專利名稱：多種信號(hào)的處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多種信號(hào)的處理方法及裝置，尤指一種可在單一傳輸線上或單一頻道上同時(shí)傳送多種信號(hào)，并且使其頻寬不會(huì)因信號(hào)數(shù)量或種類的增減而改變的一種多種信號(hào)的處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今信息爆炸的時(shí)代中，人類對(duì)于信息傳輸?shù)男枨笫浅尸F(xiàn)等比級(jí)數(shù)的成長(zhǎng)。無(wú)論是網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸頻寬、廣播頻道、或是電話手機(jī)通訊頻道，等等的諸如有線電或無(wú)線通訊、模擬或是數(shù)字的信息傳輸，均已面臨頻寬有限不夠使用的嚴(yán)重瓶頸問(wèn)題。
傳統(tǒng)上，對(duì)于同一頻寬范圍內(nèi)欲增加所能傳送信號(hào)數(shù)量的方式主要有兩種，一種是將一較大頻寬切割成若干較小范圍不同頻寬，然后將數(shù)訊號(hào)分別調(diào)頻到不同的頻寬范圍來(lái)同時(shí)傳送。例如傳統(tǒng)電視與廣播電臺(tái)的廣播訊號(hào)便是以此種方式進(jìn)行。然而，由于有干擾與技術(shù)上的問(wèn)題使得可切割的頻道數(shù)量有限，所以此種方式顯然無(wú)法解決頻寬不足的問(wèn)題。
另一種方式則是在相同傳輸頻率中以時(shí)間切割的方式，將數(shù)訊號(hào)分別切割成小封包后，在不同時(shí)間以相同頻率傳輸，于訊號(hào)接收端再將各封包結(jié)合還原。例如傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)傳輸便是用此一技術(shù)。然而，此種方式顯然將使傳輸效率大幅降低，一旦同時(shí)所欲傳輸?shù)挠嵦?hào)數(shù)量一多將立即發(fā)生“網(wǎng)絡(luò)塞車”現(xiàn)象。
美國(guó)發(fā)明專利證書(shū)號(hào)US.Pat.No.6,442,224號(hào)案，以下簡(jiǎn)稱為224案，其專利權(quán)現(xiàn)已轉(zhuǎn)讓給本案的申請(qǐng)人，曾經(jīng)公開(kāi)一種多種信號(hào)的混合與分離技術(shù)方法及其裝置，利用線性獨(dú)立信號(hào)的可被分離特性，將多種信號(hào)(例如m個(gè)信號(hào)Si(t)，i＝1，2……m分別采樣若干樣本(例如n個(gè)樣本Si(t)，j＝1，2……n)分別乘上相異的線性獨(dú)立信號(hào)(例如m乘n個(gè)相異的弦波信號(hào)iaj(t))再予以相加而形成單一混合信號(hào)SM(t)(其中SM(t)＝m/∑/I＝1/S0i(t)，且S0i(t)＝∑[Si(tj)iaj(t)]，i＝1，2，……m)，以供傳送之用。該單一混合信號(hào)將只需使用到單一頻寬。而該頻寬可由所選取的iaj(t)中的最大頻寬所決定因而為一可自由控制的頻寬(不會(huì)因所欲傳輸?shù)亩喾N信號(hào)Si(t)的數(shù)量或頻寬所影響)、且該多種信號(hào)更是在同一時(shí)間被傳送出去，完全解決常用技術(shù)的困擾。
然而，如224案所公開(kāi)的技術(shù)仍有其缺點(diǎn)，論述如下(1)224案的信號(hào)發(fā)送方在傳送SM(t)信號(hào)給接收方時(shí)，是一段一段的，接收方接收信號(hào)時(shí)也是一段一段的接收(每段的時(shí)間間距為[T0，T1])。224案借由在發(fā)送方正式送信號(hào)前，先傳送一個(gè)代表將開(kāi)始送信號(hào)SM(t)的“同步信號(hào)”給接收方，接收方在接收到此“同步信號(hào)”后才開(kāi)始正接收后續(xù)的信號(hào)。因此，224案必須把前面所稱的時(shí)段[T0，T1]分為兩個(gè)部分，其一為[T0，T1’]，其二為[T1’，T1](T0＜T1’＜T1。[T0，T1’]專供做傳送“同步信號(hào)”，故且稱為“同步時(shí)段”；[T1’，T1]專供傳送真正的信號(hào)SM(t)之用，姑且稱之為“信息時(shí)段”。如此一來(lái)，不僅該同步時(shí)段會(huì)導(dǎo)致時(shí)間延滯，且亦將導(dǎo)致真正的信號(hào)SM(t)[T0，T1]的時(shí)間區(qū)段中無(wú)法完成整個(gè)周期而呈現(xiàn)信號(hào)不連續(xù)的斷點(diǎn)狀態(tài)，其所傳送的信號(hào)SM(t)將可能如圖13所示般有不連續(xù)的斷點(diǎn)發(fā)生。
(2)224案的m乘n個(gè)線性獨(dú)立信號(hào)(例如弦波信號(hào)iaj(t))的選取方式，是在一預(yù)設(shè)頻寬中加以等分切割頻寬以獲得不同頻率的弦波信號(hào)iaj(t)。此種選取方式在低頻狀態(tài)時(shí)較無(wú)困擾，但在高頻狀態(tài)時(shí)則將會(huì)因各頻率之間差異太小而易受干擾或不易分離處理者。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)預(yù)設(shè)最大頻率為4KHz且欲切割為100份時(shí)，每一間隔頻寬將同為40Hz。在低頻狀態(tài)下，例如40Hz與80Hz兩者頻率相差兩倍，所以毫無(wú)問(wèn)題。然而在高頻狀態(tài)下時(shí)，例如3600Hz與3640Hz時(shí)，其兩者頻寬幾乎重疊，將導(dǎo)致處理上的困難。
(3)224案的信號(hào)接收方必須使用解聯(lián)立方程式的方式來(lái)進(jìn)行混合信號(hào)的分離工作，然而，實(shí)施解聯(lián)立方程式的電路方式非常復(fù)雜且龐大，不僅在實(shí)施上(電路設(shè)計(jì))有技術(shù)上的困難度，且運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)(也即效率較差)、生產(chǎn)成本較高者。
