如，透過諸如QPSK、QAM等解調變器）將基頻訊號解調變成資料串流。通訊接收裝置150是基於通訊傳送裝置110所採用的調變方式（例如是圖5中組合及調變處理530），以進行對應的解調變處理，從而產生資料串流。
在步驟S470中，通訊接收裝置150的處理電路156基於PGIS將資料串流還原成原始資料序列 、 、…、 中的至少一者。具體而言，通訊接收裝置150的處理電路156依據PGIS產生多個解展頻序列，將這些解展頻序列分別與資料串流進行模數（modulo）N圓摺積（circular convolution）運算以取得一或多個解碼序列，且分別自各解碼序列中挑選一者以組合成原始資料序列 、 、…、 中的至少一者。本發明提出兩種接收架構，以下將以不同實施例進行說明。
在一實施例中，圖7是依據本發明一實施例說明處理電路156的部份接收架構圖。請參照圖7，以硬體觀點而言，處理電路156至少包括（但不僅限於）進行解調變處理710或步驟S450的解調變器及解碼模組730（其硬體實施態樣可能是數位處裡單元、控制單元、多工器、位移器、乘法器及加法器其中一者或其組合）。在本實施例中，解碼模組730將PGIS 進行共軛（conjugate）轉換，對經共軛轉換的PGIS 進行0至N-1個位置的圓形移位（circular shift）以產生N個解展頻序列 、 、…、 （或稱解碼通道，其分別對應於一個通道）。儲存模組155中可事先儲存文獻[5]所提出PGIS或由基地台130或通訊傳送裝置110提供。
接著，解碼模組730將資料串流經序列轉並列，且分別經過與這N個解展頻序列 、 、…、 進行模數N圓摺積運算，以產生N個解碼序列。此步驟可以方程式(1)來表示： ……(1) 其中 x是資料串流（即， ）， k為正整數且 ， 代表模數N圓摺積運算， E為PGIS 之平均功率， 為脈衝序列函數。需說明的是，為了方便說明，於此假設資料串流是在排除通道響應的情況（例如，未經過通道或已透過等化器補償等）下。在實際應用上，通訊接收裝置150取得的射頻訊號通常會受通道衰減或失真。
而由PGIS 的自相關函數（方程式(2)及(3)）可知，PGIS 具有理想的自相關特性： …….(2) ……(3) 其中， 為脈衝序列函數， 為PGIS 的離散傅立葉變換（Discrete Fourier Transform；DFT）。此外，具有等振幅之頻譜（flat magnitude spectrum）。即，方程式(4)： ……(4) 換句而言，PGIS 是同時兼顧時域及頻域觀點所建構而來的完美序列。
在取得N個解碼序列後，解碼模組730分別自這N個解碼序列挑選第一位置數值，且這N個解碼序列的第一位置數值分別對應於N個資料值（即， 、 、…、 ）中的一者。具體而言，由方程式(1)可知，資料串流（即， x）與第k組編碼通道（即， ）進行模數N圓摺積運算後，其所得序列的第一位置資料為 。換句而言，資料串流與第0組編碼通道（即， ）進行模數N圓摺積運算所得之序列的第一位置數值為 ，且依此類推，資料串流與第N-1組編碼通道（即， ）進行模數N圓摺積運算所得之序列的第一位置數值為 。解碼模組730可依序排列 至 （即， ，原始資料序列 乘上平均功率 E）。由此可知，圖7的接收架構可一次將原始資料序列進行還原。
而在另一實施例中，圖8是依據本發明另一實施例說明處理電路156的部份接收架構圖。請參照圖8，以硬體觀點而言，處理電路156至少包括（但不僅限於）進行解調變處理810或步驟S450的解調變器及解碼模組830（其硬體實施態樣可能是數位處裡單元、控制單元、多工器、位移器、乘法器及加法器其中一者或其組合）。在本實施例中，解碼模組830決定所欲還原的原始資料序列中的第k資料值（即， ），k為正整數且 ，且解碼模組830將PGIS （ ）進行共軛轉換，並產生r個解展頻序列 、 、…、 （或稱解碼通道，其分別對應於一個通道）。定義 ，r為正整數。
需說明的是，粗體字 代表向量，而細體字 代表向量 中之元素。
接著，解碼模組830將資料串流經序列轉並列，且分別經過與解展頻序列 、 、…、 進行模數N圓摺積運算，以產生N個解碼序列。解碼模組830依序自這N個解碼序列挑選第一位置數值至第r位置數值，且將此第一位置數值至第r位置數值（例如是透過加法器）加總以取得第k資料值。此步驟可以方程式(5)來表示： ……(5) 其中 x是資料串流（即， ）， k為正整數且 ， 代表模數N圓摺積運算。需說明的是，為了方便說明，於此假設資料串流是在排除通道響應的情況（例如，未經過通道或已透過等化器補償等）下。
而由方程式(5)可知，解碼模組830可取得 （對應於第k資料值 ）。由此可知，圖8的接收架構可針對原始資料序列中特定位置對應的資料值進行還原。
需說明的是，在圖7及圖8的接收架構後端，處理電路156可進一步進行軟決策（soft decision）或硬決策（hard decision）、循環冗餘檢查（Cyclic Redundancy Check；CRC）等處理，本發明實施例不加以侷限。
另一觀點而言，圖9是依據本發明一實施例說明通訊接收裝置150的訊號接收方法之流程圖。請參照圖9，本實施例的方法適用於通訊接收裝置150。下文中，將搭配通訊接收裝置150的各項元件說明本發明實施例所述之控制方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。
