[發明專利]訊號感測系統與方法

在審

• 申請號: 201911293358.7
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN112285688A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 何庭武;劉家隆;徐福得
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01S7/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

訊號感測系統與方法。訊號感測系統包括處理器、發送器、接收器以及振蕩器。振蕩器耦接至發送器以及接收器。振蕩器產生時脈訊號。發送器根據時脈訊號發送多個輸出訊號。接收器根據時脈訊號接收經由物體反射的第一輸出訊號，并根據第一輸出訊號獲得通道狀態資訊。處理器根據通道狀態資訊識別物體的狀態并輸出物體的狀態。

技術領域

本發明涉及一種訊號感測系統與方法，特別涉及一種基于ODFM技術的訊號感測系統與方法。

背景技術

雷達感測技術被廣泛地應用在各種不同的非接觸式感測領域上，例如健康照顧、安全監測、智慧家庭、食安把關等應用。現有的雷達感測裝置(例如：都卜勒(Doppler)雷達、毫米波(mmWave)雷達等)成本過高，考慮到消費者會因價格的考量而產生購買上的猶豫，利用便宜的正交分頻多工(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)裝置(例如：應用WiFi、LTE、5G等技術的裝置)當作非接觸式感測使用已是近年來熱門的研究技術之一。

OFDM裝置的非接觸式感測原理是類似蝙蝠的聲納系統。待測物的性質(例如，身體的動作或液體的類型)會造成無線電波的變化。例如，在發射器發出訊號后，該訊號會與受測者身體碰撞后通過接收器所接收。最后，接收器的裝置會再對所接收的訊號進行分析以識別出待測物的性質。然而，上述的方式仍存在下述兩個關鍵問題需克服。

問題一：單一OFDM裝置無法感測本身所發送的訊號

不同于現有的雷達感測裝置，OFDM裝置的發送器與接收器是分屬于兩個不同的裝置。在具有發送器的裝置(亦稱為，發送裝置)發送訊號后，具有發送器的裝置(亦稱為，接收裝置)并無法感測該裝置本身所發送出的訊號。特別是，由于發送裝置與接收裝置之間存在頻率偏移的問題，此問題會引起具有接收裝置在感測上的雜訊使得訊號感測上容易出現誤差(例如，相位或振幅的誤差)。

問題二：電磁波的菲涅耳波帶(Fresnel zone)效應

一般來說，在無線電收發裝置之間會形成一個以收發裝置為焦點的橢圓區域。該區域是無線電磁波強度集中的區域，大概占到整個無線電磁波能量的80％。若待測物離菲涅耳波帶越遠，所感測到的訊號變化越容易受到菲涅耳波帶內的電磁波能量所影響。

特別是，OFDM裝置的發送器在發送訊號前需選擇子載波(subcarrier)的頻率。而在公知技術中，當接收器收到經由待測物反射的訊號時，通常是僅使用該訊號的單一特性(例如，僅使用頻率或僅使用相位)來進行分析以獲得待測物的相關資訊。然而，在某些特定頻率的子載波中，接收器所接收到的訊號在振幅有較明顯的變化但相位的變化較不明顯，這些頻率并不易于使用在僅使用相位來進行分析的技術中。此外，在某些特定頻率的子載波中，接收器所接收到的訊號在相位有較明顯的變化但振幅的變化較不明顯，這些頻率并不易于使用在僅使用振幅來進行分析的技術中。

發明內容

因此，本發明提供一種訊號感測系統與方法，可以解決發送器與接收器之間頻率偏移所造成的雜訊問題，并且有效降低菲涅耳波帶效應影響的機制，由此提升OFDM雷達的感測距離。

本發明提出一種訊號感測系統，包括：感測裝置與耦接至感測裝置的處理器。感測裝置包括：發送器、接收器以及振蕩器。振蕩器耦接至所述發送器以及所述接收器并用以產生一時脈訊號。所述發送器產生彼此相互正交的多個子載波，分別根據所述多個子載波調變一訊號的多個子訊號以產生多個輸出訊號，并根據所述時脈訊號發送所述多個輸出訊號。所述接收器根據所述時脈訊號接收所述多個輸出訊號中經由一物體反射的至少一第一輸出訊號，并根據所述第一輸出訊號獲得一通道狀態資訊。所述處理器根據所述通道狀態資訊識別所述物體的一狀態，并輸出所述物體的所述狀態。