因此，224案的技術(shù)仍有進(jìn)一步加以改善的空間者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的，是在于提供一種多種信號(hào)的處理方法及裝置，不僅可令混合信號(hào)在傳送的各時(shí)間區(qū)段中均呈現(xiàn)連續(xù)無(wú)斷點(diǎn)狀態(tài)。且于各時(shí)間區(qū)段周期的始未點(diǎn)該混合信號(hào)的值均為0者。
本發(fā)明的第二目的，是在于提供一種多種信號(hào)的處理方法及裝置，借由在信息信號(hào)的混合信號(hào)中直接混入一同步信號(hào)同時(shí)傳送，而在接收端再將該同步信號(hào)分離出來(lái)以作為進(jìn)行信號(hào)分離處理時(shí)的時(shí)脈控制之用，使得在整個(gè)時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中都在進(jìn)行信息信號(hào)的傳輸而可完成整個(gè)信號(hào)周期。因此，本發(fā)明不需如224案的常用技術(shù)般先傳送“同步信號(hào)”后再傳送“信息信號(hào)”，可避免混合信號(hào)在時(shí)間區(qū)段發(fā)生不連續(xù)的斷點(diǎn)現(xiàn)象。
本發(fā)明的第三目的，是在于提供一種多種信號(hào)的處理方法及裝置，其中，借由選擇線性獨(dú)立信號(hào)iaj(t)的頻率范圍為Ai/T1/vHz～(Ai/T1/v+T1/2v)Hz之間，可令各線性獨(dú)立信號(hào)iaj(t)之間均留有適當(dāng)間隔的間隙，且該間隙范圍將隨著頻率的升高而增大，而增進(jìn)信號(hào)處理的容易性者。


圖1為本發(fā)明的多種信號(hào)的處理裝置根據(jù)公式(4)所產(chǎn)生的較佳實(shí)施例電路方塊示意圖。
圖2為本發(fā)明的多種信號(hào)的處理裝置根據(jù)公式(5)所產(chǎn)生的較佳實(shí)施例電路方塊示意圖。
圖3為本發(fā)明的多種信號(hào)的處理裝置根據(jù)公式(6)-3所產(chǎn)生的較佳實(shí)施例電路方塊示意圖。
圖4為本發(fā)明的多種信號(hào)的處理裝置根據(jù)公式(8)所產(chǎn)生的較佳實(shí)施例電路方塊示意圖。
圖5為本發(fā)明的多種信號(hào)的處理裝置根據(jù)公式(9)-1所產(chǎn)生的較佳實(shí)施例電路方塊示意圖。
圖6、圖7及圖8，為本發(fā)明多種信號(hào)的處理裝置的收訊方進(jìn)行混合信號(hào)的分離的電路方塊示意圖。
圖9與圖10所示為本發(fā)明的多種信號(hào)的處理裝置為執(zhí)行公式(12)的電路方塊圖的一較佳實(shí)施例示意圖。
圖11及圖12為本發(fā)明的收訊方的多種信號(hào)的處理裝置一具體簡(jiǎn)單實(shí)施例的電路方塊圖。
圖13為常用技術(shù)224案的輸出混合信號(hào)的可能波形。
具體實(shí)施例方式
以下將舉若干實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)的基本原理、動(dòng)作方式，及可達(dá)成的功效。
壹、發(fā)訊方的信號(hào)混合技術(shù)方法的基本原理說(shuō)明(一)224案所公開(kāi)的方法在一時(shí)間區(qū)段中接收數(shù)個(gè)模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)可由數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為Si(t)在該時(shí)間區(qū)段t∈[T0，T1]中，也即待混合的信號(hào)為Si(t)。其中，m是正整數(shù)，i＝1，2…，m、t是時(shí)間變量且t∈[T0，T1]，T0，T1∈R。
Si(t)為在時(shí)間區(qū)段∈[T0，T1]間向Si(t)所截取的樣本(j＝1，2……n，n是正整數(shù)；故每個(gè)Si(t)被截取n個(gè)樣本)。
選擇預(yù)先決定的m乘n個(gè)線性獨(dú)立的函數(shù)族iaj(t)，并建立m個(gè)Si(t)的變形信號(hào)S0i(t)，而S0i(t)可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下S0i(t)=Σj=1m[iaj(t)Si(tj)]]]>i＝1，2，……m將上述的m個(gè)變形信號(hào)S0i(t)相加后得一初步混合信號(hào)SM(t)=Σi=1nS0i]]>-------------------公式(1)在224案中，SM(t)為實(shí)際傳送給收訊方的信號(hào)。
(二)本發(fā)明針對(duì)上述224案所公開(kāi)的混合技術(shù)方法的改良第一較佳實(shí)施例令T0＝0，且令其基本角頻w0＝2π/T1，則我們讓實(shí)際傳送到收訊方的信號(hào)為SMS(t)＝Sin(pwot)×SM(t)+Sin(qwot)--------------公式(2)其中P＝r+1/2，r可任選葉包括0的正整數(shù)；q可選1/2或1。
公式(2)中的∈
，我們可以很清楚地看到任何處理區(qū)間(也即時(shí)間區(qū)段)的前緣與后緣，其信號(hào)皆為0，也即在傳送信號(hào)給收訊方的期間內(nèi)，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)斷點(diǎn)(原來(lái)224案方法中會(huì)出現(xiàn)斷點(diǎn))。也即，斷點(diǎn)消除信號(hào)Sin(pwot)可保證SMS(t)在每單位周期的始/未的值必定為0，例如周期T1，2T1、3T1……。
另外，公式(2)中的Sin(qwot)作為同步信號(hào)，也就是作為時(shí)間區(qū)段(或時(shí)脈周期)的辨識(shí)信號(hào)。只要檢查Sin(qwot)的值便可精確得知周期時(shí)間點(diǎn)。將來(lái)在收訊方可以很精準(zhǔn)無(wú)誤地將此Sin(qwot)信號(hào)析出(方法后述)，如果選q＝1/2，那么Sin(qwot)每循環(huán)半周時(shí)，便是前一個(gè)區(qū)間的結(jié)束后一個(gè)區(qū)間的開(kāi)始；如果選q＝1則為以每循環(huán)一周時(shí)才做為判斷(判斷前一與后一區(qū)間的交接處)。
