TWI635736B

TWI635736B - Signal generation method and system thereof

Info

Publication number: TWI635736B
Application number: TW105136111A
Authority: TW
Inventors: 鄧俊宏; 陳思樺
Original assignee: 元智大學
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-09-11
Also published as: TW201818681A

Abstract

本發明係為一種訊號產生方法及其系統，包括一訊號產生器發出至少一訊號包括複數子訊框，每一子訊框包括複數符元格，且每一符元格內更包括複數子載波，一處理器接收訊號並調整每一符元格內子載波之間的間距，使間距為至少15千赫(KHz)的倍數，並將二~四訓練碼分別插入一子訊框的符元格中，最後透過一發射器將調整後的訊號傳遞出去。本發明所產生的訊號能使估測性能變得優異，訊號傳遞的穩定性高，在高速移動的狀態下仍具有穩定的傳輸品質，可應用在高速移動的車機系統中。

Description

訊號產生方法及其系統

本發明係有關一種訊號產生之技術，特別是指能產生一種具有高穩定的訊號，以提供在高速移動下傳遞之訊號產生方法及其系統。

訊號之間的傳遞一般會藉由一中繼站來接收或傳遞裝置之間的資訊，常見的中繼站如基地台，基地台多半固定設置在不同的地點，以高功率多信道雙向無線電發送機夾帶需傳遞之訊息至低功率信道雙向無線通訊，如行動電話或無線路由器等。反之在使用行動電話等低功率信道雙向無線通訊時，信號就會同時由附近的一個基地台接受，再發送到被接入的行動電話有線網絡中。

不管是屬於中繼站的基地台或者是一般會發出訊息的終端機，為了傳遞資料皆會傳遞出夾帶資料的訊息，而發出的訊息中具有複數個訊框(frame)，訊框中又包含複數子訊框(subframe)，以傳輸數位資料或數位封包，子訊框中更具有14個符元(symbols)，且每一符元內皆具有128個載波(sub-carriers)用以夾帶資訊，其中載波間距以及數量皆會決定訊號傳遞的頻寛有多大。頭尾的符元中更分別具有一開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)，以提供接收端確定一個子訊框的開始和結束，而部分符元中會夾帶有訓練碼，以利接收端接收訊號後，可擷取訓練碼來補償訊號傳遞時所造成的損失。

由於過去訊框所夾帶的資料較多，且訓練碼的密度較低，雖在一般狀態下已具有良好的傳輸效果，但若應用在高速移動裝置之間的傳遞，如乘坐在時速280公里以上的交通工具時，如高鐵，訊號之間傳遞的效益會降低，以致雙方在溝通時無法接收到良好的訊號，嚴重者可能會影響到交通工具行駛上的安全性。因此如何提高通道估測的性能，以使高速移動裝置之間具良好的收訊效益，相當重要的一環。

有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種訊號產生方法及其系統，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的係在提供一種訊號產生方法及其系統，其藉由調整訊號內載波的間距，以及訓練碼數量的密度，使通道估測性能變得優異，以提高通訊的品質。

本發明之另一目的係在提供一種訊號產生方法及其系統，其訊號傳遞的穩定性高，且夾帶資訊量較少，有利於高速移動的狀態下進行訊號傳遞，使得在高速移動的狀態下仍具有穩定的傳輸品質，可應用在高速移動的車機系統中。

為達上述之目的，本發明係提供一種訊號產生方法，其步驟包括產生至少一訊號，訊號包括有複數子訊框，每一子訊框中包括複數符元格，且每一符元格內更包括複數子載波；接著調整每一符元格內複數子載波間距，使每一子載波的間距為至少15千赫(KHz)的倍數，子載波的間距可為15、30或60千赫(KHz)；最後插入二~四個訓練碼至一子訊框的的符元格中。

另外，本發明亦提供一種訊號產生系統，其包括一訊號產生器以發出至少一訊號，訊號包括有複數子訊框，每一子訊框包括複數符元格，且每一符元格內更包括複數子載波，訊號產生器更電性連接一處理器，處理器接收訊號產生器之訊號，並調整每一符元格內的複數子載波的間距為至少15千赫(KHz)的倍數，如15、30或60千赫(KHz)，處理器的插補器更可將至少二~四個訓練碼分別插入一子訊框的符元格中，最後再透過與處理器電性連接的一發射器，將調整後的訊號傳遞出去。