處理電路156透過接收模組153接收射頻訊號，且將射頻訊號轉換成基頻訊號（步驟S910）。此射頻訊號包括基於PGIS對原始資料序列進行編碼所得的展頻訊號。此PGIS具有理想的自相關特性。處理電路156將基頻訊號解調變成資料串流（例如，透過圖7的解調變處理710或圖8的解調變處理810）（步驟S930）。處理電路156（例如，透過圖7的解碼模組730或圖8的解碼模組830）基於此PGIS將資料串流還原成原始資料序列中的至少一者（步驟S950）。例如，以圖7的接收架構可同時還原原始資料序列中的N個資料值 、 、…、 。或者，以圖8的接收架構可針對第k資料值進行還原。
需說明的是，上述步驟的細節可參照圖1～圖8實施例的說明，於此不再贅述。
需說明的是，形容詞「第一」、「第二」、「第三」及其類似者僅是用於自其他項目或物件中區分一項目或一物件，且因此可能或不可能隱含著事件的順序。
綜上所述，本發明實施例所提出的通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法，其以任意長度的PGIS對資料進行編碼及解碼，可有效運用在手機普遍採用的CDMA通道編碼技術中。而與現有的CDMA架構相比，本發明實施例更具有以下特點：
現有的CDMA序列長度受限於N=2m-1，其中m為序列位元數。而本發明至少一實施例中的序列長度（例如，PGIS ）不受此限制，可以任意長度。
本發明至少一實施例可提供的編碼通道數，比現有的CDMA架構多。由於採用任意長度的PGIS，故能增加對應的通道數量。
傳統CDMA架構增加序列長度可以提昇訊號的訊噪比，但是增加序列長度會佔掉可用頻寬。然而，頻寬是珍貴自然資源，就像土地無法製造是類似的概念。反觀本發明至少一實施例，透過提高系統能量即可提昇訊號的訊噪比，從而易於提高能量。
與傳統CDMA架構相比，在序列長度相同的情況下，本發明至少一實施例具有較小的通道串音。換句而言，本發明至少一實施例對於通道串音的抑制能力比傳統CDMA架構更強。
在接收機的電路硬體架構方面，本發明至少一實施例的第一級解碼（例如，圖7的解調變處理710或圖8的解調變處理810）可與傳統CDMA架構相同或相似，因此本發明至少一實施例不會增加硬體的成本。
現有的CDMA架構，其接收的電壓訊號振幅只有+1與-1兩種，這對於接收機的電路設計有簡化的好處。本發明至少一實施例的接收的電壓訊號振幅則有很多種可能。然而，透過快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform；FFT），將訊號從時域轉到頻域後，就可以得到相等振幅的訊號。因此，本發明至少一實施例亦能享受到簡化電路設計的好處。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧通訊系統
110‧‧‧通訊傳送裝置
112、152‧‧‧天線單元
113‧‧‧傳送模組
115、155‧‧‧儲存模組
116、156‧‧‧處理電路
130‧‧‧基地台
150‧‧‧通訊接收裝置
153‧‧‧接收模組
S410～S470、S610～S650、S910～S950‧‧‧步驟
510‧‧‧乘法運算
530‧‧‧組合及調變處理
710、810‧‧‧解調變處理
730、830‧‧‧解碼模組
b 0、b 1、…、b N-1‧‧‧原始資料序列中的資料值
s、s (-1)、…、s -(N-1)‧‧‧展頻序列
Sspread‧‧‧展頻訊號
、、…、、、、…、‧‧‧解展頻序列
、、…、‧‧‧估測的資料值
圖1是依據本發明一實施例說明通訊系統的示意圖。 圖2是依據本發明一實施例說明通訊傳送裝置的方塊圖。 圖3是依據本發明一實施例說明通訊接收裝置的方塊圖。 圖4是依據本發明一實施例說明一種圖1中通訊系統的訊號處理方法之流程圖。 圖5是依據本發明一實施例說明通訊傳送裝置中處理電路的部份傳送架構圖。 圖6是依據本發明一實施例說明通訊傳送裝置的訊號傳送方法的流程圖。 圖7是依據本發明一實施例說明處理電路的部份接收架構圖。 圖8是依據本發明另一實施例說明處理電路的部份接收架構圖。 圖9是依據本發明一實施例說明通訊接收裝置的訊號接收方法之流程圖。
S410~S470‧‧‧步驟

Claims (13)

  1. 一種通訊接收裝置，基於一分碼多重存取(Code Division Multiple Access；CDMA)技術，包括：一接收模組，用以接收一射頻訊號，且將射頻訊號轉換成一基頻訊號，其中該射頻訊號包括基於一完美高斯整數序列(Perfect Gaussian Integer Sequence；PGIS)對一原始資料序列進行編碼所得的一展頻訊號，該完美高斯整數序列的自相關(autocorrelation)函數具有脈衝特性且該完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜；以及一處理電路，耦接該接收模組，且包括：一解調變器，將該基頻訊號解調變成一資料串流；以及一解碼模組，耦接該解調變器，且基於該完美高斯整數序列將該資料串流還原成該原始資料序列中的至少一者，其中該解碼模組依據該完美高斯整數序列產生多個解展頻序列，將該些解展頻序列分別與該資料串流進行模數(modulo)N圓摺積(circular convolution)運算以取得多個解碼序列，且分別自各該些解碼序列中挑選一者以組合成該原始資料序列中的至少一者，其中該原始資料序列包括N個資料值，N為正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的通訊接收裝置，其中該解碼模組將該完美高斯整數序列進行一共軛(conjugate)轉換，對經該共軛轉換的該完美高斯整數進行0至N-1個位置的圓形移位(circular shift)以產生N個該些解展頻序列。