而為了實(shí)施此一混合技術(shù)方法改良的第一較佳實(shí)施例，我們可準(zhǔn)備下列硬件(也即多種信號(hào)的處理裝置)，包括有至少一接收器，用以接收該Si(t)信號(hào)若干個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，用以對(duì)Si(t)采樣樣本并加以數(shù)字化；若干個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生iaj(t)信號(hào)；若干個(gè)第一乘法器，用以計(jì)算Si(tj)與iaj(t)的積函數(shù)，其中Si(tj)是Sj(t)的第j個(gè)樣本；至少一第一加法器，用以計(jì)算SM(t)=Σi=1mS0i(t));]]>一同步信號(hào)產(chǎn)生器，用以在時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中產(chǎn)生同步信號(hào)；其中，該同步信號(hào)的型式可以數(shù)學(xué)式表現(xiàn)為sin(w0t)，且該多種信號(hào)的處理裝置更包括有至少一第二乘法器以及第二加法器，用以計(jì)算SMS(t)=Sin(pw0t)×SM(t)+sin(qw0t)以及，一發(fā)送器，用以將處理后的混合信號(hào)SMS(t)發(fā)送出去。
(三)本發(fā)明針對(duì)上述224案所公開(kāi)的混合技術(shù)方法的改良第二較佳實(shí)施例，是針對(duì)iaj(t)的選取方式的改良該一混合技術(shù)方法分下列三個(gè)步驟進(jìn)行，可適用于聲音信號(hào)的混合處理第一步選iaj(t)的反頻率范圍為Ai/T1/vHz～(Ai/T1/v+T1/2v)Hz之間，其中Ai為可為0的相異正整數(shù)；因此可知iaj(t)的頻率范圍為從A1/T1/vHz～(Ai/T1/v+T1/2v)Hz之間，iaj(t)的頻率范圍為A2/T1/vHz～(A2/T1/v+T1/2v)之間，余可類推；其中v為正整數(shù)。
第二步在公式(1)中，對(duì)SM(t)截取v個(gè)樣本SM(ts)(s＝1，2，……v)。
第三步另外再選v個(gè)在
間成線性獨(dú)立的函數(shù)bv(t)，然后再做出下列函數(shù)TSM(t)=Σs=1v[SM(ts)bs(t)]]]>-----------------公式(3)第四步為消除每個(gè)時(shí)間區(qū)段前后的斷點(diǎn)，及為同步信號(hào)的加入，故實(shí)際傳送到收訊方的混合信號(hào)為T(mén)SMS(t)＝sin(pw0t)TSM+sin(qw0t)---------------公式(3-1)其中，p＝(r+1)/2，r可任選一個(gè)包括0的正整數(shù)，q可選1/2或1，w0＝2π/T1。
借由本第二較佳實(shí)施例的技術(shù)，可在相同規(guī)劃的頻寬內(nèi)，提高傳送的資料量。
而為了實(shí)施此一混合技術(shù)方法改良的第二較佳實(shí)施例，我們可準(zhǔn)備下列硬件(也即多種信號(hào)的處理裝置)，其包括有m個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以對(duì)Si(t)采樣樣本并加以數(shù)字化；m×n個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生iaj(t)信號(hào)；m×n個(gè)第一乘法器，用以計(jì)算Si(tj)與iaj(t)的積函數(shù)，其中Si(tj)是Si(t)的第j個(gè)樣本；至少一第一加法器，用以計(jì)算SM(t)=Σi=1mS0i(t);]]>一同步信號(hào)產(chǎn)生器，用以在時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中產(chǎn)生同步信號(hào)；其中，該m×n個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生iaj(t)信號(hào)的范圍是為Ai/T1/vHz～(Ai/T1/v+T1/2v)Hz其中v＝1，2，…m，同步信號(hào)的型式可以數(shù)學(xué)式表現(xiàn)為sin(w0t)；至少一轉(zhuǎn)換器，用以對(duì)SM(t)采樣v個(gè)樣本；若干第三信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生v個(gè)線性獨(dú)立的函數(shù)族bs(t)；至少一第二乘法器以及第二加法器，用以計(jì)算SM(ts)的變形信號(hào)TSM(t)；
至少一第二乘法器以及第二加法器，用以計(jì)算混合信號(hào)TSM(t)；以及，一發(fā)送器，已將處理后的混合信號(hào)SMS(t)發(fā)送出去。
貳、收訊方的信號(hào)分離方法的基本原理說(shuō)明(一)基本原理1-利用齊次式常系數(shù)差分方程式法考慮一齊次式常系數(shù)差分方程式y(tǒng)k-2-2cosθiyk-1+yk＝0 ------------------公式(4)的解為yk＝c1coskθi+c2sinkθi，c1、c2為任意常數(shù)。有點(diǎn)類似單頻濾波器，而根據(jù)公式(4)所產(chǎn)生的電路方塊圖則可如圖1所示。因此，當(dāng)頻率同樣是θi時(shí)該頻率的信號(hào)會(huì)＝0故被濾掉，而借由逐次改變?chǔ)萯值濾掉不要的頻率最后剩下即為所求。因此，在圖1中如果輸入為c1coskθi+c2sinkθi時(shí)，則顯然地，輸出必為0(即無(wú)輸出)。換句話說(shuō)，輸入信號(hào)中的含有角頻θi者必被濾除掉。