其中發射器更可信號連接一訊號接收器，以將調整後的訊號傳遞至訊號接收器，訊號接收器接收調整後的訊號後，並擷取訊號中所夾帶的訓練碼來補償訊號的損失，使通道估測性能變得優異。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明係為一種訊號產生系統，其可應用在一般通訊裝置中或者可設置在車機系統中的通訊裝置，使通訊裝置產生訊號進行來資料的傳遞。請參第一圖與第二圖，以說明本發明之系統與訊號的架構，其中本發明之訊號產生系統1，包括一訊號產生器10可產生至少一訊號30，訊號30中包括有複數子訊框32，且每一子訊框32中更包括有複數符元格34，每一符元格34內更包含有複數子載波，以夾帶欲傳送之資料，且每一子訊框32兩端頭尾的符元格中的橫線，係代表提供接收端確定一個子訊框32的開始與結束的開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)；一處理器12電性連接訊號產生器10，以接收訊號產生器10所產生的訊號後，處理器12進行調整每一符元格34內，每一個子載波之間的間距，且處理器12內更具有一插補器122，插補器122係能將至少二訓練碼分別插入一子訊框32中的符元格34中，本實施例將具有訓練碼的符元格34以斜線的方式呈現，而訓練碼係為解調參考訊號（demodulation reference signal，DMRS）訓練碼；一發射器14電性連接處理器12，以將調整後的訊號傳遞到與發射器14信號連接的至少一訊號接收器20中，其中訊號接收器20可為手機或其他的車機系統中的收訊器等，訊號接收器20接收到調整後的訊號之後，透過兩端頭尾符元格34的開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)，來確定一個子訊框32的開始和結束，並能擷取一個子訊框32符元格34內的訓練碼來補償傳遞時訊號30的損失，因此若訊號30中所夾帶的訓練碼越多，所能補償的訊號30就越完整，但若訓練碼過多時，又會占用到太多的符元格34，此時又會造成能訊號30所夾帶的資料量減少，因此一個訊號中所夾帶的訓練碼數量，對於訊號的傳遞亦佔有重要的一環。

在上述說完本發明之系統架構，請配合參照第一圖以及第三圖與第四圖，以接續說明本發明之產生訊號的方法，首先請參照流程圖中的步驟S10，訊號產生器10會產生至少一訊號30，訊號中包括複數子訊框32，而每一子訊框32中包括有十四個符元格34，每一符元格34內更包括複數子載波，且兩端符元格34中的橫線係代表符元格34內具有開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)，以提供接收端確定一個子訊框32的開始和結束。接下來請參照步驟S12，處理器12再調整每一符元格34內複數子載波的間距，使複數子載波間距為至少15千赫(KHz)的倍數，其中子載波的間距最好為15、30或60千赫(KHz)，請配合參照第四圖，本實施例係舉例處理器12將複數子載波間距調整為60千赫(KHz)。接著進入步驟S14，透過插補器122插入二~四個訓練碼至一子訊框的符元格中，本實施例則舉例分別插入三個訓練碼分至不同的符元格34中，以斜線表示有插入訓練碼的符元格34。最後進入步驟S16，透過發射器14將調整後的訊號傳遞至訊號接收器20，訊號接收器20在接收調整後的訊號之後，能藉由透過兩端頭尾符元格34的開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)，來確定子訊框32的開始和結束，同時能擷取訊號30內所夾帶的訓練碼，藉由訓練碼來補償傳遞時訊號30的損失，當然訓練碼的數量越多，訊號的補償效果就越好。

一般來說訊號的頻寬會設定在1.4兆赫(MHz)，本實施例又設定子載波間距設定為60千赫(KHz)，因此每個符元格34中會具有32個子載波數，相較於習知訊號中子載波的數量128來說，本實施例訊號中的子載波數量就減少了1/4，這能使每個子訊框32傳遞的時間縮短為原本的1/4時間，以習知傳遞一個子訊框要耗掉1毫秒的例子來說，本實施例僅須使用0.25毫秒(ms)即可傳遞完一個子訊框32，除此之外，由於本實施例的訓練碼數目較為密集，一個子訊框32中就有3個符元格34中帶有訓練碼，將更有助後續訊號接收器20對於訊號的補償。詳細來說，本實施例傳遞一個子訊框32所佔的時間係為0.25毫秒，1毫秒即可發出4個子訊框32，子訊框32內具有32個子載波可接收訊號；又具有14個符元32，但去掉14個符元格34中頭尾夾帶有開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)符元格34，以及訓練碼所佔用的符元格34格數後，能夾帶的資料的空白符元格34剩下9個，因此得知能傳遞的資料量為4(子訊框)32(子載波)9(符元格)，雖比過去習知訊號所能傳遞的資料量減少了10%，但由於本實施例的訓練碼設置較為密集，使本實施例在補償訊號時較為優異，能使通道估測性能較優異，且傳輸的資料量減少，能降低傳遞訊號的負擔，非常適合應用在時速280公里(Km/Hr)以上，高速移動車機系統(Vehicle to Vehicle, V2V)的通訊系統中。