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的通訊接收裝置，其中該解碼模組分別自該些解碼序列挑選一第一位置數值，且該些解碼序列的該第一位置數值分別對應於該N個資料值中的一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的通訊接收裝置，其中該解碼模組決定所欲還原的該原始資料序列中的第k資料值，k為正整數且0 k N-1，且該解碼模組將該完美高斯整數序列 s k 進行一共軛轉換，並產生r個該些解展頻序列、、…、，r為正整數，定義及，且粗體字 s 代表向量，而細體字s代表向量 s 中之元素。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的通訊接收裝置，其中該解碼模組依序自該些解碼序列挑選第一位置數值至第r位置數值，且將該第一位置數值至該第r位置數值加總以取得該第k資料值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的通訊接收裝置，其中該展頻訊號是該原始資料序列中的每一資料值分別與該完美高斯整數序列經0至N-1個位置的圓形移位的多個展頻序列相乘後之加總。
  7. 一種訊號接收方法，適用於基於一分碼多重存取技術的一通訊接收裝置，所述方法包括：接收一射頻訊號，且將射頻訊號轉換成一基頻訊號，其中該射頻訊號包括基於一完美高斯整數序列對一原始資料序列進行編碼所得的一展頻訊號，該完美高斯整數序列的自相關函數具有脈衝特性且該完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜；將該基頻訊號解調變成一資料串流；以及 基於該完美高斯整數序列將該資料串流還原成該原始資料序列中的至少一者，其中該原始資料序列包括N個資料值，N為正整數，而基於該完美高斯整數序列將該資料串流還原成該原始資料序列中的至少一者的步驟包括：依據該完美高斯整數序列產生多個解展頻序列；將該些解展頻序列分別與該資料串流進行模數N圓摺積運算以取得多個解碼序列；以及分別自各該些解碼序列中挑選一者以組合成該原始資料序列中的至少一者。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的訊號接收方法，其中依據該完美高斯整數序列產生該些解展頻序列的步驟包括：將該完美高斯整數序列進行一共軛轉換；以及對經該共軛轉換的該完美高斯整數進行0至N-1個位置的圓形移位以產生N個該些解展頻序列。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的訊號接收方法，其中分別自各該些解碼序列中挑選一者以組合成該原始資料序列中的至少一者的步驟包括：分別自該些解碼序列挑選一第一位置數值，其中該些解碼序列的該第一位置數值分別對應於該N個資料值中的一者。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的訊號接收方法，其中依據該完美高斯整數序列產生該些解展頻序列的步驟包括： 決定所欲還原的該原始資料序列中的第k資料值，k為正整數且0 k N-1；將該完美高斯整數序列 s k 進行一共軛轉換；以及產生r個該些解展頻序列、、…、，其中r為正整數，定義及，且粗體字 s 代表向量，而細體字s代表向量 s 中之元素。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的訊號接收方法，其中分別自各該些解碼序列中挑選一者以組合成該原始資料序列中的至少一者的步驟包括：依序自該些解碼序列挑選第一位置數值至第r位置數值；以及將該第一位置數值至該第r位置數值加總以取得該第k資料值。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的訊號接收方法，其中該展頻訊號是該原始資料序列中的每一資料值分別與該完美高斯整數序列經0至N-1個位置的圓形移位的多個展頻序列相乘後之加總。
  13. 一種訊號處理方法，適用於基於一分碼多重存取技術的一通訊傳送裝置及一通訊接收裝置，所述方法包括：該通訊傳送裝置基於一完美高斯整數序列對一原始資料序列進行編碼以產生一展頻訊號，並傳送包括該展頻訊號的一射頻訊號，其中該完美高斯整數序列的自相關函數具有脈衝特性且該完美高斯整數序列具有相等振幅之頻譜； 該通訊接收裝置取得來自該通訊傳送裝置的該射頻訊號，並將該射頻訊號轉換成一基頻訊號；該通訊接收裝置將該基頻訊號解調變成一資料串流；以及該通訊接收裝置基於該完美高斯整數序列將該資料串流還原成該原始資料序列中的至少一者，其中該原始資料序列包括N個資料值，N為正整數，而該通訊接收裝置基於該完美高斯整數序列將該資料串流還原成該原始資料序列中的至少一者的步驟包括：依據該完美高斯整數序列產生多個解展頻序列；將該些解展頻序列分別與該資料串流進行模數N圓摺積運算以取得多個解碼序列；以及分別自各該些解碼序列中挑選一者以組合成該原始資料序列中的至少一者。