如果把差分運(yùn)算子的觀念引入，并以S去表示差分運(yùn)算子的符號(hào)，則公式(4)可改寫(xiě)成(S-2-2cosθ1S-1+S0)yk＝0--------------------公式(4)-1若考慮下列4次齊次式常系數(shù)差分方程式(S-2-2cosθ1S-1+S0)(S-2-2cosθ2S-1+S0)yk＝0 --------------------公式(5)公式(5)也可寫(xiě)成[S-4-2(cosθ1+cosθ2)S-3+(4cosθ1cosθ2+2)S-2-2(cosθ1+cosθ2)S-1+S0]yk＝0即yk-4-2(cosθ1+cosθ2)yk-3+(4cosθ1cosθ2+2)yk-2-2(cosθ1+cosθ2)yk-1+yk＝0----------------------公式(5)-1以上公式(5)-1的解為yk＝c1coskθ1+c2sinkθ1+c3coskθ2+c4sinkθ2；c1、c2，c3及c4均為任意常數(shù)。
因此，若用如圖2的電路方塊加以實(shí)施，則顯然地，輸入信號(hào)中所含的角頻成分為θ1及θ2者必被濾除掉。
最后再來(lái)考慮2(n-1)次齊次式常系數(shù)差分方程式[Πi=1u-1(S-2-2cosθiS-1+1)·Πi=u+1n(S-2-2sinθiS-1+1)]yk=0]]>
------------------------公式(6)或可改寫(xiě)成Lu(S)yk＝0-----------------公式(6)-1其中Lu(s)=Πi=1u-1(S-2-2cosθiS-1+1)·Πi=u+1n(S-2-2sinθiS-1+1)],]]>n＝正整數(shù)。
公式(6)或公式(6)-1式可進(jìn)一步改寫(xiě)成au(2n-2)yk-2n+2+au(2n-3)yk-2n+3+au(2n-4)yk-2n+4+…+au(1)yk-1+au(0)yk＝0----------------------------公式(6)-2其中an(v)為L(zhǎng)u(S)對(duì)S展開(kāi)后，S-v的系數(shù)；v＝0，1，…2n-2。
因顯然地an(2n-2)及an(0)均為1，故公式(6)-2也可寫(xiě)成yk-2n+2+au(2n-3)yk-2n+3+au(2n-4)yk-2n+4+…+au(1)yk-1+yk＝0----------------------------公式(6)-3公式(6)-3如用電路加以實(shí)施，則其電路方塊將如圖3所示。
因?yàn)楣?6)-3的解為yk=Σi=1u-1(Cicoskθi+bisinkθi+Σi=u+1n(Cicoskθi+bisinkθi);]]>Ci、bi為任意常數(shù)。
因此在圖3的輸入信號(hào)若為Σi=1n(Aicoskθi+Bisinkθi),]]>則在圖3中的z點(diǎn)的信號(hào)除了Aucoskθu+Businkθu會(huì)被保留外，其它均被濾除掉。又圖中Mu的值為Mu=1/2·Πi=1u-1(cosθu-cosθi)·1/Πi=u+1n(cosθu-cosθi)]]>---------------------------公式(7)因?yàn)锳ucoskθu+Businkθu在經(jīng)過(guò)圖3的電路方塊、1后，于的點(diǎn)上被出現(xiàn)的將是原來(lái)信號(hào)的1/Mu，因此乘上Mu后其輸出才是原來(lái)的大小。
而為了實(shí)施此一信號(hào)分離方法改良的較佳實(shí)施例，我們可準(zhǔn)備下列硬件(也即多種信號(hào)的處理裝置的接收方信號(hào)分離裝置)，其包括有一接收端，用以接收處理后的混合信號(hào)；至少一樣本采樣器，用以對(duì)處理后的混合信號(hào)采樣該2n-1個(gè)樣本其分別以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為yk-2n+2，yk-2n+3，yk；信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)的2n-3個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，au(2n-3)；以及若干乘法器以及加法器，用以獲得下列輸出信號(hào)[yk-2n+2+au(2n-3)yk-2n+3+au(2n-4)yk-2n+4+…+au(1)yk-1+yk]*Mu，其中，Mu=1/2·Πi=1u-1(cosθu-cosθi)·1/Πi=u+1n(cosθu-cosθi).]]>(二)基本原理2-利用齊次式常系數(shù)微分方程式法考慮一齊次式常系數(shù)微分方程式(D2+w2i)y(t)＝0-------------------------公式(8)的解為y(t)＝C1coswit+C2sinwit；C1、C2為任意常數(shù)。
若根據(jù)公式(8)所產(chǎn)生的電路方塊圖則可如圖4所示。
因此，在圖4中如果輸入的信號(hào)含有角頻為wi者必被濾除掉。
再看下列2(n-1)次常系數(shù)微分方程式(齊次)[Πi=1u-1(D2+w2i)Πi=u+1n(D2+w2i)]y(t)=0]]>--------------公式(9)公式(9)式也可寫(xiě)成[D2n-1+αu(n-2)D2n-4+αu(n-3)D2n-6+…αu(1)D2+1]y(t)＝0-----------------------------公式(9)-1其中αu(j)乃為Πi=1u-1(D2+w2i)Πi=u+1n(D2+w2i)]]>展開(kāi)(對(duì)D展開(kāi))后D2n-2j的系數(shù)，j＝1，2，…，n-2圖5則是根據(jù)公式(9)-1所產(chǎn)生的電路方塊圖。很明顯地，在圖5中，如果輸入Σi=1n(Cicoswit+disinwit)]]>的信號(hào)，則在圖5中的z點(diǎn)除了Cucoswut+dusinwut會(huì)被保留外，其它均將被濾除掉(其中Ci及di為任意常數(shù))。
其次，圖5中Nu值為
Nu=1/Πi=1u-1(-w2u+w2i)×1/Πi=u+1n(-w2u+w2i)]]>-------------------------公式(10)因?yàn)镃ucoswut+dusinwut在經(jīng)過(guò)圖5的圖號(hào)2電路后，于z點(diǎn)所出現(xiàn)者將是原來(lái)信號(hào)的1/Nu倍，因此乘上Nu后輸出才是原來(lái)大小。