除了上述實施例，調整子載波間距為60千赫(KHz)，並插入3個訓練碼之外，更可如第五圖所示，本發明之處理器12更可調整每一符元格34內的子載波間距為15千赫(KHz)，插補器122再插入4個訓練碼至不同的符元格34中，雖符元格34中子載波的數量仍與習知子載波的數量128個相同，但在一子訊框32中插設了4訓練碼亦能減少傳遞的資訊量，有助於訊號接收器20補償訊號的損失。能夾帶的資訊量詳細來說，去掉14個符元格34中頭尾夾帶有開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)符元格34，以及4個訓練碼所佔用的符元格34格數後，能夾帶的資料的空白符元格34剩下8個，因此能傳遞的資料量為1(子訊框)128(子載波)8(符元格)，減少了20%資料量的傳輸，能降低傳遞訊號的負擔，且因訓練碼的密度增加了，有助於訊號接收器20補償訊號的損失，亦適合應用在時速280公里(Km/Hr)以上，高速移動車機系統(Vehicle to Vehicle, V2V)的通訊系統中。

接下來請參照第六圖，除了上述實施例，調整子載波間距為15千赫(KHz)，並插入4個訓練碼之外，處理器12更可調整每一符元格34內的子載波間距為30千赫(KHz)，插補器122分別插入2訓練碼至一子訊框32的符元格34中，由於子載波間距為30千赫(KHz)，使符元格34中的子載波數量減少到64個，較過去習知128的數量減少了1/2，以致於子訊框32所傳遞的時間相對的也縮短了一半，即為0.5毫秒。能夾帶的資訊量詳細來說，去掉14個符元格34中頭尾夾帶有開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)符元格34，以及2個訓練碼所佔用的符元格34格數後，能夾帶的資料的空白符元格34具有10個，因此由2(子訊框)64(子載波)10(符元格)可知，雖資料量較過去減少了20%，但傳輸的資料量減少，能降低傳遞訊號的負擔，亦適合應用在時速280公里(Km/Hr)以上，高速移動車機系統(Vehicle to Vehicle, V2V)的通訊系統中。

接下來請參照第七圖所示，處理器12除了可如上述實施例，將調整子載波間距為30千赫(KHz)，並插入2個訓練碼之外，插補器122更可並分別插入4訓練碼至一子訊框32的符元格34中，由於子載波間距與數量皆與上述實施例相同，故不重複敘述。而能夾帶的資訊量詳細來說，去掉14個符元格34中頭尾夾帶有開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)符元格34，以及4個訓練碼所佔用的符元格34格數後，能夾帶的資料的空白符元格34具有8個，因此由2(子訊框)64(子載波)8(符元格)，雖比過去習知訊號所能傳遞的資料量減少了20%，但能降低傳遞訊號的負擔，且因訓練碼的密度增加了，有助於訊號接收器20補償訊號的損失，亦適合應用在時速280公里(Km/Hr)以上，高速移動車機系統(Vehicle to Vehicle, V2V)的通訊系統中。

接下來請參照第八圖，處理器12更可調整每一符元格34內的子載波間距為60千赫(KHz)，插補器122並可分別插入4訓練碼至子訊框32的符元格34中，由於子載波間距為60千赫(KHz)，使符元格34中的子載波數量為32個，以致子訊框32所傳遞的時間縮短了1/4，即為0.25毫秒。而能夾帶的資訊量詳細來說，去掉14個符元格34中頭尾夾帶有開始符號(AGC)和結束符號(GUARD)符元格34，以及4個訓練碼所佔用的符元格34格數後，能夾帶的資料的空白符元格34具有8個，因此由4(子訊框)32(子載波)8(符元格)可知，能夾帶的資料量可減少20%，雖比過去習知訊號所能傳遞的資料量減少了20%，但能降低傳遞訊號的負擔，且因訓練碼的密度增加了，有助於訊號接收器20補償訊號的損失，亦適合應用在時速280公里(Km/Hr)以上，高速移動車機系統(Vehicle to Vehicle, V2V)的通訊系統中。

綜上所述，雖第一實施例至第五實施例的子訊框皆可應用在高速高速移動車機系統(Vehicle to Vehicle, V2V)的通訊系統中，但經比對後發現，僅第一實施例調整子載波間距為60千赫(KHz)，並插入三個訓練碼的子訊框，可維持較多的傳輸量，且訓練碼的設置也較為密集，通道估測性能亦顯得優異，係屬最理想的訊號狀態。