TW104144349A 2015-12-30 2015-12-30 通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法 TWI581579B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104144349A TWI581579B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法
US15/202,558 US10097302B2 (en) 2015-12-30 2016-07-05 Communication receiving apparatus, signal receiving method thereof for recovering data and signal transmitting method for generating transmitting signal based on CDMA technology

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104144349A TWI581579B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI581579B true TWI581579B (zh) 2017-05-01
TW201724765A TW201724765A (zh) 2017-07-01

Family

ID=59236009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104144349A TWI581579B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10097302B2 (zh)
TW (1) TWI581579B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102345525B1 (ko) 2017-08-03 2021-12-30 삼성전자주식회사 무선 환경에서 수신된 신호를 처리하는 장치 및 방법
CN109698729B (zh) * 2018-12-21 2021-06-04 重庆工商大学 嵌入预设高斯整数的完美高斯整数序列设计新方法
CN113792305B (zh) * 2021-08-18 2023-11-14 广州城建职业学院 加密解密方法、系统、设备及计算机可读存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102130704B (zh) * 2006-10-02 2013-09-25 华为技术有限公司 用于瑞克接收机的方法及其瑞克接收机

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172074C2 (ru) * 1995-08-03 2001-08-10 Нортерн Телеком Лимитед Способ синхронизации псевдослучайной числовой последовательности с неопределенностью знака в системе связи
US7430257B1 (en) * 1998-02-12 2008-09-30 Lot 41 Acquisition Foundation, Llc Multicarrier sub-layer for direct sequence channel and multiple-access coding
EP1109326A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-20 Lucent Technologies Inc. Peamble detector for a CDMA receiver
EP1241602A1 (en) * 2001-03-14 2002-09-18 MeVis Technology GmbH & Co. KG Method and computer system for computing and displaying a phase space
US7453933B2 (en) * 2001-05-04 2008-11-18 Lucent Technologies Inc. Method of estimating a signal-to-interference+noise ratio (SINR) using data samples
WO2003017500A1 (en) * 2001-08-17 2003-02-27 The National University Of Singapore Coded modulation scheme for a wireless communication system and methods thereof
US8045935B2 (en) * 2001-12-06 2011-10-25 Pulse-Link, Inc. High data rate transmitter and receiver
US7099367B2 (en) * 2002-06-14 2006-08-29 Time Domain Corporation Method and apparatus for converting RF signals to baseband