而為了實(shí)施此一信號(hào)分離方法改良的較佳實(shí)施例，我們可準(zhǔn)備下列硬件(也即多種信號(hào)的處理裝置的接收方信號(hào)分離裝置)，包括有一接收端，用以接收處理后的混合信號(hào)；若干微分器，用以對(duì)該接收的處理后的混合信號(hào)進(jìn)行微分，并依序獲得下列值D2n-2y(t)，D2n-4y(t)，…D2y(t)，其中，Dxy(t)表示對(duì)y(t)進(jìn)行x次微分的值；信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)的n-2個(gè)常系數(shù)值an(1)，an(2)，an(n-2)；以及若干乘法器以及加法器，用以獲得下列輸出信號(hào)[D2n-1+αu(n-2)D2n-4+αu(n-3)D2n-6+…αu(1)D2+1]×Nu，其中，αu(j)乃為Σi=1u-1(D2+w2i)Πi=u+1n(D2+w2i)]]>展開(kāi)(對(duì)D展開(kāi))后D2n-2j的系數(shù)，j＝1，2…，n-2；并且，Nu=1/Πi=1u-1(-w2u+w2i)×1/Πi=u+1n(-w2u+w2i).]]>(三)基本原理3-因應(yīng)前述混合技術(shù)方法所產(chǎn)生出的信號(hào)分離原理請(qǐng)參閱圖6、圖7及圖8，為本發(fā)明的收訊方進(jìn)行混合信號(hào)的分離的電路方塊示意圖，本發(fā)明的混合信號(hào)的分離原理可分為下列六個(gè)步驟。
第一步在前述多種信號(hào)混合技術(shù)方法中選擇iaj(t)皆為sin(wijt)或是cos(wijt)的弦波信號(hào)。其中wij均為相異的正數(shù)。其次，所選取的b(t)亦為sin(wst)或是cos(wst)的弦波信號(hào)，且ws亦互為相異的正數(shù)(s＝1，2…v)。
第二步以選q＝1/2為例，利用如圖5所示的方法，將公式(3)中的同步信號(hào)sin(qw0t)取出，例如圖6中的圖號(hào)3、4、5所示的步驟。
第三步公式(3)中，信號(hào)的角頻包含有qw0，|pw0±ws|(s＝1，2…v，再利用如圖5所示的方法，逐一將SM(t1)b1(t)，SM(t2)b2(t)，…SM(tv)bv(t)信號(hào)取出，如圖6的圖號(hào)601～60v所示的步驟。
第四步在時(shí)間區(qū)段[T0，T1]間找個(gè)時(shí)間點(diǎn)tr使得對(duì)任意bs(tr)(s＝1，2，…v)分別一一除以bs(tr)以將SM(t1)，SM(t2)，SM(tv)取出，如圖6中的圖號(hào)621、622…，62v所示的步驟。又，在將SM(ts)(s＝1，2…v)取出前，需先由tr的定時(shí)器63在計(jì)時(shí)到t＝tr時(shí)輸出瞬間的脈沖(pulse)，以使電子開(kāi)關(guān)SWs(s＝1，2，…v)為ON，而將圖號(hào)601、602、…60v電路方塊的輸出分別引入除法器621、622、…62v(本較佳實(shí)施例中該除法器可為電阻的分壓器)。
第五步如圖7所示的方塊圖中，其中圖號(hào)711～71m乃是利用一般性的抽樣定理所完成。
第六步如圖8所示，叁、舉一簡(jiǎn)單實(shí)施例示范說(shuō)明(一)發(fā)訊方方面1.在公式(1)中，選n＝8，且m＝5；S0i(t)=Σj=1n[iaj(t)Si(tj)]]]>SM(t)=Σi=1mi]]>2.選T0＝0，T1＝10-3，即選基本角頻w0＝2000π，并在公式(2)中選p＝q＝1/23.選Si(t)(t＝1，2，3，4，5)為五個(gè)不同的聲音信號(hào)；4.令w(u)＝2[300+130(u-1)]π，則取iaj(t)＝cos[w(i×j+1/2)t](當(dāng)j＝奇數(shù)時(shí))；iaj(t)＝sin[w(i×j+1/2)t](當(dāng)j＝耦數(shù)時(shí))-------------------------------------公式(11)如此，公式(2)中的SMS(t)便為SMS(t)=sin(1000πt)Σi=15Σj=18Si(ti)iaj(t)+sin(1000πt)]]>------------公式
(12)其中，Σi=15Σj=18Si(ti)iaj(t)+sin(1000πt)=Σi=15[Si(t1)cos(w(i)t)+]]>Si(t2)sin(w(i)t)+Si(t3)cos(w(2i)t)+...+Si(t3)sin(w(4i)t)+]]]>---------------------------公式(12)-1＝S1(t1)cos(600πt)+S1(t2)sin(600πt)+…+Si(t8)sin(600πt)+S2(t1)cos(1640πt)+Si(t2)sin(1640πt)+…+S2(t8)sin(2420πt)+S3(t1)cos(2680πt)+S3(t2)sin(2680πt)+…+S3(t8)sin(3460πt)+S4(t1)cos(3720πt)+S4(t2)sin(3720πt)+…+S4(t8)sin(4500πt)+S5(t1)cos(4760πt)+S5(t2)sin(4760πt)+…+S5(t8)sin(5540πt)-------------------公式(12)-2因此，公式(12)中，所含角頻成分為(1000±600)π，(1000±860)π，(1120±1000)π，…(5540±1000)π及1000π。除了作為同步信號(hào)用的弦波信號(hào)sin(1000πt)外，其它的皆以聲音信號(hào)的樣本作為其振幅。例如，cos[(1000±600)πt]的振幅為S1(t1)，sin[(1000±600)πt]為S1(t2)，……，sin[(5540±1000)πt]為S5(t8)。
5.發(fā)訊方所要處理的便是公式(12)這個(gè)數(shù)學(xué)式所產(chǎn)生的電路方塊步驟，也就是要用一個(gè)電路來(lái)執(zhí)行公式(12)的運(yùn)算。如圖9與圖10所示即為執(zhí)行公式(12)的電路方塊圖的一較佳實(shí)施例。其中，圖10所示的傳送信號(hào)Tx便是發(fā)訊方所送出的SMS(t)信號(hào)。由于本說(shuō)明書(shū)中已曾經(jīng)介紹本發(fā)明所運(yùn)用信號(hào)混合技術(shù)的詳細(xì)基本原理，且于本較佳實(shí)施例中僅單純列舉一簡(jiǎn)單實(shí)施例概要說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)際動(dòng)作流程步驟以證明本發(fā)明確實(shí)可據(jù)以實(shí)施并達(dá)成所述功效。更何況，于圖9及圖10中所示的各方塊中均有詳細(xì)說(shuō)明，故于此恕不累述。