鑑此，本發明能藉由調整訊號內載波的間距，以及子訊框中訓練碼數量的密度，使通道估測性能變得優異，且訊號傳遞的穩定性高，在高速移動的狀態下仍具有穩定的傳輸品質，可應用在高速移動的車機系統中。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧訊號產生系統

10‧‧‧訊號產生器

12‧‧‧處理器

122‧‧‧插補器

14‧‧‧發射器

20‧‧‧訊號接收器

30‧‧‧訊號

32‧‧‧子訊框

34‧‧‧符元格

第一圖係為本發明之系統方塊圖。第二圖係為本發明之訊號架構示意圖。第三圖係為本發明之步驟流程圖。第四圖係為本發明第一實施例之子訊框示意圖。第五圖係為本發明第二實施例之子訊框示意圖。第六圖係為本發明第三實施例之子訊框示意圖。第七圖係為本發明第四實施例之子訊框示意圖。第八圖係為本發明第五實施例之子訊框示意圖。

Claims

一種訊號產生方法，步驟包括：產生至少一訊號包括複數子訊框，每一該子訊框包括複數符元格，每一該符元格內更包括複數子載波；調整每一該符元格內的該等子載波間距，使該等子載波間距為至少15千赫(KHz)的倍數；以及插入二~四個訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項1所述之訊號產生方法，其中該等子載波間距更可為15、30或60千赫(KHz)。
如請求項2所述之訊號產生方法，其中當調整每一該符元格內的該等子載波間距為15千赫(KHz)時，在進入插入該訓練碼之步驟時，更可分別插入四該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項2所述之訊號產生方法，其中當調整每一該符元格內的該等子載波間距為30千赫(KHz)時，在進入插入該訓練碼之步驟時，更可分別插入二該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項2所述之訊號產生方法，其中當調整每一該符元格內的該等子載波間距為30千赫(KHz)時，在進入插入該訓練碼之步驟時，更可分別插入四該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項2所述之訊號產生方法，其中當調整每一該符元格內的該等子載波間距為60千赫(KHz)時，在進入插入該訓練碼之步驟時，更可分別插入三該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項2所述之訊號產生方法，其中當調整每一該符元格內的該等子載波間距為60千赫(KHz)時，在進入插入該訓練碼之步驟時，更可分別插入四該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項1所述之訊號產生方法，其中該訓練碼係為解調參考訊號(demodulation reference signal，DMRS)訓練碼。
如請求項1所述之訊號產生方法，更包括將調整後的該訊號傳遞至一接收端，其接收調整後的該訊號後，並擷取該等訓練碼補償該訊號的損失。
一種訊號產生系統，包括：一訊號產生器，發出至少一訊號包括複數子訊框，每一該子訊框包括複數符元格，每一該符元格內更包括複數子載波；一處理器，電性連接該訊號產生器並接收該訊號，該處理器調整每一該符元格內的該等子載波間距，使該等子載波間距為至少15千赫(KHz)的倍數，並將二~四訓練碼插入一該子訊框的該等符元格中；以及一發射器，電性連接該處理器，將該調整後的該訊號傳遞出去。
如請求項10所述之訊號產生系統，其中該處理器更包括一插補器，以將該等訓練碼分別插入一該子訊框的該等符元格中。
如請求項11所述之訊號產生系統，其中該處理器更可調整該等子載波間距可為15、30或60千赫(KHz)。
如請求項12所述之訊號產生系統，其中當該處理器調整每一該符元格內的該等子載波間距為15千赫(KHz)時，該插補器更可分別插入四該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項12所述之訊號產生系統，其中當該處理器調整每一該符元格內的該等子載波間距為30千赫(KHz)時，該插補器更可分別插入二該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項12所述之訊號產生系統，其中當該處理器調整每一該符元格內的該等子載波間距為30千赫(KHz)時，該插補器更可分別插入四該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項12所述之訊號產生系統，其中當該處理器調整每一該符元格內的該等子載波間距為60千赫(KHz)時，該插補器更可分別插入三該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項12所述之訊號產生系統，其中當該處理器調整每一該符元格內的該等子載波間距為60千赫(KHz)時，該插補器更可分別插入四該訓練碼至一該子訊框的該等符元格中。
如請求項10所述之訊號產生系統，其中該訓練碼係為解調參考訊號(demodulation reference signal，DMRS)訓練碼。
如請求項10所述之訊號產生系統，其中該發射器更可信號連接至少一訊號接收器，以將調整後的該訊號傳遞至該訊號接收器，該訊號接收器接收調整後的該訊號後，並擷取該等訓練碼補償該訊號的損失。