US7310379B2 (en) * 2002-12-30 2007-12-18 Motorola, Inc. Polarization state techniques for wireless communications
US7995667B2 (en) * 2004-02-13 2011-08-09 Broadcom Corporation Reduced latency concatenated reed solomon-convolutional coding for MIMO wireless LAN
US7296045B2 (en) * 2004-06-10 2007-11-13 Hasan Sehitoglu Matrix-valued methods and apparatus for signal processing
WO2006090742A1 (ja) * 2005-02-22 2006-08-31 Tadashi Asahina 符号型送信装置及び符号型受信装置
FR2897742A1 (fr) * 2006-02-17 2007-08-24 France Telecom Codage/decodage perfectionnes de signaux numeriques, en particulier en quantification vectorielle avec codes a permutation
TWI387236B (zh) 2007-08-31 2013-02-21 Univ Yuan Ze 一種採用循環位移正交鍵之多載波展頻映射裝置、發射機、接收機，及其通訊系統
US8849882B2 (en) * 2007-10-19 2014-09-30 The Royal Institution for the Association of Learning Generation of an analog Gaussian noise signal having predetermined characteristics
US8208858B2 (en) 2008-07-30 2012-06-26 Kan Ling Capital, L.L.C. Polyphase sequences for wireless communications
CA2704353A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-13 Ron Kerr Spreading code acquisition for direct sequence spread spectrum signals
US8401118B2 (en) * 2009-06-09 2013-03-19 Adeptence Llc Method and apparatus for constant envelope demodulation
JP5515032B2 (ja) * 2009-06-24 2014-06-11 国立大学法人京都大学 雑音検出方法、雑音検出装置、シミュレーション方法、シミュレーション装置、及び通信システム
US8363700B2 (en) * 2009-07-01 2013-01-29 Harris Corporation Rake receiver for spread spectrum chaotic communications systems
US8428104B2 (en) * 2009-07-01 2013-04-23 Harris Corporation Permission-based multiple access communications systems
US8345725B2 (en) * 2010-03-11 2013-01-01 Harris Corporation Hidden Markov Model detection for spread spectrum waveforms
US20150124713A1 (en) * 2011-08-16 2015-05-07 Go Net Systems Ltd. Methods Circuits Systems and Associated Computer Executable Code for Performing Beamforming Based Wireless Communication
US10290480B2 (en) * 2012-07-19 2019-05-14 Battelle Memorial Institute Methods of resolving artifacts in Hadamard-transformed data
US9215297B2 (en) * 2013-10-30 2015-12-15 Broadcom Corporation Efficient signal compression format schemes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102130704B (zh) * 2006-10-02 2013-09-25 华为技术有限公司 用于瑞克接收机的方法及其瑞克接收机