(二)收訊方方面圖11及圖12為收訊方的實(shí)施例的電路方塊圖。圖12中的Tr為來(lái)自發(fā)訊方的輸入信號(hào)。c1作為各個(gè)電路方塊內(nèi)清除為起始狀態(tài)用的同步信號(hào)輸出端。由于本說(shuō)明書(shū)中已經(jīng)介紹本發(fā)明所運(yùn)用混合信號(hào)的分離技術(shù)的詳細(xì)基本原理，且于本較佳實(shí)施例中僅是為了單純列舉一簡(jiǎn)單實(shí)施例概要說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)際動(dòng)作流程步驟以證明本發(fā)明確實(shí)可據(jù)以實(shí)施并達(dá)成所述功效。更何況，于圖11及圖12中所示的各方塊中均已有詳細(xì)說(shuō)明，故在此恕不累述。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不能以此限定本發(fā)明所實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明權(quán)利要求所作的同等變化與修改，皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明專利的范圍。
權(quán)利要求
1.一種多種信號(hào)的處理方法，包括有下列步驟在一時(shí)間區(qū)段中接收數(shù)個(gè)模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)可由數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為Si(t)在該時(shí)間區(qū)段∈[T0，T1]中，其中m是正整數(shù)、i＝1，2…，m、t是時(shí)間變量且t∈[T0，T1]、T0、T1∈R；對(duì)該數(shù)個(gè)模擬信號(hào)Si(t)在時(shí)間區(qū)段∈[T0，T1]中分別采樣n個(gè)樣本，該樣本可由數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為Si(ti)，其中n是正整數(shù)、j＝1，2…n、ti∈[T0，T1]；選取預(yù)先決定的m乘n個(gè)線性獨(dú)立的函數(shù)族iaj(t)，并產(chǎn)生Si(t)的變形信號(hào)S0i(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下S0i(t)=Σj=1n[iaj(t)Si(tj)]]]>將所有變形信號(hào)S0i(t)相加以產(chǎn)生一初步混合信號(hào)SM(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下SM(t)=Σi=1mi]]>其特征在于，該多種信號(hào)的處理方法更包括有下列步驟選取預(yù)先決定的一同步信號(hào)sin(w0t)，并產(chǎn)生一處理后的混合信號(hào)SMS(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下SMS(t)＝Sin(pw0t)×SM(t)+Sin(qw0t)其特征在于w0為基本角頻，且w0，p，q∈R，t∈[T0，T1]，該sin(pw0t)為斷點(diǎn)消除信號(hào)，其可使該處理后的混合信號(hào)SMS(t)于信號(hào)的每一個(gè)時(shí)脈的起始點(diǎn)的值均為0，而使該處理后的混合信號(hào)SMS(t)成為一連續(xù)且無(wú)斷點(diǎn)的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的多種信號(hào)的處理方法，其特征在于更包括有下列步驟以供采樣出該處理后的混合信號(hào)SMS(t)中的同步信號(hào)根據(jù)該預(yù)先決定的函數(shù)族iaj(t)以及同步信號(hào)sin(w0t)，利用齊次式常系數(shù)差分方程式法求解，來(lái)求出2n-3個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，au(2n-3)；對(duì)所接收的處理后的混合信號(hào)SMS(t)在一時(shí)間區(qū)段中每延遲一預(yù)定單位時(shí)間便采樣一樣本一共采樣2n-1個(gè)樣本，該2n-1個(gè)樣本可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為yk-2n+2，yk-2n+3，…yk，以及將對(duì)處理后的混合信號(hào)SMS(t)所采樣的n-1個(gè)樣本加以處理并產(chǎn)生一輸出信號(hào)，處理方式可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下[yk-2n+2+au(2n-3)yk-2n+3+au(2n-4)yk-2n+4+…+au(1)yk-1+yk]*Mu，其特征在于，Mu=1/2·Πi=1u-1(cosθu-cosθi)·1/Πi=u+1n(cosθu-cosθi).]]>其特征在于，該輸出信號(hào)即為所欲采樣的同步信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的多種信號(hào)的處理方法，其特征在于，更包括有下列步驟以供采樣出該處理后的混合信號(hào)SMS(t)中的同步信號(hào)根據(jù)該預(yù)先決定的函數(shù)族iaj(t)以及同步信號(hào)sin(w0t)，利用齊次式常系數(shù)微分方程式法求解，來(lái)求出n-2個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，au(2n-2)；對(duì)所接收的處理后的混合信號(hào)刪以們?cè)谝粫r(shí)間區(qū)段中是以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為y(t)，并以n-1個(gè)二次微分器對(duì)y(t)逐次進(jìn)行二次微分處理，并依序獲得下列值D2n-2y(t)，D2n-4y(t)，…D2y(t)，其特征在于，Dxy(t)表示對(duì)y(t)進(jìn)行x次微分的值；以及對(duì)上述微分處理后的信號(hào)加以處理并產(chǎn)生一輸出信號(hào)，處理方式可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下[D2n-1+αu(n-2)D2n-4+αu(n-3)D2n-6+…αu(1)D2+1]×Nu，其特征在于，αu(j)乃為Πi=1u-1(D2+w2i)Πi=u+1n(D2+w2i)]]>展開(kāi)(對(duì)D展開(kāi))后D2n-2j的系數(shù)，j＝1，2…，n-2；并且，Nu=1/Πi=1u-1(-w2u+w2i)×1/Πi=u+1n(-w2u+w2i).]]>其特征在于，該輸出信號(hào)即為所欲采樣的同步信號(hào)。
4.一種多種信號(hào)的處理方法，包括有下列步驟在一時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中接收數(shù)個(gè)模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)可由數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為Si(t)在該時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中，其中m是正整數(shù)、i＝1，2…，m、t是時(shí)間變量且t∈[T0，T1]、T0，T1∈R；對(duì)該數(shù)個(gè)模擬信號(hào)Si(t)在時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中分別采樣n個(gè)樣本，該樣本可由數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為Si(tj)，其中n是正整數(shù)、j＝1，2…n、tj∈[T0，T1]；選取預(yù)先決定的m乘n個(gè)線性獨(dú)立的函數(shù)族iaj(t)，并產(chǎn)生Si(t)的變形信號(hào)S0i(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下S0i(t)=Σj=1n[iaj(t)Si(tj)]]]>將所有變形信號(hào)S0i(t)相加以產(chǎn)生一初步混合信號(hào)SM(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下SM(t)=Σi=1ni]]>其特征在于，該多種信號(hào)的處理方法更包括有下列步驟對(duì)SM(t)在該時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中采樣v個(gè)樣本，該樣本可由數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為SM(ts)，其特征在于s＝1，2，…v，并且，前述該iaj(t)的頻率范圍為Ai/T1/vHz～(Ai/T1/v+T1/2v)Hz之間，其特征在于，Ai可為0的相異正整數(shù)；選取預(yù)先決定的v個(gè)線性獨(dú)立的函數(shù)族bs(t)，并產(chǎn)生SM(ts)的變形信號(hào)TSM(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下TSM(t)=Σs=1v[SM(ts)bs(t)]]]>選取預(yù)先決定的一同步信號(hào)sin(w0t)，并產(chǎn)生一處理后的混合信號(hào)SMS(t)，其可以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)如下SMS(t)＝Sin(pw0t)×SM(t)+Sin(qw0t)其特征在于w0為基本角頻，r是包括0的正整數(shù)，且w0，p，q∈R，t∈[T0，T1]。
5.一種多種信號(hào)的處理裝置，用于實(shí)施如權(quán)利要求1所述的多種信號(hào)的處理方法，該處理裝置包括有至少一接收器，用以接收該Si(t)信號(hào)；若干個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以對(duì)Si(t)采樣樣本并加以數(shù)字化；若干個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生iaj(t)信號(hào)；若干個(gè)第一乘法器，用以計(jì)算Si(ti)與iaj(t)的積函數(shù)，其特征在于Si(ti)是Si(t)第j個(gè)樣本；至少一第一加法器，用以計(jì)算SM(t)=Σi=1mS0i(t)]]>一同步信號(hào)產(chǎn)生器，用以在時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中產(chǎn)生同步信號(hào)；其特征在于，該同步信號(hào)的型式可以數(shù)學(xué)式表現(xiàn)為sin(w0t)，且該多種信號(hào)的處理裝置更包括有至少一第二乘法器以及第二加法器，用以計(jì)算SMS(t)＝Sin(pw0t)×SM(t)+Sin(qw0t)。
6.如權(quán)利要求5所述的多種信號(hào)的處理裝置，其特征在于更包括有一處理后的混合信號(hào)的接收端，用以接收前述的處理后的混合信號(hào)SMS(t)，并且，該接收端更包括有至少一樣本采樣器，用以對(duì)處理后的混合信號(hào)SMS(t)采樣該2n-1個(gè)樣本其分別以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為yk-2n+2，yk-2n+3，…yk；信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)的2n-3個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，au(2n-3)，以及[yk-2n+2+au(2n-3)yk-2n+3+au(2n-4)yk-2n+4+…+au(1)yk-1+yk]*Mu，其特征在于，Mu=1/2·Πi=1u-1(cosθu-cosθi)·1/Πi=u+1n(cosθu-cosθi).]]>
7.如權(quán)利要求5所述的多種信號(hào)的處理裝置，其特征在于更包括有一處理后的混合信號(hào)的接收端，用以接收前述的處理后的混合信號(hào)SMS(t)，并且，該接收端更包括有若干微分器，用以對(duì)該接收的處理后的混合信號(hào)SMS(t)進(jìn)行微分，并依序獲得下列值D2n-2y(t)，D2n-4y(t)，…D2y(t)，其特征在于，Dxy(t)表示對(duì)y(t)進(jìn)行x次微分的值；信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)的n-2個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，…au(2n-2)，以及若干乘法器以及加法器，用以獲得下列輸出信號(hào)[D2n-1+αu(n-2)D2n-4+αu(n-3)D2n-6+…αu(1)D2+1]×Nu，其特征在于，αu(j)乃為Πi=1u-1(D2+w2i)Πi+u+1n(D2+w2i)]]>展開(kāi)(對(duì)D展開(kāi))后D2n-2j的系數(shù)，j＝1，2…，n-2；并且，Nu=1/Πi=1u-1(-w2u+w2i)×1/Πi+1n(-w2u+w2i).]]>
8.一種多種信號(hào)的處理裝置，用于實(shí)施如權(quán)利要求4所述的多種信號(hào)的處理方法，該處理裝置包括有m個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以對(duì)Si(t)采樣樣本并加以數(shù)字化；m×n個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生iaj(t)信號(hào)；m×n個(gè)第一乘法器，用以計(jì)算Si(tj)與iaj(t)的積函數(shù)，其特征在于Si(tj)是Si(t)的第j個(gè)樣本；至少一第一加法器，用以計(jì)算SM(t)=Σi=1mS0i(t);]]>一同步信號(hào)產(chǎn)生器，用以在時(shí)間區(qū)段[T0，T1]中產(chǎn)生同步信號(hào)；其特征在于，該m×n個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生iaj(t)信號(hào)的范圍是為Ai/T1/vHz～(Ai/T1/v+T1/2v)Hz其特征在于v＝1，2，…m，同步信號(hào)的型式可以數(shù)學(xué)式表現(xiàn)為sin(w0t)；并且，該多種信號(hào)的處理裝置更包括有至少一轉(zhuǎn)換器，用以對(duì)SM(t)采樣v個(gè)樣本；若干第三信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生v個(gè)線性獨(dú)立的函數(shù)族bs(t)；至少一第二乘法器以及第二加法器，用以計(jì)算SM(ts)的變形信號(hào)TSM(t)；至少一第二乘法器以及第二加法器，用以計(jì)算混合信號(hào)TSM(t)。
9.如權(quán)利要求8所述的多種信號(hào)的處理裝置，其特征在于更包括有一處理后的混合信號(hào)的接收端，用以接收前述的處理后的混合信號(hào)TSMS(t)，并且，該接收端更包括有至少一樣本采樣器，用以對(duì)處理后的混合信號(hào)TSM(t)采樣該2n-1個(gè)樣本其分別以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)為yk-2n+2，yk-2n+3，…yk；信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)的2n-3個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，…au(2n-3)，以及[yk-2n+2+au(2n-3)yk-2n+3+au(2n-4)yk-2n+4+…+au(1)yk-1+yk]*Mu，其特征在于，Mu=1/2·Πi=1u-1(cosθu-cosθi)·1/Πi=u+1n(cosθu-cosθi).]]>
10.如權(quán)利要求8所述的多種信號(hào)的處理裝置，其特征在于更包括有一處理后的混合信號(hào)的接收端，用以接收前述的處理后的混合信號(hào)TSMS(t)，并且，該接收端更包括有若干微分器，用以對(duì)該接收的處理后的混合信號(hào)TSMS(t)進(jìn)行微分，并依序獲得下列值D2n-2y(t)，D2n-4y(t)，…D2y(t)，其特征在于，Dxy(t)表示對(duì)y(t)進(jìn)行x次微分的值；信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)的n-2個(gè)常系數(shù)值au(1)，au(2)，…au(2n-2)，以及若干乘法器以及加法器，用以獲得下列輸出信號(hào)[D2n-1+αu(n-2)D2n-4+αu(n-3)D2n-6+…αu(1)D2+1]×Nu，其特征在于，αu(j)乃為Πi=1u-1(D2+w2i)Πi+u+1u-1(D2+w2i)]]>展開(kāi)(對(duì)D展開(kāi))后D2n-2j的系數(shù)，j＝1，2…，n-2；并且，Nu=1/Πi=1u-1(-w2u+w2i)×1/Πi+1n(-w2u+w2i).]]>
全文摘要
一種多種信號(hào)的處理方法，包括下列步驟將數(shù)個(gè)模擬信號(hào)S
文檔編號(hào)H04B1/16GK1533040SQ0310726
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月19日
發(fā)明者林敏雄 申請(qǐng)人:威智慧科技股份有限公司