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. H. Wang, C. P. Li,"Novel Comb Spectrum CDMA System Using Perfect Gaussian Integer Sequences", 2015 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), San Diego, CA, 2015, pp. 1-6. 2015/12/10 *
Wei-Wen Hu, Sen-Hung Wang, and Chih-Peng Li,"Gaussian Integer Sequences With Ideal Periodic Autocorrelation Functions" , 2012 IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, VOL.60, NO.11, NOVEMBER 2012. *

Also Published As

Publication number Publication date
TW201724765A (zh) 2017-07-01
US20170195078A1 (en) 2017-07-06
US10097302B2 (en) 2018-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8774318B2 (en) Method and apparatus for constant envelope modulation
JP4771646B2 (ja) ゴレイ相補系列変調によるスペクトラム拡散ディジタル通信方法、送信機および受信機
US6233271B1 (en) Method and apparatus for decoding trellis coded direct sequence spread spectrum communication signals
US20100309958A1 (en) Method and apparatus for continuous phase modulation preamble encoding and decoding
JP7153122B2 (ja) 送信装置及び受信装置
US6125136A (en) Method and apparatus for demodulating trellis coded direct sequence spread spectrum communication signals
US6215813B1 (en) Method and apparatus for encoding trellis coded direct sequence spread spectrum communication signals
TWI581579B (zh) 通訊接收裝置、其訊號接收方法、訊號處理方法及訊號傳送方法
JP5734990B2 (ja) Ｏｆｄｍシステムにおけるａｌａｍｏｕｔｉブロック符号を復号するための方法と受信器
KR20180025936A (ko) 다중 사용자 정보 전송의 변조 방법, 복조 방법 및 장치
JP2004260774A (ja) 移動通信システムにおける伝搬路推定方法
JP6929852B2 (ja) 受信装置および受信方法
JP2007295265A (ja) Ｏｆｄｍ通信システム、ｏｆｄｍ通信方法およびｏｆｄｍ信号送信装置ならびにｏｆｄｍ信号受信装置
US11245434B2 (en) Low power long-range radio
EP3499754B1 (en) Transmitting device, receiving device, transmitting method and receiving method
JP6866154B2 (ja) 受信装置および受信方法
TWI656745B (zh) 非正交多工資料傳輸方法及傳輸裝置
US8050355B2 (en) Transmitter and receiver using pseudo-orthogonal code
WO2017170109A1 (ja) 送信装置、受信装置、送信方法および受信方法
KR101524780B1 (ko) 유사 골레이 시퀀스를 이용한 통신 장치 및 그 데이터 송수신 방법
Rao et al. Efficient amplitude shift keying-aided orthogonal chaotic vector position shift keying scheme with QoS considerations
RU2641448C1 (ru) Способ передачи и приема сигналов кам (квадратурной амплитудной модуляции)
Singh et al. Implementation of OFDM and Pulsed-OFDM
JP2002033715A (ja) マルチキャリア通信装置及びマルチキャリア通信方法
WO2001020799A1 (en) Method and apparatus for decoding trellis coded direct sequence spread spectrum communication signals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees